[发明专利]一种聚苯硫醚超细纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及超细纤维，特别涉及采用纤维级聚苯硫醚和聚酰胺共混熔融纺丝制备聚苯硫醚超细纤维的方法，以及由该制备方法得到的聚苯硫醚超细纤维。

背景技术

超细纤维在国际上及国内并没有一个确切公认定义，但是大部分人接受的定义是单纤密度在0.1-1.0dtex的属于超细纤维。纤维线密度的降低赋予了纤维很多优良的性能，比如成纱强力高、柔软性好、悬垂性好、吸附性强、去污能力强、过滤性好、毛细效应好，同时具有防水透气等多项优良性能集一身的特点。因此，在航天材料、工业生产、家居服用中都得到了广泛的应用。

超细纤维的制作方法有很多种，包括直接纺丝法、复合纺丝法、共混海岛法、拉拔法、模板合成法、界面聚合法、相分离法、生物法以及闪蒸纺丝法等，其中已工业化的技术有直接纺丝法、复合纺丝法和共混纺丝法。其中，由于共混纺丝的技术设备简单、生产的纤维细度小、可控制性强、成本低、效率高，得到了广泛的认可度。

聚苯硫醚是一种具有芳香环的高分子化合物，具有高结晶度、突出的热稳定性、耐辐射性、耐磨、抗化学腐蚀、高强度等优异性能。因此在热化学品过滤、电绝缘材料制作、防辐射航天材料、特殊领域防护服、保温材料、增强材料等多个领域具有广阔的应用前景。如果将聚苯硫醚纤维的直径降低到1μm甚至500nm以下，那么可以提高纤维的比表面积、纤维间孔隙率，进而提高过滤效果。同时，聚苯硫醚纤维的超细化也将促进其在多方面的应用，例如在复合材料中增强界面张力、防辐射航天材料中提高服装舒适度、保温材料中提高材料柔软度等领域中发挥极大作用。在本发明中，利用共混海岛纺丝法制备聚苯硫醚的超细纤维，使聚苯硫醚纤维的细度达到20-400nm，降低纤维直径，增加纤维比表面积，推动制备高性能超细纤维的发展。

为了降低成本，需要提高聚苯硫醚在共混物中的比例。但是聚苯硫醚含量增加，尤其是超过50wt%，不易形成分散相。即使形成分散相，聚苯硫醚所占的比例越高，分散相聚苯硫醚岛相直径也会增大，影响产品最终性能。

已有专利中公开聚苯硫醚与聚酰胺的共混纺丝，如CN101161329A公开了一种制备大直径耐高温聚苯硫醚共混纤维的方法，CN1948564A公开了一种制备聚苯硫醚复合纤维的方法。本案发明人通过研究，选取了聚苯硫醚、聚酰胺共混体系，通过选择合适共混组分的熔体粘度比和加工条件，开发出高组成比的聚苯硫醚超细纤维。本发明的制备方法生产效率高，成本低，易于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用聚苯硫醚和聚酰胺共混熔融纺丝进行制备聚苯硫醚超细纤维的方法。

本发明的另一目的是提供采用聚苯硫醚和聚酰胺共混熔融纺丝制备得到的聚苯硫醚超细纤维。

本发明的聚苯硫醚超细纤维的制备方法包括以下步骤：

（1）将30-70质量份（优选为50-60质量份）的纤维级聚苯硫醚与70-30质量份（优选为50-40质量份）的聚酰胺混合均匀，然后加入到螺杆纺丝机中进行共混熔融并挤出纺丝，将初生聚苯硫醚/聚酰胺共混纤维于120℃条件下拉伸热定型，拉伸倍数2-3倍，经拉伸热定型，制备得到聚苯硫醚/聚酰胺共混海岛纤维：

（2）将步骤（1）得到的聚苯硫醚/聚酰胺共混海岛纤维置于有机溶剂（甲酸）中，使所述的聚酰胺溶解在所述的有机溶剂中以除去共混纤维中的聚酰胺，得到聚苯硫醚超细纤维。

所述的纤维级聚苯硫醚熔融指数为100-120g/10min。

所述的聚酰胺的相对粘度为2.5-3.0。

所述的聚酰胺是聚己内酰胺或聚己二酰己二胺，优选为聚己内酰胺。

步骤（1）中所述的共混熔融并挤出纺丝的温度为275-295℃。

步骤（2）中所述的有机溶剂为可溶解所述的聚酰胺的有机溶剂，优选为甲酸。溶解所述聚酰胺时，需要恒温状态，通常温度为15-30℃，溶解的时间为1-3小时。

由本发明的制备方法得到的聚苯硫醚超细纤维组分为100%聚苯硫醚；聚苯硫醚超细纤维的单纤维直径为20-400nm，较佳的所述的聚苯硫醚超细纤维的单纤维直径为30-300nm。

在本发明方法中，通过调控聚苯硫醚与聚酰胺共混质量分数比例，以控制制备不同比例下的聚苯硫醚/聚酰胺共混纤维，以得到高比例聚苯硫醚超细纤维。在本发明中，超细纤维的制备方法简单，不需要添加第三组分相容剂，就可以制备出岛相分布均匀，直径细且易于剥离的聚苯硫醚超细纤维。同时，本发明中用于溶除的有机溶剂可以实现回收再利用，对环境友好，并且可以在聚苯硫醚超细纤维生产装置中得以实现，易于形成规模化的生产。