【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学纤维制造领域，具体涉及一种用于连续生产液晶聚酯纤维的方法和设备。
技术介绍
1、液晶高分子（lcp）材料是20世纪60年代发展出的一种新型材料，其分子链一般含有刚性的棒状基团，在溶液或熔融状态下能够形成液晶相，分别对应于溶致液晶高分子和热致液晶高分子。利用其液晶性进行纺丝可以得到高性能纤维，如1972年美国杜邦公司研制出的kevlar纤维和1990年日本可乐丽公司投产的vectran纤维。液晶聚酯纤维就是典型的热致液晶高分子，它具有高强高模、耐高温、耐磨、尺寸稳定性强、低吸湿等突出特性，能够应用于航空航天、国防军工、海洋绳索等领域。
2、目前的液晶聚酯纤维的生产工艺，多采用两步法，具体为通过熔融纺丝制备初生纤维，然后对初生纤维进行热处理得到高性能液晶聚酯纤维。如株式会社可乐丽的专利技术cn115398048a中公开了一种液晶聚酯纤维及其制造方法，其制造方法包括以80～220℃对液晶聚酯纤维的纺丝原丝进行预加热的工序、以及以230℃以上对预加热工序后的纺丝原丝进行固相聚合的工序，至少在固相聚合的工序中，以1.000～1.200倍的伸长倍率运送纺丝原丝并进行热处理。
3、如宁波海格拉新材料科技有限公司的专利技术cn 106591997b中公开了一种提高热致性液晶聚芳酯纤维热处理效率的方法，其包括以下步骤：（1）将tlcp纺丝切片和小分子扩链剂分别进行干燥；（2）将上述干燥后的tlcp纺丝切片和小分子扩链剂按质量比99∶1～90∶10一起置于带有加热温控系统的高速混合机中进行高速混合，得到表面
4、四川省纺织科学研究院的专利技术cn 106087177b中公开了一种液晶聚酯纤维连续固相缩聚热处理方法，热处理装置为两个或多个受热腔室，纤维依次通过低温区和高温受热腔室，受热腔室在惰性气体保护氛围下，腔室中设置加热辊、分丝导丝辊，腔室间设置恒张力调节器和分丝导丝辊，能够制备出强度高于20cn/dtex的液晶聚酯纤维，旨在提高初生纤维的性能。
5、以上现有工艺虽然能实现液晶聚酯纤维的制备，但其生产均采用两步法，即聚酯树脂经熔融纺丝得到成卷的初生纤维，再对成卷的初生纤维进行退绕、热处理、卷绕得到成品纤维。但两步法存在以下问题，一方面，第一步制备成卷初生纤维的步骤中，熔融纺丝通常要经过降温、上油、卷绕成丝筒等过程，而这步的上油剂经过后续第二步的高温热处理会发生部分分解，从而对纤维本身的性能造成不良影响，甚至需要经过第二步热处理后进行再次上油以保证纤维丝束的抱合和平滑性；另一方面，两步法生产效率低，生产成本高，不利于液晶聚酯纤维的应用开发。
6、因此，如何避免现有的液晶聚酯纤维工艺流程繁冗和复杂、生产效率低，制造成本高等缺陷，是亟需解决的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于连续生产液晶聚酯纤维的方法和设备。所述方法能够通过专门设计的连续生产设备对液晶聚酯切片完成一步法熔融纺丝和热处理工序，使得生产流程简化、生产效率大幅提高，从而获得强度为15~22cn/dtex的液晶聚酯纤维，解决了目前两步法工艺对液晶聚酯纤维产品带来性能劣化、制造成本较高、不利于工业规模化生产的问题。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术提供一种用于连续生产液晶聚酯纤维的方法，所述方法包括以下步骤：
4、步骤（1）：将液晶聚酯切片在120~150℃的温度下进行真空干燥6~8h；
5、步骤（2）：将干燥好的所述液晶聚酯切片在290~360℃的温度下熔融塑化，然后将得到的熔融态液晶聚酯依次经过计量单元、290~360℃的纺丝单元、从喷丝板喷出丝束；
6、步骤（3）：对喷出的所述丝束梯度降温，同时进行牵伸，将牵伸后的所述丝束经过高温处理、油轮上油、卷绕后得到液晶聚酯纤维。
7、进一步地，步骤（1）中，组成所述液晶聚酯切片的单体为以下组合a-f中的任何一种：a，对羟基苯甲酸和2-羟基-6-萘甲酸；b，对羟基苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸和联苯二酚；c，2-羟基-6-萘甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二酚；d，对羟基苯甲酸、2-羟基-6-萘甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸和联苯二酚；e，对羟基苯甲酸、2-羟基-6-萘甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二酚；f，对羟基苯甲酸、2-羟基-6-萘甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、联苯二酚和对苯二酚。
8、进一步地，步骤（1）中，所述液晶聚酯切片的熔点为270~340℃之间。
9、进一步地，步骤（2）中，所述液晶聚酯切片在单螺杆挤出机中进行熔融速化。
10、进一步地，步骤（2）中，所述单螺杆挤出机的转速为10-40r/min、直径为25mm~35mm、长径比为24~28:1。
11、进一步地，步骤（2）中，所述纺丝单元的内部喷丝板的规格为10~40孔，孔径为0.1~0.3mm，喷丝板的长径比为1.5~6。
12、进一步地，步骤（2）中，所述纺丝单元的温度优选设定为295℃~355℃。
13、进一步地，步骤（3）中，所述梯度降温采用3个缓冷器，每个缓冷器其长度可调范围为50-100mm，每个缓冷器的温度可调范围为室温~350℃。
14、本专利技术的缓冷器中，缓冷器为空心圆柱形。喷出丝束经过高温的空心圆柱往下走，使纤维具有更长的牵伸距离和时间，可以制备更细纤维，另一方面可以减小纤维皮层和芯层的结构差异。如果缓冷器高度太大，则能耗高且对于纤维性能提升无意义，如果缓冷器高度太小则纤维性能提升效果不明显。
15、进一步地，步骤（3）中，所述梯度降温自上而下设置3个缓冷器，温度区间依次设定为280~350℃、200~260℃、100~150℃。
16、进一步地，步骤（3）中，所述丝束经过梯度降温时，通过导丝辊进行牵伸，牵伸比设定为10~200。
17、进一步地，步骤（3）中，所述高温处理包含两级热处理。具体地，第一级热处理温度设定为180~230℃，对所述丝束的张力控制在40~300cn；第二级热处理温度设定为230~330℃，对所述丝束的张力控制在40~300cn。
18、进一步地，步骤（3）中，所述两级热处理分别在热箱中进行，所述热箱中充满氮气氛围，减少高温下纤维丝束的降解。
19、进一步地，步骤（3）中，所述热箱中设有多个热辊对所述丝束加热。具体地，所述第一级热处理的热箱中包含2至6个热辊，所述第二级热处理的热箱中包含4至8个热辊。
20、进一步地 ，步骤（3）中，所述油剂包括以下重量百分比的组分：聚醚60wt%、十二烷基苯磺酸钠12wt%、聚乙二醇月桂酸酯10wt%、聚氧乙烯三羟甲基三脂肪酸酯10wt%、蓖麻油聚氧乙烯酯5wt%本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于连续生产液晶聚酯纤维的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，组成所述液晶聚酯切片的单体为以下组合a-f中的任何一种：a，对羟基苯甲酸和2-羟基-6-萘甲酸；b，对羟基苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸和联苯二酚；c，2-羟基-6-萘甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二酚；d，对羟基苯甲酸、2-羟基-6-萘甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸和联苯二酚；e，对羟基苯甲酸、2-羟基-6-萘甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二酚；f，对羟基苯甲酸、2-羟基-6-萘甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、联苯二酚和对苯二酚。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述液晶聚酯切片在单螺杆挤出机中进行熔融塑化，所述单螺杆挤出机的转速为10-40r/min、直径为25mm~35mm、长径比为24~28:1。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述纺丝单元（8）的内部喷丝板的规格为10~40孔，孔径为0.1~0.3mm，喷丝板的长径比为1.5~6。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述梯度降温自上而下设置3个缓冷器，温度区间依次设定为280~350℃、200~260℃、100~150℃。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述高温处理包含两级热处理，第一级热处理温度设定为180~230℃，对所述丝束的张力控制在40~300cN；第二级热处理温度设定为230~330℃，对所述丝束的张力控制在40~300cN。
8.一种实施权利要求1-7任一项所述方法的设备，其特征在于，所述设备按照物料加工方向依次包括以下单元：
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述纺丝单元（8）包括纺丝组件和纺丝组件保温罩，所述纺丝组件的末端置有喷丝板。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述热处理单元（21）包括两个热箱，一级热箱（11）设有2至6个热辊（13），二级热箱（12）设有4至8个热辊（13）。
...【技术特征摘要】
1.一种用于连续生产液晶聚酯纤维的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，组成所述液晶聚酯切片的单体为以下组合a-f中的任何一种：a，对羟基苯甲酸和2-羟基-6-萘甲酸；b，对羟基苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸和联苯二酚；c，2-羟基-6-萘甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二酚；d，对羟基苯甲酸、2-羟基-6-萘甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸和联苯二酚；e，对羟基苯甲酸、2-羟基-6-萘甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二酚；f，对羟基苯甲酸、2-羟基-6-萘甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、联苯二酚和对苯二酚。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述液晶聚酯切片在单螺杆挤出机中进行熔融塑化，所述单螺杆挤出机的转速为10-40r/min、直径为25mm~35mm、长径比为24~28:1。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述纺丝单元（8）的内部喷丝板的规格为10~40孔，孔径为0.1~0.3mm，喷丝板的长径比为1.5~6。
...【专利技术属性】
技术研发人员：赵忠政，高建伟，孙剑武，关振虹，江明，王忠华，王忠伟，李京津，
申请(专利权)人：烟台泰和新材高分子新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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