聚苯硫醚FDY制备技术与性能的研究

论文摘要

聚苯硫醚（简称PPS）,全称为聚亚苯基硫醚,是20世纪70年代开始工业化生产的一种新型的高性能热塑性树脂。线型PPS树脂具有良好的加工性能,是制备纤维的原料,PPS纤维具有很强的耐化学腐蚀性、耐热性、强度、阻燃性、以及良好的纺织加工性能。主要用作耐酸、碱、有机溶剂和耐温度、耐磨损的过滤织物,还可用作造纸用针刺毡、缝纫线、各种防护布、电绝缘材料等,其单丝或复丝织物也可用作除雾材料等。比如将其加工成过滤毡用于过滤高温以及化学腐蚀性流体,作为燃煤发电厂和垃圾焚烧站等的烟室过滤袋材料,可以有效地减少有害气体的排放,实现环境的可持续发展。本实验以线型PPS树脂切片为原料,采用圆形喷丝板在FDY纺丝机上经熔融纺丝—拉伸一步法制成PPS FDY。文章首先讨论了干燥工艺对PPS切片干燥效果及高聚物原纤结构的影响,详细讨论了干燥工艺对切片结晶性能和孔隙结构的影响,接着探讨了纺丝工艺条件中切片含水率对PPS可纺性的影响,以及纺丝温度、冷却条件、给油给湿、拉伸工艺和纺丝速度对PPS纤维聚集态结构、原纤结构形态及性能的影响。重点讨论了纺丝温度、冷却条件、给油给湿、拉伸工艺和纺丝速度等对纤维的分子结构和性能的影响。在测试方面,我们采用了差示扫描量热分析（DSC）,扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）,SCY一Ⅲ型声速仪,双折射仪,半自动单纱强力仪,沸水和干热收缩测试等手段对PPS纤维的结构和性能进行了表征和分析。结果表明,以线型PPS切片为原料,在纺丝温度320-332℃,徐冷温度215-220℃,侧吹风风速0.35m/s,风温19-20℃,拉伸温度Ⅰ辊为105℃、Ⅱ辊为125℃、Ⅲ辊为145℃拉伸倍数4.5-5.0,卷绕速度1000-1500m/s的工艺条件下,经熔融纺丝—拉伸一步法加工可以制得取向度和结晶度高,力学性能优异的PPS FDY,该方法工艺流程短、成本低、纤维质量优良。通过对PPS长丝的热处理研究得出PPS纤维耐热性优于涤纶、锦纶等常规化纤,在190℃以下强度损失变化较小,可作为耐高温材料长期使用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚苯硫醚树脂
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 国内外PPS 树脂发展历程
• 1.1.2.1 国外PPS 树脂发展历程
• 1.1.2.2 国内PPS 树脂发展历程
• 1.1.3 PPS 树脂的合成方法简介
• 1.1.4 PPS 树脂的结构
• 1.1.5 PPS 树脂的性能
• 1.1.6 PPS 树脂的应用
• 1.2 聚苯硫醚（PPS）纤维
• 1.2.1 国内外PPS 纤维研究进展
• 1.2.1.1 国外PPS 纤维研究进展
• 1.2.1.2 国内PPS 纤维的研究进展
• 1.2.2 PPS 纤维的性能
• 1.2.3 PPS 纤维的应用前景
• 1.2.3.1 环保领域
• 1.2.3.2 其它领域
• 1.3 本课题研究的目的及意义
• 1.4 本课题的创新点
• 参考文献
• 第二章 PPS 切片干燥技术的研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 仪器与设备
• 2.2.3 干燥原理
• 2.2.3.1 物料中水分的存在形式
• 2.2.3.2 干燥的基本概念
• 2.2.3.3 干燥过程的分类
• 2.2.3.4 干燥过程的实质
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PPS 切片干燥工艺的研究
• 2.3.1.1 干燥温度对PPS 切片干燥效果的影响
• 2.3.1.2 干燥时间对干燥效果的影响
• 2.3.2 干燥工艺对PPS 切片结晶度的影响
• 2.3.2.1 干燥温度对PPS 切片结晶度的影响
• 2.3.2.2 干燥时间对PPS 切片结晶度变化的影响
• 2.3.3 干燥前后切片原纤结构变化分析
• 2.4 最佳的干燥工艺
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 PPS FDY 制备与性能的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 仪器与设备
• 3.2.3 试样制备
• 3.2.4 性能测试
• 3.2.4.1 电镜测试
• 3.2.4.2 力学性能测试
• 3.2.4.3 沸水收缩率测定
• 3.2.4.4 干热收缩率测定
• 3.2.4.5 结晶度的测定
• 3.2.4.6 取向度的测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 不同含水率对PPS 可纺性的影响
• 3.3.2 纺丝温度对PPS 纤维可纺性及力学性能的影响
• 3.3.2.1 纺丝温度对PPS 纤维可纺性的影响
• 3.3.2.2 纺丝温度对PPS 纤维力学性能的影响
• 3.3.3 冷却条件对初生纤维结构和性能的影响
• 3.3.3.1 徐冷温度对PPS 初生纤维结构和性能的影响
• 3.3.3.2 侧吹风对PPS 纤维取向度和性能的影响
• 3.3.4 给油给湿对初生纤维结构和性能的影响
• 3.3.4.1 油剂的选择
• 3.3.4.2 油剂浓度对PPS 纤维可纺性的影响
• 3.3.4.3 油剂浓度对PPS 纤维力学性能的影响
• 3.3.5 拉伸对PPS 纤维结构和性能的影响
• 3.3.5.1 拉伸温度对PPS 纤维取向度的影响
• 3.3.5.2 拉伸温度对PPS 纤维结晶度的影响
• 3.3.5.3 拉伸温度对PPS 纤维力学性能的影响
• 3.3.5.4 拉伸倍数对PPS 纤维取向度的影响
• 3.3.5.5 拉伸倍数对PPS 纤维结晶度的影响
• 3.3.5.6 拉伸倍数对PPS 纤维力学性能的影响
• 3.3.5.7 拉伸倍数对PPS 纤维沸水收缩率的影响
• 3.3.5.8 两段拉伸倍数前后段分配对PPS 纤维力学性能的影响
• 3.3.6 纺丝速度对PPS 纤维结构和性能的影响
• 3.3.6.1 纺丝速度对PPS 纤维取向度的影响
• 3.3.6.2 纺丝速度对PPS 纤维的结晶度的影响
• 3.3.6.3 纺丝速度对PPS 纤维的力学性能的影响
• 3.3.6.4 纺丝速度对PPS 纤维沸水收缩率的影响
• 3.3.7 PPS 纤维的热处理
• 3.3.7.1 热处理对PPS 纤维力学性能的影响
• 3.3.7.2 热处理对 PPS 纤维干热收缩率的影响
• 3.3.8 形貌分析
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录和参与的科研项目