[發明專利]適用于干法腈綸紡絲的聚丙烯腈干粉及制備方法

在審

• 申請號: 201410250058.1
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN105273125A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 李留忠;郭衛東;張勇;劉勇;蘇旭;宮曉燕
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司
• 主分類號: C08F220/48
• 分類號: C08F220/48;C08F220/14;C08F212/14;C08F220/58;D01F6/38
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

技術領域

本發明涉及一種聚丙烯腈干粉及制備方法，特別涉及一種適用于干法腈綸紡絲的聚丙烯腈干粉及制備方法。

背景技術

聚丙烯腈干法紡絲工藝，是將經聚合后得到的聚丙烯腈干粉在有機溶劑二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)中溶解成紡絲原液，再將紡絲原液輸送到紡絲甬道后借助熱氮氣來脫除溶劑，干法紡絲成形過程緩和，纖維內部結構均勻，使得干紡纖維的物理機械性能及染色性能較好，紡絲截面強度良好。另外干法紡絲速度較高、噴絲頭孔數較少、溶劑回收簡單，紡絲流程簡單，占地面積小；干紡纖維特有的犬骨狀結構使得其特性接近于天然羊毛、制成織物彈性好、重量輕、制成品具有保暖、舒適、光澤優雅等特點；但干法紡絲在進行紡絲原液的制備過程中容易出現(1)紡絲原液粘彈性較差，導致紡絲原液放液時流速快，適配器無出口脹大現象；(2)紡絲原液中含水超標時會使紡絲原液中的氣泡增多，導致在紡絲時易發生并絲、斷絲等問題而無法順利紡絲；(3)紡絲原液的色澤較差等問題導致產品最終質量受到影響。由于這些問題會導致紡絲不順利，對最終產品的質量造成影響，同時也會造成生產時工人的生產強度加大等問題，因此必須對前期丙烯腈的共聚合工藝條件進行嚴格控制，如共聚合中第二、第三、第四單體的種類及各單體的比例，聚合溫度和體系酸度，烘干后聚合物干粉的含水率，干粉的粒度及粒子內部孔隙情況，分子量及分子量分布等，得到適合干法紡絲的聚丙烯腈干粉，從而為后序合格的紡絲原液配制提供有力支持，以利于生產的平穩運行及產品的質量穩定并得到性能優異的紡絲產品。

中國專利CN1986919提到了一種染色腈綸的制備方法，該專利是將兩種聚丙烯腈干粉共同溶解于溶劑中進行紡絲，且每種聚丙烯腈都是三種單體的共聚物，也未對聚合物粒子的內部結構等進行分析，與本專利是由四種單體共聚而成不同，且由于第四單體的加入，使得最終腈綸產品的吸水性更加優異。

《丙烯腈/醋酸乙烯酯/對苯乙烯磺酸鈉三元共聚物干法紡絲研究》介紹了利用醋酸乙烯酯作為第二單體時的腈綸的性能指標，同樣未對影響紡絲過程的聚丙烯腈干粉粒子的內部結構、分子量及分布、含水量等進行討論，與本專利不同。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種適用于干法腈綸紡絲的聚丙烯腈干粉，含水率低、分子量及分布適中、干粉的顆粒度及粒子的內部孔隙率好，從而使干法紡絲時所配制的紡絲原液粘彈性較好、氣泡少、色澤鮮亮，紡絲過程順利并得到染色性好、吸濕性強的紡絲產品；本發明還提供其制備方法，工藝合理。

本發明所述的適用于干法腈綸紡絲的聚丙烯腈干粉，以丙烯腈、丙烯酸甲酯、苯乙烯磺酸鈉和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸為共聚單體，經聚合反應制成。

其中：共聚單體的質量比為丙烯腈：丙烯酸甲酯：苯乙烯磺酸鈉：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸為92:4-7:1-4:0.1-2。

本發明所述的適用于干法腈綸紡絲的聚丙烯腈干粉的制備方法，包括以下步驟：

(1)將共聚單體丙烯腈、丙烯酸甲酯、苯乙烯磺酸鈉和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入聚合釜內，再加入引發劑，調節pH至2.5-3.5，進行聚合反應；

(2)聚合反應完畢后加入EDTA終止反應，聚合反應所得物料經過濾、洗滌、干燥后得到聚丙烯腈樹脂，再經粉碎成細末，得到適用于干法腈綸紡絲的聚丙烯腈干粉。

其中：步驟(1)中的聚合反應為水相懸浮聚合。本發明在丙烯腈聚合時采用了四種單體聚合，第四單體選擇2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，可以增加聚合物鏈段的柔性。

步驟(1)中引發劑為過硫酸鉀、亞硫酸氫鈉和硫酸亞鐵銨。過硫酸鉀、亞硫酸氫鈉和硫酸亞鐵銨占單體質量的比例分別為0.2％、0.01％和0.01％。三種引發劑用脫鹽水溶解后加入體系中。

步驟(1)中調節pH至2.5-3.5為用二氧化硫調節pH至2.5-3.5。

步驟(1)中聚合反應溫度為59.5-60.5℃。

步驟(2)中加入EDTA的質量占單體質量的0.1％。步驟(2)中粉碎成細末，對細末的粒徑沒有要求。

步驟(2)中干燥為干燥至水含量為0.1％-0.3％。

步驟(2)中聚丙烯腈樹脂的重均分子量為8萬-12萬，分子量分布為2.80-3.20。該樹脂在后續紡絲時粘彈性適中、干粉顆粒的孔隙率較高，溶解好，易于紡絲。

適用于干法腈綸紡絲的聚丙烯腈干粉的孔隙率≥58.0％，這種聚丙烯腈干粉有利于聚丙烯腈在溶劑中的溶解，利于溶劑快速進入聚丙烯腈干粉的內部，加速聚合物溶解，可以制備出合格的紡絲原液。