一种干法腈纶纺丝的方法和原液的制备方法技术

一种干法腈纶纺丝的方法和原液的制备方法，属于提高聚丙烯腈溶解性技术领域。干法腈纶纺丝中需要将聚丙烯腈粉料进行溶解制备原液，原液的流变性和粘弹性是判断纺丝能否正常运行的比较重要的参考指标。本发明专利技术发现了提高聚丙烯腈粉料的溶解度可以有效稳定原液粘度，减少白芯或爬杆现象，利用特性粘度为1.35~1.42dL/g，重均分子量为2.5~3.2万的聚丙烯腈粉料与二甲基乙酰胺配成固含量30~33%的原液并于高温下搅拌均匀制得原液，实现了提高聚丙烯腈粉料在二甲基乙酰胺中的溶解性能，减少了原液中的白芯现象，大大提高工业化干法腈纶纺丝生产效率。丝生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种干法腈纶纺丝的方法和原液的制备方法


[0001]一种干法腈纶纺丝的方法和原液的制备方法，属于提高聚丙烯腈溶解性


技术介绍

[0002]在干法腈纶纺丝生产过程中，需要先将聚丙烯腈粉料进行溶解制备原液，原液的粘度与性质直接影响纺丝生产和产品质量。原液的流变性和粘弹性是判断纺丝能否正常运行的比较重要的参考指标。目前普遍采用的溶解方法为将聚丙烯腈粉料溶解于二甲基甲酰胺（DMF），然而为了保护环境，降低废气排放，需要逐步用二甲基乙酰胺（DMAC）代替DMF。
[0003]然而使用二甲基乙酰胺（DMAC）代替DMF，因两种溶剂的分子量大小不同，各项物性存在较多差异，在溶解聚合物方面需要控制的工艺条件相应需要改变，无法沿用原来的工艺控制指标来组织生产。有部分文献建议降低溶液的固含量，而固含量过低时，表现出其粘度过低，则初生纤维的溶剂挥发不足，易形成粘结丝，纤维成型稳定性差，造成纤维成品质量低劣。
[0004]本专利技术专利技术人发现，在工厂化大规模生产聚丙烯腈粉末溶解过程中，如果聚丙烯腈溶解性不好，时常会出现“白芯”现象，成团的“白芯”外面已经溶胀，将里面的粉料“包”起来，阻止了溶剂向其内部的扩散，内部的粉料无法溶胀、溶解，因此才会导致溶液粘度变化不可控，纺丝过程出现并丝或断丝等现象，而非仅因为水分或聚丙烯粉料的单体种类导致原液粘度异常。同时在搅拌增溶过程中可以观察到，刚开始体系的粘度不会很高，因为此时溶解还未充分，随着时间的延长，体系粘度会上升，这时极易出现“爬杆”现象，法向应力效应即包轴效应，这样势必也会影响纺丝运行及纺丝质量。
[0005]专利CN105220256A公开了一种适用于干法腈纶纺丝的纺丝原液及制备方法，其采用的传统的将聚丙烯腈粉料溶解于DMF的溶解配方及工艺，本领域技术人员可以根据其公开的配方及工艺可知，其没有解决聚丙烯腈粉料在二甲基乙酰胺中溶解性低，出现白芯的现象，同时根据其公开的重均分子量可以想到所述的方案仅为实验室小规模生产下适用，不能应用于工厂化大规模生产。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种适用于工业化大规模生产的，提高聚丙烯腈粉料溶解性，纺丝时断丝并丝现象少且环保的干法腈纶纺丝原液制备方法。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种干法腈纶纺丝的方法和原液的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：1）二甲基乙酰胺升温至65~85℃后与聚丙烯腈粉料按重量份比例65~70：30~35同步进入混合装置溶胀；2）混合溶胀后进入调配槽，恒温搅拌均匀制得初步原液，取样检测其固含量；
3）加入聚丙烯腈粉料或二甲基乙酰胺恒温搅拌，以调节调配槽中初步原液的固含量至30~33%，送至储槽，升温至95~120℃完成原液制备；其中，所述的聚丙烯腈粉料特性粘度为1.35~1.42dL/g，重均分子量为2.5~3.2万。
[0008]在传统干法腈纶纺丝中出现断丝并丝等现象普遍是认为粘度配制的不合理，多采用对聚丙烯腈单体的替换或降低溶液的固含量来控制粘度，本专利技术专利技术人发现了提高聚丙烯腈粉料在溶剂中的溶解度可以减少白芯进而减少断丝等现象。在步骤1）所述比例下，聚丙烯腈重量浓度能够稳定的控制在30~35%，降低聚丙烯腈粉料的特性粘度和重均分子量可以在不改变固含量的情况下使原液中聚丙烯腈的溶解性能达到较好的效果，进而使原液的粘度稳定，减少断丝与并丝。
[0009]在步骤3）中，原液使用温度设置较高的温度，以使溶胀后的聚丙烯腈粉料获得最大溶解性，溶剂迅速进入白芯内部，在二甲基乙酰胺中充分溶解，原液整体均匀，在纺丝过程中粘度稳定。
[0010]优选的，步骤1）所述的二甲基乙酰胺与聚丙烯腈粉料按重量份比例68~69：31~32同步进入混合装置。此范围内的进料比例可以控制原液的固含量在最佳的范围内。
[0011]所述的聚丙烯腈粉料特性粘度为1.37~1.39dL/g，重均分子量2.8~3.0万，分子量分布2.0~2.5。在此特性粘度与重均分子量范围的聚丙烯腈粉料配合上述的重量份比例能够使聚丙烯腈粉料达到最佳的溶解效果，大大减少白芯现象出现。
[0012]优选的，步骤1）所述的二甲基乙酰胺升温75~79℃。
[0013]优选的，所述的混合装置为马克混合机。
[0014]步骤3）马克混合机在进料的同时在马克推力作用下排出初步原液，检测初步原液并调整进入马克混合机的聚丙烯腈粉料与二甲基乙酰胺的比例，以调节调配槽中初步原液的固含量至30~33%，升温至95~120℃完成原液制备。
[0015]马克混合机能持续不间断的进料混合溶胀后利用马克推力排出物料，在工厂大规模生产中可以实现不间断生产，效率最高，马克混合机推出的物料实时的检测其中的固含量，实时调整其进料比，才能控制调配槽中固含量在理想范围内，得到真正充分溶解的干法腈纶纺丝原液。
[0016]优选的，步骤3）升温至105~110℃完成原液制备。在此温度范围内溶胀的聚丙烯腈干粉在纺丝中能实现最佳的溶解效果。
[0017]所述的调节调配槽中初步原液的固含量为31.5%。控制调配槽中初步原液固含量为此，得到的原液能够是聚丙烯腈干粉最佳溶解效果的物料。
[0018]所述的聚丙烯腈粉料制备方法为：按照重量份数丙烯腈90~95份，丙烯酸甲酯4~9份，苯乙烯磺酸钠1份的比例制备混合单体，以4500~5500份/h的速度加入聚合釜，以420~450份/h的速度加入引发剂，控制反应体系的pH2~4，反应温度50~80℃，采用水相沉淀聚合反应，过滤、沉淀、洗涤、干燥得到聚丙烯腈粉料。通过控制引发剂的进料量可以控制最终所得聚丙烯腈的特性粘度。聚丙烯腈的上述三种单体可以容易的控制最终聚丙烯腈的特性粘度，并且提高最终聚丙烯腈在二甲基乙酰胺中的溶解性能。
[0019]一种干法腈纶纺丝的方法，其特征在于：在干法腈纶纺丝的过程中，原液采用以上任一项所述的制备方法制得。采用以上方法制得的原液，聚丙烯腈粉料的溶解性好，在制备与等待使用的过程中粘度稳定，并且不会出现白芯现象，进一步的，大大减少了纺丝过程断
头或并丝等现象的出现，提高生产效率。
[0020]与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：发现了控制干法腈纶纺丝原液粘度进一步控制断头率的新的方法，即提高聚丙烯腈在溶剂中的溶解度，减少白芯现象，进一步使原液在制备与等待使用过程中保持粘度稳定；提供了提高聚丙烯腈干粉在二甲基乙酰胺中溶解度的方法，即控制聚丙烯腈粉料的特性粘度与重均分子量，同时控制聚丙烯腈粉料与二甲基乙酰胺的重量比例使最终原液中的固含量在搅拌或等待纺织过程中始终维持在理想的水平，即能使聚丙烯腈粉料在原液中达到最佳的溶解度；在原液的制备方法中聚丙烯腈溶胀后大幅提高原液的搅拌溶解温度，也显著提高了初步原液中聚丙烯腈粉料的溶解性，最终得到的原液在干法腈纶纺丝中断头率低，粘度能够维持在45000mpa
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s以下，大大减少纺丝中断次数以及换板数量，提高生产效率，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干法腈纶纺丝原液的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：1）二甲基乙酰胺升温至65~85℃后与聚丙烯腈粉料按重量份比例65~70：30~35同步进入混合装置；2）混合溶胀后进入调配槽，搅拌均匀制得初步原液；3）加入聚丙烯腈粉料或二甲基乙酰胺恒温搅拌，以调节调配槽中初步原液的固含量至30~33%，升温至95~120℃完成原液制备；其中，所述的聚丙烯腈粉料特性粘度为1.35~1.42dL/g，重均分子量为2.5~3.2万。2.根据权利要求1所述的干法腈纶纺丝原液的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的二甲基乙酰胺与聚丙烯腈粉料按重量份比例68~69：31~32同步进入混合装置。3.根据权利要求1所述的干法腈纶纺丝原液的制备方法，其特征在于：所述的聚丙烯腈粉料特性粘度为1.37~1.39dL/g，重均分子量2.8~3.0万。4.根据权利要求1所述的干法腈纶纺丝原液的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的二甲基乙酰胺升温至75~79℃。5.根据权利要求1所述的干法腈纶纺丝原液的制备方法，其特征在于：所述的混合装置为马克混合机。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，成强，漆玉成，刘振刚，杜球，任永禄，孙常山，李志强，关晓博，王存方，张爱东，张乐功，魏传东，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，
类型：发明
国别省市：