生产丙烯腈或改性丙烯腈系纤维的方法技术

描述了一种制备用于生产丙烯腈或改性丙烯腈系纤维的均匀纺丝溶液的方法，所述方法包括以下步骤：i)制备粉末形式的丙烯腈的均聚物或共聚物与粉末形式的固体溶剂的均质混合物，其中在低于所述固体溶剂的熔点的温度下进行制备；ii)在0.5‑30分钟的时间内，将来自步骤i)的均质混合物逐渐加热至70‑150℃的温度，直到所述均聚物或共聚物在所述溶剂中完全溶解，和形成均匀的纺丝溶液。然后将所述纺丝溶液进料至储罐或进料至纺丝生产线。

Process for the production of acrylonitrile or modified acrylic fibers

A method for preparing uniform spinning solution for producing acrylonitrile or modified acrylic fiber used is described, the method comprises the following steps: I) a homogeneous mixture of solid solvent preparation of acrylonitrile powder form of homopolymer or copolymer and powder form, which are prepared under the solid solvent a temperature below the melting point of II; 0.5) in 30 minutes, from step I) homogeneous mixture gradually heated to 70 temperature of 150 DEG C until the homopolymer or copolymer is completely dissolved in the solvent, and the formation of uniform spinning solution. The spinning solution is then fed to a storage tank or feed to a spinning production line.

【技术实现步骤摘要】
生产丙烯腈或改性丙烯腈系纤维的方法
本专利技术涉及一种生产丙烯腈或改性丙烯腈系纤维的方法，特别是制备用于生产丙烯腈或改性丙烯腈系纤维的纺丝溶液的方法。专利技术概述本专利技术落入生产丙烯腈系纤维的领域，其包括由丙烯腈制备均聚物或共聚物，其中共聚物主要由丙烯腈(90-99重量％，相对于聚合物的总重量)和相对于聚合物的总重量通常为1-10重量％的一种或多种其它共聚单体组成。优选的共聚单体为中性乙烯基分子(例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、丙烯酰胺等)和带有一个或多个酸基团的分子(例如丙烯酸、衣康酸、磺化苯乙烯等)，或适合于赋予材料不同物理化学特性的其它共聚单体。本专利技术还涉及一种制备用于生产定义为改性丙烯腈系纤维的纤维的纺丝溶液的方法，其中改性丙烯腈系纤维即为其中丙烯腈以相对于聚合物的总重量为50-85重量％的量存在和一种或多种其它共聚单体以相对于聚合物的总重量通常为15-50重量％的量存在的共聚物的纤维。在改性丙烯腈系纤维的情况下，优选的共聚单体通常为卤代乙烯基单体，例如氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯，或能够赋予纤维低可燃性特征的其它共聚单体。然后使由此制备的均聚物和共聚物经受纺丝以生产纤维，所述纤维以丝束的形式收集、适合于随后通过各种加工技术转化为最终产品，用于纺织用途以及还用于技术用途。特定类型的丙烯腈系纤维为用于碳纤维的“前体”纤维：这些是丙烯腈和一种或多种共聚单体的高分子量共聚物，所述共聚单体以相对于聚合物的总重量通常为1-5重量％的量选自上文对于丙烯腈系纤维所述的那些。然后，通过这些基于聚丙烯腈的“前体”纤维的合适热处理来获得碳纤维。背景技术存在用于制备丙烯腈或改性丙烯腈系纤维的各种工业方法，它们使用不同的聚合和纺丝方法。可以将现有技术进行划分且如下列出：A.不连续方法(两步方法)在两步不连续方法中，通常在含水悬浮液中生产聚合物，分离和随后溶解于合适的溶剂中以纺丝和转化为纤维或者前体纤维(在碳纤维情况下)。通常用于制备纺丝溶液的溶剂为二甲基乙酰胺(DMCA)、二甲基甲酰胺(DMF)、和硫氰酸钠(NaSCN)的水溶液。B.连续方法(一步方法)在连续方法中，相反地，在溶剂中发生聚合和由此获得的溶液直接用于纺丝而不用中间分离聚合物。通常用于该方法的溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、氯化锌(ZnCl2)的水溶液和硫氰酸钠(NaSCN)的水溶液。从管理的角度看，不连续方法提供了显著的优点：聚合和纺丝这两个步骤事实上是独立的，起始单体不必被纯化以及易于从粉末形式的聚合物中分离痕量的杂质和未反应的单体。DMSO是特别令人感兴趣的溶剂，这是由于除了不存在与其使用相关的腐蚀现象以外，其还具有形成具有高聚合物浓度的溶液的能力、低毒性、以及易于回收和循环。在文献中存在其中在实验室规模实施不连续方法从而通过在DSMO中溶解丙烯腈均聚物和共聚物制备纺丝溶液的实例。专利EP2894243B1描述了在两步中生产丙烯腈系纤维的方法，该方法开发了在含水悬浮液中聚合的优点以及聚合物溶液在DMSO中纺丝的优点。该方法的特征在于高效率和低环境影响，通过降低DMSO在聚合物与溶剂自身的初始混合步骤中的溶剂能力克服了历史上与使用DMSO作为基于聚丙烯腈的聚合物的溶剂相关的缺点(例如形成凝胶和不溶性附聚物)。该结果通过以下实现：将减少量的水添加至DMSO，导致由此获得的溶剂混合物的操作温度降低，这特别可能是由于水的存在。因此，EP2894243B1中所述的溶液设想在纺丝原液中减少量的水，更具体地至多5重量％的水。然而，即使存在这样的减少量的水，可仍然存在与聚合物类型和所选择的纺丝技术相关的一些不利方面：事实上，水的存在可以证明对于获得具有某些特性(与最终用途有关是最佳的)的纤维是不期望的，因此需要通过蒸馏或类似技术除去水，这使得整个生产工艺更加繁重。在EP2894243B1中，清楚地指出，不可以使用由100％的液体DMSO组成的溶剂，因为这涉及形成凝胶和不溶性附聚物，因此在极短时间内就超过了纤维的操作条件，这特别是由于在均匀性方面纺丝溶液的差的品质所致。因此，本专利技术的目的是寻找生产丙烯腈或改性丙烯腈系纤维的方法，其克服了现有技术方法的缺点。附图说明图1示意性示出了执行本专利技术方法的一个系统。图2是用于进行过滤性测试的一个设备的示意图。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的涉及一种制备用于生产丙烯腈或改性丙烯腈系纤维的均匀纺丝溶液的方法，所述方法包括以下步骤：i)制备粉末形式的丙烯腈的均聚物或共聚物和粉末形式的固体溶剂的均质混合物，其中在低于所述固体溶剂的熔点的温度下进行制备；ii)在0.5-30分钟的时间内，将来自步骤i)的均质混合物逐渐加热至70-150℃的温度，直到所述均聚物或共聚物在所述溶剂中完全溶解和形成均匀溶液。在步骤i)中，“低于固体溶剂的熔点的温度”指的是低于所述溶剂的熔点至少5-10℃的温度，更特别地指的是使得溶剂不熔融的温度。优选地，使用下述设备进行步骤i)，所述设备允许所述各粉末进行适当的均质混合并均匀化，从而获得固体相的溶剂和粉末形式的聚合物的混合物。所述混合物可以如下获得：采用连续方法通过将粉末形式的溶剂和丙烯腈的均聚物或共聚物连续进料至所述设备中，或间歇地将适量的粉末形式的溶剂和丙烯腈的均聚物或共聚物装入间歇处理产物的设备中，从而获得离散进料的混合粉末。使用合适的设备进行步骤ii)，所述设备进行经历熔融和溶解的物质的混合，例如挤出机、螺杆输送机、混合器或捏合机。在本专利技术方法结束时获得的均匀纺丝溶液不含凝胶和未溶解的残渣，且可以直接进料至纺丝生产线(设备)或进料至储罐中。因此，本专利技术的方法允许获得丙烯腈的均聚物或共聚物的溶液，其不含凝胶且不形成不溶性附聚物，消除了第一接触相中溶剂与粉末形式的聚合物的溶剂能力；事实上固体相和粉末形式的溶剂不能够溶解粉末形式的聚合物。以此方式，形成了均质固体混合物，然后通过将所述均质混合物加热而转化为不含凝胶和未溶解物质的均匀溶液。因此，本专利技术方法允许容易地整合聚合和纺丝这两个步骤。步骤i)中采用的粉末形式的固体溶剂优选选自二甲亚砜(DMSO，m.p.19℃)、二甲基砜(m.p.109℃)、碳酸亚乙酯(m.p.37℃)、碳酸亚乙酯/碳酸亚丙酯的混合物等，和甚至更优选DMSO。当步骤i)中采用的粉末形式的固体溶剂为DMSO时，用于制备粉末形式的丙烯腈的均聚物或共聚物和粉末形式的固体DMSO的均质混合物的步骤i)在-5℃至10℃的温度下进行。粉末形式的溶剂和聚合物的均质混合物包含相对于溶剂和聚合物的总重量为15-26重量％的聚合物，这因此对应于在纺丝溶液中15-26重量％的聚合物。在本说明书中，术语“聚合物”通常指的是由丙烯腈获得的均聚物以及由丙烯腈和一种或多种其它共聚单体获得的共聚物。在共聚物中，还包括了用于制备改性丙烯腈系纤维的共聚物。通过将粉末形式的聚合物与溶剂(优选粉碎的DMSO)在低于所述溶剂的熔点的温度下的均质物理混合而进行的步骤i)因此允许将固体溶剂均匀分布在聚合物上，这促进用溶剂均质吸取聚合物粉末。当在步骤ii)中、在0.5-30分钟的时间内将固体的均质混合物逐渐加热至溶剂的熔点时，伴随与粉末形式的聚合物均质混合的溶剂的熔融，所述均匀的分布允许聚合物粉末的完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备用于生产丙烯腈或改性丙烯腈系纤维的均匀纺丝溶液的方法，所述方法包括以下步骤：i)制备粉末形式的丙烯腈的均聚物或共聚物与粉末形式的固体溶剂的均质混合物，其中在低于所述固体溶剂的熔点的温度下进行制备；ii)在0.5‑30分钟的时间内，将来自步骤i)的均质混合物逐渐加热至70‑150℃的温度，直到所述均聚物或共聚物在所述溶剂中完全溶解和形成均匀溶液。

【技术特征摘要】
2016.03.09 IT 1020160000247191.一种制备用于生产丙烯腈或改性丙烯腈系纤维的均匀纺丝溶液的方法，所述方法包括以下步骤：i)制备粉末形式的丙烯腈的均聚物或共聚物与粉末形式的固体溶剂的均质混合物，其中在低于所述固体溶剂的熔点的温度下进行制备；ii)在0.5-30分钟的时间内，将来自步骤i)的均质混合物逐渐加热至70-150℃的温度，直到所述均聚物或共聚物在所述溶剂中完全溶解和形成均匀溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述丙烯腈的共聚物由相对于所述共聚物的总重量为90-99重量％的丙烯腈和相对于所述共聚物的总重量为1-10重量％的一种或多种共聚单体组成。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述共聚单体选自中性乙烯基化合物(例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、丙烯酰胺)和包含一个或多个酸基团的化合物(例如丙烯酸、衣康酸、磺化苯乙烯)。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述丙烯腈...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·弗兰卡兰茨，M·马瑞内蒂，R·普洛塞尔皮奥，
申请(专利权)人：蒙特美艾意技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT