[发明专利]聚醚醚酮纤维的熔融纺丝热拉伸定型制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚醚醚酮纤维及其熔融纺丝、热拉伸热定型方法。

背景技术

聚醚醚酮树脂具有耐热等级高、耐辐射、冲击强度高、耐磨性和耐疲劳性好、阻燃、电性能优异等特点。自商品化以来，已经在航空航天、汽车、电子电气、化工、机械和医疗等领域获得了较广泛的应用。应用于上述领域的聚醚醚酮制品一般是通过注射成型的方法制造的结构型制品，但有些应用领域需要聚醚醚酮纤维或单丝制品，如造纸工业使用的传送带、航空飞机和汽车的燃料过滤器滤网、复合材料、高性能绳索和琴弦、编织网以及医疗器械等。本发明的目的就是为了制备满足不同用户需要的聚醚醚酮特种纤维。

与本发明相关的背景技术是聚醚醚酮树脂的合成方法技术(中国专利：“聚醚醚砜和聚醚醚酮三元共聚物的制备方法”，申请号：200610016723.6，既可以制备聚醚醚砜又可以制备聚醚醚酮树脂以及它们的共聚物)和利用上述专利合成的聚醚醚酮树脂添加加工助剂或改性剂，通过熔融挤出造粒的方法制造纺丝级聚醚醚酮树脂专用料(中国专利：“纺丝级聚醚醚酮树脂专用料及其制备方法”，申请号：200810050213.X)

发明内容

本发明的目的是利用纺丝级聚醚醚酮树脂专用料，通过熔融纺丝方法制备聚醚醚酮特种纤维，从而提供一种聚醚醚酮纤维的熔融纺丝、热拉伸热定型制备方法。

用于制备纤维的挤出机配有齿轮计量泵，以确保在定压条件下可以准确计量装入喷丝板的熔胶量，计量泵为一进一出的齿轮计量泵，操作温度可达到500℃，工作转速为3～180rpm，公称输出量为0.6cc/r。用该方法制备的聚醚醚酮纤维具有断裂强度高、断裂伸长率较高和耐高温等特点。

纺丝级聚醚醚酮树脂专用料，按各组份和100wt％计算，含90.0～100.0wt％聚醚醚酮树脂，0～3.0wt％的高温润滑剂和0～10.0wt％结构式如(II)所示的聚芳醚酮液晶聚合物。

进一步的优选实施方式，包括以下四种配方，

配方a：

PEEK树脂                100.0wt％

配方b：

PEEK树脂                97.0～99.5wt％

高温润滑剂              0.5～3.0wt％

配方c：

PEEK树脂                90.0～98.0wt％

聚芳醚酮液晶聚合物      2.0～10.0wt％

配方d：

PEEK树脂                90.0～97.5wt％

高温润滑剂              0.5～3.0wt％

聚芳醚酮液晶聚合物      2.0～9.5wt％

聚醚醚酮(PEEK)的对数比浓粘度为0.76～0.80、熔融指数为12～30g/10min，其结构式如(I)所示，n为≥1的整数，表示聚合度。

高温润滑剂为德国Wacker公司生产的颗粒状或粉沫状的GENIOPLASTPellet S(缩写为GPPS，聚醚醚酮树脂的加工温度很高，一般的润滑剂根本无法满足使用要求，在360℃之前就分解了。这种润滑剂是我们课题组多年来筛选出的唯一满足我们的加工温度又非常有效的，只有这种英文名称，没有中文名称)。

聚芳醚酮液晶聚合物的结构式如(II)所示：

R＝Cl，Ph，CH₃O，t-C₄H₉，

(II)，y＝0.2～0.8，n为正整数，表示聚合度。

本发明所述的聚醚醚酮纤维的熔融纺丝热拉伸定型制备方法，包括如下步骤：

(1)将干燥处理后的纺丝级聚醚醚酮树脂专用料在挤出机内于340～420℃温度下熔融，经多孔喷丝板挤出的熔体料条(根数取决于喷丝板的孔数)再经距喷丝板0.1～15cm处的热甬道流出，在200～330℃温度下进行延时冷却；

(2)经热甬道流出的熔体料条迅速牵入热甬道下部的上油装置，再牵入环形吹风装置中，吹风温度为20～120℃，进行冷却，经集束装置得到聚醚醚酮复丝；

(3)聚醚醚酮复丝经集束装置下部的导向辊牵入复丝卷取装置，复丝缠绕速度为80～200m/min，得到未拉伸的聚醚醚酮原丝；

(4)将未拉伸的聚醚醚酮原丝置于原丝架上，将原丝导入热拉伸装置，热位伸的温度为190～260℃，拉伸比为2～3.5∶1；