專利名稱：一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸Ⅱ短纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成纖維，特別是一種由聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)芳綸II原紡長(zhǎng)纖或回收重紡的芳綸II長(zhǎng)纖制成的芳綸II短纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
芳綸II的原材料是聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維[poly C^-pheny Iene
terephthalamide)](簡(jiǎn)稱 PPTA)，其化學(xué)公式是
以上PPTA聚合物在1960年代即已合成，美國(guó)杜邦公司在1970年發(fā)明由PPTA/ H2SO4溶液紡纖維長(zhǎng)紗。1972年開始小批量的開發(fā)市場(chǎng)進(jìn)行PPTA纖維生產(chǎn)，1982年開始進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品名稱為Kevlar。1985年荷蘭Akzo公司投入PPTA芳綸生產(chǎn)，產(chǎn)品名稱為Twaron。日本帝人公司2005年并購(gòu)荷蘭Akzo公司的Twaron業(yè)務(wù)，并持續(xù)擴(kuò)充產(chǎn)量與杜邦公司競(jìng)爭(zhēng)。韓國(guó)科龍公司也在1985年試產(chǎn)PPTA長(zhǎng)纖和漿粕，該生產(chǎn)從1990至2000年基本停止，于2006年起恢復(fù)開發(fā)工作并建廠。這類纖維在中國(guó)稱為芳綸II纖維。多年來(lái)也有研究開發(fā)聚對(duì)苯二甲酰胺[poly Ci7-benzamide)]。 制備聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺的聚合反應(yīng)如下式所示
甲酰對(duì)苯二胺的主要物化性能包括分子鏈的-NH或-CO端基、分子量、分子量分布、密度、含水率、玻璃化溫度、軟化溫度、分解溫度、無(wú)機(jī)鹽含量、灰份等，其中分子量和分子量分布對(duì)纖維性能的影響最大。但由于分子量和分子量分布非常難測(cè)，因此，使用對(duì)數(shù)粘度作為技術(shù)指標(biāo)更有利于快速掌握聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺及其纖維的相關(guān)技術(shù)信息，充分反映出聚合和紡絲的技術(shù)途徑和工藝水平。 直接測(cè)定聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺的分子量非常困難，但可用它的稀硫酸溶液粘度作間接指示，一般采用“對(duì)數(shù)粘度”(inherent viscosity)，定義如下
公式中Hinh即對(duì)數(shù)粘度，Hrel為相對(duì)粘度，即聚合物溶液的粘度與溶劑粘度的比例，C是溶液的聚合物濃度。PPTA的對(duì)數(shù)濃度的測(cè)定是在96-98%濃酸中，取C為0. 5g/dL，在溫度為30°C下測(cè)得?，F(xiàn)有文獻(xiàn)公開的PPTA的對(duì)數(shù)粘度值在Ι-lOdL/g的范圍內(nèi)，變化很大。聚合物分子量影響其衍生物的性能，一般塑料和合成纖維工業(yè)均盡量采用高分子量的聚合物。制造PPTA纖維也一樣，分子量影響纖維的性能，尤其是物理性能，例如纖維強(qiáng)度和模量。但分子量過高時(shí)制造纖維的工藝非常困難，影響工業(yè)效率。聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II纖維具有高強(qiáng)度、高模量、高溫穩(wěn)定度等優(yōu)良物性， 其長(zhǎng)纖廣泛用于復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)、光纜、橡膠產(chǎn)品補(bǔ)強(qiáng)和軍用防彈等高功能應(yīng)用。芳綸II長(zhǎng)纖還可以切斷成5-50mm長(zhǎng)度的短纖，這種產(chǎn)品廣泛用于芳綸I /芳綸II混紡的高溫防護(hù)紡織品，并可制成漿粕產(chǎn)品，供復(fù)合材料及橡膠補(bǔ)強(qiáng)、剎車板等摩擦產(chǎn)品及工業(yè)抄紙。但是，由于纖維非常堅(jiān)韌，切割不易，屬于一種特殊工藝，因此目前芳綸II短纖產(chǎn)商一般只能利用國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)提供的多種精密切割機(jī)，如激光切割機(jī)、Schleninger切割機(jī)，將芳綸II長(zhǎng)纖切成短纖，即按短纖長(zhǎng)度提供產(chǎn)品，卻不能針對(duì)進(jìn)一步開發(fā)的應(yīng)用產(chǎn)品所需的短纖關(guān)鍵物化性能指標(biāo)提供，因而對(duì)短纖的性能控制較差，無(wú)法滿足應(yīng)用產(chǎn)品的性能要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種由對(duì)數(shù)粘度為3. 0-7. 5 dl/g的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺 (PPTA)原紡長(zhǎng)纖或回收重紡的長(zhǎng)纖制成的芳綸II短纖維及其制備方法。該方法工藝效率高，適于工業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)，利用回收芳綸II廢料，還降低了工業(yè)化成本，減少了廢料污染， 保護(hù)了環(huán)境安全；所得芳綸II短纖基本保留了芳綸II長(zhǎng)纖的優(yōu)良物理性能，如強(qiáng)度、模量、 臨界溫度與尺寸穩(wěn)定度，且對(duì)數(shù)粘度在4. 0-7. 5dl/g范圍內(nèi)。為實(shí)現(xiàn)上述本發(fā)明目，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案是
一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維，其特征在于采用對(duì)數(shù)粘度為3. 0-7. 5dl/ g的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II原紡長(zhǎng)纖、利用物性不合規(guī)格的及廢料回收重紡的芳綸 II長(zhǎng)纖，或者兩種芳綸II的任意比例混合長(zhǎng)纖，切割成長(zhǎng)度為1-100 mm的芳綸II短纖，該短纖的對(duì)數(shù)粘度為3. 0-7. 5dl/g，強(qiáng)度為10-22克/旦，模量為250-550克/旦。所述芳綸II短纖是以市售的精密切割機(jī)將長(zhǎng)纖以30-300m/min的速度進(jìn)行的切割。所述精密切割機(jī)選自市售的斷頭刀或激光切割機(jī)或khleninger切割機(jī)。所述的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II原紡長(zhǎng)纖是由高對(duì)數(shù)粘度聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺制成的，其對(duì)數(shù)粘度為5.5-7. 5dl/g，長(zhǎng)紗強(qiáng)度為15-22 g/d，模量為400-550 g/d。所述的利用物性不合規(guī)格的及廢料回收重紡的芳綸II長(zhǎng)纖是由低粘度聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺制成的，其對(duì)數(shù)粘度為3.0-5. 5dl/g，長(zhǎng)紗強(qiáng)度為10-15 g/d，模量為250-400 g/dm。所述聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維的制備方法按如下工藝步驟進(jìn)行 A、配制聚合物
按照申請(qǐng)?zhí)枮?00910216761. X，發(fā)明名稱為“一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維及其制備方法”配制得到聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物，其對(duì)數(shù)粘度為4. 5-8. OdL/g。上述申請(qǐng)?zhí)枮?00910216761. X，發(fā)明名稱為“一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維及其制備方法”配制得到聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物的聚合方法為(a)聚合原料包括
對(duì)苯二胺(p-phenylene diamine) [PPDA], 對(duì)苯二甲酰氯(ter印hthaloyl chloride) [TPC]， 溶劑是(N-methyl pyrrolidone) [NMP], 助聚鹽(即助溶劑)是氯化鈣(CaCl2)；
其中:PPDA/TPC的摩爾比等于1. 0-1. 015，CaCl2/PPDA摩爾比等于1. 2-1. 7，聚合混合物的PPTA的固含量為9-1 ；
(b)聚合方法
采用低溫溶液縮聚方法進(jìn)行PPTA的聚合反應(yīng)，具體如下將氮?dú)馔ㄈ牒娓珊蟮姆磻?yīng)釜，同時(shí)按照反應(yīng)式要求要求加入干燥匪 /(^(12溶劑和干燥高純度的對(duì)苯二胺(PPDA)，轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌器，混合均勻后，使用反應(yīng)釜的冷凍水夾套，將對(duì)苯二胺PPDA和溶劑NMP的混合物逐漸溶解并在1分鐘至M小時(shí)內(nèi)降溫至0-20°C，再加入高純度對(duì)苯二甲酰氯(TPC)，繼續(xù)攪拌降溫，經(jīng)充分反應(yīng)后在1分鐘至對(duì)小時(shí)內(nèi)至0-20°C，再加入對(duì)苯二甲酰氯TPC ；在此過程中將夾套冷凍水換為溫水，反應(yīng)溫度逐漸升高至10-20°C，經(jīng)過充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，溫度漸趨平穩(wěn)至20-50°C ；至反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)混合物自反應(yīng)釜取出，先用20%的堿水中和再用去離子水多次洗滌，然后干燥，所得的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺聚合物(PPTA)具有4. 5-8. OdL/ g對(duì)數(shù)粘度；
其中對(duì)苯二甲酰氯TPC加料分兩次，第一次加總量的33%，第二次加總量的67% ；聚合溫度5分鐘在0-10°C，之后維持在65°C以下；
(c)聚合物
得到聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物的對(duì)數(shù)粘度4. 5-8. OdL/g ； 本發(fā)明采用高粘度聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物，其對(duì)數(shù)粘度為5. 5-8. OdL/ g，或由低粘度的物性不合規(guī)格的及廢料回收的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物，其對(duì)數(shù)粘度為3. 5-5. 5dl/g ；其對(duì)數(shù)粘度范圍較寬為3. 0-8. 0dl/g。B、紡絲
采用干噴濕紡方法，經(jīng)制漿、噴絲、凝固、萃取、洗滌、中和、干燥、上油、卷繞工序?qū)⒉襟E A的聚合物制成長(zhǎng)纖。紡絲具體步驟如下
將上述步驟A制得的對(duì)數(shù)粘度3. 0-8. 0dL/g的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物， 加入濃度為96-100%的硫酸內(nèi)，經(jīng)強(qiáng)烈攪拌及升溫到78-82°C，制成濃度為19. 0-19. 5%的紡漿，漿液經(jīng)過濾后由齒輪泵計(jì)量后從噴絲板噴出；噴絲板有200以上個(gè)紡孔，其孔徑為 0. 05-0. 075mm，紡漿噴出紡孔后即成漿絲，經(jīng)過5_10mm空氣層，進(jìn)入凝固浴液面，然后經(jīng)過凝固槽中心的凝固管，從管下面流出，凝固浴溫度0-10°C，凝固液的酸含量小于15%，凝固槽用V型漏斗或管型凝固管；此時(shí)漿絲中所含的硫酸已被部分萃取，成為含硫酸的濕紗；濕紗持續(xù)下流，在短距離內(nèi)轉(zhuǎn)向，脫除大部分酸液；所得的濕紗在多級(jí)轉(zhuǎn)筒輥上進(jìn)行順序?yàn)樗?堿洗/水洗/堿洗/水洗的洗滌、中和工藝，然后用鼓式干燥器在120-140°C干燥，干紗上油后用卷繞機(jī)收卷在紙筒上。卷繞速度100-1000 m/min。C、切割長(zhǎng)纖
將步驟B制得的芳綸II原紡長(zhǎng)纖或回收重紡的芳綸II長(zhǎng)纖，或二者的芳綸II混合長(zhǎng)纖，用市售的精密切割機(jī)切成長(zhǎng)度為1-100 mm的短纖。本發(fā)明制得的芳綸II短纖產(chǎn)品可用于芳綸I與芳綸II混紡的高溫防護(hù)紡織品，漿粕產(chǎn)品，復(fù)合材料及橡膠補(bǔ)強(qiáng)、剎車板等摩擦產(chǎn)品及工業(yè)抄紙。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果表現(xiàn)在 1、產(chǎn)品性能的可控性強(qiáng)
現(xiàn)有技術(shù)一般只能利用國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)提供的多種精密切割機(jī)，如斷頭刀或激光切割機(jī)或 Schleninger切割機(jī)，將芳綸II長(zhǎng)纖切成短纖，即按短纖長(zhǎng)度提供產(chǎn)品，卻不能針對(duì)進(jìn)一步開發(fā)的應(yīng)用產(chǎn)品所需的關(guān)鍵物化性能指標(biāo)提供，因而對(duì)短纖的性能控制較差，無(wú)法滿足下游產(chǎn)品的性能要求。而本發(fā)明卻能根據(jù)應(yīng)用產(chǎn)品所需的物理性能要求，如對(duì)數(shù)粘度，針對(duì)性地提供符合應(yīng)用產(chǎn)品要求的、具有4. 0-7. 5 dl/g對(duì)數(shù)粘度的芳綸II短纖產(chǎn)品。2、產(chǎn)品指標(biāo)性能確定
由于對(duì)數(shù)粘度是一個(gè)有關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品的關(guān)鍵指標(biāo)，因此本發(fā)明將芳綸II短纖產(chǎn)品按高對(duì)數(shù)粘度(5. 5-7. 5 dl/g)和較低對(duì)數(shù)粘度(3. 0-5. 5 dl/g)兩種產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)很好地滿足了應(yīng)用產(chǎn)品的性能要求。高粘度(5. 5-7. 5dl/g)的短纖結(jié)晶度高；較低粘度(3. 0-5. 5dl/g)的短纖可供防護(hù)織物及復(fù)合材料等應(yīng)用，只要含有充分的芳綸II的這些特殊物性就可在高溫燃燒的情況下維護(hù)應(yīng)用產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)，從而減少了對(duì)人體或物料的損傷。3、工業(yè)成本低，利于環(huán)保
利用回收芳綸II廢料，降低了工業(yè)化成本，減少了廢料污染，保護(hù)了環(huán)境安全。4、紡絲工藝的優(yōu)點(diǎn)
(1)針對(duì)聚合物的來(lái)源不同，對(duì)數(shù)粘度的差異，本發(fā)明紡絲工藝中的硫酸濃度、溫度、紡漿濃度以及凝固浴的溫度和酸含量的工藝參數(shù)設(shè)置，使得不同來(lái)源和對(duì)數(shù)粘度差異較大的聚合物能夠順利制成紡漿，保證最后纖維產(chǎn)品的質(zhì)量，使得高對(duì)數(shù)粘度的產(chǎn)品能夠保持耐高溫、高壓的特性，同時(shí)較低對(duì)數(shù)粘度的產(chǎn)品可以保持不溶性、抗燃性和高溫下的超低收縮率的特點(diǎn)；
(2)噴絲板的紡孔數(shù)及其孔徑的限定保證了紡漿制成的漿絲質(zhì)量更加穩(wěn)定；經(jīng)過幾毫米的空氣層可以調(diào)節(jié)漿絲的溫度，利于進(jìn)入凝固浴后驟冷凝固成絲條；
(3)凝固浴的溫度和酸含量的設(shè)置還可以使工藝流程短，成本降低。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
以高粘度聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物制備聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維
A、配制聚合物
配制高粘度聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物，其對(duì)數(shù)粘度為5. 5dL/g ；
B、紡絲
采用干噴濕紡方法，經(jīng)制漿、噴絲、凝固、萃取、洗滌、中和、干燥、上油、卷繞工序?qū)⒉襟E A的聚合物制成長(zhǎng)纖； 紡絲具體步驟如下將上述步驟A制得的對(duì)數(shù)粘度5. 5dL/g的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺聚合物，加入濃度為 96%的硫酸內(nèi)，經(jīng)強(qiáng)烈攪拌及升溫到78°C，制成濃度為19. 0%的紡漿，漿液經(jīng)過濾后由齒輪泵計(jì)量后從噴絲板噴出；噴絲板有20個(gè)紡孔，其孔徑為0. 05mm，紡漿噴出紡孔后即成漿絲， 經(jīng)過5mm空氣層，進(jìn)入凝固浴液面，然后經(jīng)過凝固槽中心的凝固管，從管下面流出，凝固浴溫度0°C，凝固液的酸含量為10%，凝固槽用漏斗型或管型凝固管；此時(shí)漿絲中所含的硫酸已被部分萃取，成為含硫酸的濕紗；濕紗持續(xù)下流，在短距離內(nèi)轉(zhuǎn)向，脫除大部分酸液；所得的濕紗在多級(jí)轉(zhuǎn)筒輥上進(jìn)行順序?yàn)樗?堿洗/水洗/堿洗/水洗的洗滌、中和工藝，然后用鼓式干燥器在120°C干燥，干紗上油后用卷繞機(jī)收卷在紙筒上，卷繞速度為lOOm/min ； C、切割長(zhǎng)纖
將步驟B制得的芳綸II原紡長(zhǎng)纖或回收重紡的芳綸II長(zhǎng)纖，或二者的芳綸II混合長(zhǎng)纖，用市售的斷頭刀以30m/min的速度切成長(zhǎng)度為Imm的短纖。上述短纖的對(duì)數(shù)粘度為5. 5dl/g，長(zhǎng)紗強(qiáng)度為15g/d，模量為400g/d。實(shí)施例2
以高粘度聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物制備聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維
A、配制聚合物
配制高粘度聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物，其對(duì)數(shù)粘度為8. OdL/g ；
B、紡絲
采用干噴濕紡方法，經(jīng)制漿、噴絲、凝固、萃取、洗滌、中和、干燥、上油、卷繞工序?qū)⒉襟E A的聚合物制成長(zhǎng)纖； 紡絲具體步驟如下
將上述步驟A制得的對(duì)數(shù)粘度8. OdL/g的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺聚合物，加入濃度為 100%的硫酸內(nèi)，經(jīng)強(qiáng)烈攪拌及升溫到82°C，制成濃度為19. 5%的紡漿，漿液經(jīng)過濾后由齒輪泵計(jì)量后從噴絲板噴出；噴絲板有2000個(gè)紡孔，其孔徑為0. 075mm，紡漿噴出紡孔后即成漿絲，經(jīng)過IOmm空氣層，進(jìn)入凝固浴液面，然后經(jīng)過凝固槽中心的凝固管，從管下面流出，凝固浴溫度10°C，凝固液的酸含量為14%，凝固槽用漏斗型或管型凝固管；此時(shí)漿絲中所含的硫酸已被部分萃取，成為含硫酸的濕紗；濕紗持續(xù)下流，在短距離內(nèi)轉(zhuǎn)向，脫除大部分酸液； 所得的濕紗在多級(jí)轉(zhuǎn)筒輥上進(jìn)行順序?yàn)樗?堿洗/水洗/堿洗/水洗的洗滌、中和工藝， 然后用鼓式干燥器在140°C干燥，干紗上油后用卷繞機(jī)收卷在紙筒上，卷繞速度為IOOOm/ min ；
C、切割長(zhǎng)纖
將步驟B制得的芳綸II原紡長(zhǎng)纖或回收重紡的芳綸II長(zhǎng)纖，或二者的芳綸II混合長(zhǎng)纖，用市售的激光切割機(jī)以300m/min的速度切成長(zhǎng)度為IOOmm的短纖。上述短纖的對(duì)數(shù)粘度為7. 5dl/g，長(zhǎng)紗強(qiáng)度為22 g/d，模量為550g/d。實(shí)施例3
以高粘度聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物制備聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維
A、配制聚合物
配制高粘度聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物，其對(duì)數(shù)粘度為7. OdL/g ；B、紡絲
采用干噴濕紡方法，經(jīng)制漿、噴絲、凝固、萃取、洗滌、中和、干燥、上油、卷繞工序?qū)⒉襟E A的聚合物制成長(zhǎng)纖； 紡絲具體步驟如下
將上述步驟A制得的對(duì)數(shù)粘度7. OdL/g的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺聚合物，加入濃度為 98%的硫酸內(nèi)，經(jīng)強(qiáng)烈攪拌及升溫到80°C，制成濃度為19. 2%的紡漿，漿液經(jīng)過濾后由齒輪泵計(jì)量后從噴絲板噴出；噴絲板有1000個(gè)紡孔，其孔徑為0. 065mm，紡漿噴出紡孔后即成漿絲，經(jīng)過8mm空氣層，進(jìn)入凝固浴液面，然后經(jīng)過凝固槽中心的凝固管，從管下面流出，凝固浴溫度5°C，凝固液的酸含量為12%，凝固槽用漏斗型或管型凝固管；此時(shí)漿絲中所含的硫酸已被部分萃取，成為含硫酸的濕紗；濕紗持續(xù)下流，在短距離內(nèi)轉(zhuǎn)向，脫除大部分酸液； 所得的濕紗在多級(jí)轉(zhuǎn)筒輥上進(jìn)行順序?yàn)樗?堿洗/水洗/堿洗/水洗的洗滌、中和工藝， 然后用鼓式干燥器在130°C干燥，干紗上油后用卷繞機(jī)收卷在紙筒上，卷繞速度為550m/ min ；
C、切割長(zhǎng)纖
將步驟B制得的芳綸II原紡長(zhǎng)纖或回收重紡的芳綸II長(zhǎng)纖，或二者的芳綸II混合長(zhǎng)纖，用市售的khleninger切割機(jī)以165m/min的速度切成長(zhǎng)度為50mm的短纖。上述短纖的對(duì)數(shù)粘度為6. 5dl/g，長(zhǎng)紗強(qiáng)度為18g/d，模量為475g/d。實(shí)施例4
以粘度的物性不合規(guī)格的及廢料回收的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物制備聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維
A、配制聚合物
配制低粘度的物性不合規(guī)格的及廢料回收的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物，其對(duì)數(shù)粘度為3. 5dl/g ；
B、紡絲
采用干噴濕紡方法，經(jīng)制漿、噴絲、凝固、萃取、洗滌、中和、干燥、上油、卷繞工序?qū)⒉襟E A的聚合物制成長(zhǎng)纖； 紡絲具體步驟如下
將上述步驟A制得的對(duì)數(shù)粘度3. 5dL/g的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺聚合物，加入濃度為 96%的硫酸內(nèi)，經(jīng)強(qiáng)烈攪拌及升溫到78°C，制成濃度為19. 0%的紡漿，漿液經(jīng)過濾后由齒輪泵計(jì)量后從噴絲板噴出；噴絲板有20個(gè)紡孔，其孔徑為0. 05mm，紡漿噴出紡孔后即成漿絲， 經(jīng)過5mm空氣層，進(jìn)入凝固浴液面，然后經(jīng)過凝固槽中心的凝固管，從管下面流出，凝固浴溫度0°C，凝固液的酸含量為11%，凝固槽用漏斗型或管型凝固管；此時(shí)漿絲中所含的硫酸已被部分萃取，成為含硫酸的濕紗；濕紗持續(xù)下流，在短距離內(nèi)轉(zhuǎn)向，脫除大部分酸液；所得的濕紗在多級(jí)轉(zhuǎn)筒輥上進(jìn)行順序?yàn)樗?堿洗/水洗/堿洗/水洗的洗滌、中和工藝，然后用鼓式干燥器在120°C干燥，干紗上油后用卷繞機(jī)收卷在紙筒上，卷繞速度為lOOm/min ；
C、切割長(zhǎng)纖
將步驟B制得的芳綸II原紡長(zhǎng)纖或回收重紡的芳綸II長(zhǎng)纖，或二者的芳綸II混合長(zhǎng)纖，用市售的khleninger切割機(jī)以30m/min的速度切成長(zhǎng)度為Imm的短纖。上述短纖的對(duì)數(shù)粘度為3. Odl/g，長(zhǎng)紗強(qiáng)度為10g/d，模量為250g/d。
實(shí)施例5
以粘度的物性不合規(guī)格的及廢料回收的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物制備聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維
A、配制聚合物
配制低粘度的物性不合規(guī)格的及廢料回收的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物，其對(duì)數(shù)粘度為5. 5dl/g ；
B、紡絲
采用干噴濕紡方法，經(jīng)制漿、噴絲、凝固、萃取、洗滌、中和、干燥、上油、卷繞工序?qū)⒉襟E A的聚合物制成長(zhǎng)纖； 紡絲具體步驟如下
將上述步驟A制得的對(duì)數(shù)粘度5. 5dL/g的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺聚合物，加入濃度為 100%的硫酸內(nèi)，經(jīng)強(qiáng)烈攪拌及升溫到82°C，制成濃度為19. 5%的紡漿，漿液經(jīng)過濾后由齒輪泵計(jì)量后從噴絲板噴出；噴絲板有2000個(gè)紡孔，其孔徑為0. 075mm，紡漿噴出紡孔后即成漿絲，經(jīng)過IOmm空氣層，進(jìn)入凝固浴液面，然后經(jīng)過凝固槽中心的凝固管，從管下面流出，凝固浴溫度10°C，凝固液的酸含量為14%，凝固槽用漏斗型或管型凝固管；此時(shí)漿絲中所含的硫酸已被部分萃取，成為含硫酸的濕紗；濕紗持續(xù)下流，在短距離內(nèi)轉(zhuǎn)向，脫除大部分酸液； 所得的濕紗在多級(jí)轉(zhuǎn)筒輥上進(jìn)行順序?yàn)樗?堿洗/水洗/堿洗/水洗的洗滌、中和工藝， 然后用鼓式干燥器在140°C干燥，干紗上油后用卷繞機(jī)收卷在紙筒上，卷繞速度為IOOOm/ min ；
C、切割長(zhǎng)纖
將步驟B制得的芳綸II原紡長(zhǎng)纖或回收重紡的芳綸II長(zhǎng)纖，或二者的芳綸II混合長(zhǎng)纖，用市售的激光切割機(jī)以300m/min的速度切成長(zhǎng)度為IOOmm的短纖。上述短纖的對(duì)數(shù)粘度為5. 5dl/g，長(zhǎng)紗強(qiáng)度為15g/d，模量為400g/d。實(shí)施例6
以粘度的物性不合規(guī)格的及廢料回收的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物制備聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維
A、配制聚合物
配制低粘度的物性不合規(guī)格的及廢料回收的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物，其對(duì)數(shù)粘度為4. 5dl/g ；
B、紡絲
采用干噴濕紡方法，經(jīng)制漿、噴絲、凝固、萃取、洗滌、中和、干燥、上油、卷繞工序?qū)⒉襟E A的聚合物制成長(zhǎng)纖； 紡絲具體步驟如下
將上述步驟A制得的對(duì)數(shù)粘度4. 5dL/g的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺聚合物，加入濃度為 97%的硫酸內(nèi)，經(jīng)強(qiáng)烈攪拌及升溫到81°C，制成濃度為19. 3%的紡漿，漿液經(jīng)過濾后由齒輪泵計(jì)量后從噴絲板噴出；噴絲板有1500個(gè)紡孔，其孔徑為0. 055mm,紡漿噴出紡孔后即成漿絲，經(jīng)過7mm空氣層，進(jìn)入凝固浴液面，然后經(jīng)過凝固槽中心的凝固管，從管下面流出，凝固浴溫度7°C，凝固液的酸含量為12%，凝固槽用漏斗型或管型凝固管；此時(shí)漿絲中所含的硫酸已被部分萃取，成為含硫酸的濕紗；濕紗持續(xù)下流，在短距離內(nèi)轉(zhuǎn)向，脫除大部分酸液；
9所得的濕紗在多級(jí)轉(zhuǎn)筒輥上進(jìn)行順序?yàn)樗?堿洗/水洗/堿洗/水洗的洗滌、中和工藝， 然后用鼓式干燥器在125°C干燥，干紗上油后用卷繞機(jī)收卷在紙筒上，卷繞速度為650m/ min ；
C、切割長(zhǎng)纖
將步驟B制得的芳綸II原紡長(zhǎng)纖或回收重紡的芳綸II長(zhǎng)纖，或二者的芳綸II混合長(zhǎng)纖，用市售的斷頭刀以lOOm/min的速度切成長(zhǎng)度為45mm的短纖。上述短纖的對(duì)數(shù)粘度為4. 5dl/g，長(zhǎng)紗強(qiáng)度為12g/d，模量為300g/d。實(shí)施例7
下游產(chǎn)品應(yīng)用
本發(fā)明的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖有多種下游產(chǎn)品應(yīng)用。列表如下
權(quán)利要求
1.一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維，其特征在于采用對(duì)數(shù)粘度為 3. 0-7. 5dl/g的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II原紡長(zhǎng)纖、利用物性不合規(guī)格的及廢料回收重紡的芳綸II長(zhǎng)纖，或者兩種芳綸II的任意比例混合長(zhǎng)纖，切割成長(zhǎng)度為1-100 mm的芳綸 II短纖，該短纖的對(duì)數(shù)粘度為3. 0-7. 5dl/g，強(qiáng)度為10-22克/旦，模量為250-550克/旦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維，其特征在于所述芳綸II短纖是以市售的精密切割機(jī)將長(zhǎng)纖以30-300m/min的速度進(jìn)行的切割。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維，其特征在于所述精密切割機(jī)選自市售的斷頭刀或激光切割機(jī)或khleninger切割機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維，其特征在于所述的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II原紡長(zhǎng)纖是由高對(duì)數(shù)粘度聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺制成的， 其對(duì)數(shù)粘度為5.5-7. 5dl/g，長(zhǎng)紗強(qiáng)度為15-22 g/d，模量為400-550 g/d。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維，其特征在于所述的利用物性不合規(guī)格的及廢料回收重紡的芳綸II長(zhǎng)纖是由低粘度聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺制成的，其對(duì)數(shù)粘度為3.0-5. 5dl/g，長(zhǎng)紗強(qiáng)度為10-15 g/d，模量為250-400 g/dm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維的制備方法，其特征在于按如下工藝步驟進(jìn)行A、配制聚合物配制高粘度聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物，其對(duì)數(shù)粘度為5. 5-8. OdL/g，或由低粘度的物性不合規(guī)格的及廢料回收的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)聚合物，其對(duì)數(shù)粘度為 3. 5-5. 5dl/g ；B、紡絲采用干噴濕紡方法，經(jīng)制漿、噴絲、凝固、萃取、洗滌、中和、干燥、上油、卷繞工序?qū)⒉襟E A的聚合物制成長(zhǎng)纖；C、切割長(zhǎng)纖將步驟B制得的芳綸II原紡長(zhǎng)纖或回收重紡的芳綸II長(zhǎng)纖，或二者的芳綸II混合長(zhǎng)纖，用市售的精密切割機(jī)切成長(zhǎng)度為1-100 mm的短纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸II短纖維的制備方法，其特征在于所述的紡絲具體步驟如下將上述步驟A制得的對(duì)數(shù)粘度3. 5-8. OdL/g的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺聚合物，加入濃度為96-100%的硫酸內(nèi)，經(jīng)強(qiáng)烈攪拌及升溫到78-82°C，制成濃度為19. 0-19. 5%的紡漿，漿液經(jīng)過濾后由齒輪泵計(jì)量后從噴絲板噴出；噴絲板有20-2000個(gè)紡孔，其孔徑為 0. 05-0. 075mm，紡漿噴出紡孔后即成漿絲，經(jīng)過5_10mm空氣層，進(jìn)入凝固浴液面，然后經(jīng)過凝固槽中心的凝固管，從管下面流出，凝固浴溫度0-10°C，凝固液的酸含量小于15%，凝固槽用漏斗型或管型凝固管；此時(shí)漿絲中所含的硫酸已被部分萃取，成為含硫酸的濕紗；濕紗持續(xù)下流，在短距離內(nèi)轉(zhuǎn)向，脫除大部分酸液；所得的濕紗在多級(jí)轉(zhuǎn)筒輥上進(jìn)行順序?yàn)樗?堿洗/水洗/堿洗/水洗的洗滌、中和工藝，然后用鼓式干燥器在120-140°C干燥，干紗上油后用卷繞機(jī)收卷在紙筒上，卷繞速度為lOO-lOOOm/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺芳綸Ⅱ短纖維及其制備方法，這種短纖維是由對(duì)數(shù)粘度為3.0-7.5dl/g的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)原紡長(zhǎng)纖或回收重紡的長(zhǎng)纖制成的，該方法工藝效率高，適于工業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)，利用回收芳綸Ⅱ廢料，還降低了工業(yè)化成本，減少了廢料污染，保護(hù)了環(huán)境安全；所得芳綸Ⅱ短纖基本保留了芳綸Ⅱ長(zhǎng)纖的優(yōu)良物理性能，如強(qiáng)度、模量、臨界溫度與尺寸穩(wěn)定度，且對(duì)數(shù)粘度在4.0-7.5dl/g范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)D01D5/06GK102534841SQ20111015128
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者王錫璐 申請(qǐng)人:王錫璐