CN101104962A

CN101104962A - 一种建筑用腈纶制备方法

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Publication number: CN101104962A
Application number: CNA2007100704298A
Authority: CN
Inventors: 秦明志; 李春友; 张立涛; 杨波; 迟默然; 刘占明; 刘灿文
Original assignee: ZHEJIANG HANGZHOUWAN ACRYLICS CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG HANGZHOUWAN ACRYLICS CO Ltd
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2027-07-31
Also published as: CN100535210C

Abstract

一种建筑用腈纶制备方法，其特征在于依次包括如下步骤：a.聚合反应，以丙烯腈为第一单体，以醋酸乙烯为第二单体，在亚硫酸氢钠—过硫酸钾为氧化还原体系反应，生成的聚合物经洗涤、烘干，风送到料仓制得聚丙烯腈干粉(PAN)以供纺丝用；b.纺丝成型，以二甲基乙酰胺为溶剂，配置成浓度为23～26％的聚合物原液，经加热后从专用喷丝板上的孔中挤出，在凝固浴中经双扩散形成初生纤维；c.水洗；d.牵伸，牵伸机水槽温度为80～98℃，牵伸倍数为6.1～6.5；e.上油；f.烘干，再经通有冷却水的辊桶上冷却降温，得到建筑用腈纶。与现有技术相比，通过对传统腈纶制备方法的改进，参数的恰当调整，能使制得的腈纶其纤维的抗拉强度能达到500MPa以上，符合国家建筑标准。

Description

一种建筑用腈纶制备方法

技术领域

本发明涉及一种腈纶制备方法，尤其涉及一种抗拉强度超过500Mpa的腈纶制备方法。该腈纶可以应用于建筑上，比如按一定比例拌入到混凝土中，可提高混凝土的抗形变能力和耐久性。

背景技术

腈纶是聚丙烯腈纤维在我国的商品名。腈纶具有优良的性能，手感柔软温暖，弹性很好。耐光和耐气候特别优良。一般制成短纤维。可以纯防或与羊毛混纺。用于制纺织品、针织品、毛毯、篷帐、窗帘和滤布等，由于其性质接近羊毛，故有“合成羊毛”之称。腈纶虽然通常称为聚丙烯腈纤维，但其中丙烯腈(习惯称第一单体)只占90％～94％，第二单体占5％～8％，第三单体为0.3％～2.0％。这是由于单一丙烯腈聚合物制成的纤维缺乏柔性，发脆，染色也非常困难。为了克服聚丙烯腈的这些缺欠，人们采用加入第二单体的方法，使纤维柔顺；加入第三单体，提高染色能力。一般腈纶的制备方法：将聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺等溶剂中，再经湿法或干法纺丝而得。制备方法具体可参考中国专利文献：CN1526862A，CN1167838C，CN1740411A等。

近来又有很多报道和文献记载腈纶在建筑业中的应用，收入于2005年第3期《机场建设》第13、14页的《合成纤维混凝土的特性及其推广应用》，该文章指出在物理学特性上(包括抗收缩、抗裂、抗破碎性能、韧性、抗冲击性、抗疲劳、耐磨耗、抗渗、抗冻等)相对于普通混凝土都有明显提高。类似的记载还可参考2004年2月第2期《公路》第129～134页的《聚丙烯腈纤维增强水泥混凝土的抗弯性能》。

相关的专利文献也有公开，如中国专利申请：200510036569.4，公开了《一种聚丙烯腈纤维混凝土》(公开号：CN1915855A)，该混凝土主要由普通混凝土或砂浆、或乳胶混凝土或砂浆组成，其特征在于还含有一定比例的聚丙烯腈纤维；再如中国专利申请：200510097152.9，公开了《一种聚丙烯腈网状纤维混凝土》(公开号：CN1986478A)，该混凝土特征在于由水泥基材料和聚丙烯腈网状纤维混合而成，其中聚丙烯腈网状纤维的抗拉强度大于等于500Mpa，弹性模量大于等于7Gpa，纤维单丝直径为12um～30um，纤维长度为6um～24um之间。

综上所述，腈纶在建筑业中已经得到应用，特别是在混凝土中，为更好的发挥腈纶在建筑业上的作用，建筑用的腈纶在各个性能方面是有别于应用在纺织业中的腈纶，所以在制备方法上面需要作更多的改进来满足建筑需要，而现有文献还没有公开一种专门生产用于建筑上腈纶的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种建筑用腈纶的制备方法，该方法通过对传统腈纶制备方法的改进，参数的恰当调整，能使制得的腈纶其纤维的抗拉强度能达到500Mpa以上，符合国家建筑标准。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种建筑用腈纶制备方法，其特征在于依次包括如下步骤：

a、聚合反应，以丙烯腈为第一单体，以醋酸乙烯为第二单体，在亚硫酸氢钠——过硫酸钾为氧化还原体系反应，其中丙烯腈质量百分比为88％～92％，醋酸乙烯质量百分比为8％～12％，亚硫酸钠浓度为14～16％，流量为630～635kg/h，过硫酸钾浓度为1.5～2.5％，流量为710～720kg/h，软水流量为5020～5040kg/h，生成的聚合物经洗涤、烘干，风送到料仓制得聚丙烯腈干粉(PAN)以供纺丝用；

b、纺丝成型，取上述的聚丙烯腈干粉(PAN)，以二甲基乙酰胺为溶剂，配置成浓度为23～26％的聚合物原液，经加热后从专用喷丝板上的孔中挤出，在凝固浴中经双扩散形成初生纤维，其中凝固浴时，二甲基乙酰胺浓度为51％～54％，温度为45～50℃；

c、水洗，将制成的初生纤维，水洗待牵伸；

d、牵伸，将水洗后的初生纤维用牵伸机完成牵伸，其中牵伸机水槽温度为80～98℃，牵伸倍数为6.1～6.5；

e、上油，将牵伸后的纤维丝束作上油处理，上油液位控制为48％～52％，浓度为1.8％～2.2％，油剂浓度为14～16％，补给加量为85～95kg/h；

f、烘干，将上油后的纤维丝束经热辊烘干，温度为160～170℃，再经通有冷却水的辊桶上冷却降温，得到建筑用腈纶。

作为优选，所述聚合反应过程中丙烯腈质量百分比为91％，醋酸乙烯质量百分比为9％，亚硫酸钠浓度为15％，流量为633kg/h，过硫酸钾浓度为2％，流量为715kg/h，软水流量为5033kg/h；

所述纺丝成型过程中聚合物原液浓度为25％，凝固浴时，二甲基乙酰胺浓度为52.3％，温度为48℃；

所述牵伸过程中，牵伸倍数为6.3；

所述上油过程中，上油液位控制为50％，浓度为2％，油剂浓度为15.5％，补给加量为90kg/h。

作为优选，所述的喷丝板呈圆盘状并具有喷丝孔，该喷丝孔由12个同样的布孔区组成，该布孔区围绕圆心呈扇形布置于圆盘上，圆盘中心为无孔区。进一步，所述的喷丝孔孔径为0.056mm，孔之间的行距为0.35mm，每个布孔区的孔数为7125个，每个布孔区轴向上由三组布孔分区组成，自圆心向外径向分布，每个布孔分区的圈距分别为0.45mm、0.40mm和0.35mm，布孔区最大直径为65mm，布孔区之间间隔1.55mm，无孔区直径为15.88mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过对传统湿法腈纶纤维聚合反应作了改进，通过众多试验，选择适当的纺丝成型条件工艺参数，并成型工艺的调整，具体地：减少了氧化还原剂地用量，提高了凝固浴温度和牵伸倍数，去除了卷曲和定型步骤，通过本发明制得的腈纶纤维，提高了聚合物的特性粘度、成型速度及成型过程的取向，纤维强度能达到500Mpa以上，完全符合国家建筑标准；同时专用的喷丝板的合理设计(包括孔数、孔径、行距、圈距、无孔区直径等)，保证了溶剂容易扩散，以利于产品质量提高。

附图说明

图1为实施例中喷丝板平面结构示意图。

图2为喷丝板局部放大结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例：本实施例中的建筑用腈纶制备方法，依次包括如下步骤：

a、聚合反应，以丙烯腈为第一单体，以醋酸乙烯为第二单体，在亚硫酸氢钠——过硫酸钾为氧化还原体系反应，其中丙烯腈质量百分比为88％～92％，以91％为优选，醋酸乙烯质量百分比为8％～12％，以9％为优选，亚硫酸钠浓度为14～16％，以15％为优选，流量为630～635kg/h，以633kg/h为优选，过硫酸钾浓度为1.5～2.5％，以2％为优选，以715kg/h为优选，软水流量为5020～5040kg/h，以5033kg/h为优选，生成的聚合物经洗涤、烘干，风送到料仓制得聚丙烯腈干粉(PAN)以供纺丝用；

b、纺丝成型，取上述的聚丙烯腈干粉(PAN)，以二甲基乙酰胺为溶剂，配置成浓度为23～26％的聚合物原液，以25％为优选，经加热后从专用喷丝板上的孔中挤出，在凝固浴中经双扩散形成初生纤维，其中凝固浴时，二甲基乙酰胺浓度为51％～54％，以52.3％为优选，温度为45～50℃，以48℃为优选；

c、水洗，将制成的初生纤维，水洗待牵伸；

d、牵伸，将水洗后的初生纤维用牵伸机完成牵伸，其中牵伸机水槽温度为80～98℃，牵伸倍数为6.1～6.5，以6.3为优选；

e、上油，将牵伸后的纤维丝束作上油处理，上油液位控制为48％～52％，以50％为优选，浓度为1.8％～2.2％，以2％为优选，油剂浓度为14～16％，以15.5％为优选，补给加量为85～95kg/h，以90kg/h为优选；

f、烘干，将上油后的纤维丝束经热辊烘干，温度为160～170℃，再经通有冷却水的辊桶上冷却降温；

g、打包出厂，将烘干后的丝束经压辊进入到溜槽，装到丝束小车中，即可打包出厂。

参考图1和图2，该专用喷丝板呈圆盘状并具有喷丝孔5，喷丝孔5由12个同样的布孔区1组成，该布孔区1围绕圆心呈扇形布置于圆盘上，圆盘中心为无孔区2，每个布孔区1靠近无孔区2均有一条形的无孔带3，且该无孔带3与无孔区2连为一体。

具体地：喷丝孔5孔径为0.056mm，孔之间的行距(横向孔之间的距离)为h为0.35mm，每个布孔区1的孔数为7125个，每个布孔1区轴向上由三组布孔分区组成，自圆心向外径向分布，如图2所示，每个布孔分区的圈距(径向孔之间的距离)分别为X1为0.45mm、X2为0.40mm和X3为0.35mm，布孔区分区的径向长度由圆心向外依次为：y1为02mm，y2为8.4mm，其余部分为两个布孔分区径向长度，布孔区1最大直径R为65mm，布孔区1之间间隔H为1.55mm，无孔区2直径r为15.88mm。

Claims

1.一种建筑用腈纶制备方法，其特征在于依次包括如下步骤：

c、水洗，将制成的初生纤维，水洗待牵伸；

2.根据权利要求1所述的建筑用腈纶制备方法，其特征在于

所述聚合反应过程中丙烯腈质量百分比为91％，醋酸乙烯质量百分比为9％，亚硫酸钠浓度为15％，流量为633kg/h，过硫酸钾浓度为2％，流量为715kg/h，软水流量为5033kg/h；

所述牵伸过程中，牵伸倍数为6.3；

3.根据权利要求1所述的建筑用腈纶制备方法，其特征在于所述的喷丝板呈圆盘状并具有喷丝孔，该喷丝孔由12个同样的布孔区组成，该布孔区围绕圆心呈扇形布置于圆盘上，圆盘中心为无孔区。

4.根据权利要求3所述的建筑用腈纶制备方法，其特征在于所述的喷丝孔孔径为0.056mm，孔之间的行距为0.35mm，每个布孔区的孔数为7125个，每个布孔区轴向上由三组布孔分区组成，自圆心向外径向分布，每个布孔分区的圈距分别为0.45mm、0.40mm和0.35mm，布孔区最大直径为65mm，布孔区之间间隔1.55mm，无孔区直径为15.88mm。