CN1256474C - 聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(PPTA)的制造方法。该方法是将PPTA树脂与浓度大于99%的硫酸充分混合后进入双螺杆挤出机中进行溶解和脱泡，再经过干喷-湿纺法制得PPTA纤维。本发明通过对双螺杆挤出机中双螺杆结构的改造，解决了高粘度PPTA/H2SO4液晶溶液的溶解和脱泡的技术困难，使溶解和脱泡时间大大缩短，缓解了PPTA在硫酸中高温溶解条件下的降解问题，有利于获得高强度PPTA纤维及纺丝工艺的工业化实施。
Description
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，具体涉及一种聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维的制造方法。
背景技术
众所周知，聚对苯二甲酰对苯二胺纤维是一种典型的芳香族聚酰胺纤维，又称为芳纶1414或PPTA纤维，它具有高强、高模、耐高温等优异性能，是近年来纤维材料中发展最快的一类高科技纤维，主要在产业用纺织品上应用，特别是许多产品要求轻量化、高性能的场合，只能使用该种纤维。
上世纪七十年代初，由美国杜邦公司首先发明了干喷湿纺的液晶纺丝方法，制造了这种高强高模的PPTA纤维，但是至今仍存在着PPTA/H2SO4纺丝溶液的制备过程中高粘度液晶的搅拌和脱泡困难的技术问题，通常情况下，PPTA树脂在99～100％的硫酸中，在80～90℃条件下溶解，至少需要3小时，而PPTA/H2SO4纺丝溶液的脱泡往往需要更长的时间，达十几小时至几十小时，不仅不利于连续化的工业生产，而且PPTA在长时间的溶解和脱泡过程中容易发生降解，从而影响PPTA纤维的强度。
本发明人在中国专利95111657.6中公开了一种对于高粘度的冻胶纺丝溶液进行快速脱泡的超高强聚乙烯纤维纺丝装置，即采用双螺杆挤出机脱泡，使脱泡时间大为缩短。但超高分子量聚乙烯的溶解过程仍在压力溶解釜中进行，需要3～4小时，而且在高温溶解条件下也易使大分子链发生剧烈的降解，不利于获得高强度的纤维。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有PPTA纺丝工艺的缺点，通过对双螺杆挤出机中螺杆结构的改进，提供一种快速溶解和脱泡，纺制高强度PPTA纤维的新工艺。
本发明提供的纺制PPTA的技术方案包括下列步骤：
(1)将特性粘度4.0～8.5dl/g的PPTA树脂和浓度大于99％的硫酸加入混合筒中，使PPTA的重量百分比为14～24％，在50～100℃下，混合3～50分钟；
(2)将混合后物料连续挤入双螺杆挤出机中，在双螺杆中完成PPTA树脂在H2SO4中的溶解及纺丝溶液的脱泡；
(3)双螺杆挤出机挤出充分混合、温度调节好、气泡脱尽的纺丝溶液，经计量泵、过滤后，进行干喷-湿纺得到PPTA纤维。
为实现本发明的技术方案，应满足双螺杆挤出机的螺杆直径为25-145mm，长径比为大于等于30，螺杆转速为10～200rpm，混合物料在双螺杆中的停留时间为10-60分钟，保证PPTA树脂溶解完全和气泡完全脱尽。当螺杆直径小于45mm时，即螺杆直径为25-45mm时，可对物料进行循环，确保物料在双螺杆中的停留时间。
同时本发明双螺杆挤出机中两根相互啮合的双螺杆的前半部分，从入口到螺杆全长的30～80％之间的部分，是由各种正向螺纹套、不同旋向的捏合块、以及少量的反向螺纹套组成，其中，捏合块的总长度占该部分长度的30％以上，使PPTA/H2SO4通过不断地压缩、膨胀及轴向反混等作用而受到强烈的剪切和混合作用，利于PPTA树脂的溶解。
双螺杆挤出机中双螺杆的后半部分由沿出口方向螺距逐渐减小的螺纹套组成，使PPTA/H2SO4纺丝溶液在向出口推动过程中，压力逐渐增大，使溶液中的气泡向压力低的方向逸出，而达到脱泡的目的。
附图1为双螺杆挤出机中螺杆示意图，其中AB为前半部分，D为正向螺纹套，E为捏合块，F为反向螺纹套；BC为后半部分，螺距沿出口方向逐渐减小。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)PPTA树脂的溶解和纺丝溶液的脱泡都在一台双螺杆挤出机内完成，只需要30分钟到60分钟的时间即可获得充分混合、温度调节好、气泡脱尽的PPTA纺丝溶液，然后经计量泵、过滤，干喷-湿纺得到PPTA纤维，从而避免了传统工艺中PPTA树脂在浓度大于99％硫酸中，80～90℃下溶解至少需要3小时，PPTA/H2SO4纺丝溶液的脱泡往往需要更长的时间，达十几小时至几十小时的缺点，有利于PPTA的连续纺丝。
(2)双螺杆挤出机的两根相互啮合的螺杆，其前半部分由各种正向螺纹套、不同旋向的捏合块、以及少量的反向螺纹套组成，其中，捏合块的总长度占该部分长度的30％以上，使螺杆具有很好的自清洁作用及很高的剪切速率，使物料可在短时间内即达到微观混合，从而可以大大加速PPTA树脂在硫酸中的溶解速度。
(3)双螺杆挤出机的两根相互啮合的螺杆，其后半部分，由沿出口方向螺距逐渐减小的螺纹套组成，使PPTA/H2SO4纺丝溶液在向出口推动过程中，压力逐渐增大，使溶液中的气泡向压力低的方向逸出，而达到在短时间内脱泡的目的。
(4)双螺杆的温度可以按照需要进行调节和控制，而在双螺杆和外部套筒之间极薄的溶液在被双螺杆推动过程中不断地被分割和重新组合，因此在极短时间内，不断地混合、调温，可以得到混合均匀、稳定在某一设定温度的纺丝溶液，起到稳定纺丝、提高纤维强度的作用。
(5)由于在双螺杆挤出机中进行PPTA树脂的溶解和PPTA/H2SO4纺丝溶液的脱泡，使这两道工段的时间大大缩短，只需10分钟到60分钟，故既有利于实现工业化的连续纺丝，同时还可以避免在长时间溶解、脱泡过程中大分子的剧烈裂解，有利于获得高强度的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维。
附图说明
图1双螺杆挤出机中螺杆示意图
具体实施方式
实施例1
将1.43千克特性粘数为6.5dl/g的干燥PPTA树脂与3.5立升100％的硫酸加入10立升的混合筒中，在85℃下，混合20分钟后，混合物料连续挤入直径为55mm，长径比为60，转速为30rpm的双螺杆挤出机中，控制双螺杆的温度为85℃，其中螺杆前半部分长1400mm，后半部分长度为1900mm，在双螺杆中完成PPTA树脂在H2SO4中的溶解及纺丝溶液的脱泡，50分钟后挤出充分混合、温度调节好、气泡脱尽的纺丝溶液，经计量泵、过滤后，送入喷丝头，喷丝帽规格为0.06×300孔，经5cm的空气间隙层，进入凝固浴纺丝管，凝固浴温度为5℃，纺丝速度120米/分，喷头拉伸6倍，纺出的丝束经水洗中和后，送入热处理装置，在525℃下处理10秒钟，再上油卷绕成筒，所得PPTA纤维得强度2.60GP，初始模量18OGP，断裂伸长1.43％。
实施例2
将1.43千克特性粘数为5.3dl/g的干燥PPTA树脂与3.5立升100％的硫酸加入10立升的混合筒中，在85℃下，混合5分钟后，混合物料连续挤入直径为55mm，长径比为60，转速为50rpm的双螺杆挤出机中，其中螺杆前半部分长1550mm，后半部分长度为1750mm，控制双螺杆的温度为85℃，在双螺杆中完成PPTA树脂在H2SO4中的溶解及纺丝溶液的脱泡，35分钟后挤出充分混合、温度调节好、气泡脱尽的纺丝溶液，经计量泵、过滤后，送入喷丝头，喷丝帽规格为0.06×300孔，经5cm的空气间隙层，进入凝固浴纺丝管，凝固浴温度为5℃，纺丝速度120米/分，喷头拉伸6倍，纺出的丝束经水洗中和后，送入热处理装置，在525℃下处理10秒钟，再上油卷绕成筒，所得PPTA纤维得强度2.35GP，初始模量175GP，断裂伸长1.51％。
实施例3普通纺丝方法与本发明方法的比较
表1 用普通纺丝方法与本方法的比较
| 样品 | 强度(GPa) | 强度cv(％) | 溶解纺丝时间 |
| 溶解纺丝方法样品 | 2.62 | 0.7 | 12小时 |
| 实施例1样品 | 2.6 | 0.66 | 4小时 |
| 实施例2样品 | 2.35 | 0.5 | 3.5小时 |
Claims (4)
1、一种聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的制造方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
(1)将特性粘度为4.0～8.5dl/g的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂和浓度大于99％的硫酸加入混合筒中，使聚对苯二甲酰对苯二胺的重量百分比为14～24％，在50～100℃下，混合3～50分钟；
(2)将混合后物料连续挤入双螺杆挤出机中，在双螺杆中完成聚对苯二甲酰对苯二胺树脂在H2SO4中的溶解及纺丝溶液的脱泡；
(3)双螺杆挤出机挤出充分混合、温度调节好、气泡脱尽的纺丝溶液，经计量泵、过滤后，进行干喷-湿纺得到聚对苯二甲酰对苯二胺纤维；
其中所述双螺杆挤出机的双螺杆直径为25-145mm，长径比为大于等于30，螺杆转速为10～200rpm，混合物料在双螺杆中的停留时间为10-60分钟。
2、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于其中所述的双螺杆挤出机的螺杆直径为25-45mm时，对物料进行循环，使混合物料在双螺杆中的停留时间为10-60分钟。
3、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于其中所述的双螺杆挤出机中两根相互啮合的双螺杆的前半部分，从入口到螺杆全长的30～80％之间的部分，是由各种正向螺纹套、不同旋向的捏合块、以及少量的反向螺纹套组成，其中，捏合块的总长度占该部分长度的30％以上。
4、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于其中所述的双螺杆挤出机中双螺杆的后半部分由沿出口方向螺距逐渐减小的螺纹套组成。
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Families Citing this family (11)
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| EP1650251A1 (en) * | 2004-10-22 | 2006-04-26 | Teijin Twaron B.V. | Method for dissolving PPTA in sulfuric acid using a twin screw extruder |
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| CN101555631B (zh) * | 2008-04-10 | 2011-04-06 | 中国神马集团有限责任公司 | 用固体硫酸制备ppta纺丝浆液的工业化方法 |
| DE102009036915A1 (de) * | 2009-08-11 | 2011-02-24 | List Holding Ag | Verfahren zum Behandeln eines Monomers, Pre-Polymers, Polymers oder einer entsprechenden Mischung |
| CN102268743B (zh) * | 2011-05-06 | 2013-04-03 | 上海舟汉纤维材料科技有限公司 | 一种高效溶解聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的装置和它的方法 |
| CN102560700B (zh) * | 2011-12-31 | 2014-12-10 | 苏州兆达特纤科技有限公司 | 一种对位芳纶细旦纤维及其制备方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103143273A (zh) * | 2013-03-05 | 2013-06-12 | 天津工业大学 | 一种芳香族聚合物多孔膜的制备方法 |
| CN103143273B (zh) * | 2013-03-05 | 2015-05-27 | 天津工业大学 | 一种芳香族聚合物多孔膜的制备方法 |
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