一种用固态发泡硫酸溶解PPTA树脂制备纺丝浆的方法技术

本发明专利技术涉及一种用固态发泡硫酸溶解PPTA树脂制备纺丝浆的方法，将固态发泡硫酸降温至-10℃～0℃，粉碎，然后同干燥的PPTA树脂混合，溶解，预脱泡，得到预脱泡的PPTA树脂/硫酸液晶溶液；将上述预脱泡的PPTA树脂/硫酸液晶溶液进行剪切、捏合，即得。本发明专利技术的方法混合效果好，溶解时间短，提高了树脂的溶解速度和液晶浆液的均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚对苯二甲酰对苯二胺纺丝液的制备领域，特别涉及一种用固态发泡硫酸溶解PPTA树脂制备纺丝浆的方法。
技术介绍
聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维是一种广泛应用于各个领域的高性能纤维。它由PPTA树脂/浓硫酸的液晶溶液通过干喷湿纺而制得。PPTA纤维制造工艺的关键点和难点之一是PPTA树脂/硫酸液晶纺丝浆液的制备。传统的浆液制备方法是将PPTA树脂投入预热的浓硫酸中迅速搅拌、加热溶解。但是由于硫酸的酸性很强，树脂与之接触后表面迅速溶解、发热，从而出现严重的结团现象，导致包覆在团块中的树脂很难吸附硫酸，从而进一步混合均匀和溶解。近年来，有一些用固体硫酸制备PPTA纺丝浆液的研究和专利，主要包括：(1)将粒状的固体硫酸与干燥的PPTA树脂充分混合。(2)将得到混合物升温捏合、剪切，形成液晶浆液。固-固混合的方式有利于降低树脂结团的危害，提高浆液的均匀性。但是由于树脂粉末颗粒较小，比重小于硫酸颗粒，因此形成的混合物形态是硫酸颗粒表面吸附了很多的树脂颗粒，相当于硫酸均匀分散在树脂中，仍会出现一定程度的结团现象。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用固态发泡硫酸溶解PPTA树脂制备纺丝浆的方法，本专利技术方法混合效果好，溶解时间短，提高了树脂的溶解速度和液晶浆液的均匀性。本专利技术的一种用固态发泡硫酸溶解PPTA树脂制备纺丝浆的方法，包括：(1)将浓度为99.8-100.2％的浓硫酸降温至8-10℃，在硫酸保持液态的条件下，发泡，冷却得到固态发泡硫酸；其中发泡为用SO3与N2的混合气体进行发泡；(2)将上述固态发泡硫酸降温至-10℃～0℃，粉碎，然后同干燥的聚对苯二甲酰对苯二胺PPTA树脂混合，抽真空，溶解，得到已脱泡的PPTA树脂/硫酸液晶溶液；(3)将上述预脱泡的PPTA树脂/硫酸液晶溶液进行剪切、捏合，得到纺丝浆。所述步骤(1)中混合气体的压力为0.5～5Mpa；混合气体中SO3和N2的体积之比为1：3～1：20。所述步骤(2)中PPTA树脂的对数比浓粘度为4.0-8.0dl/g。所述步骤(2)中溶解温度为60～85℃，溶解时间为0.5-1h。所述步骤(2)中混合为在搅拌器中混合。所述步骤(3)中剪切、捏合、脱泡在双螺杆或者多轴捏合机中进行，时间为3～30min。所述步骤(3)中纺丝浆的质量百分浓度为18～23％。步骤(1)的固态发泡浓硫酸制备方法为：将浓度为99.8～100.2％的硫酸加入带有夹套的发泡装置中，向发泡器夹套中通入冷冻液，使硫酸保持液体状态，温度保持在10℃。向硫酸中注射0.5～5Mpa的SO3和N2的混合气，使硫酸发泡并在发泡过程中降温凝结成固体，其中混合气中SO3和N2的体积之比为1/3～1/20。本专利技术用体积比为1/3～1/20的，压力为0.5～5Mpa的SO3和N2的混合气体作为硫酸的发泡气体，N2的存在可以减少树脂的氧化降解，SO3可以吸收溶解过程中进入的水分成为硫酸，不会影响树脂的溶解。本专利技术首先对硫酸进行发泡固化，大大降低硫酸的比重，同时发泡剂为SO3，利用SO3可吸附少量水份变成硫酸，从而对浓硫酸的浓度可放宽、对PPTA含水率也可适当放宽，再对固态硫酸进行粉碎，与树脂进行混合，则形成的混合物形态是硫酸颗粒表面吸附着许多细小的硫酸颗粒，相当于树脂分散于硫酸中。本专利技术方法混合效果好，减轻树脂的降解，缩短溶解时间，大大提高了溶液的均匀性。本专利技术的方法采用粉碎的固态发泡硫酸为原料，相对于直接冷冻得到的硫酸颗粒来说，比重更小，与树脂接触面积更大，更好地避免溶解树脂溶解时的结团现象。本专利技术方法不仅提高了树脂的溶解速度和纺丝浆液的均匀性，而且很大程度上较少了树脂的降解。有益效果(1)本专利技术的方法采用粉碎的固态发泡硫酸为原料，相对于直接冷冻得到的硫酸颗粒来说，比重更小，与树脂接触面积更大，更好地避免溶解树脂溶解时的结团现象；(2)本专利技术方法不仅提高了树脂的溶解速度和纺丝浆液的均匀性，而且很大程度上减少了树脂的降解。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1(1)将180公斤浓度为99.8％的液态硫酸加入发泡器中冷却至10℃，保持硫酸成液体状态。向冷冻的液态硫酸中迅速通入1Mpa的SO3和N2的混合气，混合气中SO3和N2的体积之比为1/5。冷冻的液态硫酸在气体的冲击下体积发生膨胀，并且由于外力的扰动，接近冰点的硫酸被进一步冷却并迅速凝固，形成发泡固态硫酸。(2)进一步降低温度至-10℃，将发泡固态硫酸进一步粉碎成细小的颗粒。(3)将粉碎的发泡固态硫酸和45公斤比浓对数粘度为7.0的PPTA粉末状树脂投入多轴行星搅拌器中充分混合。(4)保持搅拌器运转，并抽真空，同时将混合物升温至85℃进行溶解，1h后得到PPTA/硫酸的液晶溶液。(5)将得到的液晶溶液泵入多轴捏合机中进一步剪切、捏合，0.5h后得到均匀稳定的并已完成脱泡的PPTA/硫酸纺丝浆液。(6)从PPTA粉末接触到液体浓硫酸至制得可以纺丝的浆液全过程耗时1.5h，浆液中PPTA的比浓对数粘度为6.7。实施例2(1)将195公斤浓度为100.2％的液态硫酸加入发泡器中冷却至10℃，保持硫酸成液体状态。向冷冻的液态硫酸中迅速通入5Mpa的SO3和N2的混合气，混合气中SO3和N2的体积之比为1/20。冷冻的液态硫酸在气体的冲击下体积发生膨胀，并且由于外力的扰动，接近冰点的硫酸被进一步冷却并迅速凝固，形成发泡固态硫酸。(2)进一步降低温度至0℃，将发泡固态硫酸进一步粉碎成细小的颗粒。(3)将粉碎的发泡固态硫酸和45公斤比浓对数粘度为4.0的PPTA粉末状树脂投入多轴行星搅拌器中充分混合。(4)保持搅拌器运转，抽真空并逐步将混合物升温至60℃进行溶解，0.8h后得到PPTA/硫酸的液晶溶液。(5)将得到的液晶溶液泵入双螺杆中进一步剪切、捏合，0.5h后得到均匀稳定的PPTA/硫酸纺丝浆液。(6)从PPTA粉末接触到液体浓硫酸至制得可以纺丝的浆液全过程耗时小于1.5h，浆液中PPTA的比浓对数粘度为3.8。对照例1(1)向180公斤浓度为100.8％的液态硫酸加入45公斤比浓对数粘度为7.0的干燥PPTA...

【技术保护点】
一种用固态发泡硫酸溶解PPTA树脂制备纺丝浆的方法，包括：(1)将浓度为99.8‑100.2％的浓硫酸降温至8‑10℃，在硫酸保持液态的条件下，发泡，冷却得到固态发泡硫酸；其中发泡为用SO3与N2的混合气体进行发泡；(2)将上述固态发泡硫酸降温至‑10℃～0℃，粉碎，然后同干燥的聚对苯二甲酰对苯二胺PPTA树脂混合，抽真空、溶解，得到已脱泡的PPTA树脂/硫酸液晶溶液；(3)将上述已脱泡的PPTA树脂/硫酸液晶溶液进行剪切、捏合，得到纺丝浆。

【技术特征摘要】
1.一种用固态发泡硫酸溶解PPTA树脂制备纺丝浆的方法，包括：
(1)将浓度为99.8-100.2％的浓硫酸降温至8-10℃，在硫酸保持液态的条件下，发泡，
冷却得到固态发泡硫酸；其中发泡为用SO3与N2的混合气体进行发泡；
(2)将上述固态发泡硫酸降温至-10℃～0℃，粉碎，然后同干燥的聚对苯二甲酰对苯二胺
PPTA树脂混合，抽真空、溶解，得到已脱泡的PPTA树脂/硫酸液晶溶液；
(3)将上述已脱泡的PPTA树脂/硫酸液晶溶液进行剪切、捏合，得到纺丝浆。
2.根据权利要求1所述的一种用固态发泡硫酸溶解PPTA树脂制备纺丝浆的方法，其特征
在于：所述步骤(1)中混合气体的压力为0.5～5Mpa；混合气体中SO3和N2的体积之
比为1：3～1：20。
3.根据权利要求1所述的一种用固态发泡硫酸溶解PPTA...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡祖明，马禹，丁彬，胡文兵，刘倩，陈蕾，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31