[發明專利]一種由芳綸1414廢絲短纖維制備紗線的方法

有效

• 申請號: 201310388981.7
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103437013A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 錢俊;王新華;吳敏
• 申請（專利權）人: 常熟市寶灃特種纖維有限公司
• 主分類號: D02G3/02
• 分類號: D02G3/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明屬于紡織染整技術領域，涉及一種芳綸廢絲的紡紗工藝，具體地涉及一種由芳綸1414廢絲短纖維制備芳綸紗線的方法。

背景技術

對位芳綸簡稱對位芳香族聚酰胺纖維，其中的聚對苯二甲酰對苯二胺（PPTA）纖維，即芳綸1414，由于表現出溶致液晶性，是一種重要的主鏈型高分子液晶。高分子液晶的工業化是對位芳綸的另一個差別化產品漿粕纖維，它具有長度短（小于等于4mm）、毛羽豐富、長徑比高、比表面積大（可達7～9m²/g）等優點，可以更好地分散于基體中制成性能優良的各向同性復合材料，其良好的耐熱性、耐腐蝕性和好的機械性能，在摩擦密封復合材料（代替石棉）中得到了更好的應用。某些國家漿粕的應用高達芳綸用量的96％。

美國杜邦公司1972年投產的PPTA纖維（商品名Kevlar）系列為先導的。該纖維具有高強度、高模量、耐高溫、耐酸堿、耐大多數有機溶劑腐蝕的特性，且Kevlar纖維尺寸穩定性也非常好。因此，對位芳綸的特點使得它在航天工業、輪船、簾子線、通信電纜及增強復合材料等方面得到了廣泛的應用。

我國的清華大學、東華大學、晨光化工研究院、上海合成纖維研究所及巴陵石化有限責任公司等單位先后開展過PPTA的合成及紡絲研究工作?！捌呶濉逼陂g，國家在南通投資興建了30噸/年的PPTA合成中試裝置，但由于存在一些技術上的問題，已于1991年停運。最近幾年來，廣東新會已開始試產PPTA纖維，設計能力為500噸/年，仍采用國外相近的傳統生產方法，但其產品的性能及價格明顯不如美國杜邦的Kevlar纖維，最近幾年來仍處于中試階段，對位芳綸由于一些關鍵的技術問題沒有解決，仍沒有實現國產化。加快其開發及產業化步伐，已成為促進我國國防軍工及相關產業快速發展的迫切需要。

對位芳綸最突出的性能是其高強度、高模量和出色的耐熱性。同時，它還具有適當的韌性可供紡織加工。標準PPTA芳綸的重量比拉伸強度是鋼絲的6倍，玻纖的3倍，高強尼龍工業絲的2倍；其拉伸模量是鋼絲的3倍，玻纖的2倍，高強尼龍工業絲的10倍；在200℃下經歷100hr，仍能保持原強度的75％，在160℃下經歷500hr，仍能保持原強度的95％。據此，對位芳綸大多被用作輕質、耐熱的紡織結構材料或復合結構增強材料。對位芳綸性能的缺點是壓縮強度和壓縮模量較低、耐潮濕和耐紫外輻射性差、表面與基體復合粘合性差。為了適應不同的應用需要，廠商開發了不同型號的對位芳綸品種，據悉俄羅斯的芳綸性能最好，芳雜環共聚芳綸是俄羅斯的強項，但其產業化水平不高，在世界市場上所占份額很少。若按性能高低排序，幾種俄羅斯芳綸依次為Terlon系列，其中系列是俄羅斯芳綸的最新品種。

對位芳綸的紡絲工藝主要有以下幾種：

1、一步法制備工藝：

由于對位芳綸兩步法紡絲過程復雜，生產成本較高，且硫酸有腐蝕性，對設備的要求很高，殘存的濃硫酸會使纖維在紡絲過程中導致聚合物的降解，這就限制了纖維的強度和模量。為縮短流程、簡化工藝，因此，人們探索出由聚合物原液直接紡絲制纖維的新工藝。

褚風奎等人的直接成纖工藝把縮聚后的聚合溶液不經紡絲，直接處理得到短纖維。該法中聚合物溶液由NMP、氯化鋰、吡啶和PPTA構成，其中聚合物的濃度必須要能行成液晶態，以保證后續沉析過程的順利進行。該工藝受攪拌速度的影響很大，一般攪拌速度增加會造成短纖維長徑比增加。由該法獲得的短纖維長度為1～50mm，直徑為2～100μm。

2、兩步法制備工藝

杜邦公司的Kevlar纖維用兩步法工藝，其步驟如下：（1）溶解，將合成好的聚合物與冷凍濃硫酸混合，固含量約為19.4％；（2）熔融，將混合好的紡絲液加熱到85℃的紡絲溫度，此時形成液晶溶液；（3）擠出，紡絲液經過濾后用齒輪泵從噴絲口擠出；（4）拉伸，擠出液在一個被稱為氣隙的約為8mm的空氣層，在氣隙中進行約為6倍的拉伸；（5）凝固，液態絲條在溫度為5～20℃質量分數為5％～20％硫酸的凝固浴中凝固成形；（6）水洗/中和/干燥，絲條從凝固浴出來后水洗，在160～210℃加熱干燥；（7）卷繞，干的Kevlar纖維在卷筒上卷繞。此工藝的紡絲速度大于200m/min。