RU2735321C1 - Способ получения антистатического полипропиленового волокна - Google Patents
Способ получения антистатического полипропиленового волокна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2735321C1 RU2735321C1 RU2019129599A RU2019129599A RU2735321C1 RU 2735321 C1 RU2735321 C1 RU 2735321C1 RU 2019129599 A RU2019129599 A RU 2019129599A RU 2019129599 A RU2019129599 A RU 2019129599A RU 2735321 C1 RU2735321 C1 RU 2735321C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polypropylene
- extruder
- mixture
- fibers
- amount
- Prior art date
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D01F6/04—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins
- D01F6/06—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins from polypropylene
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения антистатического полипропиленового волокна с улучшенными механическими свойствами, которое может быть использовано в машиностроении, химической, электротехнической и легкой промышленности. В способе смешивают в экструдере расплав полипропилена и углеродные наночастицы и осуществляют экструзию волокон из этой смеси. Смешивание в экструдере осуществляют в течение 10-15 мин при температуре 195-205°С. Углеродные частицы используют в количестве 0,3 мас.% от количества полипропилена. Экструзию осуществляют с охлаждением смеси до комнатной температуры и нарезкой гранулята размером 2-3 мм, после чего формируют мононить с использованием фильеры с диаметром выходного отверстия 1 мм, которую подают на вытяжные ролики и подвергают ориентационной вытяжке и намотке на бобины. Обеспечивается повышение износоустойчивости антистатических полипропиленовых волокон. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к способу получения антистатического полипропиленового волокна с улучшенными механическими свойствами, которое может быть использовано в машиностроении, химической, электротехнической и легкой промышленности.
Известен способ получения антистатического полипропиленового волокна [US 7094467 В2, 22.08.2006], согласно которому смешивают в экструдере термопластичный полимер и углеродные нанотрубки, осуществляют экструзию волокна из указанной смеси и подвергают волокно четырехкратной деформации по длине, которую осуществляют в три этапа, на первом из которых волокно вытягивают в 3 раза, затем вытягивают в 1.05 раза и окончательно усаживают в 0,95 раз.
Полученные таким образом волокна имеют диаметр от 0.1 мм до 1.0 мм, поверхностное сопротивление составляет 104-109 Ом/кв, прочность при растяжение больше, чем 1.5 г/ден.
Недостатком способа является относительно узкая область применения, что не позволяет получить волокна с относительно высокими механическими характеристиками при больших степенях вытяжки полимера.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ получения антистатического полипропиленового волокна [RU 2585667, С2, D01F 6/06, 10.06.2016], включающий стадии смешивания в экструдере расплава полипропилена и углеродных наночастиц и экструзии волокна из этой смеси, при этом, волокно подвергают восьмикратной ориентационной вытяжке, которую осуществляют в два этапа, на первом из которых при температуре 150°С волокно вытягивают в четыре раза, а на втором - еще в два раза.
Особенностью этого технического решения является то, что, многостенные нанотрубки вводятся в количестве 1-3% по массе полимера, одностенные нанотрубки вводят в количестве 0,7-1% по массе полимера, углеродные нановолокна вводят в количестве 3-5% по массе полимера.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкая область применения, что не позволяет получить волокна с относительно высокими механическими характеристиками, в частности, износоустойчивости и устойчивости к самоистиранию, а также с возможностью получения цветных волокон.
Это сужает арсенал технических средств, которые могут быть использованы для получения цветных износоустойчивых антистатических волокон.
Задачей, которая решается в изобретении, является разработка способа получения цветных антистатических полипропиленовых волокон с высокой износоустойчивостью с целю увеличения сроков службы и расширения номенклатуры изделий из такого волокна.
Требуемый технический результат заключается в расширении области применения способа изготовления антистатического полипропиленового волокна и получения на этой основе цветных антистатических полипропиленовых волокон с высокой износоустойчивостью с целю увеличения сроков службы и расширения номенклатуры изделий из такого волокна.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в способе, согласно которому смешивают в экструдере расплав полипропилена и углеродные наночастицы и осуществляют экструзию волокон из этой смеси, согласно изобретению, смешивание в экструдере осуществляют в течение 10-15 мин при температуре 195-205°С, используют количество углеродных частиц 0,3% от количества полипропилена, экструзию осуществляют с охлаждением смеси до комнатной температуры и нарезкой гранулята размером 2-3 мм, после чего формируют мононить с использованием фильеры с диаметром выходного отверстия 1 мм, которую подают на вытяжные ролики и подвергают ориентационной вытяжке и намотке на бобины.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, при смешивании в экструдере расплава полипропилена и углеродных наночастиц в смесь вводят концентраты красителей.
Способ изготовления антистатического полипропиленового волокна реализуется следующим образом.
Используемый компоненты: исходный полимер - полипропилен, наполнители - углеродные нанотрубки в количестве 0,3% от массы полимера (обеспечивают электропроводность и устойчивость к истиранию) и концентраты красителей.
Получение - расплавная технология методом экструзии, который состоит из следующих этапов
Этап 1.
Создание модифицированного нанотрубками компаунда с использованием двухшнекового экструдера и последующей экструзией с охлаждением и нарезкой гранулята размером 2-3 мм.
Краситель и нанотрубки вводятся через концентраты.
Этап 2.
Формование мононити с использованием экструдера для чего модифицированный нанотрубками компаунд выводят через фильеры с диаметром выходного отверстия 1 мм.
Этап 3.
Сформированные мононити подают на вытяжные ролики и подвергают ориентационной вытяжке и намотке на бобины.
При реализации первого этапа вначале производят предварительное сухое смешивание компонентов и последующее их расплавление с перемешиванием. Для этого смешение гранул полипропилена с наполнителем производится в шаровой мельнице около 2 часов. Концентрация наполнителя рассчитывается от массы полимера. Смешение осуществляется в течение 10-15 мин при температуре 195-205°С и скорости вращения шнеков ω=100 мин-1. В результате этого этапа получается полимерный пруток, который нарезается на гранулы размером 2-3 мм. Нанотрубки вводятся в виде сухого концентрата дисперсностью до 0,5 мм. Концентраты красителей также вводятся в виде концентратов на полипропиленовой основе. Например марки ПВ1407/55-ПП - ярко-зеленый, ПВ1110/103-1111 - ярко-красный. Охлаждение смеси после перемешивания производится до комнатной температуры 20-23°С.
Для обеспечения качественного диспергирования наполнителя в расплаве с использованием двухшнекового экструдера сначала получается компаунд с нанотрубками, а при повторном прогоне компаунда вводится уже концентрат красителя.
Ориентационная вытяжка проводится в режимах с использованием двух последовательно размещенных роликов (см. таблицу 1).
Диаметр вытянутых мононитей составляет 100-150 мкм, а линейная плотность - 15-20 Текс.
Пример изготовления волокна.
Изготовление мононитей согласно разработанному способу производилось по расплавной технологии. В качестве полимерной матрицы использовался изотактический полипропилен марки Бален 01270. В качестве наполнителя использовались: одностенные углеродные нанотрубки TUBALL в виде сухого концентрата.
Вначале производилось сухое смешение в шаровой мельнице гранул полимера с заданным количеством концентрата нанотрубок в течение 2 часов. Концентрации наполнителей в полимерной матрице составляли: КОСУНТ=0-0,3%. Содержание наполнителя рассчитывалось по массовой доле полимера.
Далее производилось диспергирование наполнителя в расплаве полипропилена. Для этого использовался двухшнековый микрокомпаундер DSM Xplore. Смешение осуществлялось в течение 10-15 мин при температуре 195-2-5°С и скорости вращения шнеков ω=100 мин-1. После этого происходило формование компаунда в виде прутка и охлаждением до комнатной температуры. Полученный пруток нарезали на гранулы размером 2-3 мм. Далее полученный компаунд вместе с гранулами концентрата красителя (концентрация красителей составляла от 2 до 10% в зависимости от цвета) загружались в микроэкструдер нагретый до 195-205°С и перешивались при скорости вращения шнеков ω=100 мин-1. По истечение 10-15 мин с помощью установленной на выходе микрокомпаундера фильеры с диаметром 1 мм происходила экструзия мононити. Мононить охлаждалась на выходе струей сжатого воздуха при давлении 6-8 кПа и наматывалась на приемные ролики, вращающиеся со скорость ω=20 мин-1. Затем проводилась высокотемпературная ориентационная вытяжка мононити на специальном устройстве, где за счет разницы скоростей между роликами задавалась нужная степень ориентации при температуре 150°С. Сначала мононить ориентировалась в 2 раза, а затем в 4 раза. Таким образом были получены ориентированные композиционные мононити с диаметром 100-150 мкм (см. Таблицу 2).
Как видно из таблицы 2, введение 0,1% нанотрубок приводит к снижению удельного электрического сопротивления полипропиленовой матрицы на 7 порядков (как для окрашенных так и без красителя), устойчивость нитей к самоистиранию повышается в среднем на 30%. При этом для неокрашенных нитей также наблюдается небольшое повышение прочности на 10%. При увеличении концентрации нанотрубок до 0,3% наблюдается снижение удельного электрического сопротивления нити на 13 порядков по сравнению с исходным полимером и, при этом, износоустойчивость нитей повышается на 65%. При исследованиях наблюдалось, что окрасить нити при концентрации нанотрубок более 0,3% уже сложнее, т.к. нить становится темно-серой, почти черной.
Предложенные изменения в процессе получения волокна позволили повысить износоустойчивость полипропиленового волокна для увеличения сроков службы изделий из него. При этом, углеродные нанотрубки в количестве 0,3% выступают в роли твердой смазки в условиях сухого трения скольжения, а малые добавки наполнителя позволяют сформировать более совершенную надмолекулярную структуру полимерной матрицы в процессе высокотемпературной ориентационной вытяжки. Это также приводит к повышению износоустойчивости антистатических полипропиленовых волокон с целью увеличения сроков службы и расширения номенклатуры изделий из такого волокна.
Claims (2)
1. Способ получения антистатического полипропиленового волокна, согласно которому смешивают в экструдере расплав полипропилена и углеродные наночастицы и осуществляют экструзию волокон из этой смеси, отличающийся тем, что смешивание в экструдере осуществляют в течение 10-15 мин при температуре 195-205°С, используют количество углеродных частиц 0,3 мас.% от количества полипропилена, экструзию осуществляют с охлаждением смеси до комнатной температуры и нарезкой гранулята размером 2-3 мм, после чего формируют мононить с использованием фильеры с диаметром выходного отверстия 1 мм, которую подают на вытяжные ролики и подвергают ориентационной вытяжке и намотке на бобины.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при смешивании в экструдере расплава полипропилена и углеродных наночастиц в смесь вводят концентраты красителей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019129599A RU2735321C1 (ru) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | Способ получения антистатического полипропиленового волокна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019129599A RU2735321C1 (ru) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | Способ получения антистатического полипропиленового волокна |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2735321C1 true RU2735321C1 (ru) | 2020-10-30 |
Family
ID=73398436
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019129599A RU2735321C1 (ru) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | Способ получения антистатического полипропиленового волокна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2735321C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7094467B2 (en) * | 2004-07-20 | 2006-08-22 | Heping Zhang | Antistatic polymer monofilament, method for making an antistatic polymer monofilament for the production of spiral fabrics and spiral fabrics formed with such monofilaments |
RU2322534C1 (ru) * | 2006-11-03 | 2008-04-20 | Киевский национальный университет технологии и дизайна | Термопластическая формовочная композиция для получения полипропиленовых нитей |
CN105133062A (zh) * | 2015-09-22 | 2015-12-09 | 深圳市东城绿色投资有限公司 | 一种改性聚丙烯纳米纤维制备方法及其吸油毡 |
RU2585667C2 (ru) * | 2012-02-15 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук | Способ получения антистатического полипропиленового волокна с улучшенными механическими свойствами |
-
2019
- 2019-09-20 RU RU2019129599A patent/RU2735321C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7094467B2 (en) * | 2004-07-20 | 2006-08-22 | Heping Zhang | Antistatic polymer monofilament, method for making an antistatic polymer monofilament for the production of spiral fabrics and spiral fabrics formed with such monofilaments |
RU2322534C1 (ru) * | 2006-11-03 | 2008-04-20 | Киевский национальный университет технологии и дизайна | Термопластическая формовочная композиция для получения полипропиленовых нитей |
RU2585667C2 (ru) * | 2012-02-15 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук | Способ получения антистатического полипропиленового волокна с улучшенными механическими свойствами |
CN105133062A (zh) * | 2015-09-22 | 2015-12-09 | 深圳市东城绿色投资有限公司 | 一种改性聚丙烯纳米纤维制备方法及其吸油毡 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108660535B (zh) | 改性超高分子量聚乙烯成纤专用料及其制备方法和熔融纺丝成纤方法 | |
US4867925A (en) | Process for the manufacture of polyester industrial yarn | |
RU2072006C1 (ru) | Способ изготовления целлюлозного формованного изделия | |
JP5770962B2 (ja) | ポリマーマトリックス中に埋封された配向ナノ繊維 | |
US6902804B2 (en) | Lyocell multifilament | |
CN110431260B (zh) | 形成包含碳纳米管的成型制品的方法 | |
JP2002544356A (ja) | 強化された高分子 | |
CN1221690C (zh) | 高强聚乙烯纤维的制造方法及纤维 | |
CN1478647A (zh) | 玻璃纤维增强热塑性树脂粒料及其生产过程 | |
US7498079B1 (en) | Thermally stable polytetrafluoroethylene fiber and method of making same | |
CN104695043A (zh) | 一种接枝SiO2粒子簇取向增强涤纶纤维的制备方法 | |
CN113005545B (zh) | 聚四氟乙烯超细长丝的制备方法 | |
CN102277646A (zh) | 高尺寸稳定性高模量低收缩聚酯工业丝的生产方法 | |
CN106978637A (zh) | 制造超高分子量聚乙烯纤维的方法 | |
WO2007112665A1 (fr) | Procédé de fabrication de filaments industriels composites île-mer | |
CN112847925A (zh) | 一种连续纤维增强3d打印复合材料熔融浸渍***及方法 | |
EP2167710B1 (en) | Thermally stable polyterafluoroethylene fiber and method of making same | |
JPS5976914A (ja) | ポリアミド繊維およびその製造方法 | |
RU2735321C1 (ru) | Способ получения антистатического полипропиленового волокна | |
DE69726017T2 (de) | Bikomponentenfasern in mantelkernstruktur, welche fluor polymere enthalten und verfahren zu deren herstellung und benutzung | |
CN110184678A (zh) | 一种石墨烯与液晶聚酯协同增强型聚合物纤维的制备方法 | |
CN108004617B (zh) | 一种聚醚醚酮/聚醚砜复合纤维及其制备方法 | |
KR850002488A (ko) | 고강력, 고 모듈러스(modulus)섬유 또는 필름 및 그 제조방법 | |
US4097652A (en) | Poly (ethylene oxide) monofilament | |
CN114540976A (zh) | 高韧高强聚苯硫醚单丝的生产方法 |