CN114805790A - 一种消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消光黑色环保聚酰胺‑6切片的生产装置及工艺，包括：原料储罐、动态混合器A、静态混合器A、动态混合器B、静态混合器B、黑颜料色浆配制罐、二氧化钛溶液配制罐、改性剂配制罐、精对苯二甲酸配制罐、前加压聚合器等；本发明通过将混合液在高温下进行原位聚合，首先经过前加压聚合器进行水解开环和初步加聚反应，前加压聚合器顶部的搅拌器对其进行搅拌，生成的初期聚合物输送到后聚合反应器中进行加聚和链平衡反应，生成聚酰胺‑6聚合物熔体，其采用原位聚合方法制得的消光黑色聚酰胺‑6切片，产物的分子量分布比较均匀，消光黑色聚酰胺‑6切片的粘度为2.0～2.8，所纺出来的丝颜色均匀，无色差，色牢度高。

Description

一种消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产装置及工艺
技术领域
本发明涉及聚酰胺-6切片制备技术领域，具体为一种消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产装置及工艺。
背景技术
聚酰胺本身具有电绝缘性能优越，耐碱、耐腐蚀性好，力学性能优良、易成型加工等优良的综合性能。目前国内外制造的色丝主要是利用有光切片与色母粒共混，再进行纺丝而得到色丝，或者使用有光切片进行纺丝，后道工序再进行染整而制得。然而这种传统制造方法存在的问题及缺点如下：
1、添加色母粒中颜料粒径较大，造成纺丝组件周期短、可纺性能差，容易飘丝、断丝。
2、色母粒共混均匀性差，纺出来的丝有色差。
3、染整过程中需要大量的水和染料，并排放出化学需氧量极高的废水，存在很大的污染性。
本发明中，原位聚合着色是在聚合反应前与己内酰胺一起加入聚合釜内进行聚合反应，解决了以上两种传统方法的难题，并且制得的切片色牢度高，所纺出来的丝颜色均匀，无色差，色牢度高，因此纺丝性能提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产装置及工艺，制得的切片色牢度高，所纺出来的丝颜色均匀，无色差，色牢度高，解决了背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产装置，包括原料储罐，还包括配制系统、反应系统、成品仓，所述原料储罐、所述配制系统、所述反应系统以及所述成品仓依次连通。
优选的，所述配制系统包括黑颜料色浆配制罐、二氧化钛溶液配制罐、改性剂配制罐、精对苯二甲酸配制罐，所述黑颜料色浆配制罐的底部连通有动态混合器A，所述二氧化钛溶液配制罐的底部连通有静态混合器A，所述改性剂配制罐的底部连通有动态混合器B，所述精对苯二甲酸配制罐的底部连通有静态混合器B，所述原料储罐、所述动态混合器A、所述静态混合器A、所述动态混合器B以及所述静态混合器B依次连通。
优选的，所述反应系统包括前加压聚合器、后聚合反应器、铸带水下切粒系统、预萃取水罐、萃取塔、脱水机、干燥塔、冷切片料仓，所述静态混合器B、所述前加压聚合器、所述后聚合反应器、所述铸带水下切粒系统、所述预萃取水罐、所述萃取塔、所述脱水机、所述干燥塔、所述冷切片料仓以及所述成品仓依次连通。
一种消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产工艺，包括以下步骤：
步骤1：首先往黑颜料色浆配制罐中定量加入配制好的己内酰胺和水溶液，然后加入颜料分散剂、修复剂、湿润剂，开启循环泵和搅拌器进行充分的混合均匀，然后通过吸粉机将定量的黑颜料吸入黑颜料色浆配制罐中，通过分散砂磨机进行分散、研磨，最后得到黑颜料色浆溶液；
步骤2：往二氧化钛溶液配制罐中定量加入配制好的己内酰胺和水溶液，然后按比例加入二氧化钛分散剂，开启循环泵和搅拌器进行充分的混合均匀，然后通过吸粉机将定量的二氧化钛吸入二氧化钛溶液配制罐中，通过分散砂磨机进行分散、研磨，最后得到二氧化钛溶液；
步骤3：在精对苯二甲酸配制罐和改性剂配制罐中配制一定浓度的精对苯二甲酸溶液和改性剂溶液；
步骤4：原料储罐中的已内酰胺液体通过泵、启动调节阀和质量流量计定量向前加压聚合器中进料，在进料管路上设置动态混合器A、动态混合器B、静态混合器A、静态混合器B，在动态混合器A中，同时按比例加入黑颜料色浆溶液，在静态混合器A中同时按比例加入二氧化钛溶液，在动态混合器B中同时按比例加入改性剂溶液，在静态混合器B中同时按比例加入精对苯二甲酸溶液，最后一起进入前加压聚合器中；
步骤5： 将混合液进行原位聚合，首先经过前加压聚合器进行水解开环和初步加聚反应，前加压聚合器顶部的搅拌器对其进行搅拌，防止黑颜料、二氧化钛发生团聚反应，同时进一步将黑颜料、二氧化钛和己内酰胺混合均匀，生成的初期聚合物输送到后聚合反应器中进行加聚和链平衡反应，生成聚酰胺-6聚合物熔体；
步骤6：将聚酰胺-6聚合物熔体经铸带水下切粒系统，得到初期聚酰胺-6切片；
步骤7：把初期聚酰胺-6切片先放入到预萃取水罐中，用水进行预萃取处理，处理后的初期聚酰胺-6切片和预萃取用水一并放入到萃取塔中进行萃取，含单体和低聚物的初期聚酰胺-6切片在萃取塔被与之逆流接触的萃取水萃取，萃取水温90～120℃，得到萃取聚酰胺-6切片；
步骤8：将萃取聚酰胺-6切片和水通过泵送至脱水机中进行脱水处理，之后利用氮气在干燥塔中进行循环干燥，干燥氮气温度115～130℃，得到消光黑色聚酰胺-6干切片，经过冷切片料仓通入冷氮气循环冷却降温之后，冷却温度35～60℃，最后通过氮气输送至成品仓中存储。
优选的，所述步骤1～步骤8中：己内酰胺100份、水3～10份、精对苯二甲酸0.05～0.5份、改性剂0.1～0.2份、黑颜料1～30份、颜料分散剂0.2～6份、修复剂0.0005～0.03份、湿润剂为0.001～0.015份、二氧化钛0.15～1.5份、二氧化钛分散剂0.0003～0.003份。
优选的，所述步骤1中：黑颜料的粒度为100～500nm。
优选的，所述步骤2中：二氧化钛的粒度为100～700 nm。
优选的，所述步骤5中：初期聚合物的分子量为8000～9800，聚酰胺-6聚合物熔体的分子量为11000～15000 。
优选的，所述步骤8中：消光黑色聚酰胺-6干切片的粘度为2.0～2.8。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明采用原位聚合的方法直接制得改性聚酰胺-6有色切片，制得的切片可直接纺丝而得到客户所需要的功能型色丝，本产品的优点如下：
1、本发明将混合液在高温下进行原位聚合，首先经过前加压聚合器进行水解开环和初步加聚反应，前加压聚合器顶部的搅拌器对其进行搅拌，生成的初期聚合物输送到后聚合反应器中进行加聚和链平衡反应，生成聚酰胺-6聚合物熔体，其中，初期聚合物的分子量为8000~9800 ，聚酰胺-6聚合物熔体的分子量为11000~15000 ，采用原位聚合方法制得的消光黑色聚酰胺-6切片，产物的分子量分布比较均匀，消光黑色聚酰胺-6切片的粘度为2.0~2.8 ，所纺出来的丝颜色均匀，无色差，色牢度高。
2、本发明用经过高度研磨、分散的黑颜料代替黑色母粒，控制黑颜料的粒径在100~500 nm；经过高度研磨、分散的二氧化钛作为消光剂，控制二氧化钛的粒径在100~700 nm，使得纺丝组件使用周期延长，一般能使用3~6个月，从而大大降低了纺丝的生产成本，并且采用分散剂以阻止黑颜料及二氧化钛的再团聚，提高原位聚合的效果，使得消光黑色聚酰胺-6切片的可纺性提高。
3、本发明采用原位聚合方法制消光黑色聚酰胺-6切片，解决了使用有光切片纺丝，后道工序再染色的问题，该产品不用再进行染色，从而解决了染色带来的污染问题，更为环保安全。
附图说明
图1为本发明生产装置的结构示意图。
图中：1、原料储罐；2、动态混合器A；3、静态混合器A；4、动态混合器B；5、静态混合器B；6、黑颜料色浆配制罐；7、二氧化钛溶液配制罐；8、改性剂配制罐；9、精对苯二甲酸配制罐；10、前加压聚合器；11、后聚合反应器；12、铸带水下切粒系统；13、预萃取水罐；14、萃取塔；15、脱水机；16、干燥塔；17、冷切片料仓；18、成品仓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产装置，包括原料储罐1，还包括配制系统、反应系统、成品仓18，所述原料储罐1、所述配制系统、所述反应系统以及所述成品仓18依次连通。
所述配制系统包括黑颜料色浆配制罐6、二氧化钛溶液配制罐7、改性剂配制罐8、精对苯二甲酸配制罐9，所述黑颜料色浆配制罐6的底部连通有动态混合器A2，所述二氧化钛溶液配制罐7的底部连通有静态混合器A3，所述改性剂配制罐8的底部连通有动态混合器B4，所述精对苯二甲酸配制罐9的底部连通有静态混合器B5，所述原料储罐1、所述动态混合器A2、所述静态混合器A3、所述动态混合器B4以及所述静态混合器B5依次连通。
所述反应系统包括前加压聚合器10、后聚合反应器11、铸带水下切粒系统12、预萃取水罐13、萃取塔14、脱水机15、干燥塔16、冷切片料仓17，所述静态混合器B5、所述前加压聚合器10、所述后聚合反应器11、所述铸带水下切粒系统12、所述预萃取水罐13、所述萃取塔14、所述脱水机15、所述干燥塔16、所述冷切片料仓17以及所述成品仓18依次连通；其中前加压聚合器10顶部具有搅拌器，用于搅拌。
一种消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产工艺，包括以下步骤：
步骤1：首先往黑颜料色浆配制罐6中定量加入配制好的己内酰胺和水溶液，然后加入颜料分散剂、修复剂、湿润剂，开启循环泵和搅拌器进行充分的混合均匀，然后通过吸粉机将定量的黑颜料吸入黑颜料色浆配制罐6中，通过分散砂磨机进行分散、研磨，最后得到黑颜料色浆溶液；
较佳地，所述步骤1中：黑颜料的粒度为100～500nm，配制的溶液中黑颜料粒径均在纳米级，同时使用吸粉机能够改善现场环境、保证人体健康，极大的降低黑颜料扬尘的影响；
步骤2：往二氧化钛溶液配制罐7中定量加入配制好的己内酰胺和水溶液，然后按比例加入二氧化钛分散剂，开启循环泵和搅拌器进行充分的混合均匀，然后通过吸粉机将定量的二氧化钛吸入二氧化钛溶液配制罐7中，通过分散砂磨机进行分散、研磨，最后得到二氧化钛溶液；
较佳地，所述步骤2中：二氧化钛的粒度为100～700 nm，配制的溶液中二氧化钛粒径均在纳米级，同时使用吸粉机能够改善现场环境、保证人体健康，极大的降低二氧化钛扬尘的影响；
步骤3：在精对苯二甲酸配制罐9和改性剂配制罐8中配制一定浓度的精对苯二甲酸溶液和改性剂溶液；
步骤4：原料储罐1中的已内酰胺液体通过泵、启动调节阀和质量流量计定量向前加压聚合器10中进料，在进料管路上设置动态混合器A2、动态混合器B4、静态混合器A3、静态混合器B5，在动态混合器A2中，同时按比例加入黑颜料色浆溶液，在静态混合器A3中同时按比例加入二氧化钛溶液，在动态混合器B4中同时按比例加入改性剂溶液，在静态混合器B5中同时按比例加入精对苯二甲酸溶液，最后一起进入前加压聚合器10中；
动态混合器A2让黑颜料与己内酰胺充分混合均匀，防止黑颜料的二次团聚；
静态混合器A3让二氧化钛与己内酰胺充分混合均匀，防止二氧化钛二次团聚；
精对苯二甲酸溶液最后加入，防止反应在管道中提前进行，有可能会堵塞管道；
步骤5： 将混合液进行原位聚合，首先经过前加压聚合器10进行水解开环和初步加聚反应，前加压聚合器10顶部的搅拌器对其进行搅拌，防止黑颜料、二氧化钛发生团聚反应，同时进一步将黑颜料、二氧化钛和己内酰胺混合均匀，生成的初期聚合物输送到后聚合反应器11中进行加聚和链平衡反应，生成聚酰胺-6聚合物熔体；
步骤6：将聚酰胺-6聚合物熔体经铸带水下切粒系统12，得到初期聚酰胺-6切片；
步骤7：把初期聚酰胺-6切片先放入到预萃取水罐13中，用水进行预萃取处理，处理后的初期聚酰胺-6切片和预萃取用水一并放入到萃取塔14中进行萃取，含单体和低聚物的初期聚酰胺-6切片在萃取塔14被与之逆流接触的萃取水萃取，萃取水温90～120℃，得到萃取聚酰胺-6切片；
步骤8：将萃取聚酰胺-6切片和水通过泵送至脱水机15中进行脱水处理，之后利用氮气在干燥塔16中进行循环干燥，干燥氮气温度115～130℃，得到消光黑色聚酰胺-6干切片，经过冷切片料仓17通入冷氮气循环冷却降温之后，冷却温度35～60℃，最后通过氮气输送至成品仓18中存储。
较佳地，所述步骤1～步骤8中：己内酰胺100份、水3～10份、精对苯二甲酸0.05～0.5份、改性剂0.1～0.2份、黑颜料1～30份、颜料分散剂0.2～6份、修复剂0.0005～0.03份、湿润剂为0.001～0.015份、二氧化钛0.15～1.5份、二氧化钛分散剂0.0003～0.003份。
较佳地，所述步骤5中：初期聚合物的分子量为8000～9800，聚酰胺-6聚合物熔体的分子量为11000～15000 。
较佳地，所述步骤8中：消光黑色聚酰胺-6干切片的粘度为2.0～2.8。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产装置，包括原料储罐（1），其特征在于：还包括配制系统、反应系统、成品仓（18），所述原料储罐（1）、所述配制系统、所述反应系统以及所述成品仓（18）依次连通。
2.根据权利要求1所述的消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产装置，其特征在于：所述配制系统包括黑颜料色浆配制罐（6）、二氧化钛溶液配制罐（7）、改性剂配制罐（8）、精对苯二甲酸配制罐（9），所述黑颜料色浆配制罐（6）的底部连通有动态混合器A（2），所述二氧化钛溶液配制罐（7）的底部连通有静态混合器A（3），所述改性剂配制罐（8）的底部连通有动态混合器B（4），所述精对苯二甲酸配制罐（9）的底部连通有静态混合器B（5），所述原料储罐（1）、所述动态混合器A（2）、所述静态混合器A（3）、所述动态混合器B（4）以及所述静态混合器B（5）依次连通。
3.根据权利要求2所述的消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产装置，其特征在于：所述反应系统包括前加压聚合器（10）、后聚合反应器（11）、铸带水下切粒系统（12）、预萃取水罐（13）、萃取塔（14）、脱水机（15）、干燥塔（16）、冷切片料仓（17），所述静态混合器B（5）、所述前加压聚合器（10）、所述后聚合反应器（11）、所述铸带水下切粒系统（12）、所述预萃取水罐（13）、所述萃取塔（14）、所述脱水机（15）、所述干燥塔（16）、所述冷切片料仓（17）以及所述成品仓（18）依次连通。
4.一种根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：首先往黑颜料色浆配制罐（6）中定量加入配制好的己内酰胺和水溶液，然后加入颜料分散剂、修复剂、湿润剂，开启循环泵和搅拌器进行充分的混合均匀，然后通过吸粉机将定量的黑颜料吸入黑颜料色浆配制罐（6）中，通过分散砂磨机进行分散、研磨，最后得到黑颜料色浆溶液；
步骤2：往二氧化钛溶液配制罐（7）中定量加入配制好的己内酰胺和水溶液，然后按比例加入二氧化钛分散剂，开启循环泵和搅拌器进行充分的混合均匀，然后通过吸粉机将定量的二氧化钛吸入二氧化钛溶液配制罐（7）中，通过分散砂磨机进行分散、研磨，最后得到二氧化钛溶液；
步骤3：在精对苯二甲酸配制罐（9）和改性剂配制罐（8）中配制一定浓度的精对苯二甲酸溶液和改性剂溶液；
步骤4：原料储罐（1）中的已内酰胺液体通过泵、启动调节阀和质量流量计定量向前加压聚合器（10）中进料，在进料管路上设置动态混合器A（2）、动态混合器B（4）、静态混合器A（3）、静态混合器B（5），在动态混合器A（2）中，同时按比例加入黑颜料色浆溶液，在静态混合器A（3）中同时按比例加入二氧化钛溶液，在动态混合器B（4）中同时按比例加入改性剂溶液，在静态混合器B（5）中同时按比例加入精对苯二甲酸溶液，最后一起进入前加压聚合器（10）中；
步骤5： 将混合液进行原位聚合，首先经过前加压聚合器（10）进行水解开环和初步加聚反应，前加压聚合器（10）顶部的搅拌器对其进行搅拌，防止黑颜料、二氧化钛发生团聚反应，同时进一步将黑颜料、二氧化钛和己内酰胺混合均匀，生成的初期聚合物输送到后聚合反应器（11）中进行加聚和链平衡反应，生成聚酰胺-6聚合物熔体；
步骤6：将聚酰胺-6聚合物熔体经铸带水下切粒系统（12），得到初期聚酰胺-6切片；
步骤7：把初期聚酰胺-6切片先放入到预萃取水罐（13）中，用水进行预萃取处理，处理后的初期聚酰胺-6切片和预萃取用水一并放入到萃取塔（14）中进行萃取，含单体和低聚物的初期聚酰胺-6切片在萃取塔（14）被与之逆流接触的萃取水萃取，萃取水温90～120℃，得到萃取聚酰胺-6切片；
步骤8：将萃取聚酰胺-6切片和水通过泵送至脱水机（15）中进行脱水处理，之后利用氮气在干燥塔（16）中进行循环干燥，干燥氮气温度115～130℃，得到消光黑色聚酰胺-6干切片，经过冷切片料仓（17）通入冷氮气循环冷却降温之后，冷却温度35～60℃，最后通过氮气输送至成品仓（18）中存储。
5.根据权利要求4所述的消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产工艺，其特征在于：所述步骤1～步骤8中：己内酰胺100份、水3～10份、精对苯二甲酸0.05～0.5份、改性剂0.1～0.2份、黑颜料1～30份、颜料分散剂0.2～6份、修复剂0.0005～0.03份、湿润剂为0.001～0.015份、二氧化钛0.15～1.5份、二氧化钛分散剂0.0003～0.003份。
6.根据权利要求4所述的消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产工艺，其特征在于：所述步骤1中：黑颜料的粒度为100～500nm。
7.根据权利要求4所述的消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产工艺，其特征在于：所述步骤2中：二氧化钛的粒度为100～700 nm。
8.根据权利要求4所述的消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产工艺，其特征在于：所述步骤5中：初期聚合物的分子量为8000～9800，聚酰胺-6聚合物熔体的分子量为11000～15000。
9.根据权利要求4所述的消光黑色环保聚酰胺-6切片的生产工艺，其特征在于：所述步骤8中：消光黑色聚酰胺-6干切片的粘度为2.0～2.8。
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