一种高结晶聚丙烯腈增强聚丙烯腈复合纤维制造技术

本发明专利技术公开了一种高结晶聚丙烯腈增强聚丙烯腈复合纤维，属于复合纤维领域，制备的步骤如下：步骤一、将A类聚丙烯腈溶于溶剂，形成纺丝原液，其中A类聚丙烯腈是指结晶度小于40%的聚丙烯腈；步骤二、将B类聚丙烯腈进行球磨粉碎，制备平均粒径小于1μm的聚丙烯腈粉末，将上述粉末和纺丝原液混合搅拌，制备成纺丝液，其中B类聚丙烯腈是指结晶度大于75%的聚丙烯腈；步骤三、将纺丝液通过湿法纺丝，制备初生纤维；步骤四、将初生纤维进行后处理，制备聚丙烯腈复合纤维。

A highly crystalline polyacrylonitrile reinforced polyacrylonitrile composite fiber

The present invention discloses a high crystalline polyacrylonitrile reinforced polyacrylonitrile composite fiber, which belongs to the field of composite fiber. The steps are as follows: Step 1, dissolve a polyacrylonitrile in a solvent to form a spinning raw liquid, in which a polyacrylonitrile is a polypropylene nitrile with a crystallinity less than 40%; step two, the B class of polyacrylonitrile is carried out. Polyacrylonitrile powder with an average diameter of less than 1 m was prepared by ball milling, and the spinning solution was prepared by mixing the powder and spinning raw liquid, in which the B polyacrylonitrile was the polyacrylonitrile with a crystallinity greater than 75%; step three, spinning the spinning solution through wet spinning, and preparing the primary fiber; step four, after the primary fiber was carried out. The polyacrylonitrile composite fiber was prepared.

【技术实现步骤摘要】
一种高结晶聚丙烯腈增强聚丙烯腈复合纤维
本专利技术涉及功能纤维领域。
技术介绍
合成纤维是将人工合成的、具有适宜分子量并具有可溶（或可熔）性的线型聚合物，经纺丝成形和后处理而制得的化学纤维。通常将这类具有成纤性能的聚合物称为成纤聚合物。与天然纤维和人造纤维相比，合成纤维的原料是由人工合成方法制得的，生产不受自然条件的限制。合成纤维除了具有化学纤维的一般优越性能，如强度高、质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等外，不同品种的合成纤维各具有某些独特性能。聚丙烯腈纤维是聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85%（质量百分比）的丙烯腈共聚物制成的合成纤维。常用的第二单体为非离子型单体，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等，第三单体为离子型单体如丙烯磺酸钠和2-亚甲基-1，4-丁二酸等。聚丙烯腈纤维通常是将聚丙烯溶于溶剂中，通过湿法纺丝成型，并进行后处理。而这种方式存在的聚丙烯腈纤维存在强度低等。现有的一些公开文献记载可通过制备复合纤维的方式，其主要通过添加无机物或者有机物的方式进行增强复合。提高了拉伸强度以及拉伸模量以及热温度性，但这种由于不同物料间（特别是有机和无机之间）相容性较差，主要体现在界面相容性，力学性能增加有限，同时一些增强剂的价格高，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高结晶聚丙烯腈增强聚丙烯腈复合纤维，制备的步骤如下：步骤一、将A类聚丙烯腈溶于溶剂，形成纺丝原液，其中A类聚丙烯腈是指结晶度小于40%的聚丙烯腈；步骤二、将B类聚丙烯腈进行球磨粉碎，制备平均粒径小于1μm的聚丙烯腈粉末，将上述粉末和纺丝原液混合搅拌，制备成纺丝液，其中B类聚丙烯腈是指结晶度大于75%的聚丙烯腈；步骤三、将纺丝液通过湿法纺丝，制备初生纤维；步骤四、将初生纤维进行后处理，制备聚丙烯腈复合纤维。其中，本专利技术采用结晶度不同的两种聚丙烯腈原料，首先将A类聚丙烯的原料溶于溶剂中，其次加入B类聚丙烯腈料，这个时候，A类原料就溶于溶剂中，形成纺丝液，而B类原料就悬浮分散在纺丝液中，在进行纺丝成型过程当中，B类原料并不溶解，其高结晶度特征没有变化，在制备的初生纤维中，存在高结晶的B类原料均匀分散在聚丙烯腈纤维中，由于B类原料结晶度高，强度大，同时由于为同种物质，界面相容性非常好，增强效果高，并且不会产生其他性能的降低，制备的纤维的力学性能增加大，热稳定性提高。本专利技术的高结晶度聚丙烯腈可以按照传统的方式获得，使用结晶度大于75%的聚丙烯腈，否则增强效果不足。在纺丝原液中，浓度的选择较为重要，和正常的溶液纺丝不同，由于本专利技术需要添加B类聚丙烯腈，因此浓度过大会导致B类聚丙烯腈难以均匀分散，浓度过小，初生纤维力学性能不足，因此在优选的实施方案中，纺丝原液中A类聚丙烯腈的质量比为30%-40%之间。在复合纤维中，B类聚丙烯腈是分散在纤维当中，B类聚丙烯腈是分散相，其组分的选择至关重要，本专利技术经过试验得出最佳的配比，纺丝液中A类聚丙烯腈和B类聚丙烯腈的质量比为3:1，这种配比下，一方面增强相（分散相）的增强效果足够，另一方面，不破坏连续相的本身特征。对B类聚丙烯腈来说，粒径过大，则比面积少，界面接触小，增强效果有限，粒径过小，在弹性模量上增强效果有限，因此本专利技术选择作为优选，所述的后处理通过低温热处理和高温热处理，所述的低温热处理的温度为高于A类聚丙烯腈差示扫描量热测定中升温时吸热曲线向上偏离基线的温度点10摄氏度，差示扫描量热测定时升温速率为10℃/min。除了上述方案，也可以选用其他方案，如改变升温速度测量，但上述方案为较佳的方案，通过后处理后，分散相和连续相的截面相容性大大提高，并且增强了初生纤维的取向，提高其力学性能。通常，低温是在隔绝氧气的环境进行，在优选方案中，低温热处理通过惰性气体进行保护，所述的惰性气体提供加热和保护两种功能，其可以循环使用，所述的惰性气体可以为氩气、氮气、氦气等常见的惰性气体。进一步的，通过低温热处理和高温热处理还通过张力调节装置以及卷绕装置。具体实施方式实施例1：将A类聚丙烯腈溶于溶剂，形成纺丝原液，纺丝原液的浓度为32%，其中A类聚丙烯腈是指结晶度小于40%的聚丙烯腈，将B类聚丙烯腈进行球磨粉碎，制备平均粒径小于1μm的聚丙烯腈粉末，将上述粉末和纺丝原液混合搅拌，制备成纺丝液，其中B类聚丙烯腈是指结晶度大于75%的聚丙烯腈，A类聚丙烯腈和B类聚丙烯腈的质量比为3:1，将纺丝液通过湿法纺丝，制备初生纤维；将初生纤维进行低温热处理以及张力调节装置以及卷绕装置，制备聚丙烯腈复合纤维,其中低温热处理温度是高于A类聚丙烯腈差示扫描量热测定中升温时吸热曲线向上偏离基线的温度点10摄氏度，差示扫描量热测定时升温速率为10℃/min，在低温热处理使通过氩气进行保护和加热。实施例2：将A类聚丙烯腈溶于溶剂，形成纺丝原液，纺丝原液的浓度为30%之间，其中A类聚丙烯腈是指结晶度小于40%的聚丙烯腈，将B类聚丙烯腈进行球磨粉碎，制备平均粒径小于1μm的聚丙烯腈粉末，将上述粉末和纺丝原液混合搅拌，制备成纺丝液，其中B类聚丙烯腈是指结晶度大于75%的聚丙烯腈，A类聚丙烯腈和B类聚丙烯腈的质量比为3:1，将纺丝液通过湿法纺丝，制备初生纤维；将初生纤维进行低温热处理以及张力调节装置以及卷绕装置，制备聚丙烯腈复合纤维,其中低温热处理温度是高于A类聚丙烯腈差示扫描量热测定中升温时吸热曲线向上偏离基线的温度点5摄氏度，差示扫描量热测定时升温速率为10℃/min，在低温热处理使通过氩气进行保护和加热。实施例3：将A类聚丙烯腈溶于溶剂，形成纺丝原液，纺丝原液的浓度为35%之间，其中A类聚丙烯腈是指结晶度小于40%的聚丙烯腈，将B类聚丙烯腈进行球磨粉碎，制备平均粒径小于1μm的聚丙烯腈粉末，将上述粉末和纺丝原液混合搅拌，制备成纺丝液，其中B类聚丙烯腈是指结晶度大于75%的聚丙烯腈，A类聚丙烯腈和B类聚丙烯腈的质量比为3:1，将纺丝液通过湿法纺丝，制备初生纤维；将初生纤维进行低温热处理以及张力调节装置以及卷绕装置，制备聚丙烯腈复合纤维,其中低温热处理温度是高于A类聚丙烯腈差示扫描量热测定中升温时吸热曲线向上偏离基线的温度点10摄氏度，差示扫描量热测定时升温速率为10℃/min，在低温热处理使通过氩气进行保护和加热。实施例4：将A类聚丙烯腈溶于溶剂，形成纺丝原液，纺丝原液的浓度为40%之间，其中A类聚丙烯腈是指结晶度小于40%的聚丙烯腈，将B类聚丙烯腈进行球磨粉碎，制备平均粒径小于1μm的聚丙烯腈粉末，将上述粉末和纺丝原液混合搅拌，制备成纺丝液，其中B类聚丙烯腈是指结晶度大于75%的聚丙烯腈，A类聚丙烯腈和B类聚丙烯腈的质量比为3:1，将纺丝液通过湿法纺丝，制备初生纤维；将初生纤维进行低温热处理以及张力调节装置以及卷绕装置，制备聚丙烯腈复合纤维,其中低温热处理温度是高于A类聚丙烯腈差示扫描量热测定中升温时吸热曲线向上偏离基线的温度点5摄氏度，差示扫描量热测定时升温速率为10℃/min，在低温热处理使通过氩气进行保护和加热。实施例5：将A类聚丙烯腈溶于溶剂，形成纺丝原液，纺丝原液的浓度为20%，其中A类聚丙烯腈是指结晶度小于40%的聚丙烯腈，将B类聚丙烯腈进行球磨粉碎，制备平均粒径小于1μm的聚丙烯腈粉末，将上述粉末和纺丝原液混合搅拌，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高结晶聚丙烯腈增强聚丙烯腈复合纤维，其特征在于，制备的步骤如下：步骤一、将A类聚丙烯腈溶于溶剂，形成纺丝原液，其中A类聚丙烯腈是指结晶度小于40%的聚丙烯腈；步骤二、将B类聚丙烯腈进行球磨粉碎，制备平均粒径小于1μm的聚丙烯腈粉末，将上述粉末和纺丝原液混合搅拌，制备成纺丝液，其中B类聚丙烯腈是指结晶度大于75%的聚丙烯腈；步骤三、将纺丝液通过湿法纺丝，制备初生纤维；步骤四、将初生纤维进行后处理，制备聚丙烯腈复合纤维。

【技术特征摘要】
1.一种高结晶聚丙烯腈增强聚丙烯腈复合纤维，其特征在于，制备的步骤如下：步骤一、将A类聚丙烯腈溶于溶剂，形成纺丝原液，其中A类聚丙烯腈是指结晶度小于40%的聚丙烯腈；步骤二、将B类聚丙烯腈进行球磨粉碎，制备平均粒径小于1μm的聚丙烯腈粉末，将上述粉末和纺丝原液混合搅拌，制备成纺丝液，其中B类聚丙烯腈是指结晶度大于75%的聚丙烯腈；步骤三、将纺丝液通过湿法纺丝，制备初生纤维；步骤四、将初生纤维进行后处理，制备聚丙烯腈复合纤维。2.根据权利要求1所述的高结晶聚丙烯腈增强聚丙烯腈复合纤维，其特征在于，纺丝原液中A类聚丙烯腈的质量比为30%-40%之间。3.根据权利要求2所述的高结晶聚丙烯腈增强聚丙烯腈复合纤维，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：张彪，
类型：发明
国别省市：四川,51