一种高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡设备及方法。所述溶解脱泡设备包括齿轮传动装置，齿轮传动装置上设有料杯；料杯分别连接温度控制装置、压力控制装置。所述溶解脱泡方法为：将聚合物与溶剂直接加入料杯中，开启温度控制装置，并启动齿轮传动装置，使料杯进行公转和自转，调节温度与转速，聚合物与溶剂溶解后得到纺丝液；再开启压力控制装置，调节温度与转速，纺丝液脱泡后得到透明澄清的纺丝液。本发明专利技术先在无真空度或低真空度下使原料溶解制备纺丝液，然后在高真空度下进行纺丝液脱泡，将纺丝液的溶解与脱泡在一个设备中完成，实现纺丝液的高效溶解与高效脱泡一体化，提高了溶解与脱泡的效率。

Non contact dissolution and deaeration device method of high viscosity of spinning solution for high concentration

The invention discloses a non-contact deaeration device and method of dissolving high viscosity spinning solution is a kind of high concentration. Dissolution of the deaeration device including gear device, gear transmission device is provided with a material cup; the cup is connected with the control device of temperature control device, pressure respectively. The dissolved defoaming method is that the polymer and solvent feed directly into the cup, open the temperature control device, and start the gear transmission device, the material cup of revolution and rotation, adjust the temperature and speed of the polymer and the solvent after dissolution of spinning solution; then open the pressure control device, adjust the temperature and speed of spinning liquid defoaming after get a clear solution. The present invention first in vacuum or low vacuum condition so that the raw material prepared by dissolving spinning solution, and then spinning liquid defoaming in high vacuum, dissolved and deaeration spinning liquid into a device, to achieve efficient and efficient dissolution of spinning liquid defoaming integration, improve the efficiency of dissolving and defoaming.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高浓度高粘度纺丝液的动态脱泡设备及方法，尤其涉及一种不带搅拌装置的非接触式溶解脱泡设备及方法。
技术介绍
纺丝液脱泡是纤维生产中的一个重要工序，如果在纺丝前没有除去纺丝液中含有的气泡，在随后的纺丝过程中，纤维容易被拉断，牵伸倍数很难提高，严重影响纤维的外观与性能。对于高粘度的纺丝液，脱泡设备要求较高，一般的静态脱泡设备很难将气泡脱除干净，因为高粘度纺丝液中阻力极大，单靠气泡自身的浮力上升到纺丝液表面，其速度是及其缓慢的，因此大多数高粘度纺丝液采用的是真空搅拌脱泡，主要依靠搅拌桨的搅拌作用将纺丝液中的气泡带到纺丝液表面附近而逸出。但是这种传统的真空搅拌脱泡存在三大瓶颈，一是由于搅拌桨末端的紊流特性，在搅拌的过程中气泡会被重新带入纺丝液中，导致脱泡效率较低，通常需要30-60min；二是由于搅拌桨的接触式搅拌，在搅拌的过程中会对原料的纤维状特性造成损失，造成原料降解及结构破坏；三是由于真空搅拌脱泡设备采用油泵作为压力控制装置，在封闭体系中会存在油分子的挥发，主要是一些碳氢化合物气体，造成油污染。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是现有脱泡工艺脱泡效率低，易对原料造成破坏，体系中容易收到污染的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡设备，其特征在于，包括齿轮传动装置，齿轮传动装置上设有至少一个料杯，齿轮传动装置能使料杯自转和公转；料杯分别连接温度控制装置、压力控制装置。优选地，所述温度控制装置与低温冷却循环泵连接。优选地，所述料杯的杯盖上设有用于抽真空的孔洞。优选地，所述压力控制装置为真空泵。更优选地，所述真空泵采用干式无油真空泵。本专利技术还提供了一种高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡方法，其特征在于，采用上述高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡设备，具体包括以下步骤：步骤1)：将聚合物与溶剂直接加入料杯中，开启温度控制装置，并启动齿轮传动装置，使料杯进行公转和自转，调节温度控制装置和料杯的公转转速、自转转速，聚合物与溶剂溶解后得到纺丝液；步骤2)：开启压力控制装置，调节温度控制装置和料杯的公转转速、自转转速，纺丝液脱泡后得到透明澄清的纺丝液。优选地，所述步骤1)中聚合物为纤维素、丙烯腈或芳纶；溶解温度为-20～200℃。优选地，所述步骤1)中公转的转速为0～2000rpm；自转的转速为0～1800rpm。优选地，所述步骤2)中脱泡时间为11000s。优选地，所述步骤2)中压力控制装置的压力设定为-0.097MPa～常压。本专利技术通过真空度的控制，先在无真空度或低真空度下使原料溶解制备纺丝液，然后在高真空度下进行纺丝液脱泡，将纺丝液的溶解与脱泡在一个设备中完成，实现纺丝液的高效溶解与高效脱泡一体化，不仅提高了溶解与脱泡的效率，也减少了对物料结构的损伤，易于实现工业化生产。本专利技术通过比重分离运动流动场模拟分析，不采用传统的搅拌桨搅拌脱泡的方式，而采用料杯自转与公转相结合的非接触式搅拌方式，不会将气泡通过搅拌桨重新带入纺丝液，提高脱泡效率，利用动态脱泡方式可以高效地脱除高粘度纺丝液中的气泡，使脱泡时间缩短到2～15min，纺丝液中溶解空气含量小于1.5mL/L，也不会对原料结构造成破坏。此外，不采用油泵而采用干式无油真空泵，在封闭体系中的残余气体是空气，避免了油污染。附图说明图1为本专利技术提供的高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡设备的示意图。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。实施例1-4采用的高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡设备如图1所示，包括齿轮传动装置1，齿轮传动装置1上设有两个料杯5；料杯5底部分别连接温度控制装置3、压力控制装置2，料杯5杯盖上的孔洞用于抽真空，温度控制装置3与低温冷却循环泵4连接。压力控制装置2采用干式无油真空泵。实施例1将纤维素与1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐/二甲基亚砜复合溶剂(1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐：二甲基亚砜的质量比为3∶7)按质量比25∶100直接加入到两个316不锈钢材质的料杯5中，开启温度控制装置3，温度设为110℃，启动齿轮传动装置1，设定公转转速为2000rpm，自转转速为1800rpm，使料杯5进行公转和自转，溶解5min后得到纺丝液；开启压力控制装置2，设定真空度为-0.097MPa，将温度控制装置3的温度设为80℃，调节料杯5的公转转速为1500rpm，自转转速为1300rpm，脱泡5min后得到透明澄清的纺丝液。实施例2将聚丙烯腈与DMSO按质量比23∶100直接加入到两个HDPE塑料材质的料杯5中，开启温度控制装置3，温度设为80℃，启动齿轮传动装置1，设定公转转速为1850rpm，自转转速为1600rpm，使料杯5进行公转和自转，溶解10min后得到纺丝液；开启压力控制装置2，设定真空度为-0.095MPa，将温度控制装置3的温度设为60℃，调节料杯5的公转转速为1650rpm，自转转速为1400rpm，脱泡3min后得到透明澄清的纺丝液。实施例3将芳纶与浓硫酸按质量比21：100直接加入到两个316不锈钢材质的料杯5中，开启温度控制装置3，温度设为90℃，启动齿轮传动装置1，设定公转转速为1000rpm，自转转速为800rpm，使料杯5进行公转和自转，溶解15min后得到纺丝液；开启压力控制装置2，设定真空度为-0.097MPa，调节料杯5的公转转速为1000rpm，自转转速为900rpm，脱泡8min后得到透明澄清的纺丝液。实施例4将纤维素与氢氧化钠/尿素/水复合溶剂(氢氧化钠∶尿素∶水的质量比为9∶14∶77)按量比12∶100直接加入到两个HDPE塑料材质的料杯5中，开启温度控制装置3与低温冷却循环泵4，温度设为-10℃，启动齿轮传动装置1，设定公转转速为2000rpm，自转转速为1800rpm，使料杯5进行公转和自转，溶解15min后得到纺丝液；开启压力控制装置2，设定真空度为-0.097MPa，将温度控制装置3的温度设为0℃，调节料杯5的公转转速为1500rpm，自转转速为1300rpm，脱泡5min后得到透明澄清的纺丝液。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡设备，其特征在于，包括齿轮传动装置(1)，齿轮传动装置(1)上设有至少一个料杯(5)，齿轮传动装置(1)能使料杯(5)自转和公转；料杯(5)分别连接温度控制装置(3)、压力控制装置(2)。

【技术特征摘要】
1.一种高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡设备，其特征在于，包括齿轮传动装置(1)，齿轮传动装置(1)上设有至少一个料杯(5)，齿轮传动装置(1)能使料杯(5)自转和公转；料杯(5)分别连接温度控制装置(3)、压力控制装置(2)。2.如权利要求1所述的高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡设备，其特征在于，所述温度控制装置(3)与低温冷却循环泵(4)连接。3.如权利要求1或2所述的高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡设备，其特征在于，所述料杯(5)的杯盖上设有用于抽真空的孔洞。4.如权利要求1所述的高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡设备，其特征在于，所述压力控制装置(2)为真空泵。5.如权利要求4所述的高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡设备，其特征在于，所述真空泵采用干式无油真空泵。6.一种高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡方法，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述的高浓度高粘度纺丝液非接触式溶解脱泡设备，具体包括以下步骤：步骤1)：将聚合物与溶剂直...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玥，王东兴，余木火，王乐军，邓雅，季皓，郎玉玺，刘怡宁，
申请(专利权)人：东华大学，恒天纤维集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31