聚对苯二甲酰对苯二胺的连续纺丝系统技术方案

一种聚对苯二甲酰对苯二胺的连续纺丝系统，包括纺丝原液螺杆混合溶解机、纺丝机、后处理设备和卷绕机，纺丝原液在螺杆混合溶解机中充分混合与混溶，混合经预混合螺杆挤出机实现，混溶经混溶螺杆挤出机实现，预混合螺杆挤出机和混溶挤出机之间有连接件，并在混溶螺杆挤出机和纺丝机之间增设过滤器，由纺丝机纺成丝束，经后处理设备由卷绕机卷绕形成最终成品，后处理设备包括牵引机、水洗设备、烘干设备和上油机，设备之间形成错位排布。本发明专利技术解决了已有技术不足，其优选的设计方案将混合、溶解和脱泡三步完美融合在一起，合理的后处理工艺及设备之间错位排列，生产效率高，成品品质好，成本低，为我国芳纶纺丝系统大规模工业化提供了基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种聚对苯二甲酰对苯二胺的连续纺丝系统，更具体地涉及一种能够实现工业化生产聚对苯二甲酰对苯二胺的连续纺丝系统，其属于特种高性能纤维生产

技术介绍
聚对苯二甲酰对苯二胺具有高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、耐有机溶剂腐蚀、密度低等特性和特点，且具有适当的韧性可进行纺织加工。因聚对苯二甲酰对苯二胺具有极高的强度，是优质钢材的5 6倍，模量是钢材、玻璃纤维的2 3倍，韧性是钢材的2倍，而重量仅为钢材的1/5，用其纺出的丝拥有“人造钢丝”的美誉。“人造钢丝”在航空航天、国防军工、防护装甲、高级轮胎、交通桥梁、结构工程、通讯光纤、海底输油管道、土木结构工程等领域有重要的运用价值。 目前，国际上只有四家公司，拥有能够工业规模化生产聚对苯二甲酰对苯二胺长纤维的技术，产能大的两家是美国杜邦公司和日本帝人公司，杜邦产能为3. 3万吨/年，帝人产能为2. 65万吨/年，这两家为全世界需求高性能纤维的客户提供着各种型号的产品，他们掌握的大规模工业化生产技术对外界没有文字记载，对全球各国更没有技术出口与许可；产能小的两家是韩国科隆1000吨/年，和俄罗斯的1000吨/年，他们的生产技术对外也没有文字介绍，同样也没有技术出口与许可。因芳纶长纤维在军事、国防等领域有着不可替代的重要运用价值，技术非拥有国都在努力研制寻找可大规模工业化再现的生产技术。现在，大家知道的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纺丝系统是反应釜、脱泡装置、纺丝机，将一定比例的聚对苯二甲酰对苯二胺粉料和硫酸一次性加入反应釜，在一定温度下搅拌溶解成液晶态，然后送至带搅拌的脱泡装置内进行脱泡处理，之后通过纺丝机纺出长纤维丝来，纺成的长丝经水洗、烘干等后处理工序而成为最终产品。这类已知的纺丝系统技术存在着如下问题I.由于反应釜溶解，物料脱泡为间歇过程，影响连续纺丝顺利进行；2.由于反应釜搅拌效率低，物料混合、溶解耗时长且难以控制，剪切效率低，混合效率差，导致物料溶解难于达到理想效果；3.由于脱泡设备搅拌效率低，耗时长且物料脱泡效率差，严重影响后续纺丝；4.由于溶解、脱泡耗时过长，物料降解严重，影响产品质量；5.溶解和脱泡分别在两个不同装置内进行，存在设备之间的物料输送问题和相同设备的切换问题等；6.在不同设备内进行溶解和脱泡后而成的液晶态物料，从脱泡装置直接送入纺丝机，影响成丝品质，断丝率高，影响PPTA的工业规模化生产；7.纺成的长纤维丝束在后处理设备之间的转移过程中存在较高的断丝率，从而最终影响成品合格率。由于已经知道的芳纶纺丝系统存在上述问题，使得芳纶长纤维围产化工业进程缓慢。面对现状，迫切需要尽快自主研制成功一种聚对苯二甲酰对苯二胺的连续纺丝系统技术，促进芳纶长 纤维国产化进程，早日扭转我国长期依赖进口的局面。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种聚对苯二甲酰对苯二胺的连续纺丝系统，其具有生产连续顺畅，系统设计合理，成品丝品质高，断丝率低，且物料溶解脱泡在系统的一个设备内完成，效果好的特点。本专利技术的目的是这样实现的一种聚对苯二甲酰对苯二胺的连续纺丝系统，该纺丝系统包括纺丝原液螺杆混合溶解机、纺丝机、后处理设备和卷绕机，纺丝原液在螺杆混合溶解机中分别经过混合与混溶步骤充分混合溶解，然后由纺丝机纺成丝束，纺成的丝束经过后处理设备处理后由卷绕机卷绕形成最终的成品；所述混合步骤通过预混合螺杆挤出机实现，混溶步骤通过混溶螺杆挤出机实现，预混合螺杆挤出机和混溶挤出机之间设置连接件，并且在混溶螺杆挤出机和纺丝机之间增设过滤机；预混合螺杆挤出机具有预混螺杆，混溶螺杆挤出机具有混溶螺杆，预混螺杆和混溶螺杆分别连接动力源，并且两个动力源这样设置以使单位时间内预混螺杆的输送量大于混溶螺杆的输送量；预混合螺杆挤出机除了具有执行混合步骤的混合段之外还具有加料段，并且加料段与混合段之间的长度比为I : I I : 30;混溶挤出机除了具有执行混溶步骤的混溶段之外还可具有脱气段和/或调压段，并且其中混溶段与脱气段的长度比为I : I 3 : 1，混溶段与调压段的长度比为I : I 5:1;纺丝原液螺杆混合溶解机上的壳体外部包有加热片，并且加热片上装有温控装置；纺丝原液螺杆混合溶解机上的螺杆由单头螺纹块、双头螺纹块、捏合螺纹块、反向单头螺纹块、反向双头螺纹块单独或组合组成；纺丝原液螺杆混合溶解机上开有一个或两个或三个或多个排气室，排气室密封连接真空机；后处理设备包括牵引机、水洗设备、烘干设备和上油机，并且所述后处理设备之间错位排布；水洗设备包括一台或多台错位排布的水洗机，并且水洗机中每组水洗辊采用上下形式排列；烘干设备包括一台或多台错位排布的烘干机，并且烘干机中每组烘干辊呈左右形式排列。本专利技术的优点是由于本专利技术所述的芳纶连续纺丝系统中采用了特殊结构的纺丝原液螺杆混合溶解机，解决了我们能够知道的芳纶纺丝系统的不足，其纺丝原液螺杆混合溶解机优选结构设计的技术方案出现将PPTA纺丝物料的混合、溶解和脱泡三个步骤完美的融合在一起，提高了生产效率和成品丝品质，节省成本，其具有的如下一系列优点为我国芳纶纺丝系统大规模工业化提供了基础；由于本专利技术所述的芳纶连续纺丝系统中采用了过滤机，在芳纶纺丝原液进入纺丝机前，进一步提高了原液品质，进一步确保了后续生产连续顺畅，系统设计更加合理，进一步提高了成品丝的品质；并且由于在后处理步骤中将后处理设备错位排列，使得丝束从前一台设备的出丝口出来后，在不改变丝束走向的情况下直接进入下一台设备的进口，有效降低了丝束局部受力不均的问题，进一步降低断丝率，成品丝质量更高；而本专利技术所述系统中的纺丝原液螺杆混合溶解机具有优点如下两级螺杆挤出机的采用，使得大规模工业化再现容易，实现了混合、溶解、脱泡同时进行，物料推进容易顺畅，大大提高了后续纺丝原液的品质，确保后续生产流畅，断丝率低，解决了已知芳纶纺丝系统原液混合溶解设备的不足； 通过合理分配预混合螺杆挤出机加料段、混合段的长度比例分布，可以实现原料更充分的混合；并且通过合理分配混溶螺杆挤出机中混溶段、脱气段、调压段各自的长度比例分布，可以实现混合物料的更充分混溶，并能实现脱气和喷丝前调压的目的，此外在喷丝前设置过滤设备，进一步提高了后续生产的流畅，降低了断丝率。由于纺丝原液螺杆混合溶解机采用的是在双螺杆，或是三螺杆、四螺杆、五螺杆、多螺杆上，根据需求串套单头螺纹块结构、双头螺纹块结构、捏合螺纹块结构、反向单头螺纹块结构、反向双头螺纹块结构单独或组合结构，不同数量、不同长度、不同结构的采用，使得物料可以受到推进、剪切、分散、混合及捏合等多种作用力，能够实现对物料在螺杆挤出机中所受到的剪切力和停留时间长短的控制，达到好的混合溶解状态，在增大产能的同时方便实现并满足液晶态纺丝原液制备过程中不同的要求条件；在分别设置预混合螺杆挤出机和混溶螺杆挤出机的基础上，对两个螺杆挤出机的驱动螺杆分别配置独立的动力源，通过这样设置两个动力源，使得预混合螺杆挤出机中预混合螺杆在单位时间内的物料输送量大于混溶螺杆挤出机中混溶螺杆同样在单位时间内的物料输送量，即可以保证混溶螺杆挤出机中一定的压力，通过这样设置的压力条件，可以使得混溶螺杆挤出机中纺丝原料更充分地溶解，也能使得后续的脱气和调压相对更高效，从而进一步提闻纺丝成品率；由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚对苯二甲酰对苯二胺的连续纺丝系统，其特征在于：该纺丝系统包括纺丝原液螺杆混合溶解机(24)、纺丝机(26)、后处理设备和卷绕机(31)，纺丝原液在螺杆混合溶解机中分别经过混合与混溶步骤充分混合溶解，然后由纺丝机纺成丝束，纺成的丝束经过后处理设备处理后由卷绕机卷绕形成最终的成品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张楠，张永林，张涛，许平，王泽，
申请(专利权)人：国能飞腾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：