CN109440232A - 一种制备聚酰亚胺纤维长丝的亚胺化装置及亚胺化方法 - Google Patents

一种制备聚酰亚胺纤维长丝的亚胺化装置及亚胺化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚酰亚胺制备领域，公开了一种制备聚酰亚胺纤维长丝的亚胺化装置及亚胺化方法，该装置包括密封的筒体和设于所述筒体内的旋转式多层油池形丝卷放置架；所述旋转式多层油池形丝卷放置架包括垂直设于筒体内的旋转支撑轴和多个依次串联固定于旋转支撑轴上的丝卷放置槽；旋转支撑轴的一端贯穿筒体的顶部或底部并与配套的电机连接；筒体的内壁上对应于每一层丝卷放置槽位置设有若干微波发射器和红外线发射器。本发明装置能够大幅度提高单位时间内纤维亚胺化处理的数量，提高生产效率，大幅度降低能耗和生产成本，而且处理后纤维丝条不发生粘结，在拉伸后加工及使用过程中退绕张力波动小，不易断头，使用性能好。

Description

一种制备聚酰亚胺纤维长丝的亚胺化装置及亚胺化方法
技术领域
本发明涉及聚酰亚胺制备领域，尤其涉及一种制备聚酰亚胺纤维长丝的亚胺化装置及亚胺化方法。
背景技术
聚酰胺亚胺纤维是一种具有耐高温、耐酸腐蚀性、抗菌、绝缘屏蔽、阻燃、自熄、透波性、防辐射等多种功能性的纤维材料，属于高性能纤维材料，多适用于军工、航空航天以及高温、低温等恶劣环境条件等，而且隔热保暖、质轻、柔软也是制作消防服、海军服等军装面料的理想材料，应用较为广泛。
但是聚酰亚胺纤维生产技术要求高，难度大，生产成本较高，特别是亚胺化处理主要是大分子高聚物在高温条件下脱水闭环，需要在高温条件下进行，按照现有技术每批处理丝卷锭数较少，一般1-4锭，速度约100-500m/min，单位时间生产量较少，成本很高，而且多采用热辊处理，电耗成本很高，产品亚胺化质量均匀性较差。并且处理后纤维丝卷丝条上内外层接触部分容易粘结，在拉伸后加工及使用过程中退绕张力波动大，容易断头，生产效率低下，使用困难。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种制备聚酰亚胺纤维长丝的亚胺化装置及亚胺化方法。在聚酰亚胺纤维两步法生产过程中，本发明装置能够大幅度提高单位时间内纤维亚胺化处理的数量，提高生产效率，大幅度降低能耗和生产成本，而且处理后纤维丝条不发生粘结，在拉伸后加工及使用过程中退绕张力波动小，不易断头，使用性能好。
本发明的具体技术方案为：一种制备聚酰亚胺纤维长丝的亚胺化装置，包括密封的筒体和设于所述筒体内的旋转式多层油池形丝卷放置架；所述旋转式多层油池形丝卷放置架包括垂直设于筒体内的旋转支撑轴和多个依次串联固定于旋转支撑轴上的丝卷放置槽；旋转支撑轴的一端贯穿筒体的顶部或底部并与配套的电机连接；筒体的内壁上对应于每一层丝卷放置槽位置设有若干微波发射器和红外线发射器。
本发明装置的工作原理为：该装置具有密封性筒体，能够保持真空状态，筒体内具有旋转式多层油池形丝卷放置架，并可以不同速度整体旋转。筒体内壁上对应每层丝卷放置区分别设有微波发射器和红外发射器为纤维的亚胺化提供热量。具体地，本发明利用红外线为亚胺化提供主要热量，利用微波的穿透性能以及高温油剂加热，与现有技术中采用热辊热压相比，本发明能够平衡丝卷内外加热差异，保证丝卷内外受热均匀，确保丝卷内外亚胺化效果均匀一致。
作为优选，位于同一层的微波发射器和红外线发射器间隔均距分布。
作为优选，位于同一层的微波发射器和红外线发射器的数量分别为3个。
作为优选，所述丝卷放置槽的层数为3层。
作为优选，所述筒体为圆柱型，所述丝卷放置槽为顶部开口的圆盘型；筒体的内壁与丝卷放置槽外侧的间距为1-2cm。
红外和微波交叉分布，并且在同一水平面沿圆周间隔均匀分布，以提高整个丝卷存放区油剂及丝卷受热均匀性，同时红外加热具有从外到内的梯度差，而微波具有内外一致性，但加热太快，不以利纤维亚胺化反应（亚胺化反应需要一定时间），因此采用以外红加热为主，微波进行内外均衡补偿加热的综合热处理亚胺化处理，提高纤维亚胺化效率和均匀性。
作为优选，所述丝卷放置槽的侧壁高度大于其容纳的丝卷高度的10-20%，确保纤维丝卷放入后能够达到浸泡状态。
作为优选，所述红外发射器的工作功率范围为50-150KW，微波发射器的工作功率范围为0-6KW。
一种利用上述亚胺化装置进行聚酰亚胺纤维长丝亚胺化的方法，包括以下步骤：
1）将丝卷放置于丝卷放置槽内，然后添加经过稀释的耐高温油剂使丝卷浸没；
2）对筒体内抽真空，控制丝卷放置槽旋转；利用微波发射器和红外线发射器加热进行亚胺化处理；
3）亚胺化终温度控制在270-350℃，升温过程按以下步骤进行：
0-100℃时，红外功率为90-110KW ，微波功率为1-3KW，平衡25-35min；
100-150℃时，红外功率为80-100KW，微波功率为1-3KW，平衡50-70min；
150-200℃时，红外功率为70-90KW，微波功率为2-4KW，平衡110-130min；
200-250℃时，红外功率为70-90KW，微波功率为3-5KW，平衡140-160min；
250-350℃时，红外功率为70-90KW，微波功率为3-5KW，平衡320-400min，其中，平衡阶段各功率根据温度变化自动调整，保持恒温。
本发明亚胺化是采用红外和微波配合，红外加热较慢，并且存在丝卷内外梯度差，微波加热快且具有内外一致性，因此采用红外为主，微波补偿，平衡内外效果的加热处理方式，纤维亚胺化反应主要在高温阶段，而且聚酰胺亚胺纤维具有耐高温性能，因此在低温阶段升温速率可以快些，而且平衡时间短一些，但在高温阶段为保证丝卷内外层亚胺化均匀性，升温速率要慢，而且平衡时间要常，方可保证其均匀性。
作为优选，步骤2）中，将筒体内真空度控制在-0.10Mpa至-0.50Mpa，控制丝卷放置槽的转速为3-15rpm。
作为优选，所述耐高温油剂包括以下质量百分比的组分：
二甲基硅油，30-40%，
失水山梨醇单油酸脂聚醚，6-10%，
十二烷基磷酸脂二乙醇胺，8-12%，
脂肪醇聚氧乙烯醚，10-20%，
三乙醇胺，6-10%，
异构十三醇无规聚醚，11-17%，
三聚甘油脂肪酸酯，8-12%，
十二烷基聚氧乙烯醚，2-6%。
本发明采用耐高温油剂，具备在500℃条件下不分解、不挥发、不分层、不发生异常反应，可保持原有使用性能。丝卷在高温油剂中处于浸泡状态，以便丝条残留的DMAC（纺丝用溶剂）能够逸出并留在高温油剂中，从而使亚胺化处理后丝卷在拉伸及使用过程中不发生粘连，保证退绕和使用性能好。
本发明的油剂是根据聚酰亚胺纤维生产制备过程条件以在不同制备生产阶段的纤维状态和特性进行调配。本发明的油剂严选了上述各组分并严格限定了配比，在各组分协同配合下，其热分解温度在600℃以上，具有极好的耐高温效果。可以保证油剂在500℃条件下使用，不挥发发烟，不分解，各成份之间相互融合性能好，与纤维表面的结合力以及渗透性好，并能在纤维表面形成均匀的油膜，能够很好的保护纤维不受损伤。
本发明油剂可提高纤维强度，该油剂与聚酰胺亚胺纤维结合性好，具有很好地成膜性能，油膜强度较高，对纤维丝条保护性强，可以提高纤维强度30%。
虽然上述配方中，大多数组分或许已经在现有技术中有公开作为纺丝油剂的，但是本发明人想要强调的是，本发明的创造性并不仅仅在于将各单一组分用作聚酰亚胺纤维的纺丝油剂，而更是在于如何从现有技术茫茫原料中选取最为适合的组分，并对其进行严格的配比限定，使其发挥协同作用，从而使得油剂的性能达到最佳以满足需求。这一过程需要付出大量的创造性劳动，并非只需通过简单的有限次试验即可获得。
原因在于，从成千上万种原料中选取具体的几种并限定最优配比，获得这一成果需要建立在大量的理论与实践基础上。进一步地，本发明团队在研发过程中发现，油剂组分种类的选择以及各组分之间的配比设定，与油剂综合性能之间的影响关系，由于所要考量的油剂性能较多，并非呈现出非常明显的规律性，往往只微调整某一种组分或者配比参数，就可能会对油剂的某一性能产生具大影响，例如有时热稳定性调好了，但同时乳化性却突然不符要求了。因此本发明的研发是在没有明显规律性导向、具有一定“盲目性”的情况下进行的，而又由于本发明对油剂各方面性能的要求均较高，因此要想获取综合性能俱佳的油剂，对于普通本领域技术人员来说，绝非易事。
具体地，在本发明中，各单一组份的作用表现为：
二甲基硅油具有较好的耐高温性能，并具有良好的与有机物相容性，产品具有较好的润滑性，表面张力较低。二甲基硅油具有适合聚酰亚胺高温纺丝应用的多种特性，并具有与其它成份充分相容的乳化性能，因此它是聚酰亚胺纺丝专用油剂的主要成份。
失水山梨醇单油酸脂聚醚和三聚甘油脂肪酸酯均具有亲水基和亲油基，具有降低液体有机物表面张力作用，有利于保持油剂各有机成份状态的稳定性，是油剂成份重要的稳定剂，但二者对不同分子量高聚物和不同结构物质起的作用各不相同，因此同时添加使用。
十二烷基磷酸脂二乙醇胺具有良好的抗氧化性能，可在高温条件下保护油剂成份不被氧化或减缓氧化，保证油剂的使用性能，是良好的高温抗氧化剂。
脂肪醇聚氧乙烯醚是重要非离子表面活性剂，具有增强油剂成份乳化效果和消泡作用，该成份有利于促进油剂的乳化效果，并防止油剂在使用时气泡，影响油膜均匀性和强度，降低对纤维丝条的保护性能。
三乙醇胺具有增稠、调节油剂pH值平衡以及去污易洗等特性，可以调节油剂粘度，确保油剂在纤维表面的附着性，同时又可以保证纤维织物去油易洗效果，防止织物染色发生漂移，造成染色不均。
异构十三醇无规聚醚是良好的抗静电剂，可以有效消除纺丝过程丝条运动产生的静电，保证纤维集束性和抱合性。
十二烷基聚氧乙烯醚主要由亲水基团、亲油基团构成，具有降低溶液表面张力，起到容易洗涤、乳化，并提高油剂与纤维结合浸润和分散性能的作用，是保证油剂均匀分布，稳定、不沉淀分层的作用。
除了上述各组分各自发挥性能和作用外，在本发明中，以上各成份按一定顺序相互包覆乳化，形成分散均匀的分散相，还起到了互相协同增效，实现了1+1大于2的技术效果。
作为优选，所述耐高温油剂稀释后的浓度为5-15wt%。
作为优选，所述耐高温油剂的制备方法为：
按配比取各组分，将二甲基硅油放入油剂调配装置，升温并以25-30rpm的速度搅拌，温度达到95-105℃后平衡20-30min，然后在搅拌条件下依次加入失水山梨醇单油酸脂聚醚，十二烷基磷酸脂二乙醇胺，脂肪醇聚氧乙烯醚，三乙醇胺，异构十三醇无规聚醚，三聚甘油脂肪酸酯，十二烷基聚氧乙烯醚；其中，在每加入一种组分后搅拌35-40min，搅拌速度为40-45rpm，待各组分加入完成后，提高搅拌速度至50-60rpm，然后升温至150-160℃，平衡6-12h后，降至室温。
本发明油剂的调配方法，主要是为保证油剂的效果，在调配过程中要严格控制配方中各组分的比例的同时，还要严格把控各成分加入顺序、温度状态、搅拌速度和时间，确保各成份相互包覆和乳化分散，以保证各成份之间的相互融合，并能充分发挥各自的效果和作用，从而保证油剂的整体使用效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明装置对纤维亚胺化处理效率高，单位时间产量高，每次处理丝卷可达60锭以上（现有技术的热辊热压法为1-4锭），能耗和成本低，能更好的适应批量化生产。
2、本发明装置利用红外线为亚胺化提供主要热量，利用微波的穿透性能以及高温油剂加热，平衡丝卷内外加热差异，保证丝卷内外受热均匀，确保丝卷内外亚胺化效果均匀一致。
3、本发明方法中所用耐高温油剂的热稳定性好，可在500℃条件下使用，不挥发发烟，不分解，各成份之间相互融合性能好。并且该油剂在亚胺化过程中，可促进纤维残留的溶剂的析出，扩散至油剂中，可以带出较多的纤维中残留的二甲基乙酰胺溶剂，避免丝条之间因溶剂含量过多而发生粘连，退绕困难，造成断头，从而提高纤维退绕和使用性能。
附图说明
图1本发明装置的一种结构示意图。
附图标记为：筒体1、丝卷放置槽2、微波发射器3、红外线发射器4、旋转支撑轴5。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
如图1所示，一种制备聚酰亚胺纤维长丝的亚胺化装置，包括圆柱型、密封的筒体1和设于所述筒体内的旋转式多层油池形丝卷放置架（为顶部开口的圆盘型）；所述旋转式多层油池形丝卷放置架包括垂直设于筒体内的旋转支撑轴5和多个依次串联固定于旋转支撑轴上的丝卷放置槽2；旋转支撑轴的一端贯穿筒体的顶部或底部并与配套的电机连接；筒体的内壁上对应于每一层丝卷放置槽位置设有若干微波发射器3（工作功率范围为0-6KW）和红外线发射器4（工作功率范围为50-150KW）。其中，位于同一层的微波发射器和红外线发射器间隔均距分布。筒体的内壁与丝卷放置槽外侧的间距为1-2cm。丝卷放置槽的侧壁高度大于其容纳的丝卷高度的10-20%。
聚酰亚胺纤维长丝亚胺化的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将丝卷放置于丝卷放置槽内，然后添加经过稀释的耐高温油剂使丝卷浸没；
2）将筒体内真空度控制在-0.10Mpa至-0.50Mpa，控制丝卷放置槽的转速为3-15rpm；利用微波发射器和红外线发射器加热进行亚胺化处理；
3）亚胺化终温度控制在270-350℃，升温过程按以下步骤进行：
0-100℃时，红外功率为90-110KW ，微波功率为1-3KW，平衡25-35min；
100-150℃时，红外功率为80-100KW，微波功率为1-3KW，平衡50-70min；
150-200℃时，红外功率为70-90KW，微波功率为2-4KW，平衡110-130min；
200-250℃时，红外功率为70-90KW，微波功率为3-5KW，平衡140-160min；
250-350℃时，红外功率为70-90KW，微波功率为3-5KW，平衡320-400min；
其中，平衡阶段各功率根据温度变化自动调整，保持恒温。
其中，耐高温油剂包括以下质量百分比的组分：
二甲基硅油，30-40%，
失水山梨醇单油酸脂聚醚，6-10%，
十二烷基磷酸脂二乙醇胺，8-12%，
脂肪醇聚氧乙烯醚，10-20%，
三乙醇胺，6-10%，
异构十三醇无规聚醚，11-17%，
三聚甘油脂肪酸酯，8-12%，
十二烷基聚氧乙烯醚，2-6%。
所述耐高温油剂的制备方法，包括以下步骤：
按配比取各组分，将二甲基硅油放入具有蒸汽加热和冷冻水冷却系统油剂调配装置，升温并搅拌，搅拌速度为25-30rpm，温度达到95-105℃后平衡20-30min，然后在搅拌条件下依次加入失水山梨醇单油酸脂聚醚，十二烷基磷酸脂二乙醇胺，脂肪醇聚氧乙烯醚，三乙醇胺，异构十三醇无规聚醚，三聚甘油脂肪酸酯，十二烷基聚氧乙烯醚。在每加入一种组分后搅拌35-40min，搅拌速度为40-45rpm，待各组分加入完成后，提高搅拌速度至50-60rpm，然后升温至150-160℃，平衡6-12h后，降至室温。在使用前，将所得油剂稀释至浓度为5-15wt%。
实施例1
一种制备聚酰亚胺纤维长丝的亚胺化装置，包括圆柱型、密封的筒体和设于所述筒体内的旋转式多层油池形丝卷放置架（为顶部开口的圆盘型）；所述旋转式多层油池形丝卷放置架包括垂直设于筒体内的旋转支撑轴和三层依次串联固定于旋转支撑轴上的丝卷放置槽；旋转支撑轴的一端贯穿筒体的顶部或底部并与配套的电机连接；筒体的内壁上对应于每一层丝卷放置槽位置设有三个微波发射器（工作功率范围为0-6KW）和三个红外线发射器（工作功率范围为50-150KW）。其中，位于同一层的微波发射器和红外线发射器间隔均距分布。筒体的内壁与丝卷放置槽外侧的间距为1.5cm。所述丝卷放置槽的侧壁高度大于其容纳的丝卷高度的20%。
聚酰亚胺纤维长丝亚胺化的方法，包括以下步骤：
1）将丝卷放置于丝卷放置槽内，然后添加经过稀释的耐高温油剂（5wt%）使丝卷浸没，油位高度为丝卷高度的120%；
2）将筒体内真空度控制在-0.10Mpa至-0.50Mpa，控制丝卷放置槽的转速为15rpm；利用微波发射器和红外线发射器加热进行亚胺化处理；
3）亚胺化终温度控制在350℃，升温过程按以下步骤进行：
0-100℃时，红外功率为100KW ，微波功率为2KW，平衡30min；
100-150℃时，红外功率为90KW，微波功率为2KW，平衡60min；
150-200℃时，红外功率为80KW，微波功率为3KW，平衡120min；
200-250℃时，红外功率为80KW，微波功率为4KW，平衡150min；
250-350℃时，红外功率为80KW，微波功率为4KW，平衡360min；
其中，平衡阶段各功率根据温度变化自动调整，保持恒温。
本实施例中，耐高温油剂包括以下质量百分比的组分：
二甲基硅油，35%，
失水山梨醇单油酸脂聚醚，7%，
十二烷基磷酸脂二乙醇胺，10%，
脂肪醇聚氧乙烯醚，13%，
三乙醇胺，8%，
异构十三醇无规聚醚，13%，
三聚甘油脂肪酸酯，10%，
十二烷基聚氧乙烯醚，4%。
制备方法：使用具有蒸汽加热和冷冻水降温的温控系统的油剂调配装置，首先是按照制备油剂配方比例和油剂制备生产量，取二甲基硅油放入油剂调配装置，然后进行升温并搅拌，搅拌速度为30rpm，在温度达到100℃时平衡30min，然后依次加入配方中的各种成份，在每加入一种成份后搅拌40min，搅拌速度为45rpm，待各成分加入完成后，提高搅拌速度为55rpm，然后升温至160℃，平衡12小时后，进行降温至室温，制得300公斤成品油剂。
经纺丝过程及纤维成品测试：油剂发烟温度高达520℃，热分解温度586℃，热稳定性极好，油剂乳化性能好，长期放置透明度高，不分层。
纤维成品油剂易去洗，油剂浸润性好，油膜覆盖均匀性好。纤维丝卷具有较好的后拉伸退绕性能，张力均匀，纤维拉伸比高达2.5，得到的聚酰亚胺纤维单丝强度高达6.7CN/dtex，复丝强度6.3CN/dtex，断裂伸长率为18%。
实施例2
本实施例与实施例1的装置相同。
聚酰亚胺纤维长丝亚胺化的方法，包括以下步骤：
1）将丝卷放置于丝卷放置槽内，然后添加经过稀释的耐高温油剂（5wt%）使丝卷浸没，油位高度为丝卷高度的110%；
2）将筒体内真空度控制在-0.10Mpa至-0.50Mpa，控制丝卷放置槽的转速为3rpm；利用微波发射器和红外线发射器加热进行亚胺化处理；
3）亚胺化终温度控制在270℃，升温过程按以下步骤进行：
0-100℃时，红外功率为100KW ，微波功率为2KW，平衡30min；
100-150℃时，红外功率为90KW，微波功率为2KW，平衡60min；
150-200℃时，红外功率为80KW，微波功率为3KW，平衡120min；
200-250℃时，红外功率为80KW，微波功率为4KW，平衡150min；
250-350℃时，红外功率为80KW，微波功率为4KW，平衡360min；
其中，平衡阶段各功率根据温度变化自动调整，保持恒温。
本实施例中，耐高温油剂包括以下质量百分比的组分：
二甲基硅油，34%，
失水山梨醇单油酸脂聚醚，8%，
十二烷基磷酸脂二乙醇胺，9%，
脂肪醇聚氧乙烯醚，14%，
三乙醇胺，7%，
异构十三醇无规聚醚，14%，
三聚甘油脂肪酸酯，9%，
十二烷基聚氧乙烯醚，5%。
制备方法：使用具有蒸汽加热和冷冻水降温的温控系统的油剂调配装置，首先是按照制备油剂配方比例和油剂制备生产量，取二甲基硅油放入油剂调配装置，然后进行升温并搅拌，搅拌速度为25rpm，在温度达到100℃时平衡20min，然后依次加入配方中的各种成份，在每加入一种成份后搅拌35min，搅拌速度为40rpm，待各成分加入完成后，提高搅拌速度为50rpm，然后升温至150℃，平衡6小时后，进行降温至室温，制得500公斤成品油剂。
纺丝过程及纤维成品测试：油剂发烟温度高达500℃，热分解温度546℃，热稳定性较好，油剂乳化性能好，长期放置透明度高，不分层。
纤维成品油剂易去洗，油剂浸润性好，油膜覆盖均匀性好。纤维丝卷具有较好的后拉伸退绕性能，张力均匀，纤维拉伸比高达2.0，得到的聚酰亚胺纤维单丝强度高达5.8CN/dtex，复丝强度5.6 CN/dtex，断裂伸长率为22%。
实施例3
本实施例与实施例1的装置相同。
聚酰亚胺纤维长丝亚胺化的方法，包括以下步骤：
1）将丝卷放置于丝卷放置槽内，然后添加经过稀释的耐高温油剂（5wt%）使丝卷浸没，油位高度为丝卷高度的115%；
2）将筒体内真空度控制在-0.10Mpa至-0.50Mpa，控制丝卷放置槽的转速为10rpm；利用微波发射器和红外线发射器加热进行亚胺化处理；
3）亚胺化终温度控制在300℃，升温过程按以下步骤进行：
0-100℃时，红外功率为100KW ，微波功率为2KW，平衡30min；
100-150℃时，红外功率为90KW，微波功率为2KW，平衡60min；
150-200℃时，红外功率为80KW，微波功率为3KW，平衡120min；
200-250℃时，红外功率为80KW，微波功率为4KW，平衡150min；
250-350℃时，红外功率为80KW，微波功率为4KW，平衡360min；
其中，平衡阶段各功率根据温度变化自动调整，保持恒温。
本实施例中，耐高温油剂包括以下质量百分比的组分：
二甲基硅油，36%，
失水山梨醇单油酸脂聚醚，6%，
十二烷基磷酸脂二乙醇胺，11%，
脂肪醇聚氧乙烯醚，12%，
三乙醇胺，9%，
异构十三醇无规聚醚，12%，
三聚甘油脂肪酸酯，11%，
十二烷基聚氧乙烯醚，3%。
制备方法：使用具有蒸汽加热和冷冻水降温的温控系统的油剂调配装置，首先是按照制备油剂配方比例和油剂制备生产量，取二甲基硅油放入油剂调配装置，然后进行升温并搅拌，搅拌速度为25rpm，在温度达到100℃时平衡20min，然后依次加入配方中的各种成份，在每加入一种成份后搅拌35min，搅拌速度为40rpm，待各成分加入完成后，提高搅拌速度为50rpm，然后升温至150℃，平衡6小时后，进行降温至室温，制得500公斤成品油剂。
纺丝过程及纤维成品测试：油剂发烟温度高达490℃，热分解温度532℃，热稳定性较好，油剂乳化性能好，长期放置透明度高，不分层。
纤维成品油剂易去洗，油剂浸润性好，油膜覆盖均匀性好。纤维丝卷具有较好的后拉伸退绕性能，张力均匀，纤维拉伸比高达2.3，得到的聚酰亚胺纤维单丝强度高达6.3CN/dtex，复丝强度6.0CN/dtex，断裂伸长率为20%。
对比例1
采用现有亚胺化生产技术，在纺丝过程中，纤维成纤后直接经过GR1和GR2热辊，GR1温度250℃，GR2温度300℃，拉伸比最高只能使用2.1，（超过2.1纤维单丝断裂，毛丝较多，纤维强度降低），得到的聚酰亚胺纤维单丝强度为4.6CN/dtex，复丝强度3.9CN/dtex，断裂伸长率为16%。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处在于，采用市购的油剂：
白油 50%
失水山梨醇脂肪酸酯 13%
聚氧乙烯醚 11%
烷基磷酸酯17%
季胺盐4%
异构十三醇无规聚醚 5%。
油剂发烟温度为432℃，热分解温度472℃，热稳定性较差，油剂乳化性较差，长期放置透明度高，不分层。
纤维成品油剂易去洗，油剂浸润性较差，油膜覆盖均匀很差。纤维丝卷的后拉伸退绕性能较差，张力不够均匀，纤维拉伸比为2.0，得到的聚酰亚胺纤维单丝强度为5.0CN/dtex，复丝强度4.6CN/dtex，断裂伸长率为18%。
对比例3（油剂部分配比超出保护范围）
本对比例与实施例1的不同之处在于，油剂配方为：
二甲基硅油，29%，
失水山梨醇单油酸脂聚醚，12%，
十二烷基磷酸脂二乙醇胺，7%，
脂肪醇聚氧乙烯醚，21%，
三乙醇胺，5%，
异构十三醇无规聚醚，18%，
三聚甘油脂肪酸酯，7%，
十二烷基聚氧乙烯醚，1%。
油剂发烟温度为432℃，热分解温度472℃，热稳定性较差，油剂乳化性较差，长期放置透明度高，不分层。
纤维成品油剂易去洗，油剂浸润性较差，油膜覆盖均匀很差。纤维丝卷的后拉伸退绕性能较差，张力不够均匀，纤维拉伸比为2.3，得到的聚酰亚胺纤维单丝强度为5.4CN/dtex，复丝强度5.0CN/dtex，断裂伸长率为19%。
对比例4（油剂部分配比超出保护范围）
本对比例与实施例1的不同之处在于，油剂配方为：
二甲基硅油，41%，
失水山梨醇单油酸脂聚醚，4%，
十二烷基磷酸脂二乙醇胺，13%，
脂肪醇聚氧乙烯醚，8%，
三乙醇胺，11%，
异构十三醇无规聚醚，9%，
三聚甘油脂肪酸酯，13%，
十二烷基聚氧乙烯醚，1%。
油剂发烟温度为461℃，热分解温度486℃，热稳定性一般，油剂乳化性一般，长期放置透明度高，不分层；纤维成品油剂易去洗，油剂浸润性一般，油膜覆盖均匀一般。
纤维成品油剂易去洗，油剂浸润性较差，油膜覆盖均匀很差。纤维丝卷的后拉伸退绕性能较差，张力不够均匀，纤维拉伸比为2.3，得到的聚酰亚胺纤维单丝强度为5.6CN/dtex，复丝强度5.2CN/dtex，断裂伸长率为18%。
对比例5（配比与实施例1相同，但制备时添加顺序不同）
本对比例与实施例1的不同之处在于，油剂制备时添加顺序不同：
使用具有蒸汽加热和冷冻水降温的温控系统的油剂调配装置，首先是按照制备油剂配方比例和油剂制备生产量，取二甲基硅油放入油剂调配装置，然后进行升温并搅拌，搅拌速度为25rpm，在温度达到100℃时平衡20min，然后依次加三乙醇胺，入失水山梨醇单油酸脂聚醚，异构十三醇无规聚醚，十二烷基磷酸脂二乙醇胺，三聚甘油脂肪酸酯，脂肪醇聚氧乙烯醚，十二烷基聚氧乙烯醚，在每加入一种成份后搅拌35min，搅拌速度为40rpm，待各成分加入完成后，提高搅拌速度为50rpm，然后升温至150℃，平衡6小时后，进行降温至室温，制得500公斤成品油剂。
油剂发烟温度高达478℃，热分解温度509℃，热稳定性较好，油剂乳化性较好，长期放置透明度高，不分层；纤维成品油剂易去洗，油剂浸润性较好，油膜覆盖均匀性较好。
纤维成品油剂易去洗，油剂浸润性较差，油膜覆盖均匀很差。纤维丝卷的后拉伸退绕性能较差，张力不够均匀，纤维拉伸比为2.1，得到的聚酰亚胺纤维单丝强度为5.6CN/dtex，复丝强度5.4CN/dtex，断裂伸长率为19%。
通过对实施例1-3以及对比例1-5的实测数据进行对比可知，本发明的亚胺化方法与传统热辊法（对比例1）相比，各方面取得了显著的进步。
同时，油剂对于本发明方法来说也特别重要，本发明的油剂相比于市购传统油剂（对比例2），在各项技术效果上取得了显著的进步。此外，在对比例3-4而言，即使油剂配方稍微超出了权利要求的保护范围，其技术效果就明显要差，由此说明本发明的配比范围是严格限定的，不能随意变动。对于对比例5而言，说明本发明的油剂调制顺序也需要严格按照要求，否则其性能会差很多。
由上述数据对比可知，本发明实施例1所得油剂的综合性能最佳。并且通过分析可知，本发明中组分的配比以及制备时组分的添加顺序也非常关键，直接影响到油剂的综合性能。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种制备聚酰亚胺纤维长丝的亚胺化装置，其特征在于：包括密封的筒体和设于所述筒体内的旋转式多层油池形丝卷放置架；所述旋转式多层油池形丝卷放置架包括垂直设于筒体内的旋转支撑轴和多个依次串联固定于旋转支撑轴上的丝卷放置槽；旋转支撑轴的一端贯穿筒体的顶部或底部并与配套的电机连接；筒体的内壁上对应于每一层丝卷放置槽位置设有若干微波发射器和红外线发射器。
2.如权利要求1所述的一种制备聚酰亚胺纤维长丝的亚胺化装置，其特征在于，位于同一层的微波发射器和红外线发射器间隔均距分布。
3.如权利要求2所述的一种制备聚酰亚胺纤维长丝的亚胺化装置，其特征在于，位于同一层的微波发射器和红外线发射器的数量分别为3个。
4.如权利要求1所述的一种制备聚酰亚胺纤维长丝的亚胺化装置，其特征在于，所述筒体为圆柱型，所述丝卷放置槽为顶部开口的圆盘型；筒体的内壁与丝卷放置槽外侧的间距为1-2cm。
5.如权利要求1或4所述的一种制备聚酰亚胺纤维长丝的亚胺化装置，其特征在于，所述丝卷放置槽的侧壁高度大于其容纳的丝卷高度的10-20%。
6.一种利用如权利要求1所述亚胺化装置进行聚酰亚胺纤维长丝亚胺化的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将丝卷放置于丝卷放置槽内，然后添加经过稀释的耐高温油剂使丝卷浸没；
2）对筒体内抽真空，控制丝卷放置槽旋转；利用微波发射器和红外线发射器加热进行亚胺化处理；
3）亚胺化终温度控制在270-350℃，升温过程按以下步骤进行：
0-100℃时，红外功率为90-110KW ，微波功率为1-3KW，平衡25-35min；
100-150℃时，红外功率为80-100KW，微波功率为1-3KW，平衡50-70min；
150-200℃时，红外功率为70-90KW，微波功率为2-4KW，平衡110-130min；
200-250℃时，红外功率为70-90KW，微波功率为3-5KW，平衡140-160min；
250-350℃时，红外功率为70-90KW，微波功率为3-5KW，平衡320-400min；
其中，平衡阶段各功率根据温度变化自动调整，保持恒温。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2）中，将筒体内真空度控制在-0.10Mpa至-0.50Mpa，控制丝卷放置槽的转速为3-15rpm。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述耐高温油剂包括以下质量百分比的组分：
二甲基硅油，30-40%，
失水山梨醇单油酸脂聚醚，6-10%，
十二烷基磷酸脂二乙醇胺，8-12%，
脂肪醇聚氧乙烯醚，10-20%，
三乙醇胺，6-10%，
异构十三醇无规聚醚，11-17%，
三聚甘油脂肪酸酯，8-12%，
十二烷基聚氧乙烯醚，2-6%。
9.如权利要求6或8所述的方法，其特征在于，所述耐高温油剂稀释后的浓度为5-15wt%。
10.如权利要求6或8所述的方法，其特征在于，所述耐高温油剂的制备方法为：按配比取各组分，将二甲基硅油放入油剂调配装置，升温并以25-30rpm的速度搅拌，温度达到95-105℃后平衡20-30min，然后在搅拌条件下依次加入失水山梨醇单油酸脂聚醚，十二烷基磷酸脂二乙醇胺，脂肪醇聚氧乙烯醚，三乙醇胺，异构十三醇无规聚醚，三聚甘油脂肪酸酯，十二烷基聚氧乙烯醚；其中，在每加入一种组分后搅拌35-40min，搅拌速度为40-45rpm，待各组分加入完成后，提高搅拌速度至50-60rpm，然后升温至150-160℃，平衡6-12h后，降至室温。
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