熔融法纺制的新型阻燃纤维聚醚砜纤维.pdf

2006化纤新材料及毛纺新面料开发应用研讨会(论文汇编) 熔融法纺制的新型阻燃纤维一一聚醚砜纤维 张天骄张丽娜张淑梅(北京服装学院材料工程学院北京100029) 摘要：聚醚砜纤维是一种新型阻燃材料，它可用熔融法纺丝，成本低，无污染。本文介绍了它 的加工工艺及各项性能，认为它是一种极具开发潜力、有广阔应用前景的新型阻燃纤维。 关键词：聚醚砜纤维；阻燃纤维；加工；性能 1前言 聚醚砜(PES)，全称聚苯醚砜，其结构单元如下所示： 斗兮SO至--咎时 它最初是作为耐热性、耐化学药品性和机械性能等方面都非常优越的特种工程塑料开发出 来的。由于它加工性能好，线膨胀系数小，温度依赖性小，阻燃性好且安全无毒，近年来发展 未见有真正在纤维方面进行的应用开发研究。近似的品种只有尚处于实验阶段的超滤用的中空 PES纤维，它是由湿法纺丝法制成的直径远大于普通纤维的过滤材料，其加工工艺与性能要求 与普通纤维并不完全相同。然而根据聚醚砜的结构和特性来看，它应该可以用熔融纺丝的方法 高、没有国内原料来源等问题。因此开发低成本的聚醚砜阻燃纤维是既具有创新性又具有实用 性的一项工作。 2聚醚砜纤维的加工 因此目前研制过滤用的PES中空纤维均采用溶液纺丝法。可单独使用以上三种溶剂也可使用混 维。 但湿法纺丝涉及溶剂的使用、回收及无害化处理等一系列问题，会使产品的成本过高，而 且会增加环境负担，造成环境污染。而从聚醚砜的结构和热性能看(见图1)，它的软化温度低 于分解温度，具备熔融纺丝的条件。 环，分子链刚性较大；又由于醚键的存在，具有较低的内旋转位能，链段间相互缠结严重，造 2006化纤新材料及毛纺新面料开发应用研讨会(论文汇编) 成聚合物的熔体粘度较高，因此其熔体的流变性并不理想。而且通过流变测试发现[3】，PES的 熔体粘度对温度并不敏感，提高温度对降低熔体粘度的效果并不明显，反而会使原料热降解， 使聚醚砜纤维性能恶化。因此因此选择恰当的原料(主要是指合适的分子量及分子量分布)并 严格控制纺丝温度是顺利纺制聚醚砜纤维的关键。 + 图1聚醚砜切片的DSC曲线 晶，是完全无定型聚合物。) 聚醚砜树脂在纺丝过程中对水非常敏感，水的存在会促进其热降解。因此纺丝前的干燥过 干燥至少10小时。 纺制出的聚醚砜初生纤维，还必须经过牵伸才能得到性能稳定的成品丝。虽然PES的玻璃 说，热处理虽无法使其结晶，但紧张热定型仍可在一定程度上提高其断裂强度。 3聚醚砜纤维的性能 ． 经过牵伸的聚醚砜纤维的断裂强度可达2．3 能指标已能满足一般织造要求，但相对于其分子结构中大量的刚性苯环和强极性的砜基来说， 聚醚砜纤维应表现出更高的强度。如能克服熔体粘度过高的困难，选择分子量更大的聚醚砜树 脂，则有望大幅度提高纤维的物理机械性能。 聚醚砜纤维的热稳定性也很好，我们对其进行了热重分析(见图2)。从图中可以看出聚醚 说，PES纤维的起始分解温度要高80。90。C，说明其热稳定性较好。 ，S7 2006化纤新材料及毛纺新面料开发应用研讨会(论文汇编) 目标。观察其燃烧时的现象为：无熔滴，离开火源后能自熄，燃烧后为黑色粉末。作为塑料 PES的阻燃性也达到了最高的uLV一0级。因此我们制得的PES纤维是一种新型难燃纤维。 01^ =；lt ∞ ‘sn ，矗。#a №ⅫI ●∞ ‘m ㈧ #n Ⅲ 。74育丁～一—i——丽一—i——F—磊——爵——孑—丁i■—丁飞了一一； T_rⅢm，女fY， 图2聚醚砜初生丝的热失重曲线 热性及耐气候性还在进一步测试中。 4结语 熔融法纺制的聚醚砜纤维是用新工艺制备的新型阻燃纤维，在工业应用领域具有十分重要 的意义： (1)采用新原料、新工艺，降低了生产成本。现有阻燃纤维品种大多存在原料价格昂 贵，生产工艺复杂等问题，生产条件较为苛刻，往往需要特殊的生产设备，消耗巨大的能源。 而熔融法纺制聚醚砜纤维采用常规的熔融纺丝技术，消耗低，无污染，为高性能纤维增添一个 全新的品种，又为聚醚砜树脂拓宽了应用领域