一种丙烯腈连续聚合凝胶抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种丙烯腈连续聚合凝胶抑制方法，对丙烯腈连续聚合所用聚合釜及其连接部件进行表面衬塑处理，使聚合釜及其连接部件表面形成塑料材质；所述聚合釜及其连接部件表面衬塑处理方法为涂覆低表面能的高分子材料，所述低表面能的高分子材料为改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙烯为乙烯

【技术实现步骤摘要】
一种丙烯腈连续聚合凝胶抑制方法


[0001]本专利技术涉及一种丙烯腈连续聚合凝胶抑制方法，属于聚丙烯腈基碳纤维


技术介绍

[0002]碳纤维因其具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、自润滑等一系列优异性能，已广泛应用于航空、航天、兵器等国防军工领域和风电叶片、压力容器、汽车、轨道交通等民用高
，成为了世界各国发展高新技术、国防尖端技术和改造传统产业的一种基础原材料。
[0003]碳纤维按照生产原材料可分为聚丙烯腈基碳纤维，沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维，其中生产应用最广泛的是聚丙烯腈基碳纤维。聚丙烯腈基碳纤维生产流程长、工艺路线复杂，属于多学科领域的集成，其工艺过程具体可主要分为聚合、纺丝、预氧化、碳化等几个核心工艺段，其中聚合主要有连续聚合、间歇聚合两种方式。丙烯腈连续聚合因高效、稳定等特点具有明显的工程化优势，但一直以来，丙烯腈连续聚合的生产过程中，因持续进出料带来的温度场、流场、物料场等变化相比于间歇式聚合一直存在着严重的聚合凝胶问题，严重影响着聚合原液的质量和生产效率，并对纺丝过程甚至原丝及其碳纤维的质量和性能产生不利因素。目前丙烯腈聚合凝胶方面的研究多集中在间歇聚合方面，包括聚丙烯腈凝胶的结晶性研究、凝胶化纤维微结构特征，以及温度、停留时间等对丙烯腈聚合原液中凝胶形成的影响研究等等，而连续聚合工艺方面的凝胶包括凝胶抑制相关研究几乎没有。
[0004]综上对丙烯腈连续聚合中凝胶现象及其形成机制的系统分析和相应凝胶抑制技术的研究等具有重要意义，有效的凝胶抑制方法，可以提高丙烯腈连续聚合的聚合周期，降低了生产成本并提升产品品质。
[0005]现有丙烯腈聚合包括间歇聚合、连续聚合，相关的凝胶抑制技术主要集中在聚合配方的调整，通过一些添加剂改善凝胶现象，或者通过工艺包括温度、时间、搅拌等来缓解凝胶现象等，且基本集中于间歇聚合体系。对于通过改变聚合釜等材质来抑制丙烯腈连续聚合工艺下的凝胶现象，相关工艺技术还未见报道。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种丙烯腈连续聚合凝胶抑制方法，通过低表面能塑料材质的引入，对丙烯腈连续聚合过程中，因温度场、流场、物料场等变化，形成的各种吸附型凝胶，特别是粗糙点凝胶等进行抑制。本专利技术通过聚合釜材质的改变，与不锈钢材质和陶瓷材质相比，实现了连续聚合过程聚合液凝胶的有效抑制，极大的延长了丙烯腈连续聚合的聚合周期，降低了生产成本并提高了聚合液质量。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种丙烯腈连续聚合凝胶抑制方法，对丙烯腈连续聚合所用聚合釜及其连接部件进行表面衬塑处理，使聚合釜及其连接部件表面形成塑料材质，实现具有良好不粘性能和耐腐蚀性的表面；所述聚合釜及其连接部件表面衬塑处
理方法为涂覆低表面能的高分子材料，所述低表面能的高分子材料为改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙烯为乙烯
‑
四氟乙烯共聚物或全氟丙基全氟乙烯基醚与四氟乙烯的共聚物。
[0008]优选地，所述涂覆低表面能的高分子材料的厚度为0.2～3mm。
[0009]优选地，所述涂覆方法为喷涂或热喷涂方式。涂覆效果要求均匀光滑，无颗粒异物、起泡、色差、龟裂等现象。
[0010]优选地，所述丙烯腈连续聚合所用聚合釜及其连接部件包括多个联动的聚合釜及其各连接管道、阀门。
[0011]优选地，所述丙烯腈连续聚合为丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯在55～75℃条件下不断投料和出料的连续性聚合工艺。
[0012]本专利技术所达到的有益效果：
[0013](1)不锈钢、陶瓷、塑料3种材质的表面能(mJ/m2)数量级分别是103、102和101，丙烯腈聚合液的表面能数量级是101，根据凝胶特别是吸附型凝胶生长点的形成机制，对于丙烯腈聚合液而言，聚合釜材质的表面能越大，吸附型凝胶产生的可能性就越大，因此通过对不锈钢聚合釜表面衬塑，降低聚合釜表面能可以有效抑制聚合凝胶，提高聚合生产效率和聚合液乃至原丝和碳纤维产品质量等。本专利技术针对性的通过对丙烯腈连续聚合所用聚合釜及其连接部件进行涂覆低表面能高分子材料的方法，利用聚合釜材质的变化，从粗糙度降低和表面能降低等接触材质的优选方向，抑制丙烯腈连续聚合过程中特别是吸附型和粗糙点凝胶等生长点的形成和长大，实现聚合凝胶的有效控制。
[0014](2)本专利技术通过对丙烯腈连续聚合所用聚合釜及连接管道等进行表面衬塑处理后，相比于原来的不锈钢体系，聚合周期可从不锈钢体系的平均25天直接延长至衬塑体系(改性聚四氟乙烯)的平均96
‑
97天，其一道滤机更换滤布平均时间间隔约为47
‑
48/31/16天，而不锈钢体系为15/5/3/2天，表面衬塑体系(改性聚四氟乙烯)96
‑
97天仅排胶1次，而不锈钢体系25天排胶4次，另外表面衬塑体系(改性聚四氟乙烯)聚合釜凝胶量几乎没有，不锈钢体系则达到0.2吨。综上，比较而言，对聚合釜进行表面衬塑改性聚四氟乙烯处理可以明显的抑制丙烯腈连续聚合过程中凝胶的产生。
具体实施方式
[0015]下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0016]聚合试验：溶液连续聚合，两个聚合一釜一用一备，每个聚合一釜在使用一个生产周期后停车，对系统内的凝胶状态和行为等进行分析，重点监测一个生产周期的平均聚合天数、一道滤机更换滤布时间间隔、排胶次数和聚合釜凝胶量。聚合釜材质有不锈钢、陶瓷、塑料体系(本专利技术不锈钢聚合釜表面衬塑一层高分子塑料材质)三种。
[0017]实施例1
[0018]对丙烯腈连续聚合所用聚合釜及连接管道等进行表面衬塑处理，采用喷涂的方法涂覆一种低表面能的高分子材料即改性聚四氟乙烯(乙烯
‑
四氟乙烯共聚物)，涂层厚度0.5mm。
[0019]聚合周期为97天，其一道滤机更换滤布时间间隔为48/32/17天，排胶1次，聚合釜
凝胶量0.001吨。
[0020]实施例2
[0021]对丙烯腈连续聚合所用聚合釜及连接管道等进行表面衬塑处理，采用喷涂的方法涂覆一种低表面能的高分子材料改性聚四氟乙烯(全氟丙基全氟乙烯基醚与四氟乙烯的共聚物)，涂层厚度0.5mm。
[0022]聚合周期为96天，其一道滤机更换滤布时间间隔为47/32/17天，排胶1次，聚合釜凝胶量0.001吨。
[0023]对比例1
[0024]对丙烯腈连续聚合所用聚合釜及连接管道等进行表面衬塑处理，采用喷涂的方法涂覆一种低表面能的高分子材料聚四氟乙烯，涂层厚度0.5mm。
[0025]聚合周期为85天，其一道滤机更换滤布时间间隔为42/29/14天，排胶1次，聚合釜凝胶量0.005吨。
[0026]对比例2
[0027]丙烯腈连续聚合所用聚合釜为不锈钢材质。
[0028]聚合周期为25天，其一道滤机更换滤布时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙烯腈连续聚合凝胶抑制方法，其特征在于，对丙烯腈连续聚合所用聚合釜及其连接部件进行表面衬塑处理，使聚合釜及其连接部件表面形成塑料材质；所述聚合釜及其连接部件表面衬塑处理方法为涂覆低表面能的高分子材料，所述低表面能的高分子材料为改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙烯为乙烯
‑
四氟乙烯共聚物或全氟丙基全氟乙烯基醚与四氟乙烯的共聚物。2.根据权利要求1所述的一种丙烯腈连续聚合凝胶抑制方法，其特征在于，所述涂覆低表面能的高分子材料的厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾红星，田奇君，钱鸿川，殷伟涛，唐俊鑫，
申请(专利权)人：江苏恒神股份有限公司，
类型：发明
国别省市：