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聚苯硫醚纤维

聚苯硫醚纤维（Polyphenylene Sulfide Fibre）是一种新型特种塑料纤维。国外商品名称赖顿（Ryton）。由聚苯硫醚树脂（PPS）采用常规的熔融纺丝方法，然后在高温下进行后拉伸、卷曲和切断制得。其短纤维性能：强度2.65~3.08厘牛/分特、伸长率25%~35%，熔点285℃，具有优异的热稳定性和阻燃性，氧指数值34~35，200℃时强度保持率为60%，断裂伸长无变化；耐化学性仅次于聚四氟乙烯（PTFE）纤维；有较好的纺织加工性能。制品主要用于高温烟道气和特殊热介质的过滤，造纸工业的干燥带以及电缆包胶层和防火织物等，其织布可以制作高级消防服装。

性能与特点
PPS纤维是一种线型、高分子质量、结晶性高聚物，具有很高的热稳定性、耐化学腐蚀性、阻燃性以及良好的加工性能。其优异的综合性能表现在如下几个方面。
（1）热稳定性。PPS纤维在高温下有优良的强度、刚性及耐疲劳性，在低于400℃的空气或氮气中性能较稳定。在204℃高温空气中2000h后仍有90%的强度保持率，5000h后有70%的强度保持率，8000h有近60%的强度保持率。在空气中，当温度达到700

℃时才能发生完全降解。
（2）耐化学腐蚀性。PPS纤维具有优异的耐化学腐蚀性，特别是耐非氧化性酸和热碱液的性能突出，能抵抗酸、碱、氯烃、烃类、酮、醇、酯等化学品的侵蚀，在200℃下不溶于任何化学溶剂，在四氯化碳、氯仿等有机溶剂中一周后仍能保持原有的抗拉强度。
只有浓硫酸和浓硝酸等强氧化剂才能使PPS纤维发生剧烈的降级。因大分子中硫原子容易被氧化，所以PPS纤维对氧化剂比较敏感，耐光性也较差。
（3）阻燃剂。PPS纤维加工成制品很难燃烧，不需添加阻燃剂就可以达到UL-94V-0标准。置于火焰中时虽然会发生燃烧，不会滴落，且远离火自熄。燃烧时呈橙黄色火焰，并生成微量黑烟灰，发烟率低于卤化聚合物，燃烧物不脱落，形成残留焦炭，表现出较低的烟密度和良好的延燃性。PPS纤维的介电常数为3.9~5.1，及诶单强度为13~17KV/mm，在高温、高湿、变频条件下仍能保持良好的绝缘性。
（4）其他性能。PPS纤维强度、伸度和弹性等机械性能与聚酯相当，对g射线和中子放射的绝缘性比尼龙和聚酯纤维好。同时还具有良好的纺织加工性能，可用于在燃烧炉中处理150-200℃含硫酸性气体以及造纸工业中干燥带、电缆包胶层、复合材料等的制作。日本有公司利用PPS纤维传热系数小的特点，开发保温衣料，其保温性能比常规PRT纤维可提高30-40%，且可以减弱穿衣时约16%冷接触感。
制备
线型高分子质量PPS树脂是一种热塑性塑料，熔点为285℃，在200℃以下几乎不溶于任何溶剂，难以进行湿法纺丝，因此，通常选用熔融纺丝-拉伸定型工艺技术进行生产，其纺丝工艺流程如下图。
在PPS熔融纺丝过程中，通常适合的高温纺丝、徐冷、固化成形、牵伸、定型等技术。在纺丝喷丝板下，实施环吹风丝条渐冷技术，以使熔体丝条进一步拉伸细化。
延长PPS熔体丝条冷却固化时间，由此提高纺丝性能和机械性能。在拉伸后处理工艺技术中，采用在高于PPS玻璃化转变温度条件下，对聚苯硫醚纤维实施高温水/油浴、多级拉伸和多级、多温区加热松弛紧张热定型处理技术，可使PPS大分子链取向趋于完善，并进一步提高聚苯硫醚纤维的结晶度。采用该技术制备的聚苯硫醚

短纤维具有拉伸断裂强度高，断裂伸长低，热稳定性好等特点。

图1 PPS纺丝工艺流程图
应用
由于聚苯硫醚纤维的优异耐热性、耐腐蚀性和阻燃性，因此具有十分广泛的用途，在环境保护、化学工业过滤盒军事等领域中的应用尤为突出。例如：用于热电厂的高温袋式除尘、垃圾焚烧炉、水泥厂滤袋、电绝缘材料、阻燃材料、复合材料等；另外，还可用作干燥机用帆布、缝纫线、各种防护布、耐热衣料、电绝缘材料、电解隔膜和摩擦片（刹车用）等。
PPS纤维针刺非织造布或机织物可用于热的腐蚀性试剂的过滤，是较为理想的耐热和耐腐蚀材料，用PPS纤维制成针刺毡带用于造纸工业的烘干机上，同时也可用于制作电子工业的特种用纸，其单丝或复丝织物还可用作除雾材料。
（1）火力发电烟道除尘。PPS纤维主要用于工业燃煤锅炉袋滤室的过滤织物。工业用炉排放出的废热烟气含有SOx、NOx、HCl及二氧杂环烃类等腐蚀性化学物，一般的材料使用寿命短，过滤效果差。用于工业燃煤锅炉的PPS过滤织物，在湿态酸性环境中，在190℃以下，使用寿命可达3年左右，国外电场、钢厂主要采用PPS纤维织成的毡或其它形式的滤布，国内主要依靠进口。

（2）钢铁工业。钢铁工业也是大气污染的主要来源之一，使用袋式除尘器的数量巨大。我国钢产量已超过3亿t，如果按照宝钢应用袋式除尘器的状况计算，总共需要2100万m2滤料，其中大部分是化纤滤料。按照滤袋使用寿命215年计算，每年更换滤袋所需的滤料约700万m2，需要纤维滤毡3850t，也就是说，钢铁工业的袋式除尘器用量还有较大的扩展余地。
（3）水泥工业。近年来，水泥行业新型干法水泥生产线中窖头和窖尾采用袋式除尘器的越来越多。新建的3000t/d、5000t/d、10000t/d生产线的水泥窖大量采用袋式除尘器，PPS纤维滤料也大有用武之地。
（4）化学品过滤。PPS纤维除在环保领域具有广泛而不可缺少的用途外，还能用于那些腐蚀性强、溶液温度较高的化学品的过滤，如各种强极性溶剂等。
聚苯硫醚纤维是一种重要的高性能纤维，力学性能、耐化学性能、热性能好，在环保、化学品过滤等方面具有广泛的用途。由于我国工业高速发展，大量的火力发电厂、水泥厂、垃圾焚烧场等排放出大量污染物，对保护环境迫在眉睫，为了我国环保事业的发展，使地球空气质量更好，蓝天更蓝，加速PPS纤维的发展非常必要。
现状与发展
我国PPS纤维生产面临的主要问题有：1）对纤维级PPS树脂的技术指标要求认识不足。长期以来从事PPS树脂研究的科研人员，主攻方向是如何将PPS树脂用于注塑产品和涂料，树脂中大分子有少量交联对注塑加工无影响，但对纤维级PPS树脂在分子质量、分子质量分布、机械杂质以及聚合时生成的凝胶对纺丝的重要影响认识不足。PPS树脂的研究和生产已有多年，纤维级PPS树脂的研究开发滞后于其纤维需要的发展，原料问题始终没有解决。2）合成过程中无法有效控制纤维级PPS结构。目前合成原料中所用的对二氯苯、硫化钠是普通工业级的，合成前杂质除去不完全，在合成过程中易于交联，形成不带过多支链和交联结构的线性大分子控制技术尚有待进一步研究和提高。3）纺丝技术和装备问题尚没有从根本解决，由于时间和条件所限，对PPS大分子的结构特点研究尚不深入，有必要根据PPS熔体的性能选择适宜的纺丝设备以及与此相匹配的最佳纺丝工艺参数，才能纺出高品质的纤维。

由上所述，我国PPS纤维在原料方面与国外先进水平有较大差距，但欣慰的是纤维级PPS树脂现已逐渐认识清楚，研究也始终没有停止。
我国对PPS纤维的研究起步于20世纪90年代初，生产PPS纤维的企业主要分布在江苏、浙江、四川、辽宁等省市和地区。国产PPS纤维的品种仍然比较单一，以圆形截面、线密度为2.2~2.7dtex的PPS短纤维居多。
要求结合国内外PPS及新材料的发展动向，在发展新型PPS类材料品种，开发PPS新合成方法的基础上还应当着力抓好新型改性料及专用料的研制开发，积极开发新型PPS复合材料改性品种，尽快建立更大的规模化生产装置等。其中，尽快建立5000-8000吨/年级的PPS树脂生产线，是中国PPS发展的当务之急。这是发展中国高性能结构材料所必须的战略举措，对打破国外技术限制和封锁，满足国民经济以及军工各领域对高性能结构材料的需求意义极为重大。