[发明专利]含氟共聚物纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维制备领域，特别是涉及一种含氟共聚物纤维的制备方法。

背景技术

众所周知，聚四氟乙烯（PTFE）纤维凭其优异的耐高低温性能、化学稳定性、电绝缘性能、非粘附性、耐候性、阻燃性及自润滑性，已在化工、石油、纺织、医疗、机械等领域获得了广泛应用，它更是垃圾焚烧、航天服、消防服、过滤材料及航天材料等领域的优选材料。但世界上只有屈指可数的公司有能力将PTFE材料加工成纤维及单丝，这是因为PTFE“不溶不熔”的特性使其加工性能很差，不能像传统聚合物如腈纶（聚丙烯腈）、涤纶（聚酯）那样通过湿法或者熔融纺丝制备纤维。

含氟共聚物在保留了PTFE优异性能的同时，加工性能有显著改善。例如，乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）对大多数的无机、有机化学品有非凡的抗腐蚀能力，有优良的电性能、耐高低温性能、耐磨性、抗蠕变性等；其分解温度（450℃左右）远远高于熔融温度（240℃左右），且熔融粘度比其它熔融氟塑料较低，故具有很好的熔融加工性能。ECTFE纤维可在较广泛的应用领域内替代加工困难、价格昂贵的PTFE纤维，例如，其优异的耐高温、耐化学腐蚀等性能可替代PTFE纤维应用在苛刻条件下的工业过滤材料中；其极端光滑的表面可抑制微生物的增生，可替代PTFE纤维应用在医疗卫生等领域；其较高的强度、韧性及低摩擦性能可替代PTFE纤维在航空航天领域的应用。

目前，有关ECTFE纤维的报道较少，如文章《乙烯-含氟乙烯共聚物》在介绍ECTFE的应用中只给出了单丝的基本性能，可制备针织品，用于烟雾消除器、气体过滤柱管衬垫、编织管材或传送皮带等（《塑料》，1983年第3期67-75页）；文章《含氟聚合物纤维》中只提及美国采用熔体挤出-薄膜原纤化的方法制得ECTFE纤维（《合成纤维工业》，1985年第5期58-64页）。以上文献只是对ECTFE纤维进行简单描述，没有涉及纤维的具体制备工艺。目前，在国内外尚未见到关于介绍ECTFE纤维具体制备工艺的文献。

发明内容

针对现有含氟共聚物纤维易产生原纤化的不足，本发明提供一种含氟共聚物纤维的制备方法，该方法采用熔融纺丝法，将含氟共聚物于双螺杆挤出机中熔融后挤出，工艺简单、节约能源、纺丝效率高，易于工业化规模生产。

为此，本发明的技术方案如下：

一种含氟共聚物纤维的制备方法，包括以下步骤：

1）将烘干后的含氟共聚物树脂送入两区双螺杆挤出机，在一区温度为240～350℃、二区温度为250～360℃的条件下熔融得到熔体，经250～360℃的喷丝组件后挤出成形，得到熔融挤出物；挤出温度过低易产生熔体破裂造成断丝，温度过高则会使导致纤维成形困难。

2）所述熔融挤出物经过0.8～1.2m的空气浴后，在喷丝头牵伸比为20～25的条件下进行卷绕，得到所述含氟共聚物纤维。

步骤1）中双螺杆挤出机的二区温度较一区温度高5～15℃，喷丝组件温度较二区温度高5～10℃。二区温度高于一区有利于树脂的充分受热熔融，而喷丝组件温度高于二区温度则有利于增加熔体的流动性，利于熔融物挤出。

步骤2）得到的含氟共聚物纤维还在25～230℃的油浴中热处理20～40min。经这种后处理工艺处理后，制得纤维具有优良的韧性，断裂伸长率可达250%～350%。

步骤2）得到的含氟共聚物纤维在定长拉伸1.5～3倍的条件下在25～230℃的油浴中处理20～40min。经这种后处理工艺处理后，制得纤维具有更高的机械强度，断裂强度由初生纤维的70～90MPa提高到140～160MPa。

所述含氟共聚物树脂为乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物。

所述乙烯-三氟氯乙烯为乙烯和三氟氯乙烯以摩尔比为1:1共聚得到的交替共聚物；所述乙烯-四氟乙烯共聚物为乙烯和四氟乙烯以摩尔比为1:1共聚得到的交替共聚物。

步骤1）中含氟树脂的烘干过程为：60～80℃真空干燥箱中干燥12～16h。

步骤1）中螺杆转速为3.0～9.0rpm。

步骤1）中熔体的挤出速度为0.4～1.2m/min，步骤2）中卷绕速度4～10m/min。