CN102268743B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN102268743B
CN102268743B CN 201110117471 CN201110117471A CN102268743B CN 102268743 B CN102268743 B CN 102268743B CN 201110117471 CN201110117471 CN 201110117471 CN 201110117471 A CN201110117471 A CN 201110117471A CN 102268743 B CN102268743 B CN 102268743B
Authority
CN
China
Prior art keywords
resin
screw extruder
double screw
ppta
solvent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN 201110117471
Other languages
English (en)
Other versions
CN102268743A (zh
Inventor
金伟
周文奎
刘岳新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANGHAI ZHOUHAN FIBER MATERIAL TECHNOLOGY CO LTD
Original Assignee
SHANGHAI ZHOUHAN FIBER MATERIAL TECHNOLOGY CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI ZHOUHAN FIBER MATERIAL TECHNOLOGY CO LTD filed Critical SHANGHAI ZHOUHAN FIBER MATERIAL TECHNOLOGY CO LTD
Priority to CN 201110117471 priority Critical patent/CN102268743B/zh
Publication of CN102268743A publication Critical patent/CN102268743A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102268743B publication Critical patent/CN102268743B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

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，属于聚合物材料制造领域，是涉及高分子纤维材料加工技术，确切地说是涉及聚对苯二甲酰对苯二胺纺丝溶液制备的技术。其要点是：由制备装置并配合包括以下步骤：制备溶解聚对苯二甲酰对苯二胺的溶剂：将上述的溶剂与干燥的比浓对数粘度为4.0～8.5dl/g的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂加入到第I双螺杆挤出机中，并仅第II双螺杆挤出机得到高效溶解均匀的溶解浆液。本发明的积极效果是：克服了现有技术存在的缺陷，实现了一种适用于工业化连续高效、高质量生产的工艺和装置。

Description

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
技术领域
属于聚合物材料制造领域，是涉及高分子纤维材料加工技术，确切地说是涉及聚对苯二甲酰对苯二胺纺丝溶液制备的技术。
背景技术
聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，在我国俗称对位芳纶，属于芳香族聚酰胺类纤维，是一种具有高强、高模、低比重、耐化学溶剂、耐高温、阻燃的高性能材料，广泛应用于航空航天、军工、机电、建筑、汽车、体育用品等领域。
上世纪七十年代，我国就开始研制聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，取得较大的进展，但仍存在高粘度聚对苯二甲酰对苯二胺溶解脱泡困难的技术难题，其原因由于聚对苯二甲酰对苯二胺/H2S04溶液体系粘度高，搅拌混合不均匀，导致溶解不均匀，脱泡不彻底的问题，再者此溶液体系无法长时间停留，否则容易导致聚对苯二甲酰对苯二胺在溶解过程中降解，无法达到稳定连续生产的要求，诸多因素导致我国目前在聚对苯二甲酰对苯二胺纤维迟迟未实现产业化的重要因素之一。
中国专利CN101555631A公开了一种采用固体硫酸溶解聚对苯二甲酰对苯二胺的方法，该方法采用在温度-15℃～-5℃条件下将98～100.3％的浓硫酸制成粒状固体硫酸，然后跟聚对苯二甲酰对苯二胺树脂混合升温溶解，此方法优点在于解决了浓方便硫酸的计量问题，但由于采用固体-固体混合体系，无法做到充分均匀混合，由于粘度高，体系中硫酸在浆液中分配不匀，导致溶解不匀，易产生凝胶粒子，仍无法解决溶解均匀的问题。
中国专利CN1693543A公开了一种连续化制备聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的方法，该方法在50℃～100℃温度下，采用98～100％的浓硫酸与聚对苯二甲酰对苯二胺树脂连续加入两台双螺杆挤出机中进行溶解，此方法实现了连续制备的目标，但温度较高，容易在浓硫酸与聚对苯二甲酰对苯二胺树脂混合溶解过程中产生团聚，形成局部溶解不充分，呈现“白芯”现象，同时由于采用的98～100％浓硫酸的脱水能力有限，无法彻底脱除聚对苯二甲酰对苯二胺中高分子间水分，因此在溶解过程中仍存在降解。
发明内容
本发明提供避免降解，且溶解均匀的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。
本发明采取的技术方案：
一种高效溶解聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的装置，包含双螺杆反应器，其特征是：有两个独立设置温度和旋转参数的双螺杆反应器，其装置的连接关系是：有三台存储槽，在两台存储槽的输出口与溶剂混合槽的输入端之间联接着质量流量计和输送泵；存储槽1输出端与树脂输送泵输入端相接，树脂输送泵输出端与树脂计量料仓输入口相联；树脂计量料仓输出端、溶剂混合槽的输出端与第I双螺杆挤出机的输入端之间分别接着失重式给料机和混合溶剂计量质量流量计，第I双螺杆挤出机的输出端接第II双螺杆挤出机的输入端；第II双螺杆挤出机的输出端接纺丝浆液储槽输入端；第I双螺杆挤出机和第II双螺杆挤出机的排气输出口分别接真空泵输入端；真空泵的输出端和脱泡接收槽输入端相接；第I双螺杆挤出机和第II双螺杆挤出机的压力控制端分别接着出口压力控制阀。
一种高效溶解聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的方法，包括以下步骤：
(1)制备溶解聚对苯二甲酰对苯二胺的溶剂：在重量百分比浓度为98～100.1％浓硫酸中加入2.5～10％质量的助溶剂，所述助溶剂是五氧化二磷、高氯酸，
(2)将上述的溶剂与干燥的比浓对数粘度为4.0～8.5dl/g的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂加入到第I双螺杆挤出机中，所述聚对苯二甲酰对苯二胺树脂，其重量百分比为10～25％，混合溶解温度为10～25℃，物料停留时间为20～30min；
(3)将步骤(2)的物料挤入第II双螺杆挤出机中，所述第II双螺杆挤出机后端是增压区，压力为1～10MPa，溶解温度为60～90℃，物料停留时间为10～30min，得到高效溶解均匀的溶解浆液。
本发明的积极效果是：
(1)适用于工业化连续高效溶解聚对苯二甲酰对苯二胺聚合体；
(2)2.5～10％质量百分比的助溶剂加入有效提高了溶解速度，同时也有利于脱除聚对苯二甲酰对苯二胺分子间水分，解决聚对苯二甲酰对苯二胺在溶解过程中降解大而导致生产不稳定的问题；
(3)10～25℃的低温预溶解解决了混合酸与聚对苯二甲酰对苯二胺树脂粉体的有效混合，大大减少了两者间的团聚现象，同时低温溶胀使得聚合物溶解充分避免有白芯的出现，凝胶粒子减少，提高了溶解效果；
(4)双螺杆挤出机后端脱气区、增压区，能有效脱出溶解液中微小气泡，达到脱泡彻底、快的要求；
附图说明
图1为本发明流程示意图
图2为本发明装置结构示意图
具体实施方式
现结合附图对本发明的结构作进一步说明
一种高效溶解聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的装置，包含双螺杆反应器，其构成是：有两个独立设置温度和旋转参数的双螺杆反应器，其装置的连接关系是：有三台存储槽(1，2，3)，在两台存储槽(2，3)的输出口与溶剂混合槽10的输入端之间联接着质量流量计(6，7)和输送泵(5，8)；存储槽1输出端与树脂输送泵4输入端相接，树脂输送泵4输出端与树脂计量料仓9输入口相联；树脂计量料仓9输出端、溶剂混合槽10的输出端与第I双螺杆挤出机14的输入端之间分别接着失重式给料机11和混合溶剂计量质量流量计12，第I双螺杆挤出机14的输出端接第II双螺杆挤出机15的输入端；第II双螺杆挤出机15的输出端接纺丝浆液储槽18输入端；第I双螺杆挤出机14和第II双螺杆挤出机15的排气输出口分别接真空泵(13，17)输入端；真空泵(13，17)的输出端和脱泡接收槽16输入端相接；第I双螺杆挤出机14和第II双螺杆挤出机15的压力控制端分别接着出口压力控制阀(18，19)。
所述的第I双螺杆挤出机是直径为110～130mm，长径比6～8，转速可调为200～400rpm，实现物料停留时间在20～30min，前半段温度10～20℃，后半段温度60～90℃。
所述的第II双螺杆挤出机是直径为280～350mm，长径比9～11，转速可调为20～80rpm，实现物料停留时间在10～30min。
一种高效溶解聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的方法，包括以下步骤：
(1)制备溶解聚对苯二甲酰对苯二胺的溶剂：在重量百分比浓度为98～100.1％浓硫酸中加入2.5～10％质量的助溶剂，所述助溶剂是五氧化二磷、高氯酸，
(2)将上述的溶剂与干燥的比浓对数粘度为4.0～8.5dl/g的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂加入到第I双螺杆挤出机中，所述聚对苯二甲酰对苯二胺树脂，其重量百分比为10～25％，混合溶解温度为10～25℃，物料停留时间为20～30min；
(3)将步骤(2)的物料挤入第II双螺杆挤出机中，所述第II双螺杆挤出机后端是增压区，压力为1～10MPa，溶解温度为60～90℃，物料停留时间为10～30min，得到高效溶解均匀的溶解浆液。
下面结合具体实施实例对本发明作进一步纤细阐述
实例一
采用液体质量流量计和高精度失重式连续计量电子称将99.4％的浓硫酸与5％的五氧化磷的混合酸和比浓对数粘度为6.5dl/g的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂以60.00g/min和15.00g/min的加料速度加入直径为φ125mm，长径比8∶1，同向旋转，转速为330rpm的双螺杆挤出机的温度为15℃，停留时间为30min，充分混合，挤出的物料送入直径为φ300mm，长径比10∶1，同向旋转，转速为70rpm的双螺杆挤出机的导入区，温度为85℃，停留时间为20min。两挤出机的脱气区外接抽真空，真空度为4KPa，增压区压力为5MPa，对溶解浆液进行脱泡。
挤出的浆液经计量、过滤后，送入喷丝组件，喷丝帽规格为φ0.08×200孔，经8mm的空气间隙层，进入凝固浴，凝固浴液温度为10℃，硫酸浓度为15％，喷丝拉伸倍数6倍，纺出的丝束经过中和、水洗后，在550℃处理10s的热处理，再上油卷绕成筒，根据测试结果显示：纤维强度：21.5cN/dex，断裂伸长为3.5％。
实例二
采用液体质量流量计和高精度失重式连续计量电子称将99.4％的浓硫酸与5％的高氯酸的混合酸和比浓对数粘度为5.6dl/g聚对苯二甲酰对苯二胺树脂以60.00g/min和15.00g/min的加料速度加入直径为φ125mm，长径比8∶1，同向旋转，转速为330rpm的双螺杆挤出机的温度为15℃，停留时间为30min，充分混合，挤出的物料送入直径为φ300mm，长径比10∶1，同向旋转，转速为70rpm的双螺杆挤出机的导入区，温度为85℃，停留时间为20min。两挤出机的脱气区外接抽真空，真空度为4KPa，增压区压力为5MPa，对溶解浆液进行脱泡。
挤出的浆液经计量、过滤后，送入喷丝组件，喷丝帽规格为φ0.08×200孔，经8mm的空气间隙层，进入凝固浴，凝固浴液温度为10℃，硫酸浓度为15％，喷丝拉伸倍数6倍，纺出的丝束经过中和、水洗后，在550℃处理10s的热处理，再上油卷绕成筒，根据测试结果显示：纤维强度：20.5cN/dex，断裂伸长为3.0％。

Claims (1)

1.一种高效溶解聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的方法，其特征是：
包括以下步骤：
(1)制备溶解聚对苯二甲酰对苯二胺的溶剂：在重量百分比浓度为98～100.1％浓硫酸中加入2.5～10％质量的助溶剂，所述助溶剂是五氧化二磷、高氯酸，
(2)将上述的溶剂与干燥的比浓对数粘度为4.0～8.5dl/g的聚对苯二甲酰对苯二胺树脂加入到第I双螺杆挤出机中，所述聚对苯二甲酰对苯二胺树脂，其重量百分比为10～25％，混合溶解温度为10～25℃，物料停留时间为20～30min；
(3)将步骤(2)的物料挤入第II双螺杆挤出机中，所述第II双螺杆挤出机后端是增压区，压力为1～10MPa，溶解温度为60～90℃，物料停留时间为10～30min，得到高效溶解均匀的溶解浆液。
CN 201110117471 2011-05-06 2011-05-06 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 Active CN102268743B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110117471 CN102268743B (zh) 2011-05-06 2011-05-06 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

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110117471 CN102268743B (zh) 2011-05-06 2011-05-06 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102268743A CN102268743A (zh) 2011-12-07
CN102268743B true CN102268743B (zh) 2013-04-03

Family

ID=45051187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110117471 Active CN102268743B (zh) 2011-05-06 2011-05-06 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

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102268743B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103774282B (zh) * 2012-10-23 2016-01-06 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种掺铈焦硅酸镥闪烁纤维及其静电纺丝合成方法
CN103014881A (zh) * 2012-12-31 2013-04-03 东华大学 控制ppta树脂溶解过程中分子量降解的装置及方法
CN103952775B (zh) * 2014-04-25 2016-08-24 中国石化仪征化纤有限责任公司 一种卧式双轴溶解脱泡装置
CN104772057A (zh) * 2015-02-04 2015-07-15 襄阳正大有限公司 原料预混合生产系统及其混合工艺
CN107955185A (zh) * 2017-10-27 2018-04-24 扬州日兴生物科技股份有限公司 一种发酵甲壳素的高效溶解方法
CN109295506B (zh) * 2018-09-13 2020-07-28 清华大学 一种对位芳纶纺丝原液配制系统及其配制方法
CN110314626A (zh) * 2019-07-02 2019-10-11 大连沃隆峰英鸿纳米科技有限公司 一种纳米纤维生产用聚合物生产设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3671542A (en) * 1966-06-13 1972-06-20 Du Pont Optically anisotropic aromatic polyamide dopes
CN1546757A (zh) * 2003-12-10 2004-11-17 中国石化仪征化纤股份有限公司 聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的制造方法
CN1693543A (zh) * 2005-05-10 2005-11-09 东华大学 一种连续化制备聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的方法
CN1752300A (zh) * 2005-11-02 2006-03-29 东华大学 一种高剪切速率纺制聚对苯二酰对苯二胺纤维的方法
EP1650251A1 (en) * 2004-10-22 2006-04-26 Teijin Twaron B.V. Method for dissolving PPTA in sulfuric acid using a twin screw extruder
CN101555631A (zh) * 2008-04-10 2009-10-14 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
CN101784702A (zh) * 2007-05-14 2010-07-21 利斯特股份公司 用来制造用于生产聚合纤维的纺纱溶液的方法和设备

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3671542A (en) * 1966-06-13 1972-06-20 Du Pont Optically anisotropic aromatic polyamide dopes
CN1546757A (zh) * 2003-12-10 2004-11-17 中国石化仪征化纤股份有限公司 聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的制造方法
EP1650251A1 (en) * 2004-10-22 2006-04-26 Teijin Twaron B.V. Method for dissolving PPTA in sulfuric acid using a twin screw extruder
CN101061161A (zh) * 2004-10-22 2007-10-24 帝人特瓦隆有限公司 用双螺杆挤出机将ppta溶解在硫酸中的方法
CN1693543A (zh) * 2005-05-10 2005-11-09 东华大学 一种连续化制备聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的方法
CN1752300A (zh) * 2005-11-02 2006-03-29 东华大学 一种高剪切速率纺制聚对苯二酰对苯二胺纤维的方法
CN101784702A (zh) * 2007-05-14 2010-07-21 利斯特股份公司 用来制造用于生产聚合纤维的纺纱溶液的方法和设备
CN101555631A (zh) * 2008-04-10 2009-10-14 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

Also Published As

Publication number Publication date
CN102268743A (zh) 2011-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102268743B (zh) 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
CN109021264B (zh) 一种MOFs-壳聚糖纳米纤维复合膜的制备方法
CN112694610B (zh) 一种改性对位芳纶聚合液、涂覆浆料、锂电池隔膜及其制备方法
CN102358957B (zh) 一种制备纤维素纺丝原液的方法
CN103031611A (zh) 一种聚乙烯醇纤维及其制备方法和应用
CN102586930B (zh) 一种利用液晶纺丝制备聚酰亚胺纤维的方法
JP2015132040A (ja) アクリル繊維の製法
CN101736411A (zh) 碳纤维用聚丙烯腈纺丝原液的制备方法
CN105369390A (zh) 一种用于生产碳纤维的初生纤维的制备方法
CN103352266A (zh) 一种纤维素与热塑性高聚物皮芯型复合纤维的制备方法
CN103521091A (zh) 一种复合中空纤维膜
CN102206339A (zh) 一种连续制备聚对苯二甲酰对苯二胺聚合体的装置和它的制备方法
CN104353372A (zh) 一种芳香族聚酰胺中空纤维多孔膜的制备方法
CN100427650C (zh) 一种高剪切速率纺制聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的方法
CN101555631B (zh) 用固体硫酸制备ppta纺丝浆液的工业化方法
CN102797048A (zh) 一种连续制备聚间苯二甲酰间苯二胺纺丝原液的装置和制备方法
CN1256474C (zh) 聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的制造方法
CN103495354B (zh) 一种中空纤维内压膜及其制备方法
CN104532395B (zh) 一种大分子氢键复合物纤维的制备方法
CN101220530B (zh) 均一性聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的制造
CN102784563A (zh) 高强度聚氯乙烯中空纤维超滤膜及其制备方法
CN110592728B (zh) 一种干湿法制备聚丙烯腈基碳纤维原丝的方法
CN202116697U (zh) 一种高效溶解聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的装置
CN102936342B (zh) 一种聚对苯撑苯并二恶唑聚合物的半连续制备方法
CN110129912B (zh) 一种对位芳纶沉析纤维及其连续生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: 201111 room 212, floor 2, building 6, No. 60, Zhonghui Road, Minhang District, Shanghai

Patentee after: Shanghai Zhouhan fiber material technology Co.,Ltd.

Address before: No. 1-3, Xingnan Road, Minhang District, Shanghai, 200237

Patentee before: SHANGHAI ZHOUHAN FIBER MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.