[發明專利]一種聚丙烯腈纖維的拉伸方法

有效

• 申請號: 201210283105.3
• 申請日: 2012-08-09
• 公開（公告）號: CN102851756A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 殷學敏;朱新軍;王華平;張玉梅;張歷;王彪;楊春雷;于金超
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D01D5/14
• 分類號: D01D5/14;D01D5/06;D01F6/18
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術領域

本發明涉及一種聚丙烯腈纖維的拉伸方法，屬于聚丙烯腈纖維制備領域。

背景技術

聚丙烯腈纖維（PAN）是性能優良的合成纖維，是紡織和工業用的重要纖維原料。已經工業化的聚丙烯腈纖維的紡絲工藝包括濕法、干法和干噴濕法。濕法和干噴濕法紡絲過程中，凝固浴中凝固成型，水浴中水洗拉伸，大量水的淋洗，干燥熱定型等重要工藝步驟，在高品質特殊用途的聚丙烯腈原絲的制備過程中往往需要對干燥后的纖維再進行高溫蒸汽拉伸，以提高纖維結構的規整度的和力學性能。

公開號CN101270501A專利中提及了一種對濕法紡絲得到的聚丙烯腈纖維進行水洗拉伸方法，是將PAN纖維通過多個水槽進行拉伸同時達到水洗去除溶劑的效果，拉伸倍數達到6~7倍；公開號CN101067214A的專利提出對干噴濕紡得到的聚丙烯腈纖維進行噴淋水洗或常壓水蒸汽水洗。

上述方法中專利公開的方法中，水洗拉伸或噴淋水洗需要用一個或多個水洗槽，需要大量的水去除纖維中的少量溶劑，并產生大量的含有紡絲溶劑的廢液，且經過多道水洗后，纖維中的溶劑出去效果有限，仍殘留有少量溶劑，影響纖維力學、熱學等性能，進而影響纖維的品質；而采用常壓水蒸汽去除溶劑，溶劑去除效果比用大量水去除的效果好，但是因為是在常壓蒸汽中去除的，過程中沒有施加拉伸增加去除效率，纖維中仍然有少量溶劑的殘留。

碳纖維用原絲的PAN纖維的高倍拉伸是在蒸汽拉伸工藝段實現的，通常蒸汽拉伸需要在一定溫度和壓力下進行，現有的蒸汽拉伸通常需要蒸汽壓力達到0.6MPa以上，因此需要蒸汽拉伸裝置有較高的密封性，公開號CN101235568A的專利公開了一種蒸汽壓密封裝置，在水蒸汽拉伸室的兩端采用與水蒸汽拉伸室的相同壓力的高溫氣體密封室相連，來保證水蒸汽拉伸室內的溫度和壓力，達到聚丙烯腈纖維高倍拉伸的目的，專利號為02247164.2的實用新型專利采用在蒸汽室外再加一個蒸汽室，來提高蒸汽溫度和壓力以及裝置的密封性，這些方法都是對蒸汽拉伸裝置進行了進一步的改造來提高拉伸裝置的密封性，這樣雖然在一定程度上提高了拉伸效果但對裝置改造工作量大，成本高，對設備耐高溫高壓能力要求較高，且為達到較高的蒸汽壓，需要耗費大量能源。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種聚丙烯腈纖維的拉伸方法，是一種聚丙烯腈纖維在殘留溶劑的增塑作用下，在多級蒸汽中達到高倍拉伸，并利用多級水蒸汽的清洗作用，達到去除聚丙烯腈纖維中殘留溶劑的方法。該方法使得纖維在較低蒸汽壓力下就可獲得高倍拉伸，同時利用水蒸汽去除了纖維中的溶劑相，相比于噴淋水洗去除溶劑，效率高，去除徹底，用水量少，制得的聚丙烯腈纖維取向度高，力學性能良好，品質良好。該方法成本低，工藝步驟簡單，去除溶劑效率高，水的使用量及產生的廢液少，減少了環境污染，并且減少能耗，適合聚丙烯腈纖維的工業化生產。

本發明的一種聚丙烯腈纖維的拉伸方法，聚丙烯腈紡絲溶液經過擠出，經過或不經過空氣層，進入凝固浴成型，經導輥進入拉伸浴，然后將經拉伸浴獲得的聚丙烯腈纖維在飽和水蒸汽中進行多級拉伸，所述的多級拉伸為至少兩級拉伸；

其中，

第一級蒸汽拉伸的蒸汽壓力P₁保持在0.11~0.15±0.01MPa；

最后一級蒸汽拉伸的蒸汽壓力P_N保持在0.40~0.43±0.01MPa；

介于第一級和最后一級之間的中間級第n級的壓力P_n為：

P_n＝[P₁+(n-1)(P_N-P₁)/(N-1)]±0.01MPa

其中，n為當前級數，N為總級數。

作為優選的技術方案：

如上所述的一種聚丙烯腈纖維的拉伸方法，所述的聚丙烯腈纖維在所述多級拉伸后總蒸汽拉伸倍數達到3.0～29.7倍，并且滿足：

第一級拉伸的倍數DR₁為1.5～4.0倍；

其它級拉伸的倍數為DR_n為1.2～3.0倍。

如上所述的一種聚丙烯腈纖維的拉伸方法，所述的多級拉伸是指2～7級拉伸，所述的多級拉伸是連續的，相鄰級之間不間斷。

如上所述的一種聚丙烯腈纖維的拉伸方法，所述聚丙烯腈纖維的組分是30wt%~95wt%的聚丙烯腈、3wt%~40wt%的溶劑和余量水。