[發明專利]生產丙烯腈系纖維的方法

有效

• 申請號: 201510010004.2
• 申請日: 2015-01-09
• 公開（公告）號: CN104775174B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: F·弗蘭克蘭茨;P·高佐;M·瑪林提;R·普魯瑟皮歐
• 申請（專利權）人: 蒙特美艾意技術有限責任公司
• 主分類號: D01F6/38
• 分類號: D01F6/38;D01D1/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張欽

本發明公開了制備用于生產丙烯腈系纖維的均相紡絲溶液的方法，該方法包括下述步驟：i)通過將丙烯腈的粉末均聚物或共聚物在5℃?10℃的溫度下與94.5/5.5－97/3％w/w的DMSO/水的混合物，優選在5℃的溫度下與95/5的DMSO/水混合物混合，制備均勻懸浮液，其中通過在已分散和預混的丙烯腈的粉末均聚物或共聚物的物流上噴灑DMSO/水溶劑的物流在5?30分鐘的時間內進行所述混合；ii)在0.5?30分鐘的時間內，在70℃?150℃的溫度下,加熱來自步驟i)的均勻懸浮液，直到所述均聚物或共聚物完全溶解并形成均相溶液。然后將這一紡絲溶液送入儲罐中或進料到紡絲生產線中。

技術領域

本發明涉及生產丙烯腈系纖維的方法，尤其是制備用于生產丙烯腈系纖維的紡絲溶液的方法。

更具體地，本發明涉及生產丙烯腈系纖維的領域，其包括由丙烯腈為起始制備聚合物或者主要由丙烯腈(相對于聚合物的總重量為90-99wt％)和一種或多種共聚單體(相對于聚合物的總重量用量通常為1-10wt％)組成的共聚物。

優選的共聚單體是：中性的乙烯基分子，例如丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯，乙酸乙烯酯，丙烯酰胺和類似的化合物；或者攜帶一個或多個酸基團的分子，例如丙烯酸，衣康酸磺化苯乙烯類和類似的化合物；或者能賦予所述材料不同物化特征的其他共聚單體。

然后對如此制備的聚合物和共聚物進行紡絲，以生產纖維，所述纖維被成束收集的、適合于隨后通過各種加工技術轉變為制造產品、用于紡織品和技術用途。

背景技術

丙烯腈系纖維的特別類型是用作碳纖維“前體”的纖維：這些是丙烯腈和一種或多種選自如上所述的那些的共聚單體(相對于所述聚合物的總重量用量通常為1-5wt％)的高分子量共聚物。

然后通過合適的熱處理基于聚丙烯腈的這些“前體”纖維，獲得碳纖維。

使用不同的聚合和紡絲方法各種工業方法可用于制備丙烯腈系纖維。

可如下所述細分并扼要表達現有技術。

A.間歇法(兩步)

在兩步間歇法中，通常在含水懸浮液內生產聚合物，分離，和隨后溶解在合適的溶劑內以供紡絲和轉變成纖維或前體纖維(在碳纖維的情況下)。制備紡絲溶液最常用的溶劑是二甲基乙酰胺(DMAC)，二甲基甲酰胺(DMF)和硫氰酸鈉(NaSCN)的水溶液。

B、連續法(一步)

另一方面，在連續法中，在溶劑中發生聚合，和在沒有中間分離聚合物的情況下將如此獲得的溶液直接用在紡絲工藝中。在這些方法中最廣泛使用的溶劑是二甲基甲酰胺(DMF)，二甲基亞砜(DMSO)，氯化鋅(ZnCl₂)的水溶液和硫氰酸鈉(NaSCN)的水溶液。

從操作角度考慮，間歇法具有顯著的優勢：聚合和紡絲這兩個步驟事實上是獨立的，起始單體不必純化，痕量雜質及未反應的單體可容易地與粉末形式的聚合物分離。DMSO是尤其是令人感興趣的溶劑，因為它具有形成高聚合物濃度的溶液的能力、它的低毒性和容易回收與循環、和另外不存在與其使用有關的腐蝕現象。

文獻中提供了其中已在實驗室規模上進行間歇法的各種實例，通過在DMSO中溶解丙烯腈的聚合物和共聚物制備紡絲溶液，然而，對于兩步(即間歇地)生產纖維來說，沒有工業方法是已知的，兩步法利用了含水懸浮聚合的優勢以及在DMSO中紡絲聚合物溶液的優勢。這種方法是極其有用的，因為它的特征在于高效和低的環境影響。

然而，這不是容易實施的方法，事實上，DMSO的最佳溶劑能力已經在室溫下引起粉末形式的聚合物顆粒的表面的部分溶解，結果傾向是聚合物顆粒粘附到彼此上，形成不溶的聚集體和難以溶解的凝膠(如US4403055中所述)，這使得這類工業方法的恰當和經濟運行變得不可能。