论文部分内容阅读
聚苯硫醚(PPS)纤维具有良好的热稳定性、耐腐蚀、自身阻燃性能、电绝缘性能、良好的机械性能及尺寸稳定性等,是高温气相和液相过滤领域的重要原料之一。工业和信息化部2012年发布的《化纤工业“十二五”发展规划》中明确提出“加强聚苯硫醚纤维(PPS)基础工艺装备研发,强化下游应用开发与产业化,形成年产20000吨级以上产业化规模”。PPS纤维作为高性能纤维在日趋严峻的环保领域极具发展和应用潜力。但其在高温环境中容易氧化使寿命缩短,降低经济效益,已经成为制约PPS纤维进一步推广应用的瓶颈,亟待攻关。课题组筛选了两种经过功能化处理的纳米二氧化硅(Ti-SiO2和D-SiO2)和中间相碳微球(MCMB)利用双螺杆挤出机添加到PPS基体中,在总结了改性母粒性能的基础上,纺牵两步法制备了改性PPS纤维,利用傅里叶红外光谱仪(IR)、差示扫描量热仪(DSC)、场发射扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TG)、强度测试仪、取向度测试仪、耐高温氧化表征、耐化学品测试等仪器和方法讨论了不同纳米材料、不同含量、不同牵伸工艺对PPS纤维结构和性能的影响。结果表明:三种添加材料都能较好分散在PPS基体中,能明显的提高PPS纤维的耐高温氧化性能,0.8%Ti-SiO2/PPS、1.0%D-SiO2/PPS和1.0%MCMB/PPS纤维的动态OIT较纯PPS纤维分别提高了 12.8℃、12.8℃和10.2℃,外推初始分解温度分别提高10.4℃、6.3℃和11.1℃,230℃高温氧化72h后强度保持率提高了 21%、12%和30%。纳米材料能够起到异相成核剂的作用,优化了 PPS纤维的聚集态结构,相同的工艺条件下,改性纤维强度较纯PPS纤维有较大提高。探讨了 Ti-SiO2和D-SiO2最佳配比条件下的多区牵伸工艺对改性纤维结构和性能的影响,包括牵伸倍数、牵伸温度、热定型温度和牵伸区配置工艺。提出了最优的纺丝牵伸加工方法,为抗氧增强型PPS纤维的推广和产业化奠定基础。在课题负责人的带领下,通过不懈攻关,课题组已经与江苏常熟金泉化纤织造有限责任公司签订了中试及产业化推广协议,本项目的部分技术及工艺已经应用到中试生产中,市场前景看好。