新型紡織材料-聚苯硫醚纖維教材

1、聚苯硫醚（PPS）纖維簡介蔣 臻大連工業(yè)大學(xué)蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)目 錄纖維制備纖維應(yīng)用纖維概況纖維發(fā)展蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 概 況聚苯硫醚（PPS）纖維是新型的特種高分子材料，國外商品名稱賴頓（Ryton），截面圓形、線密度為2.22.7dtex。強度2.653.08 CN/dtex、伸長率25%35%，熔點285，極限氧指數(shù)值3435，200時強度保持率為60%，斷裂伸長無變化；有較好的紡織加工性能。蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 概 況具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性耐化學(xué)腐蝕性、良好的熱穩(wěn)熱穩(wěn)定性定性、優(yōu)越的抗化學(xué)腐蝕性抗化學(xué)腐蝕性和優(yōu)良的機機械性能械性能及電絕緣性能電絕

2、緣性能等特點。吸濕性差，染色性能差，易起靜電蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 概 況蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 制 備聚苯硫醚的合成：1) Genvresse 路線（弗路線（弗克催化路線）克催化路線） 1897年，genvresse 用苯和硫在Friedel-crafts 催化劑（AlCl3）共熱制備得到聚苯硫醚。 該法產(chǎn)率較低(僅為5080)，產(chǎn)物分子量低，聚合物分子支化，交聯(lián)度高，含較多二硫雜蒽。蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 制 備2）Macallum 路線（麥?zhǔn)戏ǎ┞肪€（麥?zhǔn)戏ǎ?1948年A.D.Macallum 用對二氯苯、硫磺粉、碳酸鈉在275-360下加壓固相熔融

3、，制備了聚苯硫醚。 性能也較優(yōu)良，原料簡單，成本低。但是由于有副反應(yīng)出現(xiàn)，聚合物的分子量較低，容易產(chǎn)生歧化和交聯(lián)現(xiàn)象，產(chǎn)物分子主鏈中含有不定的多硫結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的質(zhì)量難以控制，生產(chǎn)的穩(wěn)定性較差。蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 制 備3）對）對-鹵代苯酚鹽熔融或液相自縮聚鹵代苯酚鹽熔融或液相自縮聚1959年美國道公司的Lenz 和Handtouits 用對-鹵代苯酚鹽縮聚，制備得到了聚苯硫醚。 該方法不需要調(diào)節(jié)單體比例，可得到標(biāo)準(zhǔn)線型聚苯硫醚樹脂產(chǎn)品，但單體生產(chǎn)工藝路線長、原料毒性大、價格昂貴、反應(yīng)易產(chǎn)生環(huán)狀聚苯硫醚低聚物等缺點導(dǎo)致其不能完成工業(yè)化。蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 制 備4）

4、Phillips 路線（硫化鈉法） 1967年美國phillips petroleum 公司的Edmond 和Hill提出用對二氯苯和硫化鈉溶解在極性溶劑中，170-350氮氣保護下制備聚苯硫醚。 該方法由于原料價格低廉易得、工藝路線短、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、得率較高（一般在90以上），最早投入工業(yè)化生產(chǎn)。蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 制 備5）硫磺溶液法 1964年，四川大學(xué)的陳永榮提出硫磺溶液法，用硫磺和對-二氯苯在常壓下進行縮聚反應(yīng)，制備聚苯硫醚。 該方法由于使用硫磺作為硫源，具有原料純度高和貯存穩(wěn)定性好的特點，反應(yīng)周期短、能耗低、溶劑易于回收。是國內(nèi)最早的工業(yè)化生產(chǎn)方法。蔣 臻大 連 工

5、 業(yè) 大 學(xué)纖 維 制 備預(yù)處理PPS樹脂切片110-140預(yù)結(jié)晶150-200真空干燥熔融擠出單孔熔融紡絲機310-340400-1500m/min10-100m/min多級拉伸三級拉伸90-120熱定形130-260蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 應(yīng) 用 在國外，PPS 纖維早已被確認(rèn)是主要的特種功能過濾材料，主要用于火力發(fā)電廠、燃煤鍋爐、垃圾焚燒爐以及取暖燃煤鍋爐粉塵濾袋的過濾織物過濾織物。 由于PPS 纖維是可在高溫環(huán)境中使用和耐磨損的少數(shù)幾種纖維材料之一，其較高的熔點和在苛刻環(huán)境中的穩(wěn)定性為PPS纖維提供了其它方面的潛在應(yīng)用領(lǐng)域。在保溫、絕緣材料、化工過濾材料等方面，隨著電子、航

6、空航天、國防技術(shù)的發(fā)展，PPS 纖維市場前景同樣十分廣闊。蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 應(yīng) 用v 利用PPS 纖維的耐熱、耐酸堿腐蝕性和低的含濕率，可以用PPS 纖維制成針刺非織造布，用于熱的化學(xué)品過濾。v 利用PPS 纖維優(yōu)異的絕緣阻燃性能及耐磨性能，可以制成電絕緣材料，用于F 級、H 級電纜和電器絕緣材料。v 可以將PPS 纖維用作宇航和核動力站所需的各種織物，如涂層織物、防輻射織物、防輻射軍用帳篷、導(dǎo)彈外殼、隱形材料等。v 利用PPS纖維開發(fā)保溫衣用材料。日本東麗利用PPS 纖維的熱遮蔽特性，開發(fā)出使用PPS復(fù)合絲的保溫衣用材料。v PPS 纖維與碳纖維、芳綸等混織可作為高性能復(fù)合

7、材料的增強織材料。蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 發(fā) 展 我國對PPS纖維的研究起步于20世紀(jì)90年代初，生產(chǎn)PPS纖維的企業(yè)主要分布在江蘇、浙江、四川、遼寧等省市和地區(qū)。國產(chǎn)PPS纖維的品種仍然比較單一，以圓形截面、線密度為2.22.7dtex的PPS短纖維居多。 為了更好地適應(yīng)高溫濾料高端市場的需求，我國PPS行業(yè)下一步的工作重點是PPS纖維新產(chǎn)品的開發(fā)及應(yīng)用。加快PPS纖維向超細(xì)超細(xì)、異形異形、改性改性、復(fù)合復(fù)合型等方面的研究開發(fā)及應(yīng)用，是目前國內(nèi)PPS行業(yè)發(fā)展的重中之重。蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 發(fā) 展v超細(xì)化超細(xì)化PPS纖維纖維 從理論上來說，PPS纖維的線密度越小、纖

8、維直徑越細(xì)，采用超細(xì)纖維制作的濾料孔徑也更加細(xì)小，大幅度提高濾料的過濾精度，可獲得更低的排放值。v 濾氈孔徑小于粉塵顆粒，則可把更多的粉塵顆粒阻擋在表面，使之無法穿透，形成表面過濾；v 超細(xì)纖維的比表面積比較大，使得超細(xì)纖維織物的覆蓋性、蓬松性都有明顯提高，與灰塵接觸的次數(shù)更多，提高了濾袋的過濾性能。蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 發(fā) 展v異形化異形化PPS纖維纖維 PPS纖維的截面采用不規(guī)則的橫斷面可使纖維表表面積增加面積增加，從而提供了更多的微小空隙致使表面過濾的效果明顯優(yōu)于深度過濾。由于纖維采用了不規(guī)則的橫斷面，使粉塵只停留在濾氈表面而不深入濾氈中，因此濾料的逆洗壓力較小而使濾餅彈脫

9、效率得以顯著改善，因而具有極佳的微細(xì)粉粒收集效率且作業(yè)壓差小。蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 發(fā) 展v改性改性PPS纖維纖維 PPS纖維的分子鏈呈剛性，結(jié)晶度可以達(dá)到75%，韌性較差，在熔融過程中易與空氣中的氧氣發(fā)生熱氧化交聯(lián)反應(yīng)，致使黏度不穩(wěn)定。通過改性的方式，可克服PPS纖維的上述缺點，提高PPS纖維的綜合性能。 目前使用廣泛的方法是采用聚酰胺聚酰胺、聚烯烴聚烯烴、聚四聚四氟乙烯氟乙烯等共聚物進行共混紡絲，及在PPS樹脂中添加碳酸鈣、二氧化硅等無機填充料對PPS進行改性。蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 發(fā) 展1. PPS與氟樹脂共混紡絲與氟樹脂共混紡絲 PPS樹脂與氟樹脂相比較，P

10、PS樹脂具有較好的成型性，而氟樹脂有較好的韌性和耐磨性，將兩者按照一定的重量百分比共混紡絲分子間形成的層狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)在受到摩擦力和剪切力時，會剝離成薄片狀結(jié)晶，從而在纖維表面形成一層薄膜，在纖維和對摩面之間起到潤滑作用，改善PPS纖維的耐摩擦耐摩擦和耐疲勞性耐疲勞性，從而使纖維摩擦因素及磨耗量明顯改善。蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 發(fā) 展2. 2. 聚酰胺與聚酰胺與PPS共混紡絲共混紡絲 PPS與PA具有相似的溶解度，具有較好的熱力學(xué)相容性，通過加入馬來酐接枝聚丙烯作增溶劑進行共混紡絲，馬來酐接枝聚烯與兩相界面發(fā)生相互作用，降低了兩相組分間界面的張力，高活性反應(yīng)基團增加了相互間的黏結(jié)力，提

11、高了共混體系的相容性，從而使共混體系的強度強度得到提高，并使體系的耐熱性得以保持。蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)纖 維 發(fā) 展3. 3. 抗氧化抗氧化PPS纖維纖維 是以線型高分子量聚苯硫醚樹脂為主體材料，加入具備足夠抑制和延緩聚苯硫醚樹脂氧化和降解作用的改性劑，生產(chǎn)過程中采取氮氣保護措施，防止生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品氧化，制得的抗氧化纖維產(chǎn)品，大大提高了纖維只制品的使用壽命。蔣 臻大 連 工 業(yè) 大 學(xué)參 考 文 獻v董余平,秦加明.聚苯硫醚(PPS)纖維發(fā)展現(xiàn)狀與展望J.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè).2011(12):12-16.v刑劍,鄧炳耀.氣流拉伸聚苯硫醚纖維的制備與表征J,合 成纖維工業(yè).2012,35(5)9-13.v王樺,