一种高性能纤维造纸毛毯及其制备方法与流程

本技术涉及造纸用工业织物，更具体地说，它涉及一种高性能纤维造纸毛毯及其制备方法。

背景技术：

1、造纸毛毯是造纸设备压榨部的重要工业织物，通常由基布和针刺结合于基布上的纤维毛层组成，用于承载湿纸页并在压榨过程中吸收、传递和排出水分。纤维毛层在运行过程中需要反复经历湿态压缩和卸载，其厚度恢复能力以及内部流体通道的稳定性会影响造纸毛毯的持续输水性能。

2、现有造纸毛毯的纤维毛层通常采用聚酰胺类短纤维，经开松、梳理、铺网和针刺后与基布复合，并通过调整纤维线密度、纤维配比、针刺程度和热定型条件改善毛层的承压状态；但在长期湿态反复压榨过程中，聚酰胺纤维及纤维间接触区域容易发生持续弯曲、滑移和残余变形，使纤维毛层逐渐产生不可逆压实，进而造成毛层内部有效流体通道缩小，导致循环压缩后的透水性能持续衰减。

技术实现思路

1、为了解决现有造纸毛毯的纤维毛层在长期湿态反复压榨过程中，循环压缩后的透水性能持续衰减的问题，本技术提供一种高性能纤维造纸毛毯及其制备方法。

2、本技术提供的一种高性能纤维造纸毛毯及其制备方法，采用如下的技术方案：

3、第一方面，本技术提供一种高性能纤维造纸毛毯，采用如下的技术方案：

4、一种高性能纤维造纸毛毯，包括基布和针刺结合于所述基布上的纤维毛层，所述纤维毛层包含高性能复合短纤维；所述高性能复合短纤维由包括以下重量份的成纤原料制得：聚酰胺66 67～74份、聚苯硫醚18～23份、第一磺化共聚酰胺1.5～3.5份、第二磺化共聚酰胺3～5份、端酸酐型含芳硫醚结构的热塑性芳香族共聚酰亚胺低聚物1～2.5份以及加工稳定剂0.2～0.8份；

5、所述第一磺化共聚酰胺中磺酸盐芳香族二羧酸单体的含量为15～28mol%，所述第二磺化共聚酰胺中磺酸盐芳香族二羧酸单体的含量为5～11mol%；所述第二磺化共聚酰胺由包含c10～c12脂肪族二羧酸和含吡啶基二胺的单体体系共聚形成，且所述第二磺化共聚酰胺的磺酸盐基团包括钠盐型磺酸盐基团和镁盐型磺酸盐基团。

6、通过采用上述技术方案，由于采用以聚酰胺66为主体成纤材料，配合聚苯硫醚提高复合短纤维的承压稳定性，并利用端酸酐型含芳硫醚结构的热塑性芳香族共聚酰亚胺低聚物改善聚酰胺66与聚苯硫醚之间的界面结合；第一磺化共聚酰胺和第二磺化共聚酰胺具有不同的磺酸盐单体含量，且第二磺化共聚酰胺中钠盐型和镁盐型磺酸盐基团共同形成离子作用体系；各组分相互配合，有利于维持纤维毛层在湿态反复压榨过程中的承压状态和流体通道，因此能够减缓毛层不可逆压实，改善循环压缩后的透水性能，解决了现有造纸毛毯的纤维毛层在长期湿态反复压榨过程中，循环压缩后的透水性能持续衰减的问题。

7、优选的，所述聚酰胺66的相对黏度为3.4～4.5；所述第一磺化共聚酰胺的数均分子量为8000～22000，所述第二磺化共聚酰胺的数均分子量为25000～60000；所述磺酸盐芳香族二羧酸单体包括5-磺酸钠间苯二甲酸。

8、通过采用上述技术方案，聚酰胺66与两种磺化共聚酰胺在分子量和离子基团含量方面形成差异化配置，使复合纤维在熔融成纤过程中保持适宜的加工稳定性，同时有利于后续对不同磺化共聚酰胺进行差异化处理，从而维持复合短纤维在循环压缩过程中的整体稳定状态。

9、优选的，所述第二磺化共聚酰胺的二羧酸单体包括己二酸、5-磺酸钠间苯二甲酸以及c10～c12脂肪族二羧酸，其中5-磺酸钠间苯二甲酸占二羧酸单体总摩尔量的5～11mol%，c10～c12脂肪族二羧酸占二羧酸单体总摩尔量的8～18mol%，余量为己二酸。

10、通过采用上述技术方案，通过己二酸、5-磺酸钠间苯二甲酸和c10至c12脂肪族二羧酸共同构建第二磺化共聚酰胺，使其兼具聚酰胺链段的成纤性、磺酸盐基团的离子作用能力以及长链脂肪族链段的柔顺性，有利于第二磺化共聚酰胺在复合纤维中保持稳定，并与后续离子作用体系相配合。

11、优选的，所述第二磺化共聚酰胺的二胺单体包括己二胺和2,6-双(氨甲基)吡啶，所述己二胺与2,6-双(氨甲基)吡啶的摩尔比为（94～99.5）∶（0.5～6）；所述镁盐型磺酸盐基团占所述第二磺化共聚酰胺中可交换磺酸盐基团总量的20～55mol%。

12、通过采用上述技术方案，第二磺化共聚酰胺中的含吡啶基二胺与磺酸盐基团共同形成可参与金属离子作用的化学环境，并通过钠盐型与镁盐型磺酸盐基团的共同存在调节聚酰胺链段之间的相互作用，有利于减少循环压缩过程中链段的持续滑移和残余变形，维持毛层的压缩恢复状态。

13、优选的，所述端酸酐型含芳硫醚结构的热塑性芳香族共聚酰亚胺低聚物的二胺单体包括4,4'-二氨基二苯硫醚和4,4'-二氨基二苯醚，且4,4'-二氨基二苯硫醚占所述二胺单体总摩尔量的40～75mol%，余量为4,4'-二氨基二苯醚，所述芳香族共聚酰亚胺低聚物的数均分子量为2500～8000，酸酐端基含量为0.15～0.60mmol/g；所述高性能复合短纤维的线密度为6～15dtex，长度为38～76mm。

14、通过采用上述技术方案，含芳硫醚和芳醚链段的芳香族共聚酰亚胺低聚物能够在聚酰胺66和聚苯硫醚之间形成较稳定的界面调节作用，同时通过控制复合短纤维的线密度和长度，使其能够适应后续开松、梳理和针刺加工，各因素相互配合，有利于形成稳定的纤维毛层并保持循环压缩后的整体性能。

15、第二方面，本技术提供一种高性能纤维造纸毛毯的制备方法，采用如下的技术方案：

16、一种高性能纤维造纸毛毯的制备方法，包括以下步骤：

17、s1、将聚苯硫醚与端酸酐型含芳硫醚结构的热塑性芳香族共聚酰亚胺低聚物进行第一阶段熔融混合，而后加入聚酰胺66和加工稳定剂进行第二阶段熔融共混，得到反应型聚合物熔体；

18、s2、向所述反应型聚合物熔体中加入第一磺化共聚酰胺和第二磺化共聚酰胺进行第三阶段熔融共混，并经熔融纺丝、多级牵伸和张力热定型，得到复合丝束；

19、s3、对所述复合丝束进行水处理，降低所述复合丝束中第一磺化共聚酰胺的含量，并使第二磺化共聚酰胺保留于所述复合丝束中；

20、s4、将水处理后的复合丝束置于含乙酸镁和乙酸钠的竞争离子交换液中，对第二磺化共聚酰胺进行离子交换，使所述第二磺化共聚酰胺同时含有钠盐型磺酸盐基团和镁盐型磺酸盐基团；

21、s5、将完成离子交换的复合丝束进行松弛热定型，经卷曲和切断，得到高性能复合短纤维；

22、s6、另取聚酰胺66短纤维，将所述高性能复合短纤维与所述聚酰胺66短纤维分别进行开松后混合、梳理和铺网，并与基布进行针刺复合，经清洗和热定型，得到高性能纤维造纸毛毯。

23、通过采用上述技术方案，按照界面预混、反应共混、复合成纤、水处理、竞争离子交换、松弛定型及针刺成毯的顺序逐步进行，使不同聚合物组分在成纤过程中形成稳定复合体系，并使两种磺化共聚酰胺在后续处理中分别形成相应状态，从而使所得纤维毛层兼顾承压稳定性和流体通过能力，有利于减缓长期循环压缩造成的毛层压实。

24、优选的，步骤s1中，所述第一阶段熔融混合的温度为280～298℃，混合时间为15～60s；所述第二阶段熔融共混的温度为288～302℃，停留时间为30～180s；所述芳香族共聚酰亚胺低聚物的酸酐端基与聚酰胺66端氨基的摩尔当量比为0.10～0.45∶1。

25、通过采用上述技术方案，先使聚苯硫醚与芳香族共聚酰亚胺低聚物进行熔融混合，再引入聚酰胺66进行反应共混，并控制相应的反应温度、停留时间和端基当量关系，有利于芳香族共聚酰亚胺低聚物在聚苯硫醚与聚酰胺66之间发挥界面调节作用，使后续复合成纤过程保持稳定。

26、优选的，步骤s2中，所述第三阶段熔融共混的温度为275～295℃；所述熔融纺丝温度为288～302℃，所述多级牵伸的总牵伸倍率为3.2～4.8倍；所述张力热定型的温度为150～175℃，处理时间为20～100s，且复合丝束保持0.5%～5%的轴向张伸。

27、通过采用上述技术方案，第三阶段熔融共混、熔融纺丝、多级牵伸和张力热定型连续配合，使各聚合物组分在形成复合丝束的同时完成取向和初步定型，有利于稳定复合丝束的成纤状态，并为后续水处理和离子交换提供结构稳定的处理基础。

28、优选的，步骤s3中，所述水处理的温度为85～98℃，时间为10～45min，且水处理后第一磺化共聚酰胺的去除量为加入量的50～85wt%，水处理后第二磺化共聚酰胺的损失量不高于加入量的20wt%；

29、步骤s4中，所述竞争离子交换液中乙酸镁和乙酸钠的总质量浓度为0.8～4.8wt%，mg²⁺与na⁺的摩尔比为1∶4～1∶20，所述离子交换温度为50～75℃，处理时间为10～40min。

30、通过采用上述技术方案，先通过水处理降低第一磺化共聚酰胺的含量，同时保留第二磺化共聚酰胺，再采用乙酸镁和乙酸钠进行竞争离子交换，使两种磺化共聚酰胺分别承担可去除和离子保持作用；两种处理过程按顺序配合，有利于兼顾复合纤维的流体通过空间和循环压缩后的稳定状态。

31、优选的，步骤s5中，所述松弛热定型的温度为175～205℃，时间为30～150s，且复合丝束的回缩率为3%～10%；

32、步骤s6中，以所述高性能复合短纤维和另取的聚酰胺66短纤维的总质量为基准，所述高性能复合短纤维的质量占比为45～75wt%，所述聚酰胺66短纤维的质量占比为25～55wt%。

33、通过采用上述技术方案，离子交换后的复合丝束经松弛热定型进一步稳定其加工状态，再与聚酰胺66短纤维配合进行铺网和针刺，使高性能复合短纤维的承压作用与聚酰胺66短纤维的成网和针刺适应性相互配合，有利于形成结构稳定的纤维毛层，并维持循环压缩后的厚度和流体通过性能。

34、综上所述，本技术具有以下有益效果：

35、1、由于本技术采用聚酰胺66作为主体成纤材料，并配合聚苯硫醚、端酸酐型含芳硫醚结构的热塑性芳香族共聚酰亚胺低聚物以及两种磺化共聚酰胺构建高性能复合短纤维，各组分之间形成相互配合的复合体系，有利于维持纤维毛层在湿态反复压榨过程中的承压状态和流体通道，从而减缓毛层不可逆压实，改善循环压缩后的透水性能。

36、2、本技术中聚苯硫醚与聚酰胺66共同参与复合成纤，并通过端酸酐型含芳硫醚结构的热塑性芳香族共聚酰亚胺低聚物改善不同聚合物之间的界面结合，使复合短纤维在反复受压过程中具有较稳定的整体形变状态，有利于减少纤维链段和界面区域的持续滑移与残余变形，从而提高毛层循环压缩后的厚度保持能力和透气性能。

37、3、本技术采用第一磺化共聚酰胺和第二磺化共聚酰胺配合，并通过水处理和竞争离子交换使两种磺化共聚酰胺分别形成不同的处理状态，其中第一磺化共聚酰胺经水处理后部分去除，有利于形成流体通过空间，第二磺化共聚酰胺则保留于复合纤维中并形成钠盐型和镁盐型磺酸盐基团共存的离子作用体系，两者相互配合，有利于兼顾毛层的流体通过能力和循环压缩后的稳定性。

38、4、本技术的制备方法按照熔融预混、反应共混、复合成纤、水处理、竞争离子交换、松弛热定型以及针刺成毯的顺序逐步进行，使不同聚合物组分的复合、磺化共聚酰胺的差异化处理以及纤维毛层的成形过程相互衔接，有利于稳定复合短纤维的加工状态和毛层结构，并使所得造纸毛毯在循环压缩后保持较好的厚度、透气性能和水通量。