一种改性POM纤维及其制备方法技术

本发明专利技术的一种改性POM纤维及其制备方法首先用纳米碳酸钙改性POM，采用共混包粘的方法制备纳米CaCO3/POM复合材料，是将纳米CaCO3改性后和POM共混，然后将这种混合物用双螺杆挤出，造粒，切粒之后再进行干燥，再纺丝。采用本发明专利技术的共混包粘法，使得纳米CaCO3粒子粘在软化的POM上，省去了双螺杆挤出和造粒的步骤，操作流程简单和成本低，克服了现有共混的诸多缺陷。其次，纳米碳酸钙市场价格低廉，对树脂的改性效果好。再次，熔融纺丝法工艺简单，生产效率高，易于实现工业化生产。最后，热空气浴拉伸与水浴拉伸相比，能够在100℃以上的温度拉伸，改进拉伸条件，得到性能更好的纤维。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改性POM纤维及其制备方法，具体地说是涉及一种纳米CaCO3改性POM纤维及其制备方法。
技术介绍
聚甲醛(POM)纤维具有高強度、高模量及优异的尺寸稳定性、耐碱性、耐化学腐蚀、耐光、耐候等性能，是综合性能最好的合成纤维之一。随着经济的发展和エ业水平的提高，聚甲醛材料由于良好的综合性能，应用领域正在日益扩展。聚甲醛产品的消费量也在快速增长，但长期以来，我国在聚甲醛方面的发展较为落后，聚甲醛纤维几乎是空白，专有材料一直依赖进ロ，由此开展聚甲醛的研究任重道远。且由于其突出的综合性能，人们迫切希望聚甲醛能制成纤维，以满足不同的需要。因而，我们应大力加强聚甲醛纤维的研究开发， 找出合适的エ艺路线，制备出功能化和高性能化的产品，拓宽其应用领域，有迫切的现实需求。POM虽然综合性能优越，但由于POM的热稳定性和韧性不足等缺点。为了提高聚甲醛的性能以提高它的应用领域，对聚甲醛进行改性变得非常重要。长期以来，人们不断以弹性体增韧和非弾性体增韧的方法对POM进行共混改性，并取得了一定的研究成果。但是弹性体增韧POM是以牺牲POM的其他力学性能为代价，即使是目前公认的与POM相容性最好的热塑性聚氨酯(TPU)，其添加量须不小于35%，才能使共混材料出现明显的脆-韧转变，大量添加TPU不仅使材料的強度降低，而且还会增加产品成本。自1984年首次提出纳米复合材料的概念以来，纳米复合材料就成了材料科学家研究的热点。与传统的复合材料相比，纳米复合材料具有力学性能好、高热稳定性、优越的阻燃性和阻隔性等特点。CaCO3是最为常用的热塑料高聚物的填充材料，而纳米碳酸钙是碳酸钙中的精品，是ー种最廉价的纳米材料。将纳米CaCO3粒子填充到聚合物中，可以得到综合性能优良的复合材料。将改性后的纳米CaC03/P0M复合材料纺丝，有望得到力学和热学性能更好的纤维。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了针对纯POM纤维现有的上述缺陷，采用先改性POM的方法，然后通过熔融纺丝和拉伸条件的优化，制得力学和热学性能更好的纳米CaC03/P0M复合纤維。在纤维增强水泥方面，与纯纤维相比，改性纤维表面有纳米碳酸钙小颗粒的附着，变得粗糙，在纤维表面和水泥之间形成更大的握裹力，使水泥的強度得到有效提高。另外，目前目前市场上每吨碳酸钙的价格是2000元每吨，价格只相当于价格的十四分之一。改性后制得的纳米CaC03/P0M复合纤维的成本可大大下降，有利于纤维产品的推广应用，纤维生产厂也可以获得较好的经济效益。再次，碳酸钙和水泥的亲和性好，密度比高出近一倍，与水泥的密度差不多，制成的改性纤维密度比纯POM纤維大。在纤维和水泥的混合过程和实际铺路中，密度小的纤维很容易被甩到边缘层或漂浮在水泥混凝土表面，严重影响纤维在混凝土中的分布和增强作用。而制得密度更大的改性性纤维，在一定程度上能够抑制该现象，使得纤维与水泥在实际使用过程中能够充分混合均匀，这也克服了纯POM纤维在增强水泥方面存在的诸多缺陷。本专利技术的一种改性POM纤维，是指POM纤维中均匀分散有I 9wt%的纳米碳酸钙和质量分数为纳米碳酸钙的O. 5 I. 5%的硬脂酸。作为优选的技术方案如上所述的ー种改性POM纤维，所述的纳米碳酸钙占所述改性POM纤维的质量分数为5%。如上所述的ー种改性POM纤维，所述的硬脂酸占所述纳米碳酸钙的质量分数为I. 5%。 如上所述的ー种改性POM纤维，所述的纳米碳酸钙粒径为50到500nm。 如上所述的ー种改性POM纤维，所述的纳米碳酸钙粒径为78nm。本专利技术还提供了一种改性POM纤维的制备方法，包括以下步骤(I)改性纳米 CaCO3首先用硬脂酸改性纳米CaCO3，将一定量的纳米CaCO3放入干燥机中，在温度110°C下干燥I小时，冷却至80°c时均匀加入表面处理剂硬脂酸，其质量分数为纳米CaCO3用量的I. 5%，混合20分钟停止搅拌，取出待用。(2)共混包粘在粒料放进前，先加热I个小时，在温度达到140°C时，将改性纳米CaCO3和POM颗粒放到高速混合机，转数为3000到5000r/min，利用共混加热和油浴外加热的方法加热到1500C，再共混3到4分钟后关闭高速共混机，使得纳米CaCO3牢牢粘附在熔融软化的POM颗粒上，而且POM颗粒间没有发生严重粘连(3)熔融纺丝通过熔融纺丝得到初生纤维，纺丝參数设置为纺丝温度为205°C，螺杆转数为100r/min，导丝辊转速为15r/min ；(4)拉伸再通过热空气浴拉伸得到最終的改性POM纤维，把热空气浴拉伸机中的加热装置里的温度设定为90 120°C，拉伸倍数为I 8倍；如上所述的ー种改性POM纤维的制备方法，所述的硬脂酸占所述纳米碳酸钙的质量分数为O. 5 I. 5%O如上所述的ー种改性POM纤维的制备方法，所述的纳米碳酸钙占所述改性POM纤维的质量分数为I 9wt%。如上所述的ー种改性POM纤维的制备方法，所述的纳米碳酸钙粒径为50到500nm。本专利技术得到的ー种改性的纤维，为纳米CaC03/P0M复合纤维，与纯POM纤维相比，韧性和热稳定性均得到提高。与纯POM纤维相比，改性的POM纤维表面变得粗糙，密度变大。有益效果与纯POM相比，改性后的纳米CaC03/P0M复合纤维的力学和热学性能都有较好的提高。同时改性的POM纤维表面变得粗糙，与水泥的界面作用カ增强；密度变大，在与水泥的共混中混合效果更好；纳米CaCO3的价格比POM低出很多，纤维的成本明显降低，经济效益显著。因此改性后的POM复合纤维在建筑领域中增强水泥具有突出的优势。具体实施例方式下面结合具体实施方式，进ー步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的一种改性POM纤维，是指POM纤维中均匀分散有I 9wt%的纳米碳酸钙和质量分数为纳米碳酸钙的O. 5 I. 5%的硬脂酸。改性后的纤维表面粗糙化，纤维增强其它材料是，界面的粘结作用会得到提高。所述的纳米碳酸钙占所述改性POM纤维的质量分数为5%。所述的硬脂酸占所述纳米碳酸钙的质量分数为I. 5%。 所述的纳米碳酸I丐粒径为50到500nm。所述的纳米碳酸钙粒径为78nm。实施例I一种改性POM纤维的制备方法，包括以下步骤( I)改性纳米 CaCO3首先用硬脂酸改性纳米CaCO3，将一定量的纳米CaCO3放入干燥机中，在温度110°C下干燥I小时，冷却至80°C时均匀加入表面处理剂硬脂酸，其质量分数为纳米CaCO3用量的I. 5%，混合20分钟停止搅拌，取出待用。(2)共混包粘在粒料放进前，先加热I个小时，在温度达到140°C时，将改性纳米CaCO3和POM颗粒放到高速混合机，转数为3000r/min，利用共混加热和油浴外加热的方法加热到150°C，再共混3分钟后关闭高速共混机，使得纳米CaCO3牢牢粘附在熔融软化的POM颗粒上，而且POM颗粒间没有发生严重粘连(3)熔融纺丝通过熔融纺丝得到初生纤维，纺丝參数设置为纺丝温度为205°C，螺杆转数为100r/min，导丝辊转速为15r/min ；(4)拉伸再通过热空气浴拉伸得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性POM纤维，其特征是所述的改性POM纤维是指POM纤维中均匀分散有I 9wt%的纳米碳酸钙和质量分数为纳米碳酸钙的0. 5 I. 5%的硬脂酸。2.根据权利要求I所述的一种改性POM纤维，其特征在于，所述的纳米碳酸钙占所述改性POM纤维的质量分数为5%。3.根据权利要求I所述的一种改性POM纤维，其特征在于，所述的硬脂酸占所述纳米碳酸隹丐的质量分数为I. 5%。4.根据权利要求I所述的一种改性POM纤维，其特征在于，所述的纳米碳酸钙粒径为50 到 500nm。5.根据权利要求I或4所述的一种改性POM纤维，其特征在于，所述的纳米碳酸钙粒径为 78nm。6.如权利要求I所述的一种改性POM纤维的制备方法，其特征是包括以下步骤 (1)改性纳米CaCO3 首先用硬脂酸改性纳米CaCO3,将一定量的纳米CaCO3放入干燥机中，在温度110°C下干燥I小时，冷却至80°C时均匀加入表面处理剂硬脂酸，混合20分钟停止搅拌，取出待用。(2)共混包粘 在粒料放进前，先使高速共混机加热I个小时，在温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王依民，周建良，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：