连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法及该功能聚酰胺纤维技术

公开了一种连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法及该功能聚酰胺纤维。该方法包括：将由水、己内酰胺及功能粉体调配成的功能粉体浆料预分散料连续输送至功能粉体浆料多级研磨装置进行研磨分散；所得功能粉体浆料与己内酰胺熔体和催化剂经动态混合器混合均匀经换热器调节温度后进入水解反应器开环反应；所得功能己内酰胺低聚物熔体经低聚物熔体脱水器脱除过量水分后进入前聚合反应器加聚反应；所得功能聚酰胺预聚物熔体经预聚物熔体脱水器脱去残余水分后进入后聚合反应器缩聚反应；所得功能聚酰胺熔体经薄膜蒸发脱挥系统脱除己内酰胺单体后直接输送至纺丝箱体纺丝，得到功能聚酰胺纤维。该功能聚酰胺纤维中功能粉体呈高度均匀分散。

Production Method of Continuous Polymerization Melt Direct Spinning Functional Polyamide Fiber and the Functional Polyamide Fiber

A production method of continuous melt direct spinning functional polyamide fiber and the functional polyamide fiber are disclosed. The method includes: the functional powder slurry pre-dispersant prepared by water, caprolactam and functional powder is continuously transported to the multi-stage grinding device of functional powder slurry for grinding and dispersing; the functional powder slurry obtained is mixed with caprolactam melt and catalyst through dynamic mixer and evenly entered the open-loop reaction of hydrolysis reactor after adjusting the temperature by heat exchanger; Polymer melt was dehydrated by oligomer melt dehydrator to remove excess water and then entered the pre-polymerization reactor for addition reaction; the obtained functional polyamide prepolymer melt was dehydrated by prepolymer melt dehydrator and then entered the post-polymerization reactor for polycondensation reaction; the obtained functional polyamide melt was directly transported to the spinning box after removal of caprolactam monomer by film evaporation and devolatilization system, and the work was obtained. Polyamide fibers. The functional powders in the functional polyamide fibers are highly uniformly dispersed.

【技术实现步骤摘要】
连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法及该功能聚酰胺纤维
本专利技术涉及高分子材料合成
，具体而言，涉及一种连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法及该功能聚酰胺纤维。
技术介绍
目前，功能聚酰胺纤维的制备方法主要是母粒法。母粒法是先将功能粉体与载体树脂熔融混合得到高功能粉体含量的功能母粒，然后再将功能母粒熔体与聚酰胺熔体均匀混合经纺丝过程得到功能聚酰胺纤维。由于母粒法制备功能聚酰胺纤维的过程中，功能粉体在高粘聚酰胺熔体中的分散主要是依靠混合设备所提供的机械剪切力，从而难以实现功能粉体在聚酰胺熔体中的高均匀分散，使制备得到的功能聚酰胺熔体的纺丝性能较差。因此，如何连续稳定制备功能粉体高度均匀分散的功能聚酰胺成为了制备高品质功能纤维亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法及该功能聚酰胺纤维，以实现功能粉体高度均匀分散的功能聚酰胺纤维的连续稳定制备。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法，该方法包括以下的步骤：(1)将由水、己内酰胺及功能粉体调配成的功能粉体浆料预分散料连续输送至功能粉体浆料多级研磨装置进行研磨分散，得到功能粉体浆料；(2)将步骤(1)制备得到功能粉体浆料与己内酰胺熔体和催化剂经动态混合器混合均匀经换热器调节温度后进入水解反应器进行开环反应，得到功能己内酰胺低聚物熔体；(3)将步骤(2)制备得到功能己内酰胺低聚物熔体经低聚物熔体脱水器脱除过量水分后进入前聚合反应器进行加聚反应，得到功能聚酰胺预聚物熔体；(4)将步骤(3)制备得到功能聚酰胺预聚物熔体经预聚物熔体脱水器脱去残余水分后进入后聚合反应器进行缩聚反应，得到功能聚酰胺熔体；(5)将步骤(4)制备得到功能聚酰胺熔体经薄膜蒸发脱挥系统脱除己内酰胺单体后直接输送至纺丝箱体进行纺丝，得到功能聚酰胺纤维。进一步地，步骤(1)中，功能粉体浆料多级研磨装置由1～5台研磨机串联而成。进一步地，步骤(2)中，水解反应器为内置混合单元的塔式反应器，物料下进上出呈平推流流动。进一步地，步骤(5)中，薄膜蒸发脱单系统由多级薄膜蒸发装置和蒸汽冷凝系统组成。进一步地，多级薄膜蒸发装置由1～3台薄膜蒸发器串联而成。进一步地，蒸汽冷凝系统包含蒸汽冷凝器和喷淋捕集器。进一步地，步骤(2)中，催化剂为质子酸。进一步地，步骤(1)中，功能粉体浆料中功能粉体的平均粒径不高于0.5μm。进一步地，步骤(4)中，功能聚酰胺熔体的相对粘度为2.0～5.0。进一步地，步骤(1)中，水、己内酰胺、功能粉体的质量比为1:(0.52～1):(0.08～3)。进一步地，步骤(2)中，催化剂的添加量为己内酰胺熔体质量的30～1000ppm。进一步地，步骤(2)中，换热器的温度为130～200℃。进一步地，步骤(2)中，开环反应的反应温度为200～280℃，反应压力为1.6～6.2MPa，反应时间为30～90min。进一步地，步骤(3)中，低聚物熔体脱水器的温度为220～280℃，物料在低聚物熔体脱水器内停留时间为15～60min，压力从1.6～6.2MPa降至150kPa～1000kPa。进一步地，步骤(3)中，加聚反应的反应温度为220～280℃，反应压力为150kPa～1000kPa，反应时间为2～10h。进一步地，步骤(4)中，预聚物熔体脱水器的温度为230～280℃，物料在低聚物熔体脱水器内停留时间为30～90min，压力从150kPa～1000kPa降至10kPa～110kPa。进一步地，步骤(4)中，缩聚反应的反应温度为230～280℃，反应压力为10kPa～110kPa，反应时间为5～20h。进一步地，步骤(5)中，薄膜蒸发脱挥系统中多级薄膜蒸发装置的温度为230～300℃、压力为0.6～6kPa；薄膜蒸发脱挥系统中蒸汽冷凝系统的蒸汽冷凝器的冷却水的温度为68～98℃；薄膜蒸发脱挥系统中蒸汽冷凝系统的喷淋捕集器的喷淋冷冻水的温度为0～35℃。进一步地，步骤(5)中，纺丝箱体的温度230～300℃。根据本专利技术的再一个方面，提供了一种功能聚酰胺纤维，该功能聚酰胺纤维由上述任一种连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法制备而成。进一步地，功能聚酰胺纤维中功能粉体的平均粒径不高于1μm。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术针对现有功能聚酰胺纤维制备方法中存在的问题，提供了一种连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法，可实现功能粉体呈高度均匀分散的功能聚酰胺纤维的连续化生产。而且该方法易于工业化实施，可实现功能聚酰胺纤维大规模工业化连续生产，使得功能聚酰胺纤维的生产效率大幅提高、生产成本大幅降低。本专利技术通过将功能粉体浆料多级研磨装置引入连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维生产系统，将功能粉体浆料连续制备工序集成到连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维生产工艺流程中，一方面，可进一步提高连续生产的功能聚酰胺纤维的质量稳定性；另一方面，可进一步降低功能聚酰胺纤维的生产成本。此外，本专利技术采用己内酰胺水溶液作为功能粉体浆料的溶剂，可降低功能粉体浆料中水的含量，以有效减少通过功能粉体浆料添加而引入反应体系中水的含量，从而可提高生产运行的稳定性、降低生产能耗。本专利技术采用新型的塔式反应器作为水解反应器，在连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维生产工艺流程中引入已内酰胺的水解开环工序。通过调节催化剂的添加量以及水解开环反应的反应温度、反应压力和反应时间，可将己内酰胺高效水解开环成与功能粉体具有强相互作用力的强极性的氨基己酸，从而使得实功能粉体在水解开环反应生成的己内酰胺低聚物中呈高度均匀分散。本专利技术通过在连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维生产工艺流程中引入薄膜蒸发脱挥工序可将连续聚合生产的功能聚酰胺熔体中存在的己内酰胺单体高效脱除，从而使得连续聚合生产的功能聚酰胺熔体满足后续直接纺丝的要求；这样既免去了传统聚酰胺纤维连续聚合生产的切粒、萃取和干燥工序，又省去了传统聚酰胺纤维纺丝的纤维熔融的工序，从而大幅降低了功能聚酰胺纤维生产的能耗和水耗，显著提升了功能聚酰胺纤维生产过程的绿色环保特性。本专利技术还提供了一种功能聚酰胺纤维，相比于现有技术中的同类产品具有更高的功能粉体分散均匀性。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维生产工艺流程示意图。具体实施方式本专利技术为解决现有技术存在的问题，提供一种连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法及该功能聚酰胺纤维，以实现功能粉体高度均匀分散的功能聚酰胺纤维的连续稳定制备。为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法及该功能聚酰胺纤维，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法，其特征在于，所述方法包括以下的步骤：(1)将由水、己内酰胺及功能粉体调配成的功能粉体浆料预分散料连续输送至功能粉体浆料多级研磨装置进行研磨分散，得到功能粉体浆料；(2)将步骤(1)制备得到功能粉体浆料与己内酰胺熔体和催化剂经动态混合器混合均匀经换热器调节温度后进入水解反应器进行开环反应，得到功能己内酰胺低聚物熔体；(3)将步骤(2)制备得到功能己内酰胺低聚物熔体经低聚物熔体脱水器脱除过量水分后进入前聚合反应器进行加聚反应，得到功能聚酰胺预聚物熔体；(4)将步骤(3)制备得到功能聚酰胺预聚物熔体经预聚物熔体脱水器脱去残余水分后进入后聚合反应器进行缩聚反应，得到功能聚酰胺熔体；(5)将步骤(4)制备得到功能聚酰胺熔体经薄膜蒸发脱挥系统脱除己内酰胺单体后直接输送至纺丝箱体进行纺丝，得到功能聚酰胺纤维。

【技术特征摘要】
1.一种连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法，其特征在于，所述方法包括以下的步骤：(1)将由水、己内酰胺及功能粉体调配成的功能粉体浆料预分散料连续输送至功能粉体浆料多级研磨装置进行研磨分散，得到功能粉体浆料；(2)将步骤(1)制备得到功能粉体浆料与己内酰胺熔体和催化剂经动态混合器混合均匀经换热器调节温度后进入水解反应器进行开环反应，得到功能己内酰胺低聚物熔体；(3)将步骤(2)制备得到功能己内酰胺低聚物熔体经低聚物熔体脱水器脱除过量水分后进入前聚合反应器进行加聚反应，得到功能聚酰胺预聚物熔体；(4)将步骤(3)制备得到功能聚酰胺预聚物熔体经预聚物熔体脱水器脱去残余水分后进入后聚合反应器进行缩聚反应，得到功能聚酰胺熔体；(5)将步骤(4)制备得到功能聚酰胺熔体经薄膜蒸发脱挥系统脱除己内酰胺单体后直接输送至纺丝箱体进行纺丝，得到功能聚酰胺纤维。2.根据权利要求1所述的连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，所述功能粉体浆料多级研磨装置由1～5台研磨机串联而成。3.根据权利要求1所述的连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水解反应器为内置混合单元的塔式反应器，物料下进上出呈平推流流动。4.根据权利要求1所述的连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法，其特征在于，步骤(5)中，所述薄膜蒸发脱单系统由多级薄膜蒸发装置和蒸汽冷凝系统组成。5.根据权利要求4所述的连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法，其特征在于，所述多级薄膜蒸发装置由1～3台薄膜蒸发器串联而成；所述蒸汽冷凝系统包含蒸汽冷凝器和喷淋捕集器。6.根据权利要求1所述的连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法，其特征在于，步骤(2)中，所述催化剂为质子酸。7.根据权利要求1所述的连续聚合熔体直纺功能聚酰胺纤维的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，所述功能粉体浆料中功能粉体的平均粒径不高于0.5μm。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱志成，李鑫，曲希明，姜锋，王雪，王颖，金剑，张厚羽，马肖，赵亮，
申请(专利权)人：中国纺织科学研究院有限公司，中纺院天津科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11