CN105951201A - 一种聚丙烯腈纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚丙烯腈纤维的制备方法,该方法包含以下步骤:纺丝原液的合成,以丙烯腈AN为单体,二甲基亚砜DMSO为溶剂,聚合反应生成聚丙烯腈PAN原液;聚丙烯腈原丝的制备,采用湿法纺丝工艺制备得到PAN原丝,聚丙烯腈浆液经过计量和过滤后从喷丝板中挤出,在有机溶液二甲基亚砜DMSO里凝固成型形成丝束,接着在40℃‑60℃的清水浴中水洗,接着在110℃‑130℃蒸汽中进行牵伸,整体牵伸比为1.5‑2.0,接着再干燥、上油,然后再按照0.8‑0.9的牵伸比松驰定型,最后手卷备用。该方法制备得到的聚丙烯腈纤维不仅成束性好,不易散开,而且拥有较高的强度和较好的柔软性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子材料领域,尤其涉及一种聚丙烯腈纤维材料领域。
背景技术
聚丙烯腈纤维的性能极似羊毛,弹性较好,伸长20%时回弹率仍可保持65%,蓬松卷曲而柔软,保暖性比羊毛高15%,有合成羊毛之称。强度22.1~48.5cN/tex,比羊毛高1~2.5倍。耐晒性能优良,露天曝晒一年,强度仅下降20%,可做成窗帘、幕布、篷布、炮衣等。能耐酸、耐氧化剂和一般有机溶剂,但耐碱性较差。纤维软化温度190~230℃。
腈纶纤维有人造羊毛之称。具有柔软、膨松、易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌、,根据不怕虫蛀等不同优点的用途的要求可纯纺或与天然纤维混纺,其纺织品被广泛地用于服装、装饰、产业等领域。发明内容。但是目前很多制备的聚丙烯腈纤维不仅纤维束比较散乱,而且纤维的强度也比较低。
发明内容
本发明公开了一种新型的聚丙烯腈纤维的制备方法,该方法包含以下步骤:
纺丝原液的合成,以丙烯腈AN为单体,二甲基亚砜DMSO为溶剂,聚合反应生成聚丙烯腈PAN原液;
聚丙烯腈原丝的制备,采用湿法纺丝工艺制备得到PAN原丝,聚丙烯腈浆液经过计量和过滤后从喷丝板中挤出,在有机溶液二甲基亚砜DMSO里凝固成型形成丝束,接着在40℃-60℃的清水浴中水洗,接着在110℃-130℃蒸汽中进行牵伸,整体牵伸比为1.5-2.0,接着再干燥、上油,然后再按照0.8-0.9的牵伸比松驰定型,最后手卷备用。
优选的,所述纺丝原液的合成中还加入丙烯酸甲酯MA和偶氮二异丁腈AIBN等助剂。
优选的,所述聚丙烯腈原丝制备过程中,以高压氮气作为纺丝原液的推动力,所述氮气压力保持在0.03-0.05Mpa。
优选的,所述喷丝板的孔数在1000-5000个每平方厘米。
优选的,纺丝的整体线速度为1-2m每分钟。
优选的,所述干燥过程中,干燥温度保持在100℃-150℃.
上述方法制备的聚丙烯腈纤维不仅非常柔软,而且集束性良好,同时纤维的强度也比较高。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明方案,接下来结合具体实施方式对本发明内容做进一步介绍,但需要说明的是,以下的具体实施方仅作为理解技术之用,而不构成权利限制。
一种聚丙烯腈纤维的制备方法,该方法主要包含以下步骤:纺丝原液的合成,第一步首先是聚丙烯腈纺丝原液的合成。本方案以丙烯腈AN为单体,同时以万能的有机溶剂二甲基亚砜DMSO作为为溶剂,利用溶液聚合,反应生成聚丙烯腈PAN原液。第二步是聚丙烯腈原丝的制备,即所谓的纺丝过程。本方案采用一步法采用湿法纺丝工艺制备得到PAN原丝,主要步骤包括将聚丙烯腈浆液经过计量和过滤后从喷丝板中挤出,在有机溶液二甲基亚砜DMSO里凝固成型形成丝束,这一过程需借助计量泵,通过计量泵的计量,可使聚丙烯腈浆液均匀挤出,从而使生成的初生纤维更加均匀,性能更加稳定。接着在40℃-60℃的清水浴中水洗,因为初生纤维中夹杂了大量的DMSO或者其他杂质,通过在清水浴中长时间的清洗,可使纤维中夹杂的大部分杂质全部脱除,使最后获得的纤维更纯、质地更为均匀。接着让初生纤维在110℃-130℃蒸汽中进行牵伸,整体牵伸比为1.5-2.0,再没有牵伸前,纤维内部分子链的排列比较混乱,纤维整体的强度也较低,当纤维处于高温蒸汽中时,分子链比较活跃,连段运动更为频繁和容易,在此基础之上,再对纤维施加一定的牵伸,可使纤维内部的分子链按照牵伸的方向重新排布,并高度取向,进而提高纤维自身的强度。接着再干燥、上油,该步骤中,干燥是为了除去前面步骤中带入到纤维中的水分,同时,通过干燥还可以提高纤维致密化程度,使得皮芯结构一致。为了增加纤维的集束性,使其不致于太过散乱,可给纤维表面上一层油剂,同时也可消除纤维表面的静电。然后再按照0.8-0.9的牵伸比松驰定型,通过松驰定型,消除内部应力,形成稳定的原丝最后手卷备用。
此外,纺丝原液的合成中还加入丙烯酸甲酯MA和偶氮二异丁腈AIBN等助剂。高分子的聚合反应过程中,一般都需要加入一些引发剂、调节剂和阻聚剂等物质,控制最终最终合成产物的成分。此处的偶氮二异丁腈作为一种高分子聚合反应中常用的油溶性引发剂,可引发聚合单体丙烯腈的均聚反应,同时丙烯酸甲酯则作为一种聚合反应的调节剂,控制最终聚合产物的组成。
此外,聚丙烯腈原丝制备过程中,以高压氮气作为纺丝原液的推动力,所述氮气压力保持在0.03-0.05Mpa。在纺丝的过程中,除了一端需要罗拉进行牵引,同时还需要高压惰性气体作为一种推动力,推动纺丝原液从喷丝板中挤出。
此外,喷丝板的孔数在1000-5000个每平方厘米。喷丝板孔径数影响着纤维的直径,进而影响纤维的纤度。
此外,纺丝的整体线速度为1-2m每分钟。纺丝过程中,纤维束需保持匀速稳定前进,但是速度过快,极易造成纤维断裂或者内部形成缺陷,速度过慢又影响纺丝的效率,所以该速度也需精确考量。
此外,干燥过程中,干燥温度保持在100℃-150℃。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种聚丙烯腈纤维的制备方法,其特征在于,该方法包含以下步骤:
纺丝原液的合成,以丙烯腈AN为单体,二甲基亚砜DMSO为溶剂,聚合反应生成聚丙烯腈PAN原液;
聚丙烯腈原丝的制备,采用湿法纺丝工艺制备得到PAN原丝,聚丙烯腈浆液经过计量和过滤后从喷丝板中挤出,在有机溶液二甲基亚砜DMSO里凝固成型形成丝束,接着在40℃-60℃的清水浴中水洗,接着在110℃-130℃蒸汽中进行牵伸,整体牵伸比为1.5-2.0,接着再干燥、上油,然后再按照0.8-0.9的牵伸比松驰定型,最后手卷备用。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述纺丝原液的合成中还加入丙烯酸甲酯MA和偶氮二异丁腈AIBN等助剂。
3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述聚丙烯腈原丝制备过程中,以高压氮气作为纺丝原液的推动力,所述氮气压力保持在0.03-0.05Mpa。
4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述喷丝板的孔数在1000-5000个每平方厘米。
5.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于,纺丝的整体线速度为1-2m每分钟。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述干燥过程中,干燥温度保持在100℃-150℃。
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