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聚苯硫醴熔喷纺丝工艺聚苯硫酸PPS作为一种环保材料,具有良好的耐刚性、抗燃烧和耐化学性目前,PPS高温滤料主要以针刺毡为主PPS针刺毡较为厚重,生产工艺流程长,加工成本高,而且针刺毡纤维孔径较大,过滤效率低,无法满足当前环保形势下人们对烟道过滤的要求1试验部分
1.1试验仪器和设备4种型号的聚苯硫酸PPS切片1SDT650型DSC-TGA,美国TA仪器公司产;AR1500ex型动态剪切流变仪,美国TA仪器公司产;MFI-2322II型熔体流动速率仪,承德市金建检测仪器有限公司产;单螺杆熔喷挤出机,上海圣泓自动化设备有限公司产;JSM-6360型扫描显微镜,日本电子公司产
1.2氮气气的保护作用测试前将JPS切片在80℃下烘燥2h;采用氮气作为保护气体,压强为
0.1MPa;升温速率为10K/mino通过差示扫描热量法对4种不同熔融指数的PPS切片进行热性能测试
1.3流动速率测试测定条件设定为温度343℃、负荷5kg、时间10min,将MFI-2322H型熔体流动速率仪的测试区温度升高至设定值后持续5min以确保温度稳定,之后喂入待测PPS切片通过测试,得到4种不同类型的PPS切片的熔融指数
1.4流变性能测试在温度为340C时进行流变性能测试,研究4种PPS的表观黏度和剪切速率的关系,然后对同一种PPS在不同温度下进行流变性能测试,研究不同温度下PPS黏度和剪切速率的关系
1.5用泡沫法生产聚苯硫醛织物将4种不同型号的PPS切片分别上机试纺,观察不同工艺参数对纺丝过程及纤维形貌的影响2结果与讨论
2.1聚苯硫醒片的热性能分析首先对4种不同型号的PPS切片进行热性能分析,结果见图lo如图1所示,试样
12.2pps熔融指数熔体流动性对于熔喷纺丝至关重要,流动性差的熔体不利于在挤出机内螺杆内输送4种PPS熔融指数依次为
85、
105、
133、258g/10min可见,试样
42.3热反应速率的关系流变性能是影响纺丝性能的主要参数之一,因此本文对PPS切片的流变性进行分析图2为340℃下4种PPS剪切黏度与剪切速率的关系曲线图如图2所示,相同剪切速率下,试样4不同温度下熔融指数258g/10min的PPS剪切黏度与剪切速率的关系曲线见图3可见,在310℃340c范围内,随着温度升高,PPS熔体的黏度呈下降趋势,且剪切速率较低时,黏度〜对温度的敏感性更高这是因为,随着温度的升高,PPS熔体内大分子间热运动加剧,大分子间缠结点逐渐解缠,从而使熔体的黏度减小
2.4b组试验结果分析PPS熔体对温度很敏感,挤出机内各区域的温度设置也存在差异,本文将挤出机各区域的温度设置在PPS熔点以上,并设置温度从原料进口到喷丝模头递增,换热器温度设置为略高于喷丝头温度,以确保吹风不会降低模头温度A组和C组试验因挤出机堵塞而失败分析A组的失败原因为温度设置偏低,PPS熔体的流动性差,熔体停留在挤出机内的时间加长,PPS熔体的氧化交联产物阻隔了挤出机内热量的传播,温度设置偏低带来的一系列复杂变化最终导致熔体堵塞挤出机分析C组的失败原因为过高的温度设置导致部分PPS切片过早的氧化变性,氧化交联产物阻隔了切片之间热量的传播,PPS切片熔融不均匀,最终导致挤出机堵塞相比之下,B组试验中PPS熔体的流动性最好,并成功纺制出PPS熔喷无纺布图4为挤出机2Hz、风机35Hz、挤出机主体温度340℃、喷丝头温度345℃、风温350℃时,B组试验PPS熔喷无纺布纤维的SEM图由图4可见,PPS熔喷无纺布的纤维直径大部分在25um,少数纤维的直径在2Um以下或5〜口川以上这是因为,熔体由较大空间的料道进入直径仅为
0.3mm的喷丝孔,较大的弹性势能转变为动能,导致部分熔体破裂并经风力牵伸为直径较细的纤维;由于PPS熔体的黏性较大,部分相邻喷丝孔喷出的PPS K丝相互缠绕并被风力牵伸为直径较大的纤维基于上述多方面因素,最终使得PPS熔喷无纺布的纤维直径分布不匀3工艺温度的影响1由PPS切片性能分析可知,相比其他3种原料,切片42在熔喷纺丝工艺中,温度对PPS熔喷可纺性的影响较大;偏低的温度使PPS熔体流动性差,偏高的温度使PPS切片过早地氧化变性,最终都造成挤出机堵塞,无法正常运行,因此在熔喷纺丝中要严格把控工艺温度3在挤出机2Hz、风机35Hz、挤出机主体温度340℃、喷丝头温度345℃、风温350℃条件下,可以连续纺出均匀的聚苯硫酸无纺布,纤维直径为25um〜。