熔融共混法制备PPS超细纤维及结构性能研究

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本文以聚苯硫醚(PPS)和聚丙烯(PP)作为非相容聚合物体系,进行熔融共混纺丝制备出PPS/PP共混纤维,经二甲苯溶除基体相PP后获得PPS超细纤维。利用毛细管流变仪、热重分析仪(TG)、差式扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外分光谱仪(IR)及单纤维强力仪研究了原料的热性能、流变性能、共混组成比、牵伸倍数及加工工艺条件等对共混纤维的结构、性能以及剥离制备出的PPS超细纤维形态结构的影响,并研究了纺丝组件的结构对所得纤维的结构与性能影响。结果表明,PPS/PP最佳共混纺丝的温度约为290℃;随着共混物中PPS含量的增加,PPS超细纤维的直径逐渐变大,含量从30%增至60%时,PPS超细纤维的平均直径从228 nm增至408nm,当PPS含量大于60%后,开始出现相转变现象;PP的加入提高了 PPS的结晶能力,随着PPS/PP共混组成比增大,纤维线密度逐渐变大,共混纤维中PPS组分的结晶度变小,纤维力学性能降低。提高牵伸倍数,纤维线密度变小,共混纤维中PPS组分的结晶度升高,纤维力学性能增强。3倍牵伸得到PPS超细纤维的平均直径为312nm,直径分布范围为158~488nm;大于3倍牵伸时,易出现毛丝断丝现象。在纺丝组件中安装可调式静态混合器可得到更细的PPS纤维,并且提高直径分布的均匀性;纺丝组件中未安装静态混合器时制得的PPS超细纤维平均直径为649nm,直径分布范围为407~816nm;安装3套静态混合器时制得的PPS超细纤维平均直径为231nm,直径分布范围为163~308nm。共混纤维剥离实验中纤维和溶剂的浴比为1g:500mL时,最佳剥离温度为120℃、剥离时间2h。论文研究结果表明,采用非相容共混物进行熔融纺丝,在改进纺丝组件的基础上,调控共混组成和纺丝工艺,可制备出平均直径为220nm左右的PPS超细纤维,为规模化制备PPS超细纤维提供了一种切实可行的加工成型方法。
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