挤出制品的制造方法技术

一种溶纺纤维素挤出制品的制造方法，该方法包括如下步骤： （１）把纤维素溶解在含水的Ｎ－氧化叔胺溶剂中形成溶液； （２）通过气隙使该溶液由模头挤入凝固浴，形成挤出溶纺纤维素前体； （３）洗涤挤出溶纺纤维素前体，清除Ｎ－氧化叔胺；和 （４）干燥洗净的溶纺纤维素前体，从而形成挤出溶纺纤维素制品， 其特征在于所述纤维素的管流指数与喷流指数之比为０．８５－６．０。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及挤出溶纺纤维素(lyocell)制品(如纤维和薄膜)的制造方法。在该方法中，用模头把含水N-氧化叔胺溶剂中的纤维素溶液挤入凝固浴中。溶纺纤维素是用这种溶剂挤出法或溶纺法制得的纤维素的统称。在下文中，为方便起见N-氧化叔胺有时简称为氧化胺。
技术介绍
通过挤出含水N-氧化叔胺溶剂中的纤维素溶液(该溶液也可称作纺丝原液)制造聚合物成形制品的方法描述在例如美国专利-A-4,246,221中。该专利的内容参考结合于本专利技术中。常规溶解级纤维素(如木浆状和棉绒状的)可用作这些方法的原料。EP-A-0,648,808指出，必须对这些溶液的挤出条件进行选择，以避免挤出孔中的熔体流动不稳定性。这种不稳定性会导致熔体断裂，使生产中断(失去纺丝稳定性)。通过降低溶液的粘度(例如通过降低溶液中纤维素的浓度或聚合度(D.P.))，可克服熔体流动的不稳定性，而不降低挤出生产率。这种降低也可增加纤维喷头牵伸比，提高挤出速度和卷取速度。不过，这种降低会引起其它问题，如明显减小生产率和增加对溶液回收系统的负担。EP-A-0,648,808描述了含水N-氧化N-甲基吗啉溶剂中的纤维素溶液。该纤维素包含如下组分的混合物(1)聚合度(D.P.)为500-2000的第一纤维素组分，和(2)聚合度为350-900的第二纤维素组分，其前提是组分(2)的聚合度与组分(1)的聚合度之比不超过0.9∶1，组分(1)与组分(2)的重量比为95∶5-50∶50。据称这些溶液可高速和稳定地挤出，制成机械性能与用常规溶纺纤维素方法制得的溶纺纤维素纤维相似的纤维。专利技术概述本专利技术提供一种溶纺纤维素。该方法包括如下步骤(1)把纤维素溶解在含水的N-氧化叔胺溶剂中形成溶液；(2)通过气隙使该溶液由模头挤入凝固浴，形成挤出溶纺纤维素前体；(3)洗涤挤出溶纺纤维素前体，直至洗净N-氧化叔胺；和 (4)干燥洗净的溶纺纤维素前体，从而形成挤出溶纺纤维素制品，其特点是，纤维素的管流指数(Pipe Flow Index)(按试验方法2定义)与喷流指数(Jet Flow Index)(按试验方法3定义)之比为0.85-6.0。管流指数(PFI)是用来评价纤维素溶液通常在生产厂的传输管网中所受的低剪切条件下的流动性能。喷流指数(JFI)是用来评价纤维素溶液通常在喷丝孔或其它挤出模头中所受的高剪切条件下的流动性能。在两种情况下，较高的指数值相当于在给定压力下流速的提高或在给定流速下所需压力的降低。较好的N-氧化叔胺是N-氧化N-甲基吗啉(NMMO)。溶液中纤维素的量较好为5-25，更好为10-20重量份。溶液中水的量通常为7-14重量份，虽然由纤维素/NMMO/水组合物的已知性能可知水浓度的可接受范围可随纤维素浓度而变化。溶解、挤出、洗涤和干燥步骤可按常规方法进行。纤维素溶液可方便地按如下方法制备，即把纤维素分散在60/40NMMO和水的混合物中，形成浆料或预混合物，然后蒸掉过量的水(例如用薄膜蒸发仪，如Filmtruder(Buss AG的商标))，制得所需的溶液。气隙中的气体较好是空气，虽然也可使用其它惰性气体(如氮气)。气隙的长度通常为10-100毫米。气体可以吹过气隙。凝固浴一般含有NMMO水溶液。洗涤和干燥步骤可按任何便利的方法进行。挤出的溶纺纤维素制品可为纤维状(如连续的长丝，丝束或短纤维)或片状或管状的薄膜。如果是纤维，挤出模头或喷丝孔一般包括直径为50-200，通常为70-120微米的孔。我们已经发现，PFI/JFI之比值一般随纤维素的多分散性的增加(聚合度分布的宽化)而增加。因此，可通过混合有不同聚合度的纤维素或选择一种特有聚合度分布的纤维素原料来提高该比值。目前，前一种方法一般是优选的，因为我们已发现市售溶解木浆的PFI/JFI值为0.5-0.8。聚合度分布一般较好偏向该范围的下限。我们估计EP-A-0,648,808中纤维素混合物的PFI/JFI之比为0.3-0.8。当使用混合纤维素原料时，我们发现PFI/JFI之比值随混合物中纤维素的平均聚合度而变至一定程度。我们发现，该比值一般在形成混合物的各个纤维素原料的平均聚合度之间有一个最大平均聚合度，而且加工最好在该最大值处或接近于该最大值处进行。平均聚合度为200-750(较好为250-500)的低粘度纤维素组分和平均聚合度为800-1500的高粘度纤维素组分的混合物可能是优选的。低粘度纤维素组分的聚合度一般在市售溶解木浆的值的下限处或低于该下限。如果必要，可用已知的技术，如辐射、蒸汽爆炸、化学处理(包括在特定的酸中水解和链的氧化断裂)或酶处理(例如使用纤维素酶)，来降低纤维素原料的粘度。或者，经上述处理的纤维素材料(如废粘胶人造丝)可部分或全部用作低粘度组分。如有必要，对单种纤维素原料，可对其部分原料用一种或多种上述降低纤维素粘度的技术，来增加聚合度分布宽度。这种方法可用于该纤维素本身(可能是优选的)，也可用于纤维素在NMMO/水中的浆料或预混合物。较好的JFI值至少为0.1，更好至少为0.5，而且较好不大于10。低JFI值相应于挤出装置中高的反压。在1.0-2.0范围内的JFI值可能是更优选的。模拟试验表明，实用的PFI/JFI最大比值约为6。这些试验也表明，JFI可能趋向相当低的值，趋向该比值范围的低值一端。优选的PFE/JFI比值为0.9-4或1.0-2.0范围内。当本专利技术提供的这种纺丝原液用溶纺纤维素制造厂中的常规纺丝原液替代时，我们惊奇地发现可大大提高生产率。第一，我们已经发现这种替代可提高纺丝稳定性，具有提高通过挤出模头生产速度的优点。第二，我们常常发现，在其它条件不变的情况下，纺丝原液制造和操作工段的大直径管网中的压降可降低，喷丝板中的反压保持不变或略有下降。因此，可以减少泵送纺丝原液输送系统的成本；或者在不增加总投资的情况下，可提高纺丝原液在输送系统中的流速。纺丝稳定性的提高使得在不损害产品质量的条件下，可用粘度较低的纺丝原液(例如减少纤维素浓度、降低纤维素聚合度或提高温度)。因此，可进一步减少泵送成本，或进一步提高纺丝原液在输送系统中的流速。我们已发现，这些优点比由减少纤维素浓度而引起的溶剂回收处理系统上增加的负荷以及对给定通过量的纤维素需要增加纺丝原液的流速等缺点更重要。相反，降低在优化条件下常规纺丝原液的粘度(如减少纤维素浓度或聚合度或提高温度)一般会降低纺丝稳定性。可以发现，对挤出溶纺纤维素制品测得的PFI和JFI值以及它们的比值与纤维素原料的各个测量有关。在以下测试方法和实施例中，除了另有说明外，份数和比例都按重量计。测试方法1纤维素测试溶液的制备使用装有真空连接管和加热夹套的曲拐式搅拌机，如Winkworth 8Z(商标)(容量为4升)，夹套温度设定在100℃。在运转的混和机中，把含有60％NMMO和40％水、一种纤维素试样和少量棓酸丙酯(一种热稳定剂)的混合物加入溶解在异丙醇中。然后将该混和机运转5分钟或更长时间，直到获得均匀的浆料(预混合物)为止。然后抽真空(约为6.5kPa(50mmHg)绝对压力)，以除去过量的水和溶解纤维素。继续进行混合和抽真空，直到获得折射率为1.4895和不含任何过量未溶解纤维的溶液(纺丝原液)为止。这相当于每批重量2千克本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：J·P·纽伯里，T·多弗，
申请(专利权)人：坦塞尔有限公司，
类型：发明
国别省市：