CN104499075A - 高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚己二酰己二胺，尤其是涉及一种高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维及其生产方法。其主要是解决现有技术所存在的聚酰胺纤维在聚合制造和纺丝过程中，为获得高分子量的聚合物，往往聚合物粘度很高，流变运动阻力很高，造成可防性很差，特别是聚合物相对粘度在104-118情况下，根本无法正常纺丝生产。若一味降低相对粘度，致使聚合物分子量降低，所制得的纤维强度等指标却很差，不能满足工业化使用条件等的技术问题。本发明纤维的组成及重量份为：戊二酸（C5H8O4）0.2-0.6份，己二酸（C6H16N2）0.8-1.5份，己二胺（C6H10O4）0.9-1.9份。本发明的聚己二酰己二胺特种纤维是将上述三种成分经中和反应、聚合、纺丝等步骤完成。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚己二酰己二胺，尤其是涉及一种高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维及其生产方法。
背景技术
一般说来，聚酰胺(尼龙)具有优良的力学特性和耐久性，因此大量地用于轮胎帘子线等工业原料用纤维或地毯用纤维等的纤维，另外还大量地用于制造成形品。另一方面，由于其优良的柔软性和染色性，还同时被大量地用来作为衣料用纤维，特别是作为内衣用纤维使用。聚己二酰己二胺(尼龙66)是聚酰胺的代表品种，其用途也是作为工业原料用纤维、地毯用纤维、衣料用纤维及其成形品等使用。但是目前的聚酰胺纤维在聚合制造和纺丝过程中，为获得高分子量的聚合物，往往聚合物粘度很高，流变运动阻力很高，造成可防性很差，特别是聚合物相对粘度在104-118情况下，根本无法正常纺丝生产。若一味降低相对粘度，致使聚合物分子量降低，所制得的纤维强度等指标却很差，不能满足工业化使用条件。
发明内容
本发明是提供一种高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维，其主要是解决现有技术所存在的聚酰胺纤维在聚合制造和纺丝过程中，为获得高分子量的聚合物，往往聚合物粘度很高，流变运动阻力很高，造成可防性很差，特别是聚合物相对粘度在104-118情况下，根本无法正常纺丝生产。若一味降低相对粘度，致使聚合物分子量降低，所制得的纤维强度等指标却很差，不能满足工业化使用条件等的技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明的高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维，所述的纤维的组成及重量份为：戊二酸（C5H8O4）0.2-0.6份，己二酸（C6H16N2）0.8-1.5份，己二胺（C6H10O4）0.9-1.9份。
采用这种配方，可以大大降低聚合物的相对粘度。
作为优选，所述的纤维的组成及重量份为：戊二酸（C5H8O4）0.2-0.6份，己二酸（C6H16N2）0.8-1.5份，己二胺（C6H10O4）0.9-1.9份，酮类稳定剂0.03-0.08份，溴类防老剂0.05-0.12份，磷酸盐分子量调节剂0.01-0.03份。添加一定量的辅料来保证纤维具有更好的物理性能。
作为优选，所述的特种纤维的相对甲酸粘度为67-73。低流变后的相对甲酸粘度80-84，未发明配方前流变粘度为104-118。
作为优选，所述的特种纤维的纤维纤度范围在210-5610dtex。纤度强力指标平均提升5-6N。纤维在常温常压下耐老化性能提高16-18%。
一种高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维的生产方法，所述的方法包括：
a．将0.03-0.08重量份酮类稳定剂，0.05-0.12重量份溴类防老剂，0.01-0.03重量份磷酸盐分子量调节剂依次加入第一调配罐中，常温，加入等体积的无离子水，搅拌后待用；将0.2-0.6重量份戊二酸，0.8-1.5重量份己二酸按照配方比例依次加入第二调配罐中，常温，搅拌后待用；将0.9-1.9重量份己二胺按照配方比例加入到成盐反应器中，根据浓度要求计量加入无离子水，缓慢搅拌；将第二调配罐中的混合物缓慢加入成盐反应器中，控制温度30-60℃，待完全中和反应后，生成尼龙66盐初始原料，然后用输送泵打入储罐中；
b．在储罐中做循环净化处理，在3-5Mpa工作压力下，液态盐从外向里流动，经过循环过滤的盐用泵输送到精制盐槽，该槽用温水保温；将精制盐槽的盐溶液分批打入计量罐中，然后将第一调配罐的辅料添加剂分批加入计量罐中，搅拌，温水保温；将搅拌混合好含添加剂的精制盐液用自由落体的方法打入中间储槽，待用，温水保温；
c．将中间储槽的盐通过列管预热器打入到一效和二效蒸发器，将中间储槽的盐的浓度从50%分别浓缩到60%、70%，压力0.5-3Kpa，温度105-130℃，加热介质采用预热循环利用；将经过浓缩的盐液通过列管预热器，用泵打入反应器中，预热采用DTA热载体，温度200-230℃；反应器中的聚合物分三段加热控制，反应压力为16-18Mpa，克分子停留时间1.4-2.0Hr，反应生产出的高聚合物粘度30-45厘泊，分子量控制在13000-17500；
d．将反应器中初始生成的高聚物用泵输送到聚合器，聚合器通入氮气保护，聚合工艺温度设定为280-300℃，采用DTA循环加热，克分子停留时间约15-30分钟，分子量控制在16000-20000；将聚合器中的聚合物用泵输送到负压聚合器中，后聚合器在作业过程中通入氮气，保护聚合物在高温条件下不被氧化变质，负压采用高速水喷射泵，以流速与压力成反比的理论，根据液位调整到真空度负300-500毫米汞柱，用4kg/cm2水蒸气补充予以平衡，工艺温度280-300℃，克分子停留时间为10-20分钟，分子量控制在20000-24000，粘度控在67-73厘泊，保持良好的流变性；
e．将聚合完成的聚合物用泵输送到纺丝工程的纺丝箱中，输送压力9-17Mpa，输送温度280-300℃，纺丝箱温度280-320℃，组件压力11-18Mpa，组件内40-80目金属砂过滤，组件上位周期14-18天，纺丝计量泵16-32rpm；
丝束徐冷器温度260-275℃，纺丝冷风温度16-20℃，纺丝冷风速度0.4-0.7m/s，湿度60-70%，室内环境温度18-22℃，环境相对湿度50-80%；纺丝牵伸联合机采用4对罗拉，1G:50-80℃，2G:190-220℃，3G:200-210℃，4G:180-200℃，纺丝总牵伸比5.0-5.5倍，纺丝速度2000-2800m/min，成品纤维8.0-11kg/筒；最后生产出高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维成品。
本发明先将己二胺加入到成盐反应器中进行反应，再加入处理好的戊二酸、己二酸，使得中和反应更加完全，避免了以往一次性将所有物料添加到成盐反应器中造成反应不完全的缺陷。并且在将精制盐液送入中间储槽时，克服了以往用泵输送的技术偏见，改用自由落体的方法打入中间储槽，这样能够保证物料的分散，并且能及时将有害气体排放出去。另外聚合物分三段加热控制，可以保证聚合物分段进行聚合，使得产量较高，克服了以往只有一段加热造成产量过低的缺陷。
作为优选，所述的步骤a第一调配罐、第二调配罐的搅拌时间都为5-10分钟；成盐反应器中的搅拌速度为20-50rpm；将第二调配罐中的混合物缓慢加入到成盐反应器中时，反应时间2Hr，搅拌速度20-50rpm。
作为优选，所述的步骤b中净化处理采用圆形柱式微孔树脂滤材；精制盐槽的保温温度为50-55℃；计量罐中的搅拌速度为30-60rpm，时间20-30分钟，保温温度为50-55℃；中间储槽的保温温度为50-55℃。
作为优选，为防止己二胺挥发，所述的步骤c的三段加热控制：第一段温度控制在230-250℃，第二段、第三段分别控制在260-300℃。
作为优选，所述的步骤d中将反应器中初始生成的高聚物用泵输送到聚合器时，其输送管路采用变形直径，由小逐渐增大，压力由高逐渐变低，实现减压的目的，聚合器罐体设计为夹套式。聚合器通入氮气保护，设计为常压与大气连通，聚合物一方面起到缓冲作用，另一方面通过聚合物料体积膨胀释放出水分，起到分子链缩聚效果。
作为优选，所述的步骤d中用4kg/cm2水蒸气补充予以平衡，第一段处理温度为150-180℃，第二段处理温度为200-220℃，第三段处理温度为240-280℃，第四段处理温度为300-320℃。现有技术在负压聚合时，一开始便采用200℃乃至300℃以上的高温，会对纤维的内部造成裂伤，在纤维外表上又无法观察出来，会对后续的使用强度产生影响。本发明采用四段加热方法，使得一开始负压时不会采用高温，防止产生裂伤，分四段逐渐加热，不仅能使聚合较为完全，而且保证了强度。
因此，本发明使分子量有效的控制在高达26000-28000之间，聚合物粘度67-73状态下，物料管中的聚合物始终保持在84厘泊以下，实现了高粘度低流变的尼龙制造工艺，提高了可纺性和生产效率。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本例的高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维的生产方法，其步骤为：
a．将0.05重量份酮类稳定剂，0.10重量份溴类防老剂，0.02重量份磷酸盐分子量调节剂依次加入第一调配罐中，常温，加入等体积的无离子水，搅拌8分钟待用；将0.4重量份戊二酸，1.1重量份己二酸按照配方比例依次加入第二调配罐中，常温，搅拌8分钟待用；将1.5重量份己二胺按照配方比例，加入成盐反应器中，根据浓度要求计量加入无离子水，缓慢搅拌，搅拌速度35rpm；将第二调配罐中的混合物缓慢加入成盐反应器中，控制温度50℃，反应时间2Hr，搅拌速度35rpm，待完全中和反应后，生成尼龙66盐初始原料，然后用输送泵打入储罐中；
b．在储罐中循环净化处理，净化处理采用圆形柱式微孔树脂滤材，在4Mpa工作压力下，液态盐从外向里流动，经过循环过滤的盐用泵输送到精制盐槽，该槽用温水保温，保温温度53℃；将精制盐槽的盐溶液分批打入计量罐中，然后将第一调配罐中的辅料添加剂按照权利要求的配方分批加入计量罐中，搅拌，搅拌速度45rpm，时间25分钟，温水保温，温度53℃；将搅拌混合好的精制盐液（含添加剂）用自由落体的方法打入中间储槽，待用，温水保温，温度53℃；
c．将中间储槽的盐通过列管预热器打入一效和二效蒸发器，浓度分别从50%分别浓缩到60%、70%，压力2Kpa，温度115℃，加热介质采用本发明的预热循环利用；将经过浓缩的盐液通过列管预热器，用泵打入反应器中，预热采用DTA热载体，温度220℃；反应器中的聚合物分三段加热控制，为防止己二胺挥发，第一段温度控制在240℃，第二段、第三段分别控制在280℃，反应压力为17Mpa，克分子停留时间1.8Hr，反应生产聚合物粘度30-45厘泊，分子量控制在13000-17500；
d．将反应器中初始生成的高聚物用泵输送到聚合器，输送管路采用变形直径，由小逐渐增大，压力由高逐渐变低，聚合器通入氮气保护，聚合物一方面起到缓冲作用，另一方面通过聚合物料体积膨胀释放出水分，起到分子链缩聚效果，聚合器罐体设计为夹套式，聚合工艺温度设定为290℃，采用DTA循环加热，克分子停留时间约25分钟，分子量控制在16000-20000；将聚合器中的聚合物用泵输送到负压聚合器（后聚合器）中，后聚合器在作业过程中通入氮气，保护聚合物在高温条件下不被氧化变质，负压采用高速水喷射泵，以流速与压力成反比的理论，根据液位调整到真空度负400毫米汞柱（托），为保证压力稳定，用4kg/cm2水蒸气补充予以平衡，第一段处理温度为150℃，第二段处理温度为200℃，第三段处理温度为280℃，第四段处理温度为300℃，克分子停留时间为15分钟，分子量控制在20000-24000，粘度控在67-73厘泊，保持良好的流变性；
e．将已经具备高速纺丝的聚合物，用泵输送到纺丝工程的纺丝箱中，输送压力13Mpa，输送温度290℃，纺丝箱温度300℃，组件压力15Mpa，组件内60目金属砂过滤，组件上位周期16天，纺丝计量泵34rpm；丝束徐冷器温度270℃，纺丝冷风温度18℃，纺丝冷风速度0.5m/s，湿度60-70%，室内环境温度18-22℃，环境相对湿度50-80%；纺丝牵伸联合机采用4对罗拉，1G:50-80℃，2G:190-220℃，3G:200-210℃，4G:180-200℃，纺丝总牵伸比5.0-5.5倍，纺丝速度2000-2800m/min，成品纤维8.0-11kg/筒；最后生产出高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维成品。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (10)
1.一种高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维，其特征在于所述的纤维的组成及重量份为：戊二酸（C5H8O4）0.2-0.6份，己二酸（C6H16N2）0.8-1.5份，己二胺（C6H10O4）0.9-1.9份。
2.根据权利要求1所述的高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维，其特征在于所述的纤维的组成及重量份为：戊二酸（C5H8O4）0.2-0.6份，己二酸（C6H16N2）0.8-1.5份，己二胺（C6H10O4）0.9-1.9份，酮类稳定剂0.03-0.08份，溴类防老剂0.05-0.12份，磷酸盐分子量调节剂0.01-0.03份。
3.根据权利要求1所述的高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维，其特征在于所述的特种纤维的相对甲酸粘度为67-73。
4.根据权利要求1所述的高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维，其特征在于所述的特种纤维的纤维纤度范围在210-5610dtex。
5.一种高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维的生产方法，其特征在于所述的方法包括：
a．将0.03-0.08重量份酮类稳定剂，0.05-0.12重量份溴类防老剂，0.01-0.03重量份磷酸盐分子量调节剂依次加入第一调配罐中，常温，加入等体积的无离子水，搅拌后待用；将0.2-0.6重量份戊二酸，0.8-1.5重量份己二酸按照配方比例依次加入第二调配罐中，常温，搅拌后待用；将0.9-1.9重量份己二胺按照配方比例加入到成盐反应器中，根据浓度要求计量加入无离子水，缓慢搅拌；将第二调配罐中的混合物缓慢加入成盐反应器中，控制温度30-60℃，待完全中和反应后，生成尼龙66盐初始原料，然后用输送泵打入储罐中；
b．在储罐中做循环净化处理，在3-5Mpa工作压力下，液态盐从外向里流动，经过循环过滤的盐用泵输送到精制盐槽，该槽用温水保温；将精制盐槽的盐溶液分批打入计量罐中，然后将第一调配罐的辅料添加剂分批加入计量罐中，搅拌，温水保温；将搅拌混合好含添加剂的精制盐液用自由落体的方法打入中间储槽，待用，温水保温；
c．将中间储槽的盐通过列管预热器打入到一效和二效蒸发器，将中间储槽的盐的浓度从50%分别浓缩到60%、70%，压力0.5-3Kpa，温度105-130℃，加热介质采用预热循环利用；将经过浓缩的盐液通过列管预热器，用泵打入反应器中，预热采用DTA热载体，温度200-230℃；反应器中的聚合物分三段加热控制，反应压力为16-18Mpa，克分子停留时间1.4-2.0Hr，反应生产出的高聚合物粘度30-45厘泊，分子量控制在13000-17500；
d．将反应器中初始生成的高聚物用泵输送到聚合器，聚合器通入氮气保护，聚合工艺温度设定为280-300℃，采用DTA循环加热，克分子停留时间约15-30分钟，分子量控制在16000-20000；将聚合器中的聚合物用泵输送到负压聚合器中，后聚合器在作业过程中通入氮气，负压采用高速水喷射泵，以流速与压力成反比的理论，根据液位调整到真空度负300-500毫米汞柱，用4kg/cm2水蒸气补充予以平衡，克分子停留时间为10-20分钟，分子量控制在20000-24000，粘度控在67-73厘泊，保持良好的流变性；
e．将聚合完成的聚合物用泵输送到纺丝工程的纺丝箱中，输送压力9-17Mpa，输送温度280-300℃，纺丝箱温度280-320℃，组件压力11-18Mpa，组件内40-80目金属砂过滤，组件上位周期14-18天，纺丝计量泵16-32rpm；
丝束徐冷器温度260-275℃，纺丝冷风温度16-20℃，纺丝冷风速度0.4-0.7m/s，湿度60-70%，室内环境温度18-22℃，环境相对湿度50-80%；纺丝牵伸联合机采用4对罗拉，1G:50-80℃，2G:190-220℃，3G:200-210℃，4G:180-200℃，纺丝总牵伸比5.0-5.5倍，纺丝速度2000-2800m/min，成品纤维8.0-11kg/筒；最后生产出高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维成品。
6.根据权利要求5所述的高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维的生产方法，其特征在于所述的步骤a第一调配罐、第二调配罐的搅拌时间都为5-10分钟；成盐反应器中的搅拌速度为20-50rpm；将第二调配罐中的混合物缓慢加入到成盐反应器中时，反应时间2Hr，搅拌速度20-50rpm。
7.根据权利要求5所述的高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维的生产方法，其特征在于所述的步骤b中净化处理采用圆形柱式微孔树脂滤材；精制盐槽的保温温度为50-55℃；计量罐中的搅拌速度为30-60rpm，时间20-30分钟，保温温度为50-55℃；中间储槽的保温温度为50-55℃。
8.根据权利要求5所述的高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维的生产方法，其特征在于所述的步骤c的三段加热控制：第一段温度控制在230-250℃，第二段、第三段分别控制在260-300℃。
9.根据权利要求5所述的高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维的生产方法，其特征在于所述的步骤d中将反应器中初始生成的高聚物用泵输送到聚合器时，其输送管路采用变形直径，由小逐渐增大，压力由高逐渐变低，聚合器罐体设计为夹套式。
10.根据权利要求5所述的高粘低流变聚己二酰己二胺特种纤维的生产方法，其特征在于所述的步骤d中用4kg/cm2水蒸气补充予以平衡，第一段处理温度为150-180℃，第二段处理温度为200-220℃，第三段处理温度为240-280℃，第四段处理温度为300-320℃。
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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 |