聚丙烯腈紡絲工藝介紹

(一)濕法紡絲

聚丙烯腈濕法紡絲工藝 采用與制備原液相同的溶劑一一水溶液作凝固浴，紡絲原液由噴絲頭上小孔噴出成細流狀進人凝固浴,表層首先與凝固浴接觸,凝固成皮層,隨著凝固浴中水透過皮層向細流內部擴散和細流內部溶劑通過皮層向凝固浴擴散,使細流中溶劑濃度不斷降低，當達到臨界濃度時,均相的聚丙烯腈共聚物溶液發生相分離,聚合物從溶液中沉淀析出，凝固成具皮芯結構的初生纖維(凍膠體)。此法是目前腈綸生產的主要方法，約占總產能的82%。

(二)干法紡絲

聚丙烯腈干法紡絲工藝 采用易揮發的有機溶劑(DMF、丙酮等)制備原液，紡絲時預先加熱原液,并將原液從噴絲板小孔噴入具有夾套加熱的紡絲甬道中,與通人甬道的熱氮氣并流前進,原液細流中溶劑被熱的氮氣加熱而蒸發,并被流動的熱氣流帶走,在冷凝器中冷凝回收，原液細流中聚合物因脫溶劑而凝固成初生纖維。

(三)干濕法紡絲

干濕法紡絲工藝 紡絲原液從噴絲板小孔擠出,先經10～30mm空氣層,然后進入凝固浴，經脫溶劑而制得初生纖維。由于出噴絲孔后原液細流脹大區在空氣層中,處于未凝固狀態,無溶劑減少故液流體積無變化,細流脹大截面比濕法或干法大幾倍,可經受較大噴頭的正拉伸,噴頭正拉伸使高聚物大分子獲得初步取向,為進行高速紡絲和經受高倍拉伸制高強度纖維創造了條件。目前,該法的最高紡速達1000~2000m/min,所產纖維強度超過7cN/dtex。產品主要用作碳纖原絲。

(四)凍膠法紡絲

凍膠法紡絲工藝 用于制備高強高模聚丙烯腈纖維,將大于50萬的超高相對分子質量聚丙烯腈溶液在高溫下擠出噴絲板,原液細流先被冷卻固化成含有溶劑的聚合物凍膠絲,再經脫溶劑與高倍拉伸制得高強高模纖維。如將相對分子質量 100萬的聚丙烯腈，以DMF為溶劑配成濃度6%~8%的溶液(45℃時黏度 100Pa·s)加熱到90~100℃,經10mm空氣層后進入0~5℃、75%DMF凝固浴,由于迅速冷卻形成了穩定的凍膠絲;制得的凍膠絲中含有與紡絲原液中相近濃度的溶劑,經萃取浴脫除溶劑,干燥去除萃取劑,再經多級高倍拉伸(總拉伸15~20倍),可制得強度12cN/dtex、模量 222cN/dtex的高強高模聚丙烯腈長絲。產品可望用作優質碳纖原絲,傳動帶、復合材料中增強纖維等。

(五)熔融紡絲

聚丙烯腈熔融紡絲工藝從腈綸產業化開始就受到合纖界的廣泛關注,已進行的研究可歸納為兩大類,即外增塑法熔融紡絲和增塑法熔融紡絲。由于熔融紡絲可以少用、不用溶劑,減少了污染,縮短了工序,節省了能源,為腈綸持續發展增加了競爭力。

1.外增塑法熔融紡絲

采用丙烯腈共聚物 83.2份,加水 16.8份,在單桿擠壓機中加熱制得熔體,在167℃通過直徑為85m的小孔進行紡絲,絲條在充滿88.4kPa水蒸氣的固化區固化成絲條,在熱水噴淋下經第一拉伸區2.4倍拉第二拉伸區21.2倍拉可制得線密度1.1dtex、強度7.0cN/dtex、斷裂伸長率27%、鉤結強度5cN/dtex的聚丙烯腈長絲。

2.內增塑法熔融紡絲

內增塑的措施有:

(1) 降低共聚物中氰基含量,采用加入8%~17%其他乙烯基單體共聚,降低一CN的作用力,使玻璃化溫度在77~110℃。

(2) 閉合強極性 一CN,削弱 一CN間作用力。

(3) 改變聚丙烯腈超分子結構,將結晶度控制在 20%~30%。

(4) 加入穩定劑(RX)抑制環化。

(5) 降低相對分子質量。

(6) 改變共聚物序列,調整共聚物中單體的分布。