一种聚苯硫醚砜酮纤维的制备方法与流程

技术特征：
1.一种聚苯硫醚砜酮纤维的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)以金属氧化物为催化剂，将pps树脂、金属氧化物与羧酸利用螺杆挤出反应共混熔融一步法原位纺丝，制备含酮pps丝束；或将pps树脂、金属氧化物与羧酸利用螺杆挤出反应共混熔融造粒，制备含酮pps颗粒，再以含酮pps颗粒为原料进行颗粒熔融纺丝，制备含酮pps丝束；所述羧酸为二元羧酸或多元羧酸；(2)将步骤(1)制得的含酮pps丝束置于氧化体系中，在氧化催化剂的作用下进行氧化反应，得到聚苯硫醚砜酮初生纤维；(3)将步骤(2)制得的聚苯硫醚砜酮初生纤维除杂后，再经干燥，得到聚苯硫醚砜酮纤维。2.根据权利要求1所述的聚苯硫醚砜酮纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述二元羧酸为对苯二甲酸、萘二甲酸、环己烷二甲酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸或联苯二甲酸；多元羧酸为含苯环的三甲酸；所述金属氧化物为tio2、sio2、zro2、zno、sno2、al2o3、moo3、wo3、cdo、geo2或ga2o3中的至少一种。3.根据权利要求1所述的聚苯硫醚砜酮纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，羧酸的质量为pps树脂、金属氧化物和羧酸的总质量的0.01～10wt％；金属氧化物的质量为pps树脂、金属氧化物和羧酸的总质量的0.01～5wt％。4.根据权利要求1所述的聚苯硫醚砜酮纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，共混熔融一步法原位纺丝的工艺是：混料或不混料
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螺杆挤出机熔融
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熔体计量泵
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强制过滤
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喷丝组件
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初生丝
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热拉伸
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含酮pps丝束；共混熔融造粒的工艺是：混料或不混料
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螺杆挤出机熔融
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熔体计量泵
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强制过滤
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拉丝切粒
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含酮pps颗粒；颗粒熔融纺丝的工艺是：含酮pps颗粒烘干
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螺杆挤出机熔融
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熔体计量泵
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强制过滤
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喷丝组件
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初生丝
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热拉伸
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含酮pps丝束；热拉伸工艺是热拉伸温度90～200℃，拉伸倍数2～10倍。5.根据权利要求1所述的聚苯硫醚砜酮纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，含酮pps丝束的质量占含酮pps丝束和氧化体系总质量的0.1～40wt％；氧化催化剂在氧化体系中的质量浓度是0.1～40wt％。6.根据权利要求1所述的聚苯硫醚砜酮纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氧化催化剂为无机酸和/或有机酸；无机酸为硫酸、盐酸、碳酸、杂多酸、硼酸、磷酸、硝酸、钼酸、钨酸或酸性分子筛；有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、癸酸、苯甲酸、萘甲酸、苯磺酸、萘磺酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸或庚二酸。7.根据权利要求1所述的聚苯硫醚砜酮纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氧化体系是氧化剂溶液、电解液、水的氧气饱和溶液或臭氧水溶液；当采用氧化剂溶液时，将步骤(1)制得的含酮pps丝束浸渍于氧化剂溶液中，在氧化催化剂的作用下，在0～140℃下氧化0.1min～24h，得到聚苯硫醚砜酮初生纤维；当采用电解液时，将步骤(1)制得的含酮pps丝束浸渍于电解氧化装置的电解液中，电解氧化反应的初始ph为4～7，阳极和阴极均为惰性电极，电压为2～380v，电流密度为10～1000a/m2，电解氧化时间为0.1min～10h，在氧化催化剂的作用下氧化，得到聚苯硫醚砜酮初生纤维；
当采用水的氧气饱和溶液时，将氧气或空气持续通入去离子水中，同时将芳基醇类化合物作为氧化辅助剂加入去离子水中，得到水的氧气饱和溶液；再将步骤(1)制得的含酮pps丝束浸渍于水的氧气饱和溶液中，在氧化催化剂的作用下，在40～44℃下氧化反应1min～24h，得到聚苯硫醚砜酮初生纤维；当采用臭氧水溶液时，将臭氧氧化装置产生的臭氧持续通入去离子水中，并将辅助氧化剂加入去离子水中，得到臭氧水溶液；再将步骤(1)制得的含酮pps丝束浸渍于臭氧水溶液中，在氧化催化剂的作用下，在40～95℃下氧化0.1～24h，得到聚苯硫醚砜酮初生纤维。8.根据权利要求7所述的聚苯硫醚砜酮纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，氧化剂溶液为将氧化剂溶解或分散于溶剂中形成的质量浓度为0.1～40wt％的溶液；所述氧化剂为h2o2、na2o2、naclo、kclo、hclo、kmno4、k2cr2o7、mno2、fecl3、no2、hno3、过醋酸、过甲酸、过氧化二枯基、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化叔丁醇或过苯甲酸中的至少一种；所述溶剂为水、苯、甲苯、酮类化合物、有机醇、酰胺化合物、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙醚、二甲醚、环己烷、正己烷、有机酸或卤代烃中的至少一种。9.根据权利要求7所述的聚苯硫醚砜酮纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述电解液为硫酸氢钾溶液；所述芳基醇类化合物为乙基蒽醇、苯酚、萘酚、连苯酚、蒽醇或菲醇；芳基醇类化合物的质量占水的氧气饱和溶液质量的1wt％～40wt％；所述辅助氧化剂为tio2、sno2、zro2、moo3或wo3；臭氧与含酮pps丝束的质量比为48～96:108；辅助氧化剂的质量占臭氧水溶液质量的0.1～5wt％。10.根据权利要求1所述的聚苯硫醚砜酮纤维的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，干燥温度为30～240℃，干燥时间为0.1～24h。

技术总结
本发明公开了一种聚苯硫醚砜酮纤维的制备方法，首先，以金属氧化物为催化剂，将PPS树脂、金属氧化物与二元羧酸或多元羧酸利用螺杆挤出反应制备含酮PPS丝束；再将含酮PPS丝束置于氧化体系中，在氧化催化剂的作用下进行氧化反应，得到聚苯硫醚砜酮初生纤维；再将聚苯硫醚砜酮初生纤维除杂后，再经干燥，得到聚苯硫醚砜酮纤维。本发明在熔融状态下实现PPS分子链间傅克酰基化交联反应，实现PPS分子间交联或分子间增链，并在PPS分子内引入酮基；再将酮基交联或增链的PPS纤维氧化，实现S原子的可控氧化，实现砜基和亚砜基的引入，获得耐高温、耐溶剂、抗蠕变、抗熔滴、抗氧化的高韧性和高强度的含酮含砜或含酮含亚砜的PPS改性纤维。的含酮含砜或含酮含亚砜的PPS改性纤维。的含酮含砜或含酮含亚砜的PPS改性纤维。


技术研发人员：李振环
受保护的技术使用者：天津工业大学
技术研发日：2021.07.14
技术公布日：2021/10/8