本发明专利技术提供一种干喷湿纺制备芳纶纤维原丝的装置，包括凝固浴槽(1)、纺丝组件(3)以及空气层组件(2)，空气层组件(2)设置在凝固浴槽(1)及纺丝组件(3)之间，包括罩壳(21)、设置在罩壳(21)底部的底层隔离片(22)、设置在罩壳(21)顶部的气孔盘(23)、导气管(24)、空气组分调节器(25)及气流挡板(26)，空气组分调节器(25)通过导气管(24)联通底层隔离片(22)和气孔盘(23)之间的空气层，气流挡板(26)设置在气孔盘(23)的底部且与底层隔离片(22)之间有空隙。本发明专利技术还提供一种制备芳纶纤维原丝的方法。本发明专利技术通过采用具有一定气流的空气层，可以促进纺丝原液的凝固，从而解决其固化不完全造成的并丝现象。造成的并丝现象。造成的并丝现象。
【技术实现步骤摘要】
一种干喷湿纺制备芳纶纤维原丝的装置及方法
[0001]本专利技术涉及化学合成纤维领域，特别涉及芳纶纤维原丝制造领域。
技术介绍
[0002]对位芳纶作为芳香族聚酰胺纤维的一种，全称为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，也称芳纶1414。对位芳纶的主要原料是对苯二甲酰氯和对苯二胺。对位芳纶与碳纤维、高强高模聚乙烯并称为世界三大高性能纤维，具有高强高模、耐高温和阻燃等优异性能，同时具有相对密度小、耐疲劳、耐剪切和尺寸稳定性好等优点，在个体防护、航空航天、电子信息等领域具有不可替代的重要作用。当前工业生产上主要使用低温缩聚法和界面聚合(仅日本帝人公司)，借助碱金属或碱土金属氯化物中的一种或几种作为助溶剂，在极性溶剂中将两种单体进行聚合，得到PPTA聚合体，后经粉碎、洗涤、烘干得到PPTA粉末，再使用较高浓度的硫酸进行溶解，制备成具有一定浓度的纺丝液，再采用湿法纺丝、干喷湿法纺丝工艺，进行对位芳纶纤维的制备。
[0003]湿法纺丝与干喷湿法纺丝工艺主要的差别在于聚合物溶液在进入凝固浴之前是否经过一段空气层。湿法纺丝喷丝头工作时完全浸没在凝固浴中，而干喷湿纺中纺丝液从喷丝头喷出时则会先经过一段距离的空气层，然后再进入凝固浴中。正是空气层的存在，纺丝浆液可以进行初步的固化与拉伸，并以较高的速度进入凝固浴中进行进一步的拉伸。但由于PPTA纺丝浆液溶剂为浓度比较高的硫酸，而98％及以上浓度的硫酸沸点都在300摄氏度以上，虽然空气层可以加快浆液的固化，但PPTA
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H2SO4纺丝浆液在经过空气层时，仍然十分容易产生并丝，故而当前技术则主要针对空气层的高度与凝固浴的长度对这一工艺进行优化改进。
[0004]公布号为CN110760941A的中国专利申请所提出一种对位芳纶干喷湿纺使用的纺丝装置，该装置则是通过控制凝固浴的高度以调节空气层的高度，并设计溢流盘与阻尼盘，以实现凝固浴的稳定流动从而高速纺丝。但该技术仍存在纺丝浆液在空气层中出现的并丝情况。
[0005]公布号为CN103498207A的中国专利申请为了克服干喷
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湿纺的凝固成形装置所造成的凝固流速太快，而提出了使用U型管状的凝固成型装置，通过控制U形凝固管的进液口与出液口的高度差，对凝固浴与纤维的相对运动速度进行调节。但该技术所设计的U型管道具体高度差需要通过更换模件实现，无法实现连续性的生产调节。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于如何防止纺丝浆液在空气层中出现并丝。
[0007]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种干喷湿纺制备芳纶纤维原丝的装置，包括凝固浴槽(1)以及纺丝组件(3)，还包括空气层组件(2)，所述空气层组件(2)设置在凝固浴槽(1)以及纺丝组件(3)之间，所述空气层组件(2)包括罩壳(21)、设置在罩壳(21)底部的底层隔离片(22)、设置在罩壳(21)顶部的气孔盘(23)、导气管(24)、空气组
分调节器(25)以及气流挡板(26)，空气组分调节器(25)通过导气管(24)联通底层隔离片(22)和气孔盘(23)之间的空气层，气流挡板(26)设置在气孔盘(23)的底部且与底层隔离片(22)之间有空隙。
[0008]作为进一步优化的技术方案，所述罩壳(21)采用圆柱形金属罩，所述底层隔离片(22)为金属片，底层隔离片(22)的周边与罩壳(21)的焊接。
[0009]作为进一步优化的技术方案，所述底层隔离片(22)的中间开有第一圆孔(222)，所述气孔盘(23)中间开设有第二圆孔(234)，所述纺丝组件(3)的喷丝板与第二圆孔(234)、第一圆孔(222)同轴并且孔径等于或者小于第二圆孔(234)、第一圆孔(222)的孔径。
[0010]作为进一步优化的技术方案，所述气孔盘(23)的周围与罩壳(21)的内壁之间具有气流能够流通的通道，气孔盘(23)上均匀分布了出气孔。
[0011]作为进一步优化的技术方案，所述气孔盘(23)上固定有导气管(24)的一端，该端的导气管(24)联通气孔盘(23)与底层隔离片(22)之间的空间，导气管(24)的另一端联通空气组分调节器(25)。
[0012]作为进一步优化的技术方案，所述气流挡板(26)固定设置在气孔盘(23)的底部，自气孔盘(23)的周边向内部倾斜，呈上下端开口的倒圆台状。
[0013]本专利技术还提供一种采用上述任一方案所述的干喷湿纺制备芳纶纤维原丝的装置制备芳纶纤维原丝的方法，丝束(5)自纺丝组件(3)的喷丝孔流出至空气层组件(2)，通过空气组分调节器(25)控制气孔盘(23)和底层隔离片(22)之间的空间层的气流速度，实现纤维的微牵伸，所述气体流速为0.01
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0.1m3/min。
[0014]作为进一步优化的技术方案，所述空气组分调节器(25)向空气层内持续充入氨气，氨气的含量为0.03％
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0.08％。
[0015]作为进一步优化的技术方案，所述空气层的高度为8
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20mm。
[0016]作为进一步优化的技术方案，该方法具体包括如下步骤：
[0017]将1300目
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1500目、5.0dL/g
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6.5dL/g的聚对苯二甲酰对苯二胺粉末PPTA树脂使用99％
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101％浓度的发烟硫酸进行溶解，溶解温度为8℃3
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85℃，并控制纺丝原液质量分数为16％
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18％，将其注入到纺丝机中，经由精确计量后由输液管4抵达纺丝组件(3)，在施加0.1MPa
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0.2MPa压力的前提下，纺丝原液从纺丝组件(3)的喷丝板上的喷丝孔流出，纺丝液通过高度为8
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20mm的氨气含量为0.03％
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0.08％的非静止空气层后，到达温度为0
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10摄氏度的凝固浴槽(1)中进一步固化，形成初伸纤维。
[0018]本专利技术的优点在于：
[0019]1、本专利技术通过采用具有一定气流的空气层，可以促进纺丝原液的凝固，从而解决其固化不完全造成的并丝现象；
[0020]2、本专利技术利用与纺丝方向相同的气流方向，可以促进纺丝液在固化过程中的拉伸，并进一步实现PPTA分子链之间的有序排列；
[0021]3、本专利技术通过在空气层中参杂微量的氨气分子，可以和纺丝原液中的部分硫酸分子反应，消耗部分的纺丝原液中的硫酸分子，从而可以进一步的促进原丝表面的固化，减少并丝的情况发生，并实现更加高产量的纺丝效率。具体反应方程式如下：
[0022]2NH+H SO＝2(NH)SO；NH+H SO＝NH HSO
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例中的干喷湿纺制备芳纶纤维原丝的装置总体示意图；
[0024]图2是本专利技术实施例中空气层组件的结构示意图；
[0025]图3是本专利技术实施例中空气层组件(有丝束通过)的结构示意图；
[0026]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种干喷湿纺制备芳纶纤维原丝的装置，包括凝固浴槽(1)以及纺丝组件(3)，其特征在于，还包括空气层组件(2)，所述空气层组件(2)设置在凝固浴槽(1)以及纺丝组件(3)之间，所述空气层组件(2)包括罩壳(21)、设置在罩壳(21)底部的底层隔离片(22)、设置在罩壳(21)顶部的气孔盘(23)、导气管(24)、空气组分调节器(25)以及气流挡板(26)，空气组分调节器(25)通过导气管(24)联通底层隔离片(22)和气孔盘(23)之间的空气层，气流挡板(26)设置在气孔盘(23)的底部且与底层隔离片(22)之间有空隙。2.如权利要求1所述的干喷湿纺制备芳纶纤维原丝的装置，其特征在于，所述罩壳(21)采用圆柱形金属罩，所述底层隔离片(22)为金属片，底层隔离片(22)的周边与罩壳(21)的焊接。3.如权利要求1所述的干喷湿纺制备芳纶纤维原丝的装置，其特征在于，所述底层隔离片(22)的中间开有第一圆孔(222)，所述气孔盘(23)中间开设有第二圆孔(234)，所述纺丝组件(3)的喷丝板与第二圆孔(234)、第一圆孔(222)同轴并且孔径等于或者小于第二圆孔(234)、第一圆孔(222)的孔径。4.如权利要求3所述的干喷湿纺制备芳纶纤维原丝的装置，其特征在于，所述气孔盘(23)的周围与罩壳(21)的内壁之间具有气流能够流通的通道，气孔盘(23)上均匀分布了出气孔。5.如权利要求1所述的干喷湿纺制备芳纶纤维原丝的装置，其特征在于，所述气孔盘(23)上固定有导气管(24)的一端，该端的导气管(24)联通气孔盘(23)与底层隔离片(22)之间的空间，导气管(24)的另一端联通空气组分调节器(25)。6.如权利要求1所述的干喷湿纺制备芳纶纤维原丝的装置，其特征在于，所述气流挡板(26)固定设置在气孔盘(23)的底部，自气孔盘(23)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：方月，胡俊俊，王思甜，刘曦明，
申请(专利权)人：安徽元琛环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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