一種切割熱熔定型法加工圓形截面聚四氟乙烯長絲的方法

2023-05-07 08:35:51 2

一種切割熱熔定型法加工圓形截面聚四氟乙烯長絲的方法
【專利摘要】本發明公開了一種切割熱熔定型法加工圓形截面聚四氟乙烯長絲的方法。將聚四氟乙烯分散樹脂粉末和液體潤滑劑混和，經過混料、壓坯、壓延、縱向拉伸、切割、熱熔定型等工藝加工而成。本發明公開的方法簡單、成本低，製備的聚四氟乙烯長絲截面形狀為近圓形，強度4.3-3.2釐牛/分特，可大大降低針刺、水刺加工中對長絲的損傷。該長絲可廣泛用於垃圾焚燒處理廠、燃煤電廠、水泥等行業的高溫尾氣的處理上，具有顯著的經濟效益和社會效益。
【專利說明】—種切割熱熔定型法加工圓形截面聚四氟乙烯長絲的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及聚四氟乙烯纖維製備方法，具體地說是涉及一種切割熱熔定型法加工圓形截面聚四氟乙烯長絲的方法。
【背景技術】
[0002]目前大氣汙染己成為一個日益嚴重的全球性問題。高溫煙塵、二惡英、呋喃、氮氧化物、硫化物等廢氣的排放和控制得到世界各國的重視。燃煤發電、冶金、水泥、垃圾焚燒等工業領域的高溫煙塵排放增加了環保壓力。在除塵技術中，袋式除塵器以其高效的除塵效率逐步佔領市場，袋式除塵器核心部件為濾袋，而濾袋的核心是纖維材料。包括玻璃纖維、芳綸、聚苯硫醚、聚醯亞胺、聚四氟乙烯等在內的耐高溫纖維材料中，聚四氟乙烯纖維同時具有優異的耐高溫、耐腐蝕性等特點，廣泛用於高溫煙塵的處理中。
[0003]聚四氟乙烯因其結構上的特殊性不適於用通常的溶液紡和熔融紡來製成纖維。至今聚四氟乙烯纖維常用的生產方法包括三種:乳液紡絲、糊料擠壓法、裂膜法。
[0004]( I)乳液紡絲又稱載體紡絲，是目前生聚四氟乙烯纖維最成熟的一種方法，常以容易成纖的粘膠或聚乙烯醇水溶液為載體，和聚四氟乙烯乳液混和均勻，按常規溼法紡絲方法進行紡絲，成形纖維經洗滌和乾燥後在380-400°C的高溫下進行燒結，從而去除載體部分，再對已在高溫下粘結的聚四氟乙烯進行350°C下的適當拉伸，即得成品聚四氟乙烯纖維。發明專利ZL200610145032.6和ZL200610145033.0在紡絲液中加入硼酸或硼砂等形成凝膠，繼而紡絲。這種方法總體上是將溶液通過噴絲頭進行紡制。
[0005](2)糊料擠壓法:將聚四氟乙烯分散樹脂粉末與易於揮發的石油產品混合在一起(作為潤滑油)，調製成糊狀，置入擠出機中，通過口模壓製成扁形或圓形的長絲，然後乾燥、使潤滑劑揮發，拉伸後得成品。如專利ZL200610155053.6公開了一種口模形狀。
[0006](3)裂膜法:將聚四氟乙烯分散樹脂粉末與易於揮發的石油產品混合在一起(作為潤滑油)，調製成糊狀，置入擠出機中，通過口模壓製成棒材或片材，再將棒材壓延成片材，然後乾燥、使潤滑劑揮發，拉伸，再通過刀片分割成具有一定寬度的窄條，再拉伸後得成品，有的需要加捻處理。
[0007]總體而言，乳液紡絲一般只能加工短纖，且強度較低，短纖截面根據噴絲頭的孔形狀而變化；糊料擠壓只能加工長絲，強度較低，長絲截面根據口模的孔形狀而變化；裂膜法可加工長絲和短纖，纖維強度普遍比乳液紡絲和糊料擠壓的高，由於是採用刀片分割，長絲和短纖截面一般是扁型。聚四氟乙烯長絲用於濾袋的增強材料時，由於截面是扁型，在濾袋材料加工過程中(一般採用針刺、水刺法加工)，造成大量的損傷，從而降低濾袋材料的整體力學指標。

【發明內容】

[0008]本發明的目的在於提供一種切割熱熔定型法加工圓形截面聚四氟乙烯長絲的方法，是加工成圓形截面聚四氟乙烯長絲，強度高，且截面為近圓形，可大大降低針刺、水刺加工中對長絲的損傷。
[0009]本發明所採用的技術方案的步驟如下:
(1)混料:將聚四氟乙烯分散樹脂粉末和液體潤滑劑按重量比為1:0.2~0.28混和，在20~40°C的溫度下靜置96~144小時，然後在40~80°C的溫度下靜置10~16小時，使聚四氟乙烯分散樹脂粉末和液體潤滑劑兩者均勻混和，形成聚四氟乙烯物料；
(2)壓坯與壓延:將所述的聚四氟乙烯物料在20~30°C下，在壓坯機上壓製成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機在40~60°C的溫度下擠出棒狀物，然後經壓延機在40~60°C下壓延成聚四氟乙烯基帶；
(3)縱向拉伸:將聚四氟乙烯基帶在180~300°C的烘箱中進行縱向拉伸，獲得脫脂基
帶;
(4)切割:採用成排刀片沿脫脂基帶的縱向進行切割，調整相鄰刀片間距，獲得寬度為2~8暈米的切割片材；
(5)熱熔定型:使用熱熔定型裝置，通過熱熔定型裝置外側的電阻絲加熱，控制外側溫度為320~360°C，將所述切割片材從熱熔定型裝置的圓錐面進入，圓柱通孔側拉出，使聚四氟乙烯切割片材表面熔融，形成圓形截面聚四氟乙烯長絲。
[0010]所述的液體潤滑劑為液體石蠟 、石油醚或煤油。
[0011]所述的熱熔定型裝置是圓柱體，一端為向內由大至小的圓錐孔和與小圓錐孔孔徑相同的圓柱通孔組成，圓錐孔和圓柱通孔同軸。
[0012]與【背景技術】相比，本發明具有的有益效果是:
(I)本發明與糊料擠壓法比較，雖然糊料擠壓法可加工圓形截面聚四氟乙烯長絲，但強度低；與裂膜法比較，本發明技術加工的長絲具備了裂膜法的強度，同時又克服了裂膜法僅能加工扁形截面長絲的技術缺陷。當長絲用作濾袋材料時，後續加工過程中(一般採用針刺、水刺法加工)造成的損傷小，從而降低濾袋材料的整體力學指標。該長絲可廣泛用於垃
圾焚燒處理廠、燃煤電廠、水泥等行業的高溫尾氣的處理上，具有顯著的經濟效益和社會效
益[0013](2)從聚四氟乙烯切割片材的示差掃描量熱法曲線看出，可確定聚四氟乙烯切割片材的起始熔融溫度320°C，完全熔融溫度為360°C，因此確定熱熔定型裝置的溫度控制在320-360°C範圍內，確保聚四氟乙烯切割片材部分熔融，在通過熱熔定型裝置的圓孔側時，促使截面形狀變為近圓形。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是熱熔定型裝置的結構剖視圖。
[0015]圖2是熱熔定型過程示意圖。
[0016]圖3是一束近圓形截面聚四氟乙烯長絲的掃描電鏡照片(放大100倍)。
[0017]圖4是一束近圓形截面聚四氟乙烯長絲的掃描電鏡照片(放大200倍)。
[0018]圖5是聚四氟乙烯切割片材的示差掃描量熱法曲線。
【具體實施方式】
[0019]以下通過附圖和實施例對本發明做進一步說明。[0020]如圖1、圖2所示，本發明的熱熔定型裝置是圓柱體，一端為向內由大至小的圓錐孔和與小圓錐孔孔徑相同的圓柱通孔組成，圓錐孔和圓柱通孔同軸。切割片材從圓錐孔中進入，通過熱熔定型裝置外側的電阻絲加熱，根據如圖5所示的示差掃描量熱法曲線控制外側溫度為320?360°C，將所述切割片材從熱熔定型裝置的圓錐面進入，圓柱通孔側拉出，使聚四氟乙烯切割片材表面熔融，形成近圓形截面聚四氟乙烯長絲。
[0021]實施例1
(O混料:將中昊晨光化工研究院的216聚四氟乙烯分散樹脂粉末和液體石蠟按照聚四氟乙烯分散樹脂粉末對液體石蠟的重量比為1:0.2混和均勻，在20°C的溫度下靜置144小時，然後在80°C的溫度下靜置10小時，使聚四氟乙烯分散樹脂粉末、液體石蠟兩者充分混和，形成聚四氟乙烯物料；
(2)壓坯與壓延:將所述的聚四氟乙烯物料在20°C下，在壓坯機上壓製成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機在40°C的溫度下擠出棒狀物，然後經壓延機在40°C下壓延成聚四氟乙烯基帶；
(3)縱向拉伸:將聚四氟乙烯基帶在180°C的烘箱中進行縱向拉伸，獲得脫脂基帶；
(4)切割:採用成排刀片沿脫脂基帶的縱向進行切割，獲得切割片材，調整相鄰刀片間距，使所述切割片材寬度為2毫米；
(5)熱熔定型:使用如圖1所示的熱熔定型裝置，通過熱熔定型裝置外側的電阻絲加熱，根據如圖5所示的示差掃描量熱法曲線控制外側溫度為320°C，將所述切割片材從所述熱熔定型裝置的圓錐面進入，圓孔側拉出，使聚四氟乙烯切割片材表面熔融，形成近圓形截面、強度3.2釐牛/分特的聚四氟乙烯長絲，截面放大100倍的電鏡照片如圖3所示，截面放大200倍的電鏡照片如圖4所示。
[0022]實施例2
(1)混料:將日本大金公司F106聚四氟乙烯分散樹脂粉末和石油醚按照聚四氟乙烯分散樹脂粉末對石油醚的重量比為1:0.28混和均勻，在40°C的溫度下靜置96小時，然後在40°C的溫度下靜置16小時，使聚四氟乙烯分散樹脂粉末、石油醚兩者充分混和，形成聚四氟乙烯物料；
(2)壓坯與壓延:將所述的聚四氟乙烯物料在30°C下，在壓坯機上壓製成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機在60°C的溫度下擠出棒狀物，然後經壓延機在60°C下壓延成聚四氟乙
烯基帶；
(3)縱向拉伸:將聚四氟乙烯基帶在300°C的烘箱中進行縱向拉伸，獲得脫脂基帶；
(4)切割:採用成排刀片沿脫脂基帶的縱向進行切割，獲得切割片材，調整相鄰刀片間距，使所述切割片材寬度為8毫米；
(5)熱熔定型:使用如圖1所示的熱熔定型裝置，通過熱熔定型裝置外側的電阻絲加熱，根據如圖5所示的示差掃描量熱法曲線控制外側溫度為360°C，將所述切割片材從所述熱熔定型裝置的圓錐面進入，圓孔側拉出，使聚四氟乙烯切割片材表面熔融，形成近圓形截面、強度4.3釐牛/分特的聚四氟乙烯長絲，截面放大100倍的電鏡照片如圖3所示，截面放大200倍的電鏡照片如圖4所示。
[0023]實施例3
(O混料:將中昊晨光化工研究院的216聚四氟乙烯分散樹脂粉末和煤油按照聚四氟乙烯分散樹脂粉末對煤油的重量比為1:0.22混和均勻，在30°C的溫度下靜置100小時，然後在60°C的溫度下靜置12小時，使聚四氟乙烯分散樹脂粉末、煤油兩者充分混和，形成聚四氟乙烯物料；
(2)壓坯與壓延:將所述的聚四氟乙烯物料在25°C下，在壓坯機上壓製成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機在50°C的溫度下擠出棒狀物，然後經壓延機在50°C下壓延成聚四氟乙
烯基帶；
(3)縱向拉伸:將聚四氟乙烯基帶在200°C的烘箱中進行縱向拉伸，獲得脫脂基帶；
(4)切割:採用成排刀片沿脫脂基帶的縱向進行切割，獲得切割片材，調整相鄰刀片間距，使所述切割片材寬度為6毫米；
(5)熱熔定型:使用如圖1所示的熱熔定型裝置，通過熱熔定型裝置外側的電阻絲加熱，根據如圖5所示的示差掃描量熱法曲線控制外側溫度為340°C，將所述切割片材從所述熱熔定型裝置的圓錐面進入，圓孔側拉出，使聚四氟乙烯切割片材表面熔融，形成近圓形截面、強度4.2釐牛/分特的聚四氟乙烯長絲。
[0024]截面放大100倍的電鏡照片如圖3所示,截面放大200倍的電鏡照片如圖4所示。
[0025]所述的聚四氟乙烯分散樹脂粉末的結晶度為98、9.9%。
[0026]通過上述方法製備的聚四氟乙烯長絲，強度4.3-3.2釐牛/分特。
【權利要求】
1.一種切割熱熔定型法加工圓形截面聚四氟乙烯長絲的方法，其特徵在於，包括如下步驟: (1)混料:將聚四氟乙烯分散樹脂粉末和液體潤滑劑按重量比為1:0.2?0.28混和，在20?40°C的溫度下靜置96?144小時，然後在40?80°C的溫度下靜置10?16小時，使聚四氟乙烯分散樹脂粉末和液體潤滑劑兩者均勻混和，形成聚四氟乙烯物料； (2)壓坯與壓延:將所述的聚四氟乙烯物料在20?30°C下，在壓坯機上壓製成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機在40?60°C的溫度下擠出棒狀物，然後經壓延機在40?60°C下壓延成聚四氟乙烯基帶； (3)縱向拉伸:將聚四氟乙烯基帶在180?300°C的烘箱中進行縱向拉伸，獲得脫脂基帶; (4)切割:採用成排刀片沿脫脂基帶的縱向進行切割，調整相鄰刀片間距，獲得寬度為2?8暈米的切割片材； (5)熱熔定型:使用熱熔定型裝置，通過熱熔定型裝置外側的電阻絲加熱，控制外側溫度為320?360°C，將所述切割片材從熱熔定型裝置的圓錐面進入，圓柱通孔側拉出，使聚四氟乙烯切割片材表面熔融，形成圓形截面聚四氟乙烯長絲。
2.根據權利要求1所述的一種切割熱熔定型法加工圓形截面聚四氟乙烯長絲的方法，其特徵在於:所述的液體潤滑劑為液體石蠟、石油醚或煤油。
3.根據權利要求1所述的一種切割熱熔定型法加工圓形截面聚四氟乙烯長絲的方法，其特徵在於:所述的熱熔定型裝置是圓柱體，一端為向內由大至小的圓錐孔和與小圓錐孔孔徑相同的圓柱通孔組成，圓錐孔和圓柱通孔同軸。
【文檔編號】D01F6/48GK103741248SQ201410020804
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月17日 優先權日:2014年1月17日
【發明者】郭玉海, 徐志梁, 羅文春, 王峰, 朱海霖, 唐紅豔, 姜學梁, 陳美玉, 張華鵬, 來侃 申請人:浙江格爾泰斯環保特材科技有限公司, 浙江理工大學