CN1948567A - 抗起球腈纶及其生产方法 - Google Patents

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本发明涉及一种抗起球腈纶及其生产工艺，它包含有按重量百分比配比的丙烯腈含量为90－ 95％，醋酸乙烯酯含量为10－5％，粘均分子量为35000－50000的丙烯腈共聚物A和丙烯腈含量为86－95％，醋酸乙烯酯含量为14－5％，粘均分子量为50000－60000的丙烯腈共聚物B，按1∶1～2的比例混合，进料的总单体浓度为28－35％，反应温度为55－65℃，pH值为2.0－3.0，转化率为75－85％，混合后的聚合物经过脱水用硫氰酸钠进行溶解，配制成聚合物含量为13.5－14％的粗原液，粗原液经气泡脱出，过滤后得到纺丝原液，通过减少聚合物中二单的含量增加了分子间的密度，降低分子链段的活动性，增加纤维的刚性和对于剪切作用的脆性，使织物中纤维末端不易缠绕成结，获得较好的抗起球效果。

Description

抗起球腈纶及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种应用腈纶两步法聚合工艺生产抗起球腈纶的抗起球腈纶及其生产方法。
背景技术
大多数合成纤维都存在着在使用过程中“起球”这一现象。腈纶大分子呈不规则的螺旋构象，不具有真正的结晶结构，因此，没有严格的结晶区和无定形区，只有高序区和低序区之分，腈纶的这一结构特点，纤维的强力比天然纤维和再生纤维素纤维高得多，而且其制品表面上纤维球粒的形成速率大于脱落速率，因此在摩擦力无法消除纤维球粒的情况下，所形成的这些纤维球粒将会长期保留在织物表面，从而严重影响织物的外观和穿着舒适性。现有腈纶抗起球改性方法是用整理剂处理纤维表面的方法使纤维具有抗起球性能。一般在腈纶纤维或织物表面涂覆一层改性整理剂，以防止织物起毛球。也有用丙烯酸酯共聚物乳液和有机硅等整理剂处理腈纶纤维或织物，对改善织物的起毛起球性能效果明显。这是因为丙烯酸酯共聚物乳液粒子呈一定大小分布，处理过的织物烘干后，丙烯酸酯共聚物以点状颗粒形式将纤维粘合，在外力作用下，纤维向织物表面滑出的可能性减小，故能改善起毛起球性能。这种方法生产的抗起球纤维耐久性差，生产工艺复杂，不适合现有生产工艺。一旦整理剂失效，纤维抗起球性能也随之下降。
发明内容
本发明的目的是利用现有腈纶两步法生产工艺条件，通过聚合物改性的方法，改变聚合物组成、降低聚合物平均分子量、加宽聚合物平均分子量分布，使腈纶纤维具有永久抗起球性能，克服采用整理剂改性方法生产抗起球纤维由于使用时间的延长而降低抗起球性能的缺点。
本发明所述的抗起球腈纶生产工艺如下：
生产抗起球纤维所用的丙烯腈共聚物为两种，第一种聚合物(A)的丙烯腈含量为90-95％，醋酸乙烯酯含量为10-5％，粘均分子量为35000-50000的丙烯腈共聚物；第二种聚合物(B)的丙烯腈含量为86-95％，醋酸乙烯酯含量为14-5％，粘均分子量为50000-60000的丙烯腈共聚物。这两种聚合物的反应均是在纯铝的带夹套的连续反应釜中进行，反应物的进料量由质量流量计进行精确计量，进料的总单体浓度为28-35％，反应温度为55-65℃，釜内的PH值为2.0-3.0，转化率为75-85％。夹套采用冷冻水冷却，用以除去反应产生的热量。反应后的聚合物经反应终止，脱出单体，水洗进入聚合物混合。聚合物A和聚合物B按1∶1～2的比例进行充分混合，混合后的聚合物经过脱水用硫氰酸钠进行溶解，配制成聚合物含量为13.5-14％的的粗原液，粗原液经气泡脱出，过滤后用作纺丝原液。纺丝原液经调温调压后进入纺丝机进行湿法成型，在经溶剂牵伸，水洗，预热，热牵伸，冷却，调温调湿，定型，上油，卷曲，烘干作为中间产品，该产品可直接以丝束形式出厂，用来进行拉断制条；也可切断成短纤维，以短纤维形式出厂。
聚合物中二单含量的确定减少了聚合物中二单的含量，增加了分子间的密度，降低分子链段的活动性，增加纤维的刚性和对于剪切作用的脆性，获得了较好的抗起球效果。采用一种低二单聚合物低分子量(A)和一种常规二单聚合物(B)按一定比例聚合物混合的方法，使混合后的聚合物中的第二单体含量降低，而提高聚合物中的AN(丙烯腈)含量，使聚合物中AN大于92％，第二单体(VA)低于8％，从而提高纤维的刚性和脆性，使织物中纤维末端不易缠绕成结。第一单体为AN，第二单体也可以是MA、MMA。
聚合物平均分子量的确定
降低聚合物的平均分子量，从而降低纤维的断裂延伸度，即使织物起球也易于脱落。我们采用一种聚合物(A)和聚合物(B)按一定比例混合的方法，使混合后的聚合物分子量降低，混合后分子量在40000-48000的范围内。通过两种聚合物混合的方法来加宽分子量分布，从而改变纤维的勾强、勾伸降低，达到抗起球的目的。A聚合物分子量控制在35000-50000，B聚合物分子量控制在50000-60000，按一定比例混合使平均分子量达到要求，由于是两种分子量的聚合物混合，所以分子量分布变宽。
两种聚合物指标的确定
我们根据抗起球机理和聚合物组成与抗起球性能的关系，分别生产两种聚合物，这两种聚合物按比例1∶1～2混合，混合后的聚合物我们称为抗起球聚合物。A、B两种聚合物的指标如下：
                         表1聚合物指标
  聚合物指标   A   B
  Mk(平均分子量)PDN(可染数)VA(醋酸乙烯酯)   35000-500009.0-9.55.0-9.0   50000-6000012.0--13.09.0-14.0
抗起球聚合物指标：平均分子量Mk：45000-48000，可染数PDN：10.5-11.5，二单含量：VA：5-8％，AN：95-92％。
抗起球纤维生产工艺参数的确定
聚合部分：除聚合釜进料参数外其他参数与生产常规聚合物生产参数相同，A、B两种聚合物进料参数如表2；
表2聚合部分工艺参数
  工艺参数   说明   控制指标A   控制指标B
  AN进料量/kg.h-1VA进料量/kg.h-1SO进料量/kg.h-1CAT进料量/kg.h-1WDE“A”进料量/kg.h-1BME进料量/kg.h-1聚合釜温度/℃   丙烯腈进料量醋酸乙烯酯进料量氧化剂进料量还原剂进料量A级水进料量巯基乙醇进料量聚合釜温度   91.0-95.09-525.0-30.018.0-22.0170-1800.37-0.560±0.5   91-869-1428.0-35.022.0-26.0162-1800.37-0.5560±0.5
纺丝部分：定型参数进行一定调整外，其他工艺条件同常规纺丝参数相同，后处理工艺均与常规腈纶生产工艺相同，见表3。
                     表3纺丝部分主要工艺参数
  工艺参数   说明   控制指标
  PIC6001/MPaPIC6002/MPaTIC6006/℃TI6212/℃DIC6801/kg.cm-3凝固浴浓度％凝固浴温度/℃定型压力kg/cm-2   供纺压力纺丝压力供纺温度纺丝温度凝固浴比重   0.3±0.50.3±0.570±565±101.093±0.00314±0.21±0.020.5-2.0(常规2.0-3.5)
普通腈纶制品，起球除了与织物结构、纱线密度和短纤维切断长度等有关外，还与腈纶纤维本身性能有密切关系。腈纶纤维起球的因素主要有剪切强度和抗张强度。因此，适当降低纤维的断裂强度、钩强、延伸度和钩伸，有利于改善纤维的抗起球性能。
这种方法生产抗起球纤维不改变原生产路线，工艺简单可行，不增加任何设备，抗起球腈纶常规质量指标已达到企业产品标准，纤维抗起球性能等级达到3-4级，产品进行了后纺加工试验，效果也很好。
这种抗起球腈纶除了具有普通纤维的一般特点外，还具有蓬松不起球、柔软而滑爽的手感，光泽明显优于常规产品，改善了腈纶服用性能，外观和美感，提高了腈纶产品的品质，纯纺，混纺或与羊毛混纺都具有抗起球的效果。适用于以丙烯腈(AN)为第一单体，以醋酸乙烯酯(VA)为第二单体，用氧化还原体系做引发剂的，水相悬浮法的丙烯腈共聚物的生产工艺。同样也适用于含阳离子染料可染的第三单体，以氧化还原体系做引发剂的的水相悬浮法聚合工艺。纺丝工艺采用湿法纺丝的腈纶生产工艺。
附图说明
图1抗起球腈纶生产工艺。
具体实施方式
实施例1
抗起球纤维中试试验：
聚合物A的生产，A聚合物具体参数见表4，反应是在纯铝的带夹套的连续反应釜中进行，反应物的进料量由质量流量计进行精确计量，进料的总单体浓度为28％，反应温度为65℃，釜内的PH值为3.0，转化率为85％，夹套采用冷冻水冷却，用以除去反应产生的热量，反应后的聚合物经反应终止，脱出单体，水洗进入聚合物混合；
聚合物B的生产，A聚合物生产7小时后改B套参数，生产B聚合物，具体参数见表5，制备方法和工艺条件同聚合物A制备方法和工艺条件；
A、B两种聚合物按1∶1比例在混合罐中混合生产原液；
脱水、浆化系统：浆化罐内清理干净，脱水机真空度控制到最低，转鼓速度最低，浆化水量、调整进料量，浆化罐液位达60％以上开始溶解；
溶解、脱泡、供胶系统：为了提高溶解效果，从脱泡出料泵处配一条管线到高剪切泵，使溶解罐中的胶再走一次高剪切泵，根据化验数据计算溶解比值，按比值调整进料量平稳，脱水后的混合物用硫氰酸钠溶解，配制成聚合物含量为14％的的粗原液，原液PAN、NaSCN指标(PAN：13±0.5％，NaSCN：39±0.5％)；
纺丝生产：
定型：定型压力为1.0kg/cm-2，定型温度分别为110℃；
上油系统：监测油剂浓度，按要求控制丝束上油剂含量；
聚合釜参数：
                     表4A聚合物生产配方
  位号   名称   表号   单位   控制指标   比值
  20-2.1聚合釜   AN进料量   FIC4702   kg/h   104.9   C＝30％
  VA进料量   FIC4756   kg/h   8.39   AN/VA＝12.5
  SO进料量   FIC4703   kg/h   29.2   SO/M＝0.520
  CAT进料量   FIC4757   kg/h   19.4   R/M＝1.719
  WDE“A”进料量   FIC4708   kg/h   162
  BME进料量   FIC4720   kg/h   0.48   T/M＝0.418
  聚合釜温度   TIC4710   ℃   60±0.5
  聚合釜搅拌密封水   FI4729   L/h   20
表5B聚合物生产工艺参数
位号   名称 表号 单位 控制指标 比值
  20-2.1聚合釜   AN进料量   FIC4702   kg/h   101.2±0.5   C＝30％
  VA进料量   FIC4756   kg/h   12.5±0.06   AN/VA＝8.3
  SO进料量   FIC4703   kg/h   34.7±0.5   SO/M＝0.618
  CAT进料量   FIC4704   kg/h   24.5±0.1   R/M＝2.161
  WDE“A”进料量   FIC4708   kg/h   173.2±1
  BME进料量   FIC4720   kg/h   0.40±0.03   T/M＝0.353
  聚合釜温度   TIC4710   ℃   60±0.5
聚合釜搅拌密封水   FI4729   L/h   20
  PI4730   MPa   ＜0.25
纺丝主要参数：
                      表6纺丝部分主要工艺参数
  工艺参数   说明   控制指标
  PIC6001/MPaPIC6002/MPaTIC6006/℃TI6212/℃DIC6801/kg.cm-3凝固浴浓度％凝固浴温度/℃定型压力kg/cm-2   供纺压力纺丝压力供纺温度纺丝温度凝固浴比重   0.3±0.50.3±0.570±565±101.093±0.00314±0.21±0.021.0
1、试验结果
实验过程运行平稳，各项参数符合设计参数。生产抗起球聚合物、抗起球纤维指标均达到了要求。具体指标如下：
               A、B聚合物指标：
  聚合物指标   A聚合物   B聚合物
  Mk(平均分子量)PDN(可染数)VA(醋酸乙烯酯)   436009.15.7   5080012.610.2
抗起球聚合物指标
  抗起球聚合物指标
  Mk(平均分子量)PDN(可染数)VA(醋酸乙烯酯)   4730010.67.8
原液PAN、NaSCN指标(PAN：13.9％，NaSCN：39.6％)
表6抗起球纤维全分析结果  2004年10月16日
  序号   指标   化验分析结果
  1.5D   2.5D
  1#   2#   3#   1#   2#   3#
  1   纤偏(10-2)   -1   -5   -3   -4   -1   -2
  2   强度(cN/dtex)   4.0   4.6   3.3   2.8   3.3   2.5
  3   疵点(mg/100g)   13   10   11   12   11   11
  4   上色率(10-2)   72   70   105   89   94   91
  5   卷曲数(10-2)   66   60   52   36   37   40
  6   含油(10-2)   0.15   0.21   0.27   0.3   0.29   0.32
  7   沸收(10-2)   0.5   0.8   1.5   1.5   2.6   2.3
  8   延伸(10-2)   27   30   29   27   28   23
  9   回潮   0.7   0.7   0.2   0.15   0.2   0.18
  10   纤度变异系数(10-2)   20   17   15   21   29   25
  11   抗起球等级   3-4级   3-4级
实施例2
丙烯腈含量为95％，醋酸乙烯酯含量为5％，粘均分子量为35000-50000的丙烯腈共聚物A和丙烯腈含量为85％，醋酸乙烯酯含量为14％，粘均分子量为50000-60000的丙烯腈共聚物B，两种聚合物A和B按1∶1.5的比例配比。
反应均是在纯铝的带夹套的连续反应釜中进行，进料的总单体浓度为35％，反应温度为55℃，釜内的PH值为2.0，转化率为75％，夹套采用冷冻水冷却，用以除去反应产生的热量；反应后的聚合物经反应终止，脱出单体，水洗进入聚合物混合；混合后的聚合物经过脱水用硫氰酸钠进行溶解，配制成聚合物含量为13.5％的的粗原液，粗原液经气泡脱出，过滤后用作纺丝原液，纺丝同实施例1。
实施例3
丙烯腈含量为91％，醋酸乙烯酯含量为？9％，粘均分子量为35000-50000的丙烯腈共聚物A和丙烯腈含量为91％，醋酸乙烯酯含量为？9％，粘均分子量为50000-60000的丙烯腈共聚物B，两种聚合物A和B按1∶2的比例配比。
反应均是在纯铝的带夹套的连续反应釜中进行，进料的总单体浓度为30％，反应温度为60℃，釜内的PH值为2.5，转化率为80％，夹套采用冷冻水冷却，用以除去反应产生的热量；反应后的聚合物经反应终止，脱出单体，水洗进入聚合物混合；混合后的聚合物经过脱水用硫氰酸钠进行溶解，配制成聚合物含量为13.5％的的粗原液，粗原液经气泡脱出，过滤后用作纺丝原液，纺丝纺丝同实施例。

Claims (2)

1.一种抗起球腈纶，其特征在于：它包含有按重量百分比配比的丙烯腈含量为90-95％，醋酸乙烯酯含量为10-5％，粘均分子量为35000-50000的丙烯腈共聚物A和丙烯腈含量为86-95％，醋酸乙烯酯含量为14-5％，粘均分子量为50000-60000的丙烯腈共聚物B，两种聚合物A和B按1∶1～2的比例配比。
2.一种抗起球腈纶的生产工艺，其特征在于：根据权利要求1的配比分别制备丙烯腈共聚物A和丙烯腈共聚物B，反应均是在纯铝的带夹套的连续反应釜中进行，进料的总单体浓度为28-35％，反应温度为55-65℃，釜内的PH值为2.0-3.0，转化率为75-85％，夹套采用冷冻水冷却，用以除去反应产生的热量；反应后的聚合物经反应终止，脱出单体，水洗进入聚合物混合；混合后的聚合物经过脱水用硫氰酸钠进行溶解，配制成聚合物含量为13.5-14％的的粗原液，粗原液经气泡脱出，过滤后用作纺丝原液。
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