一种低沸水收缩率的丙纶单丝及其制备方法与流程

本发明涉及丙纶单丝，具体为一种低沸水收缩率的丙纶单丝及其制备方法。

背景技术：

1、丙纶单丝具有质轻、耐酸碱腐蚀、强度高等优点，在液固分离用滤布、蹦床用布、土工布、土木格栅等领域的应用越来越广泛，另外，丙纶具有疏水性好，带电持久等优点，是重要的口罩和空气净化过滤用纤维，随着我国聚烯烃产能的不断扩大，开发功能丙纶产品的意义重要，而单丝是一种较粗的合成纤维，其直径一般为0.05—1mm，目前以丙纶单丝、锦纶单丝和ptfe单丝为主。

2、低收缩聚丙烯纤维、由其制得的织物及它们的制备方法(发明专利申请号cn02810061.1)提出了在聚丙烯树脂中添加成核剂来提高聚丙烯纤维沸水收缩率的方法，并给出了二亚苄基山梨糖醇基化合物为优选成核剂，为通过外加成核剂来提高丙纶纤维强力、降低沸水收缩率提供了新思路，但目前该成核剂在丙纶单丝生产中的应用并不普遍。

3、为了提高丙纶单丝强力和尺寸稳定性，一种聚丙烯单丝制备方法(发明专利申请号cn201910232558.5)提出了将聚丙烯树脂与二氧化钛母粒共混后再纺丝的工艺技术，熔体从喷丝板挤出后依次进入水槽和烘箱冷却与牵伸，所得丙纶单丝强力能够达到5.8-6.3cn/dtex，断裂伸长率为6％-9％，适用于路基建设，但该发明未涉及丙纶单丝在热水中的收缩尺寸稳定性问题。

4、聚丙烯/纳米蒙脱土共混单丝的结构和性能研究(硕士论文，作者司淼)系统研究了蒙脱土成核剂的作用以及纺丝温度、水浴温度、一级拉伸热水温度和二级热风牵伸温度等纺丝工艺对所得丙纶纤维结构和性能的影响，发现水浴和热水温度是影响所得纤维性能和纺丝稳定性的关键工序并进行了参数优化，认为水浴温度为25℃和一级热水温度为93℃是优化工艺参数。这意味着需要先对丙纶初生丝进行冷却，然后再进行加热。对一般生产企业来说，很难一年四季维持水浴温度为25℃，因而单丝品质波动大。

5、目前我国纺丙纶单丝的工艺设备大多是水浴二步法，即：切片混合→熔融挤出→计量喷丝→水浴冷却→水蒸气加热拉伸→烘箱加热拉伸→热定型→收卷，设备占地面积大，单丝品质波动大、沸水收缩率大，用作热水固液分离滤布时容易变形，更换频繁，增加了下游用户成本。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种低沸水收缩率的丙纶单丝及其制备方法，解决了设备占地面积大，单丝品质波动大，沸水收缩率大，用作热水固液分离滤布时容易变形，更换频繁，增加了下游用户成本的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种低沸水收缩率的丙纶单丝，所述丙纶单丝包括以下百分比原料：89％～95％的聚丙烯树脂、4％～10％环状烯烃共聚物与1％～2％的无机粉体；

5、所述丙纶单丝的制备方法，包括以下步骤：

6、s1.制备丙纶单丝用熔体

7、首先将第一挤出机与第二挤出机进行串联，再按质量比(1.0-2.0)：(4-10)：(89.0-95.0)将无机粉体、环状烯烃共聚物和聚丙烯树脂通过料斗投入第一挤出机中进行加热，使得物料达到熔融状态后，聚合物熔体再通过熔体过滤器进入第二挤出机中，由第一挤出机挤出的聚合物熔体进入温度更低的第二挤出机，得到比常规丙纶单丝纺丝温度更低的纺丝熔体；

8、s2.制成纺丝

9、降温后的纺丝熔体经过静态混合器和熔体计量泵进入喷丝板组件纺丝，纺丝熔体从喷丝板组件的喷丝孔挤出，得到初生纤维丝；

10、s3.水浴冷却结晶

11、上述制得的初生纤维丝首先经过一段距离的气隙后再进入水浴池冷却；

12、s4.烘箱加热牵伸

13、冷却后初生纤维丝先后经过第一牵引辊组和第二牵引辊组牵拉进入烘箱进行加热牵伸，初生纤维丝同时进行结晶和取向，得到丙纶单丝半成品；

14、s5.热定型收卷

15、经过烘箱加热处理的丙纶单丝半成品经第三牵引辊送入热定型区进行热定型处理，从而得到丙纶单丝，将经过热定型的丙纶单丝送入卷绕区，进行收卷。

16、所述s1步骤中，第一挤出机为单螺杆挤出机，第二挤出机为异向双螺杆挤出机，第一挤出机和第二挤出机之间配置熔体过滤器。

17、所述无机粉体为托玛琳、珍珠岩、钛酸钡陶瓷粉体和钙钛矿结构材料中的任意一种或几种组合。

18、所述环状烯烃共聚物为玻璃化转变温度为120～160℃的环状烯烃单体与乙烯单体加聚而成的共聚物。

19、所述所述s1步骤中，第一挤出机分为五个温度区间；第一区间温度为150℃～160℃，第二区间温度为170℃～180℃，第三区间温度为190℃～200℃，第四区间温度为230℃～240℃，第五区间温度为230℃～240℃，温度为递增；

20、第二挤出机分为五个温度区间；第一区间温度为220℃～230℃，第二区间温度为210℃～220℃，第三区间温度为200℃～210℃，第四区间温度为190℃～200℃，第五区间温度为185℃～190℃，温度为递减。

21、所述s2步骤中，喷丝板组件的温度为185℃～190℃，其前面配置静态混合器和熔体计量泵。

22、所述s3步骤中，气隙长度为8～15cm，水浴温度为65℃～90℃。

23、所述s4步骤中，一共三组牵引辊，第一牵引辊组运行速度为20m/min～35m/min，第二牵引辊组运行速度为30m/min～55m/min，第三牵引辊组运行速度为60m/min～110m/min。

24、所述s4步骤中烘箱温度为135℃～140℃。

25、(三)有益效果

26、本发明提供了一种低沸水收缩率的丙纶单丝及其制备方法。具备以下有益效果：

27、1、本发明解决了常规丙纶单丝纺丝工艺技术的先水浴冷却再热水加热的两段水浴的不足，通过串联的第一挤出机与第二挤出机得到温度更低的聚丙烯纺丝熔体，采用一段水浴，使丙纶初生丝在水浴中直接冷却并结晶，大大缩短了牵伸工序，提高了产品品质稳定性。

28、2、丙纶单丝在水浴中已经发生了较高程度的结晶，具有高玻璃化转变温度的环状烯烃共聚物已经冷却定形，因而单丝从水浴中被牵拉出来时已经无法变形，提高了后续牵伸工序的纺丝稳定性，得到的单丝圆整度高。

29、3、本发明通过在聚丙烯树脂中添加无机粉体和高玻璃化转变温度的环状烯烃共聚物的配方技术，提高了丙纶单丝的结晶度和耐温性，大大降低了丙纶单丝的沸水收缩率。丙纶单丝滤布用于热水固液分离时不容易变形，使用寿命长。

30、4、本发明将介电和压电粉体材料作为无机粉体，在提高丙纶单丝高温尺寸稳定性(即低沸水收缩率)的同时，可以使丙纶单丝表面带上静电荷，用作过滤介质时可以发挥静电吸附功能，提高过滤效率、同时降低过滤阻力。

技术特征：

1.一种低沸水收缩率的丙纶单丝，其特征在于：所述丙纶单丝包括以下百分比原料：89％～95％的聚丙烯树脂、4％～10％环状烯烃共聚物与1％～2％的无机粉体；

2.根据权利要求1所述的一种低沸水收缩率的丙纶单丝的制备方法，其特征在于：所述s1步骤中，第一挤出机为单螺杆挤出机，第二挤出机为异向双螺杆挤出机，第一挤出机和第二挤出机之间配置熔体过滤器。

3.根据权利要求1所述的一种低沸水收缩率的丙纶单丝，其特征在于：所述无机粉体为托玛琳、珍珠岩、钛酸钡陶瓷粉体和钙钛矿结构材料中的任意一种或几种组合。

4.根据权利要求1所述的一种低沸水收缩率的丙纶单丝，其特征在于：所述环状烯烃共聚物为玻璃化转变温度为120～160℃的环状烯烃单体与乙烯单体加聚而成的共聚物。

5.根据权利要求1所述的一种低沸水收缩率的丙纶单丝，其特征在于：所述s1步骤中，第一挤出机分为五个温度区间：第一区间温度为150℃～160℃，第二区间温度为170℃～180℃，第三区间温度为190℃～200℃，第四区间温度为230℃～240℃，第五区间温度为230℃～240℃，温度为递增；

6.根据权利要求1所述的一种低沸水收缩率的丙纶单丝，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的一种低沸水收缩率的丙纶单丝，其特征在于：所述s4步骤中烘箱温度为135℃～140℃。

技术总结本发明提供一种低沸水收缩率的丙纶单丝及其制备方法，涉及丙纶单丝技术领域。基于一种低沸水收缩率的丙纶单丝，所述丙纶单丝包括以下百分比原料：89％～95％的聚丙烯树脂、4％～10％环状烯烃共聚物与1％～2％的无机粉体；所述丙纶单丝的制备方法，包括以下步骤：S1.制备丙纶单丝用熔体，S2.制成纺丝，S3.水浴冷却结晶，S4.烘箱加热牵伸，S5.热定型收卷。通过串联的第一挤出机与第二挤出机得到温度更低的聚丙烯纺丝熔体，丙纶初生丝在水浴中直接冷却并结晶，大大缩短了牵伸工序，提高了产品品质稳定性，丙纶单丝在水浴中发生了较高程度的结晶，耐温性好而不易变形，提高了后续牵伸工序的纺丝稳定性，得到的单丝圆整度高。技术研发人员：李钊,庞邦委,王洪,王远哲受保护的技术使用者：浙江严立新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17