一种对位芳纶沉析纤维及其连续生产方法技术

本发明专利技术提供一种对位芳纶沉析纤维的连续生产方法，将对苯二胺溶液和对苯二甲酰氯熔体在双螺杆反应器中聚合后，再与预凝剂混合，预沉析；将得到的芳纶产物和凝固浴在混合泵中沉析成纤，得到对位芳纶沉析纤维；预凝剂包括第一溶剂、第二溶剂和助剂；双螺杆反应器长径比为30:1～60:1，转速为60～500rpm，螺杆末端出料口保持在70℃以下；双螺杆反应器上设置第一加料口和第二加料口；第一加料口位于螺杆初始位置；通过第一加料口加入对苯二胺溶液和对苯二甲酰氯熔体；第二加料口位于沿出料方向螺杆1/2至6/7处；第二加料口加入预凝剂。该方法工艺流程简单，设备选择合理，精确可控，产品结构易于调节。纤维为微米‑毫米尺度。

A Para-aramid Precipitated Fiber and Its Continuous Production Method

【技术实现步骤摘要】
一种对位芳纶沉析纤维及其连续生产方法
本专利技术属于聚合物新材料
，尤其涉及一种对位芳纶沉析纤维及其连续生产方法。
技术介绍
对位芳纶纤维是目前最重要的高性能纤维材料之一，其化学结构主要是聚对苯二甲酰对苯二胺，由于其高强高模和耐高温的优异性能而广泛应用于航空航天、高性能复合材料以及电气绝缘等领域。其中，对位芳纶沉析纤维是近30年来发展起来的一种具备特殊结构的芳纶纤维，最主要的特点在于原纤化结构丰富，其不仅具有对位芳纶纤维的优点，而且更加便于同其他材料复合，从而在电气绝缘纸、蜂窝纸、耐高温过滤材料、特种膜等领域具有广泛的应用前景。目前已有溶解沉析法、溶液缩聚直接沉析法等多种方法制备对位芳纶沉析纤维。中国专利公开号CN1187393C将具有一定特性粘度的芳纶树脂在浓硫酸中完全溶解制成浆液，在激烈搅拌下在凝固液中直接沉析得到芳纶浆粕，该工艺无法避免浓硫酸对设备的强腐蚀问题，且需要以通过聚合、洗涤、干燥所得到的芳纶树脂为原料，工艺流程较长。中国专利公开号CN108048938A将对位芳纶溶解后，加入沉析剂，在高速搅拌的条件下进行凝固，制得对位芳纶沉析纤维。但其同样需要以通过聚合、洗涤、干燥所制备的芳纶树脂为原料，之后再进行聚合物原液的配制，工艺流程较长。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种对位芳纶沉析纤维及其连续生产方法，该方法简单，且产品结构形态可控。本专利技术提供了一种对位芳纶沉析纤维的连续生产方法，包括以下步骤：将对苯二胺溶液和对苯二甲酰氯熔体在双螺杆反应器中聚合后，再与预凝剂混合，预沉析，得到芳纶产物；将所述芳纶产物和凝固浴在混合泵中沉析成纤，得到对位芳纶沉析纤维；所述预凝剂包括第一溶剂、第二溶剂和助剂；所述第一溶剂选自N-甲基吡咯烷酮和/或N,N-二甲基乙酰胺；所述第二溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮和丁醇中的一种或多种；所述助剂选自分子量8000～500000的聚氧乙烯类非离子表面活性剂和/或季铵盐型阳离子表面活性剂；所述双螺杆反应器的长径比为30:1～60:1，转速为60～500rpm，螺杆末端出料口温度保持在70℃以下；所述双螺杆反应器上设置第一加料口和第二加料口；所述第一加料口位于螺杆初始位置；所述通过第一加料口用来加入对苯二胺溶液和对苯二甲酰氯熔体；所述第二加料口位于沿出料方向螺杆的1/2至6/7处；所述第二加料口用来加入预凝剂。优选地，所述预凝剂按照以下方法制得：将第一溶剂和第二溶剂混合，再加入助剂后在50～80℃下搅拌30～60min，得到预凝剂。优选地，所述助剂选自重均分子量为50000的聚氧化乙烯、重均分子量为300000的聚氧化乙烯、十二烷基二甲基苄基氯化铵和十八烷基三甲基氯化铵中的一种或多种。优选地，所述第一溶剂与第二溶剂的体积比为85:15～99.5:0.5；所述助剂占预凝剂的质量含量为1～10％。优选地，所述对苯二甲酰氯和对苯二胺的物质的量比为1.00～1.01:1。优选地，所述预凝剂与对苯二胺溶液中的溶剂的体积比为0.1～1:1。优选地，所述凝固浴和芳纶产物的质量比为1～5:1。优选地，所述对苯二胺溶液按照以下方法制得：在氮气保护下，将脱水处理的溶剂和助溶盐混合，加热至90～95℃后保温30～40min，再降温至-5～10℃后加入对苯二胺，搅拌30～60min，得到对苯二胺溶液。优选地，，所述脱水处理的溶剂选自N-甲基吡咯烷酮和/或N,N-二甲基乙酰胺；所述助溶盐选自氯化钙、氯化铝和氯化镁中的一种或多种。本专利技术提供了一种对位芳纶沉析纤维，由上述技术方案所述制备方法制得：所述对位芳纶沉析纤维的直径为1～200微米，长度为0.1～2毫米。本专利技术提供了一种对位芳纶沉析纤维的连续生产方法，包括以下步骤：将对苯二胺溶液和对苯二甲酰氯熔体在双螺杆反应器中聚合后，再与预凝剂混合，预沉析，得到芳纶产物；将所述芳纶产物和凝固浴在混合泵中沉析成纤，得到对位芳纶沉析纤维；所述预凝剂包括第一溶剂、第二溶剂和助剂；所述第一溶剂选自N-甲基吡咯烷酮和/或N,N-二甲基乙酰胺；所述第二溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮和丁醇中的一种或多种；所述助剂选自分子量8000～500000的聚氧乙烯类非离子表面活性剂和/或季铵盐型阳离子表面活性剂；所述双螺杆反应器的长径比为30:1～60:1，转速为60～500rpm，螺杆末端出料口温度保持在70℃以下；所述双螺杆反应器上设置第一加料口和第二加料口；所述第一加料口位于螺杆初始位置；所述通过第一加料口用来加入对苯二胺溶液和对苯二甲酰氯熔体；所述第二加料口位于沿出料方向螺杆的1/2至6/7处；所述第二加料口用来加入预凝剂。本专利技术提供的方法利用双螺杆挤出机作为主反应器，在双螺杆设备上进行聚合和预沉析处理，随后在混合泵中完成沉析纤维的制备，该方法工艺流程简单，设备选择合理，制备过程精确可控，产品结构易于调节，适用于沉析纤维的大规模批量化生产。实验结果表明：纤维为微米-毫米尺度。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的对位芳纶沉析纤维的光学显微镜图片。具体实施方式本专利技术提供了一种对位芳纶沉析纤维的连续生产方法，包括以下步骤：将对苯二胺溶液和对苯二甲酰氯熔体在双螺杆反应器中聚合后，再与预凝剂混合，预沉析，得到芳纶产物；将所述芳纶产物和凝固浴在混合泵中沉析成纤，得到对位芳纶沉析纤维；所述预凝剂包括第一溶剂、第二溶剂和助剂；所述第一溶剂选自N-甲基吡咯烷酮和/或N,N-二甲基乙酰胺；所述第二溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮和丁醇中的一种或多种；所述助剂选自分子量8000～500000的聚氧乙烯类非离子表面活性剂和/或季铵盐型阳离子表面活性剂；所述双螺杆反应器的长径比为30:1～60:1，转速为60～500rpm，螺杆末端出料口温度保持在70℃以下；所述双螺杆反应器上设置第一加料口和第二加料口；所述第一加料口位于螺杆初始位置；所述通过第一加料口用来加入对苯二胺溶液和对苯二甲酰氯熔体；所述第二加料口位于沿出料方向螺杆的1/2至6/7处；所述第二加料口用来加入预凝剂。本专利技术将对苯二胺溶液和对苯二甲酰氯熔体在双螺杆反应器中聚合。在本专利技术中，所述对苯二胺溶液优选按照以下方法制得：在氮气保护下，将脱水处理的溶剂和助溶盐混合，加热至90～95℃后保温30～40min，再降温至-5～10℃后加入对苯二胺，搅拌30～60min，得到对苯二胺溶液。在本专利技术中，所述脱水处理的溶剂优选选自N-甲基吡咯烷酮和/或N,N-二甲基乙酰胺；所述助溶盐优选选自氯化钙、氯化铝和氯化镁中的一种或多种。在本专利技术中，所述对苯二胺溶液的摩尔浓度为0.2～0.8mol/L。所述助溶盐占脱水处理的溶剂质量的4～8％。本专利技术优选将对苯二胺溶液和对苯二甲酰氯熔体通过计量泵精确计量后再通过输送泵直接输送至双螺杆反应器中进行聚合反应；所述聚合的温度优选为105～110℃。对苯二甲酰氯和对苯二胺的物质的量比为1.00～1.01:1；在本专利技术具体实施例中，所述对苯二甲酰氯和对苯二胺的物质的量比具体为1.00～1.005:1；或1.00～1.003:1；或1.00～1.008:1。在本专利技术中，聚合在双螺杆反应器中进行，所述双螺杆反应器的长径比为30:1～60:1，转速为60～500rpm，螺杆末端出料口温度保持在70℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对位芳纶沉析纤维的连续生产方法，其特征在于，包括以下步骤：将对苯二胺溶液和对苯二甲酰氯熔体在双螺杆反应器中聚合后，再与预凝剂混合，预沉析，得到芳纶产物；将所述芳纶产物和凝固浴在混合泵中沉析成纤，得到对位芳纶沉析纤维；所述预凝剂包括第一溶剂、第二溶剂和助剂；所述第一溶剂选自N‑甲基吡咯烷酮和/或N,N‑二甲基乙酰胺；所述第二溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮和丁醇中的一种或多种；所述助剂选自分子量8000～500000的聚氧乙烯类非离子表面活性剂和/或季铵盐型阳离子表面活性剂；所述双螺杆反应器的长径比为30:1～60:1，转速为60～500rpm，螺杆末端出料口温度保持在70℃以下；所述双螺杆反应器上设置第一加料口和第二加料口；所述第一加料口位于螺杆初始位置；所述通过第一加料口用来加入对苯二胺溶液和对苯二甲酰氯熔体；所述第二加料口位于沿出料方向螺杆的1/2至6/7处；所述第二加料口用来加入预凝剂。

【技术特征摘要】
1.一种对位芳纶沉析纤维的连续生产方法，其特征在于，包括以下步骤：将对苯二胺溶液和对苯二甲酰氯熔体在双螺杆反应器中聚合后，再与预凝剂混合，预沉析，得到芳纶产物；将所述芳纶产物和凝固浴在混合泵中沉析成纤，得到对位芳纶沉析纤维；所述预凝剂包括第一溶剂、第二溶剂和助剂；所述第一溶剂选自N-甲基吡咯烷酮和/或N,N-二甲基乙酰胺；所述第二溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮和丁醇中的一种或多种；所述助剂选自分子量8000～500000的聚氧乙烯类非离子表面活性剂和/或季铵盐型阳离子表面活性剂；所述双螺杆反应器的长径比为30:1～60:1，转速为60～500rpm，螺杆末端出料口温度保持在70℃以下；所述双螺杆反应器上设置第一加料口和第二加料口；所述第一加料口位于螺杆初始位置；所述通过第一加料口用来加入对苯二胺溶液和对苯二甲酰氯熔体；所述第二加料口位于沿出料方向螺杆的1/2至6/7处；所述第二加料口用来加入预凝剂。2.根据权利要求1所述的连续生产方法，其特征在于，所述预凝剂按照以下方法制得：将第一溶剂和第二溶剂混合，再加入助剂后在50～80℃下搅拌30～60min，得到预凝剂。3.根据权利要求1所述的连续生产方法，其特征在于，所述助剂选自重均分子量为50000的聚氧化乙烯、重均分子量为300000...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚坤承，刘振学，张云奎，庄锐，高立花，张另见，
申请(专利权)人：黄河三角洲京博化工研究院有限公司，山东京博聚芳新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37