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聚丙烯腈紡絲工藝種類

更新時(shí)間:2022-05-10      點(diǎn)擊次數(shù):4446

聚丙烯腈纖維的生產(chǎn)工藝種類有:

(一)濕法紡絲

聚丙烯腈濕法紡絲工藝,采用與制備原液相同的溶劑——水溶液作凝固浴,紡絲原液由噴絲頭上小孔噴出成細(xì)流狀進(jìn)入

凝固浴,表層首先與凝固浴接觸,凝固成皮層,隨著凝固浴中水透過(guò)皮層向細(xì)流內(nèi)部擴(kuò)散和細(xì)流內(nèi)部溶劑通過(guò)皮層向凝

固浴擴(kuò)散,使細(xì)流中溶劑濃度不斷降低,當(dāng)達(dá)到臨界淹度時(shí),均相的聚丙烯腈共聚物溶液發(fā)生相分離,聚合物從溶液中

沉淀折出,凝固成具皮芯結(jié)構(gòu)的初生纖維(凍膠體)。此法是目前睛綸生產(chǎn)的主要方法。

(二)干法紡絲

聚丙烯腈干法絲工藝,采用易揮發(fā)的有機(jī)溶劑(DMF,丙酮等)制備原液,紡絲時(shí)預(yù)先加熱原液,并將原液從噴絲板

小孔噴入具有夾套加熱的紡絲甬道中,與通入道的熱氮?dú)獠⒘髑斑M(jìn),原液細(xì)流中溶劑被熱的氮?dú)饧訜岫舭l(fā),并被流

動(dòng)的熱氣流帶走,在冷凝器中冷凝回收,原液細(xì)流中聚合物因脫溶劑而凝固成初生纖維。

(三)干濕法紡絲

干濕法紡絲工藝,紡絲原液從噴絲板小孔擠出,先經(jīng)10~30mm空氣層,然后進(jìn)入凝固浴,經(jīng)脫溶劑而制得初生纖維。由于出噴絲孔后原液細(xì)流脹大區(qū)在空氣層中,處于未凝固狀態(tài),無(wú)溶劑減少,故液流體積無(wú)變化,細(xì)流脹大截面比濕法或干法大幾倍,可經(jīng)受較大噴頭的正拉伸,噴頭正拉伸使高梁物大分子獲得初步取向,為進(jìn)行高速紡絲和經(jīng)受高倍拉伸制高強(qiáng)度纖維創(chuàng)造了條件。目前,該法的最高紡速達(dá)1000~2000m/min,所產(chǎn)纖維強(qiáng)度超過(guò)7cN/dtex。產(chǎn)品主要用作碳纖原絲。

(四)凍膠法紡絲

凍膠法紡絲工藝用于制備高強(qiáng)高模聚丙烯腈纖維,將大于50萬(wàn)的超高相對(duì)分子質(zhì)量聚丙烯腈溶液在高溫下擠出噴絲板,

原液細(xì)流先被冷卻固化成含有溶劑的聚合物凍膠絲,再經(jīng)脫溶劑與高倍拉伸制得高強(qiáng)高模纖維。如將相對(duì)分子質(zhì)量100萬(wàn)

的聚丙烯睛,以DMF為溶劑,配成濃度6%~8%的溶液(45℃時(shí)黏度100Pa·s),加熱到90~100℃,經(jīng)10mm空氣層后

進(jìn)入0~5℃、75%DMF凝固浴,由于迅速冷卻形成了穩(wěn)定的凍膠絲:制得的凍膠絲中含有與紡絲原液中相近濃度的溶

劑,經(jīng)萃取浴脫除溶劑,干燥去除萃取劑,再經(jīng)多級(jí)高倍拉伸(總拉伸15~20倍),可制得強(qiáng)度12eN/dtex、模量

222cN/dtex的高強(qiáng)高模聚丙烯腈長(zhǎng)絲。產(chǎn)品可望用作優(yōu)質(zhì)碳纖原絲,傳動(dòng)帶、復(fù)合材料中增強(qiáng)纖維等。

(五)熔融紡絲

聚丙烯腈熔融紡絲工藝從腈綸產(chǎn)業(yè)化開始就受到合纖界的廣泛關(guān)注,已進(jìn)行的研究可歸納為兩大類,即外增塑法熔融紡絲

和增塑法熔融紡絲。由于熔融紡絲可以少用、不用溶劑,減少了污染,縮短了工序,節(jié)省了能源,為腈綸持續(xù)發(fā)展增加了

競(jìng)爭(zhēng)力。

1.外增塑法熔融紡絲

早在1952年,Coxe就已發(fā)現(xiàn):在高壓下,聚丙烯睛與水的混合物可以熔融擠出。在一段時(shí)間內(nèi),以水及溶劑增塑降低

聚丙烯腈熔點(diǎn)的研究工作相當(dāng)活躍,美國(guó)ACC(現(xiàn)Sterling)和日本旭化成、Exlan、東麗以及德國(guó)BASF都先后發(fā)表了

在用水及添加其他溶劑條件下,降低純聚型或共聚型聚丙烯腈熔點(diǎn)并進(jìn)行熔融紡絲的zhuanli。ACC曾報(bào)道:采用丙烯腈

共聚物83.2份,加水16.8份,在單螺桿擠壓機(jī)中加熱制得熔體,在167℃通過(guò)直徑為85pum的小孔進(jìn)行紡絲,絲條在

充滿88.4kPa水蒸氣的固化區(qū)固化成絲條,在熱水噴淋下經(jīng)第一拉伸區(qū)2.4倍拉伸、第二拉伸區(qū)21.2倍拉伸可制得線

密度1.1dtex、強(qiáng)度7.0cN/dtex、斷裂伸長(zhǎng)率27%、鉤結(jié)強(qiáng)度5cN/dtex的聚丙烯腈長(zhǎng)絲。

2.內(nèi)增塑法熔融紡絲

日本三菱人造絲、東麗和美國(guó)BP公司、標(biāo)準(zhǔn)油公司等發(fā)布了多項(xiàng)有關(guān)用改變聚丙烯睛大分子組分、結(jié)構(gòu)等方法,降低

共聚丙烯腈熔點(diǎn),使其可用通常熔紡設(shè)備進(jìn)行熔融紡絲的報(bào)道。全圖.png

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