芳纶沉析纤维性能可控生产系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种芳纶沉析纤维的生产系统，属于化工机械领域。芳纶沉析纤维性能可控生产系统包括：聚合釜、沉析机、凝固槽、过滤装置、洗涤装置和脱水装置，所述聚合釜、沉析机、凝固槽、过滤装置、洗涤装置和脱水装置依次相连；芳纶沉析纤维性能可控生产系统还包括冷冻剂循环系统，聚合釜上设置有冷却换热装置、冷冻剂进口、冷冻剂出口、搅拌装置、温度检测装置和粘度计，所述冷冻剂循环系统通过冷冻剂进口和冷冻剂出口与冷却换热装置相连接。本新型针对间位芳纶树脂合成过程中聚合速度过快，难以稳定控制分子量及分布，设计了生产系统，配合间苯二胺和对苯二胺与间苯二甲酰氯共聚能调低聚合速度，达到芳纶沉析纤维性能可控的生产的目的。

Controllable production system of aramid fiber

The utility model relates to a production system of aramid fiber precipitation fiber, which belongs to the field of chemical machinery. The controllable production system for aramid precipitated fiber performance includes a polymerizer, a precipitator, a coagulation tank, a filter device, a washing device and a dewatering device. The polymerizer, a precipitator, a coagulation tank, a filtering device, a washing device and a dewatering device are connected in turn. The controllable production system for aramid precipitated fiber performance also includes a refrigerant cycle. A cooling and heat exchange device, a refrigerant inlet, a refrigerant outlet, a stirring device, a temperature detection device and a viscometer are arranged on the polymerizer. The refrigerant circulation system is connected with the cooling and heat exchange device through the refrigerant inlet and the refrigerant outlet. In view of the fact that the polymerization speed of meta-aramid resin is too fast to control its molecular weight and distribution stably, a production system is designed. The copolymerization of m-phenylenediamine and p-phenylenediamine with m-phenylene chloride can reduce the polymerization speed and achieve the purpose of controllable production of aramid precipitation fiber.

【技术实现步骤摘要】
芳纶沉析纤维性能可控生产系统
本技术涉及一种芳纶沉析纤维的生产系统，属于化工机械领域。
技术介绍
芳纶沉析纤维，是一种综合性能优良的耐高温特种纤维，具有优异的热稳定性(可在220℃使用10年以上，240℃下受热1000小时，机械强度仍保持原有的65％，在370℃以上才分解出少量气体)、阻燃性(具有自熄性，高温燃烧时表面碳化，不助燃，不产生熔滴)、电绝缘性(芳纶绝缘纸耐击穿电压可达到10kv/mm)、可纺性、化学稳定性、耐辐射性，在电绝缘纸、高温过滤材料、防护服装、蜂窝结构材料等方面有着广泛用途，是航天、航空、国防、电子、通讯、环保、石油、化工、海洋开发等高科技领域的重要基础材料。芳纶可分为邻位、对位和间位3种，而邻位无商业价值。自20世纪60年代由美国杜邦公司成功开发出芳纶纤维并率先产业化后，在30多年的时间里，芳纶纤维走过了由军用战略物资向民用物资过度的历程，价格也降低了一半。现在国外的芳纶无论是研发水平还是规模生产都日趋成熟。在芳纶纤维生产领域，对位芳纶纤维发展最快，产能主要集中在日本和美国。如美国杜邦的Kevlar纤维，荷兰阿克苏诺贝尔公司的Twaron纤维，日本帝人公司的Technora纤维及俄罗斯的Terlon纤维等。间位芳纶纤维的品种有Nomex、Conex、Fenelon纤维等。沉析纤维的表征指标包括：尺寸分布、打浆度、保水值、比表面积、形态、湿强、分子量分布和结晶度等，目前尚无国家标准。以往的研究大多集中在解决间位芳纶沉析纤维的杂质含量偏高问题，如申请号2015101797970和2016106945174的中国专利申请，以及间位芳纶沉析纤维的形态控制技术和过滤技术等，如申请号为2012101707665和申请号2016108857197的中国专利申请。如何稳定的控制间位芳纶树脂合成时的分子量及其分布是稳定控制芳纶沉析纤维性能指标的重要基础之一，另外通过调整沉析机剪切结构和剪切速度、凝固液配方、聚合物溶液粘度、沉析凝固时间等纤维成型过程工艺参数也可调控沉析纤维产品性能指标，两者需要有机结合才能得到性能稳定的芳纶沉析纤维的生产方法。申请号为201610694516X的中国专利申请公开了一种高纯间位芳纶沉析纤维的生产装置，装置包括浆液计量输送系统、沉析液计量输送系统、溶剂计量输送系统、水洗系统及沉析机等，解决浆液进入沉析机时发生堵塞的问题。目前还没有针对芳纶沉析纤维的性能控制的生产系统。
技术实现思路
为了控制芳纶沉析纤维的性能，生产出不同性能的芳纶沉析纤维，本技术提供一种芳纶沉析纤维性能可控生产系统。为解决上述技术问题，本技术的芳纶沉析纤维性能可控生产系统包括：聚合釜、沉析机、凝固槽、过滤装置、洗涤装置和脱水装置，所述聚合釜、沉析机、凝固槽、过滤装置、洗涤装置和脱水装置依次相连；所述芳纶沉析纤维性能可控生产还包括冷冻剂循环系统，所述聚合釜上设置有冷却换热装置、冷冻剂进口、冷冻剂出口、搅拌装置、温度检测装置和粘度计，所述冷冻剂循环系统通过冷冻剂进口和冷冻剂出口与冷却换热装置相连接。优选的，所述芳纶沉析纤维性能可控生产系统还包括精馏塔，所述精馏塔与脱水装置相连。优选的，所述冷却换热装置为冷却盘管或聚合釜夹套。优选的，所述搅拌装置包括上搅拌桨、下搅拌桨、框式拌桨、上电机和下电机；所述上电机与上搅拌桨相连；所述下电机与下搅拌桨和框式拌桨相连。优选的，所述芳纶沉析纤维性能可控生产系统还包括物料储存装置、溶剂储存装置、中和剂储存装置、凝固液储存装置、物料口和放料口，所述物料储存装置、溶剂储存装置和中和剂储存装置通过物料口与聚合釜相通；所述凝固液储存装置与沉析机相通；所述聚合釜通过放料口与沉析机相连接。优选的，所述芳纶沉析纤维性能可控生产系统还包括包装装置，所述包装装置与脱水装置相连接。优选的，所述精馏塔与溶剂储存装置相通。优选的，所述温度检测装置为温度计；所述粘度计设置在聚合釜的底部。优选的，所述沉析机的齿轮盘多级组合级数为：3～5级。优选的，所述聚合釜上还设置有进气管和出气口，进气管通入到聚合釜的底部，出气口设置在聚合釜顶部。本新型的具有如下优点：本技术针对间位芳纶树脂合成过程中聚合速度过快，难以稳定控制分子量及其分布，易形成凝胶的技术难点，设计了本新型的芳纶沉析纤维性能可控生产系统，通过通入冷冻剂，在低温下一次性投料完成聚合，并配合采用间苯二胺和对苯二胺与间苯二甲酰氯共聚以调低聚合速度，既有利于树脂分子量分布的控制，也有利于简化工艺流程，制备的芳纶沉析纤维性能更优﹑质量更稳定。本技术采用3～5级多级齿轮盘组合沉析机在5000转/分钟以上的高速剪切有利于沉析纤维的快速成型，而且可通过调节沉析机转速﹑聚合物溶液与凝固液流量配比等关键参数调控产品性能指标，从而拓宽应用领域。附图说明图1为本技术的芳纶沉析纤维性能可控生产系统；图2为本技术的一种聚合釜；图3为本技术的一种聚合釜顶视图。1-聚合釜；11-冷冻剂循环系统；12-物料储存装置；13-溶剂储存装置；14-中和剂储存装置；111-冷却换热装置；112-冷冻剂进口；113-冷冻剂出口；151-上搅拌桨；152-下搅拌桨；153-框式拌桨；154-上电机；155-下电机；16-温度检测装置；17-进气管；171-出气口；181-物料口；182-放料口；19-粘度计；2-沉析机；21-凝固液储存装置；3-凝固槽；4-过滤装置；5-洗涤装置；6-脱水装置；7-包装装置；8-精馏塔。具体实施方式下面结合实施例对本技术的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本技术限制在所述的实施例范围之中。如图1、2和3所示，芳纶沉析纤维性能可控生产系统，包括聚合釜1、沉析机2、凝固槽3、过滤装置4、洗涤装置5和脱水装置6，所述聚合釜1、沉析机2、凝固槽3、过滤装置4、洗涤装置5和脱水装置6依次相连；所述芳纶沉析纤维性能可控生产还包括冷冻剂循环系统11，所述聚合釜1上设置有冷却换热装置111、冷冻剂进口112、冷冻剂出口113、搅拌装置15、温度检测装置16和粘度计19，所述冷冻剂循环系统11通过冷冻剂进口112和冷冻剂出口113与冷却换热装置111相连接。脱水装置6可以为常规的脱水设备，例如离心机。过滤装置4也可为常规的过滤设备，例如板框过滤、加压过滤机、真空过滤机等等。温度检测装置16可以为温度计，热电偶、红外温度检测器等等常规的温度检测器；冷冻剂循环系统11可为常规的循环系统，例如由制冷设备、冷冻剂储存设备、循环泵、管道和温度检测控制器组成的冷冻剂循环系统11。粘度计19需要与待测物料接触，因此优选将粘度计19设置在聚合釜1的底部，物料较少时也能测量。采用本新型的芳纶沉析纤维的生产方法可包括如下步骤：(1)在聚合釜1中通入氮气保护气氛，开启搅拌装置15，将间苯二胺、对苯二胺和极性有机溶剂加入聚合釜1中，从而将间苯二胺和对苯二胺溶解到极性有机溶剂中，在得到原料液；(2)将冷冻剂循环系统11与冷冻剂进口112和冷冻剂出口113相连，开启冷冻剂循环系统11，冷冻剂从冷冻剂循环系统11经过冷冻剂进口112进入冷却换热装置111，在冷却换热装置111中与原料液进行热交换后，再通过冷冻剂出口113返回冷冻剂循环系统11，温度检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.芳纶沉析纤维性能可控生产系统，包括聚合釜(1)、沉析机(2)、凝固槽(3)、过滤装置(4)、洗涤装置(5)和脱水装置(6)，其特征在于：所述聚合釜(1)、沉析机(2)、凝固槽(3)、过滤装置(4)、洗涤装置(5)和脱水装置(6)依次相连；所述芳纶沉析纤维性能可控生产还包括冷冻剂循环系统(11)，所述聚合釜(1)上设置有冷却换热装置(111)、冷冻剂进口(112)、冷冻剂出口(113)、搅拌装置(15)、温度检测装置(16)和粘度计(19)，所述冷冻剂循环系统(11)通过冷冻剂进口(112)和冷冻剂出口(113)与冷却换热装置(111)相连接。

【技术特征摘要】
1.芳纶沉析纤维性能可控生产系统，包括聚合釜(1)、沉析机(2)、凝固槽(3)、过滤装置(4)、洗涤装置(5)和脱水装置(6)，其特征在于：所述聚合釜(1)、沉析机(2)、凝固槽(3)、过滤装置(4)、洗涤装置(5)和脱水装置(6)依次相连；所述芳纶沉析纤维性能可控生产还包括冷冻剂循环系统(11)，所述聚合釜(1)上设置有冷却换热装置(111)、冷冻剂进口(112)、冷冻剂出口(113)、搅拌装置(15)、温度检测装置(16)和粘度计(19)，所述冷冻剂循环系统(11)通过冷冻剂进口(112)和冷冻剂出口(113)与冷却换热装置(111)相连接。2.根据权利要求1所述的芳纶沉析纤维性能可控生产系统，其特征在于：所述芳纶沉析纤维性能可控生产系统还包括精馏塔(8)，所述精馏塔(8)与脱水装置(6)相连。3.根据权利要求1或2所述的芳纶沉析纤维性能可控生产系统，其特征在于：所述冷却换热装置(111)为冷却盘管或聚合釜夹套。4.根据权利要求1或2所述的芳纶沉析纤维性能可控生产系统，其特征在于：所述搅拌装置(15)包括上搅拌桨(151)、下搅拌桨(152)、框式拌桨(153)、上电机(154)和下电机(155)；所述上电机(154)与上搅拌桨(151)相连；所述下电机(155)与下搅拌桨(152)和框式拌桨(153)相连。5.根据权利要求2所述的芳纶沉析纤维性...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟家春，
申请(专利权)人：菲博郁南纤维新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44