[發明專利]一種生物基聚酰胺短纖維聚紡牽定一體化成型制備方法及設備

有效

• 申請號: 202010927298.6
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112095163B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 郝新敏;郭亞飛;梁高勇;閆金龍;喬榮榮
• 申請（專利權）人: 軍事科學院系統工程研究院軍需工程技術研究所
• 主分類號: D01D5/26
• 分類號: D01D5/26;D01D5/098;D01D10/02;D01F6/60;D01F1/10;D01F1/09
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

1.一種制備生物基聚酰胺短纖維的方法，其特征在于：

所述方法采用生物基聚酰胺短纖維聚紡牽定一體化成型的設備，該設備包括依次連接的鹽液調配裝置系統、聚合反應裝置系統、紡絲牽定裝置系統和集束切斷裝置系統；

所述鹽液調配裝置系統包括依次連接的精鹽儲罐、鹽液調配罐、鹽液中間罐；

所述聚合反應裝置系統包括依次連接的濃縮槽、U型反應器、閃蒸器、前聚合器和后聚合器；所述鹽液中間罐與所述濃縮槽的入口相連接；

所述紡絲牽定裝置系統包括依次連接的紡絲箱、上油裝置、卷繞裝置、牽伸裝置；其中，所述紡絲箱的紡絲甬道旁設有對其內流經的所述紡絲箱產出的熔體細流進行冷卻的吹風裝置；所述牽伸裝置包括依次連接的第一牽伸機、第二牽伸機和第三牽伸機，所述第一牽伸機、所述第二牽伸機和第三牽伸機上均設有控溫裝置，所述第三牽伸機后連接緊張熱定型裝置、冷卻上油裝置；

所述集束切斷裝置系統包括依次連接的集束裝置、疊絲裝置、卷曲裝置、松弛熱定型裝置、烘干裝置、切斷裝置和打包裝置；

所述方法包括如下步驟：

1）鹽液調配過程：將所述精鹽儲罐中的聚酰胺干鹽注入所述鹽液調配罐配制成聚酰胺鹽水溶液，并將其存儲于所述鹽液中間罐；

2）聚合過程：所述鹽液中間罐中聚酰胺鹽水溶液經所述濃縮槽濃縮后進入所述U型反應器中進行預聚反應，預聚反應后在所述閃蒸器中進行快速解壓，再依次進入所述前聚合器和所述后聚合器中，分別進行前聚合反應和后聚合反應，得到聚酰胺聚合物；

3）紡絲牽定過程：將所述生物基聚酰胺聚合物熔體經所述紡絲箱的噴絲板噴出熔體細流，熔體細流流經所述紡絲甬道，并經所述吹風裝置冷卻凝固成為絲條，所述絲條經所述上油裝置上油、卷繞裝置卷繞、牽伸裝置牽伸、緊張熱定型裝置定型、冷卻上油裝置冷卻上油后得到牽伸絲束；

所述牽伸過程包括依次經所述第一牽伸機進行常溫牽伸、所述第二牽伸機進行低溫牽伸、所述第三牽伸機進行熱牽伸；其中所述牽伸為一級牽伸、二級牽伸或多級牽伸，牽伸后纖維經過緊張熱定型裝置、冷卻上油裝置后集束；

所述常溫牽伸中牽伸溫度為15~30℃，牽伸的倍率為1.01~1.85倍；

所述低溫牽伸中牽伸溫度為5~20℃，牽伸的倍率為1.01~1.5倍；

所述熱牽伸中牽伸溫度為60~210℃，牽伸的倍率為1.01~6.0倍；

所述緊張熱定型根據常溫、低溫、熱牽伸溫度的不同，溫度范圍為98~230℃；

4）集束切斷過程：所述牽伸絲束依次經所述集束裝置集束、所述疊絲裝置疊絲、然后經所述卷曲裝置卷曲、所述松弛熱定型裝置松弛熱定型、所述烘干裝置烘干，最后經所述切斷裝置和打包裝置依次切斷、打包，即得到所述生物基聚酰胺短纖維。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述聚酰胺鹽水溶液的質量百分含量為20%~80%，鹽液pH值7.25~7.95；

所述濃縮槽控制壓力：25~35kPa；物料出口溫度105~130℃；

步驟1）中還包括通過所述鹽液調配罐添加助劑對所述聚酰胺進行改性的步驟。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述助劑包括分子量調節劑、阻燃劑、抗靜電劑、抗菌整理劑、抗紫外線整理劑、消光劑中的至少一種；

所述助劑加入量為所述聚酰胺干鹽質量的0.10%~5.50%。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于：所述U型反應器采用三段加熱進行預聚反應的條件如下：R1段入口物料溫度：150~220℃，R2段出口物料溫度：170~260℃，R3段出口物料溫度：170~260℃，控制反應器壓力穩定在1.7~1.8MPa；

所述閃蒸器中釋放反應器內的壓力，所述閃蒸器出口物料溫度升至180~290℃；

所述前聚合反應的條件如下：液位穩定在30~50%，物料出口溫度為220℃~285℃，時間為20~120min；

所述后聚合反應的條件如下：液位穩定在30~50%，真空度：50~80kPa，物料出口溫度為220℃~290℃，時間為10~60min，增壓泵壓力：10~15MPa。