[發(fā)明專利]一種包含氣相抽提、液相萃取的尼龍熔體直紡方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010171444.7
• 申請(qǐng)日: 2020-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN111424328B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王松林;徐錦龍;湯廉;黃家鵬;何寧艷;王華平;王朝生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江恒逸石化研究院有限公司
• 主分類號(hào): D01F6/60
• 分類號(hào): D01F6/60;C08G69/16;C08G69/46;D01D13/00;D01D1/00
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 俞潤(rùn)體;何俊

本發(fā)明涉及尼龍材料領(lǐng)域，公開了一種包含氣相抽提、液相萃取的尼龍熔體直紡方法，包括：1）配料：將已內(nèi)酰胺、封端劑、水和催化劑加熱混合，得到混合物；2）開環(huán)：將所述混合物加熱進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)；3）預(yù)縮聚：對(duì)開環(huán)所獲產(chǎn)物進(jìn)行加熱，進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)和脫揮；4）終縮聚：將預(yù)縮聚所得產(chǎn)物加熱，進(jìn)行終縮聚反應(yīng)和脫揮；5）紡前脫揮：通過薄膜蒸發(fā)器對(duì)終縮聚所得產(chǎn)物進(jìn)行紡前脫揮；6）紡絲：紡前脫揮后產(chǎn)物直接輸送至紡絲線進(jìn)行紡絲，獲得尼龍6纖維。本發(fā)明方法能夠?qū)崿F(xiàn)尼龍熔體聚合后的直紡，且能夠有效控制尼龍熔體中的熱水可萃取物和環(huán)狀二聚體的含量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及尼龍材料領(lǐng)域，尤其涉及一種包含氣相抽提、液相萃取的尼龍熔體直紡方法。

背景技術(shù)

尼龍纖維（PA纖維，錦綸）由于其具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能和紡織加工性能，自問世以后，其產(chǎn)量在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)位居合成纖維家族的第一位，但由于價(jià)格與生產(chǎn)成本的限制以及聚酯纖維的快速發(fā)展，現(xiàn)為第二大產(chǎn)量的合成纖維，2018年我國(guó)錦綸產(chǎn)量超過了330萬(wàn)噸。尼龍6纖維具有聚酯纖維無(wú)法比擬的優(yōu)良物理性能，如尼龍6纖維的斷裂強(qiáng)度較高，耐磨性居紡織通用纖維之冠，吸濕性好，彈性回復(fù)率和耐疲勞性能優(yōu)良，染色性好。尼龍6纖維除了服裝業(yè)用和裝飾用外，在其他產(chǎn)業(yè)中也有廣闊的應(yīng)用，如其在輪胎簾子布、汽車用紡織品、過濾材料、BCF 地毯膨體紗上都開發(fā)了新產(chǎn)品。雖然PA6纖維近年來(lái)得到快速的發(fā)展，但同樣也存在著PA6生產(chǎn)裝置、工藝、產(chǎn)品、應(yīng)用同質(zhì)化嚴(yán)重等問題，急需開發(fā)PA6聚合、紡絲及功能化產(chǎn)品高效制備技術(shù)。

目前，在PA6纖維生產(chǎn)過程中，纖維的張力大，氣泡或雜質(zhì)的存在會(huì)引起單絲斷裂，因此PA6紡絲對(duì)熔體要求較高，熔體中熱水可萃取物含量需低于2wt%。而己內(nèi)酰胺水解聚合的轉(zhuǎn)化率一般在90%左右，意味著聚合物中殘余有10%左右的己內(nèi)酰胺單體和低聚物(也稱熱水可萃取物，其中單體約占75%，低聚物約占25%)，這些熔體中的雜質(zhì)對(duì)紡絲造成了極大的影響，因此，在PA6紡絲前，需要對(duì)切片進(jìn)行萃取處理，根據(jù)FZ/T 51004-2011，PA6切片熱水可萃取物含量應(yīng)小于0.5wt%(優(yōu)等品)。現(xiàn)在工業(yè)上普遍采用熱水連續(xù)萃取工藝，萃取掉PA6切片中的單體和低聚物，使切片中可萃取物含量低于0.5wt%，滿足高速紡絲的要求。但在萃取、干燥再熔融過程中需要消耗大量的水和能源，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在PA6切片生產(chǎn)過程中，萃取、干燥過程的能耗占PA6切片生產(chǎn)過程能耗的15-20%，大幅提高了PA6纖維的生產(chǎn)成本。為了避免這些弊端，PA6紡絲技術(shù)在未來(lái)將往直接紡絲方向推進(jìn)，熔體直紡相較于切片法紡絲還可大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，單位產(chǎn)量基建投資少，有利于進(jìn)一步降低纖維生產(chǎn)成本。因此通過開發(fā)新聚合工藝，降低已內(nèi)酰胺水解聚合過程中所產(chǎn)生的低聚物含量，實(shí)現(xiàn)尼龍6熔體直紡成為了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

目前降低己內(nèi)酰胺水解聚合過程中低聚物含量的主要方法是對(duì)聚合溫度的控制，因?yàn)榧簝?nèi)酰胺聚合是一個(gè)隨著溫度變化而變化的平衡關(guān)系，隨著溫度的升高，更有利于低聚物生成，尤其是環(huán)狀低聚物，因此可以通過控制聚合溫度來(lái)有效控制低聚物含量，即低溫聚合。要想確保聚合過程處于液態(tài)進(jìn)行，聚合溫度需至少大于尼龍6熔點(diǎn)以下10℃，此時(shí)的聚合溫度仍不能將低聚物控制在可熔體直紡的范圍，而且低溫聚合還有另外一個(gè)缺點(diǎn)，即反應(yīng)速度較慢，所獲的聚合物數(shù)均分子量偏低；而在更低溫度下聚合的過程實(shí)際上是分為兩部分，一部分是熔融聚合過程，一部分是固相聚合過程，固相聚合的過程是為了獲得足夠數(shù)均分子量的聚合物用以產(chǎn)品的開發(fā)，但是目前還沒有找到能將低溫下形成的固態(tài)聚合物變成適合紡絲的有效方法，如果由低溫聚合物紡制纖維，則必須先將聚合物熔融，然而，這時(shí)由于存在化學(xué)反應(yīng)平衡，又形成低分子化合物，這樣一來(lái)，與正常的聚合法相比較就沒有什么優(yōu)點(diǎn)了。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明基于己內(nèi)酰胺熱力學(xué)原理以及動(dòng)力學(xué)強(qiáng)化過程，提供了一種包含氣相抽提、液相萃取的尼龍熔體直紡方法。本發(fā)明方法能夠?qū)崿F(xiàn)尼龍熔體聚合后的直紡，無(wú)需先制成切片，且能夠有效控制尼龍熔體中的熱水可萃取物和環(huán)狀二聚體的含量。其中，本發(fā)明中所謂氣相抽提、液相萃取是指使尼龍6中的低聚物以氣態(tài)的形式從體系中脫除，即氣相抽提，而此時(shí)尼龍6的狀態(tài)為熔融狀態(tài)，即液相萃取。