人造假发用PVDC树脂熔融纺丝成型研究

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偏二氯乙烯(VDC)单体与氯乙烯(VC)、丙烯酸甲酯(MA)、丙烯腈(AN)等第二单体嵌段共聚而成的PVDC系树脂因分子中PVDC链段结构对称、分子间作用力强而具有致密的结晶结构及较高的结晶度,对水分子、氧分子等有较好的阻隔性能,已被广泛应用于塑料包装等行业;因分子中氯元素含量高而具有较高的阻燃性,正开始用于化纤、涂料等领域;因VDC单元中两个氯原子连在同一个碳原子上,化学性质活泼,遇热易分解,熔融纺丝加工困难,对设备、原料、工艺参数要求严格,其生产技术被国外少数几家公司高度垄断。PVDC纤维具有目前市售的人造毛发用合成纤维都不具备的高阻燃性能,使之用于人造毛发领域有天然优势和广阔前景。目前,制约其应用的最主要因素为纺丝加工困难。而纺丝工艺主要受原料物性、生产设备和工艺参数的影响。因此,有必要对PVDC熔融纺丝的各影响因素进行深入研究。通过合理设计对比试验、量化实验现象并结合实验数据分析逐步调整工艺参数,采用三步走的实验步骤依次考察工艺、设备、原料对纺丝及制品性能的影响。第一步为原有试验线上最佳工艺参数的确定,第二步为考察不同牵伸设备对制品性能的影响,第三步为考察原料不同配方对制品性能的影响。结果发现:增大喷丝孔孔径有利于改善挤出性能;剂量喂料时相应增加螺杆转速及提高模头内壁表面光洁度均可改善PVDC挤出性能。对于大孔、多孔喷丝板、饱和喂料、低主螺杆转速的情况,螺杆前段温度设置宜稍低,由前到后各区温度曲线宜采用递增指函数的反函数形式;反之,宜稍高。螺杆压缩段温度设置过高不利于改善挤出性能。饥饿喂料时,随着喂料速率的递增,压力几乎线性递减,达到饱和点时几乎不变;相应的挤出量几乎线性递增,达到饱和点后几乎不变。主螺杆转速在饥饿喂料时对挤出量影响甚微,且不同转速时所对应的挤出量随时间变化也不大。一旦喂料螺杆电压达到饱和临界点,随主螺杆转速的增加,压力波动及挤出量将出现相反的情况。用差示扫描量热法测量并对比各辊筒样品的结晶度大小,发现第一道、第二道、第三道牵伸后滚筒上纱样的熔融焓值大小差不多,说明结晶度相差无几,第一道牵伸机上纱已经达到或接近最大结晶度。可据此设置牵伸速度曲线(b曲线),结果表明采用此曲线(第一道牵伸)效果较好。采用L温度组合(螺杆从加料段至均化段温度递增,均化段、法兰、模头温度基本相同)、饱和喂料、大孔多孔喷丝板、无温控牵伸五辊机、c牵伸速度曲线(第一、二道牵伸)、水浴控温、干热烘箱热处理制得的成品丝细度达标、热收缩率较大、拉伸强力较大(模量高),且触感欠佳。热辊牵伸时在第一道牵伸时高速高倍拉伸,第二道牵伸的速度差保持在10~15m/min,三道及四道牵伸速度差均保持在1m/min,三道牵伸速度差保持在5m/min左右,各热辊温度基本相同且温度适中时有利于得到细度达标、手感柔软的制品丝。采用此工艺条件制得的丝直径约0.07mm,热收缩率约12%,杨氏模量约1.21GPa。
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