聚丙烯腈紡絲工藝介紹

(一)濕法紡絲(si)

聚丙烯腈濕法紡絲(si) 工藝 采用與(yu) 製備原液相同的溶劑一一水溶液作凝固浴，紡絲(si) 原液由噴絲(si) 頭上小孔噴出成細流狀進人凝固浴,表層首先與(yu) 凝固浴接觸,凝固成皮層,隨著凝固浴中水透過皮層向細流內(nei) 部擴散和細流內(nei) 部溶劑通過皮層向凝固浴擴散,使細流中溶劑濃度不斷降低，當達到臨(lin) 界濃度時,均相的聚丙烯腈共聚物溶液發生相分離,聚合物從(cong) 溶液中沉澱析出，凝固成具皮芯結構的初生纖維(凍膠體(ti) )。此法是目前腈綸生產(chan) 的主要方法，約占總產(chan) 能的82%。

(二)幹法紡絲(si)

聚丙烯腈幹法紡絲(si) 工藝 采用易揮發的有機溶劑(DMF、丙酮等)製備原液，紡絲(si) 時預先加熱原液,並將原液從(cong) 噴絲(si) 板小孔噴入具有夾套加熱的紡絲(si) 甬道中,與(yu) 通人甬道的熱氮氣並流前進,原液細流中溶劑被熱的氮氣加熱而蒸發,並被流動的熱氣流帶走,在冷凝器中冷凝回收，原液細流中聚合物因脫溶劑而凝固成初生纖維。

(三)幹濕法紡絲(si)

幹濕法紡絲(si) 工藝 紡絲(si) 原液從(cong) 噴絲(si) 板小孔擠出,先經10～30mm空氣層,然後進入凝固浴，經脫溶劑而製得初生纖維。由於(yu) 出噴絲(si) 孔後原液細流脹大區在空氣層中,處於(yu) 未凝固狀態,無溶劑減少故液流體(ti) 積無變化,細流脹大截麵比濕法或幹法大幾倍,可經受較大噴頭的正拉伸,噴頭正拉伸使高聚物大分子獲得初步取向,為(wei) 進行高速紡絲(si) 和經受高倍拉伸製高強度纖維創造了條件。目前,該法的最高紡速達1000~2000m/min,所產(chan) 纖維強度超過7cN/dtex。產(chan) 品主要用作碳纖原絲(si) 。

(四)凍膠法紡絲(si)

凍膠法紡絲(si) 工藝 用於(yu) 製備高強高模聚丙烯腈纖維,將大於(yu) 50萬(wan) 的超高相對分子質量聚丙烯腈溶液在高溫下擠出噴絲(si) 板,原液細流先被冷卻固化成含有溶劑的聚合物凍膠絲(si) ,再經脫溶劑與(yu) 高倍拉伸製得高強高模纖維。如將相對分子質量 100萬(wan) 的聚丙烯腈，以DMF為(wei) 溶劑配成濃度6%~8%的溶液(45℃時黏度 100Pa·s)加熱到90~100℃,經10mm空氣層後進入0~5℃、75%DMF凝固浴,由於(yu) 迅速冷卻形成了穩定的凍膠絲(si) ;製得的凍膠絲(si) 中含有與(yu) 紡絲(si) 原液中相近濃度的溶劑,經萃取浴脫除溶劑,幹燥去除萃取劑,再經多級高倍拉伸(總拉伸15~20倍),可製得強度12cN/dtex、模量 222cN/dtex的高強高模聚丙烯腈長絲(si) 。產(chan) 品可望用作優(you) 質碳纖原絲(si) ,傳(chuan) 動帶、複合材料中增強纖維等。

(五)熔融紡絲(si)

聚丙烯腈熔融紡絲(si) 工藝從(cong) 腈綸產(chan) 業(ye) 化開始就受到合纖界的廣泛關(guan) 注,已進行的研究可歸納為(wei) 兩(liang) 大類,即外增塑法熔融紡絲(si) 和增塑法熔融紡絲(si) 。由於(yu) 熔融紡絲(si) 可以少用、不用溶劑,減少了汙染,縮短了工序,節省了能源,為(wei) 腈綸持續發展增加了競爭(zheng) 力。

1.外增塑法熔融紡絲(si)

采用丙烯腈共聚物 83.2份,加水 16.8份,在單杆擠壓機中加熱製得熔體(ti) ,在167℃通過直徑為(wei) 85m的小孔進行紡絲(si) ,絲(si) 條在充滿88.4kPa水蒸氣的固化區固化成絲(si) 條,在熱水噴淋下經第一拉伸區2.4倍拉第二拉伸區21.2倍拉可製得線密度1.1dtex、強度7.0cN/dtex、斷裂伸長率27%、鉤結強度5cN/dtex的聚丙烯腈長絲(si) 。

2.內(nei) 增塑法熔融紡絲(si)

內(nei) 增塑的措施有:

(1) 降低共聚物中氰基含量,采用加入8%~17%其他乙烯基單體(ti) 共聚,降低一CN的作用力,使玻璃化溫度在77~110℃。

(2) 閉合強極性 一CN,削弱 一CN間作用力。

(3) 改變聚丙烯腈超分子結構,將結晶度控製在 20%~30%。

(4) 加入穩定劑(RX)抑製環化。

(5) 降低相對分子質量。

(6) 改變共聚物序列,調整共聚物中單體(ti) 的分布。