專利名稱：一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬聚丙烯腈溶液干噴濕紡技術(shù)，特別是涉及以離子液體為溶劑制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)。
背景技術(shù)：
聚丙烯腈纖維已廣泛應(yīng)用于紡織服裝和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，其成熟的工藝路線為溶液紡絲方法，所采用的溶劑包括二甲基甲酰胺(DMF)、硫氰酸鈉水溶液、二甲基亞砜(DMSO)、二甲基乙酰胺(DMAc)、硝酸、α-吡啶烷酮、環(huán)丁砜等。由于聚丙烯腈加工過(guò)程中大量使用了這些腐蝕性的無(wú)機(jī)溶劑或揮發(fā)性有機(jī)溶劑，除了對(duì)設(shè)備有很高的要求外，廢氣或廢水的處理給環(huán)境保護(hù)帶來(lái)了很大壓力。
最近幾年來(lái)，一種新的溶劑——離子液體開始應(yīng)用于聚丙烯腈的聚合與紡絲，開辟了聚丙烯腈纖維清潔化加工的新技術(shù)。我們申請(qǐng)的專利ZL200410016369.8公開了一種丙烯腈聚合物在離子液體中的制備方法，專利200410066610.8，200410066608.0，200410066609.5，200410066607.6進(jìn)一步公開了以離子液體為溶劑的聚丙烯腈纖維的濕法紡絲方法。但濕法紡絲法的紡絲速度低，而且聚丙烯腈/離子液體溶液體系粘度相對(duì)較大，需要較高的紡絲溫度。另外，濕法紡絲直接將噴絲頭浸入溫度較低的凝固浴中，紡絲液溫度迅速降低容易造成擠出困難，影響紡絲成形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，該技術(shù)生產(chǎn)效率高，易于紡絲成形，而且環(huán)境污染小。
本發(fā)明的一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，包括下列步驟(1)制備聚丙烯腈/離子液體紡絲溶液；(2)紡絲溶液經(jīng)過(guò)脫泡、過(guò)濾、計(jì)量后，通過(guò)噴絲頭擠出后形成紡絲細(xì)流，通過(guò)濕空氣層，進(jìn)入凝固浴凝固成形；(3)進(jìn)行預(yù)拉伸、拉伸、水洗、干燥熱定型后成纖，制備聚丙烯腈長(zhǎng)絲或短絲。
所述聚丙烯腈/離子液體紡絲溶液是指由質(zhì)量百分?jǐn)?shù)5～30％的聚丙烯腈、70～95％的離子液體組成的溶液或由質(zhì)量百分?jǐn)?shù)5～30％的聚丙烯腈、67～95％的離子液體和0～3％的水組成的溶液；
所述聚丙烯腈/離子液體紡絲溶液的制備方法是指將聚丙烯腈溶解在離子液體中制備紡絲溶液或以離子液體為溶劑進(jìn)行丙烯腈的聚合反應(yīng)直接制備紡絲溶液；所述的離子液體由陽(yáng)離子和陰離子組成；所述的陽(yáng)離子選自下列陽(yáng)離子中的一種 烴基季銨離子 羥乙基烴基季銨離子烴基锍離子 烴基季磷離子 烴基吡啶離子烴基吡咯離子烴基吡唑離子烴基咪唑離子其中R1，R2，R3，R4，R5和R6可以相同，也可以不同，分別是H或碳原子數(shù)為1-8的烴基；所述的陰離子選自Cl-、Br-、BF4-、PF6-、CF3SO3-、CF3COO-、(CF3SO2)2N-、或(CF3SO2)3C-中的一種；所述的聚丙烯腈選自第一、二、三單體的共聚物或第一、二單體的共聚物或丙烯腈的均聚物，粘均分子量為2.0×104～2.0×105；所述的第一、二、三單體的共聚物是指共聚物中第二單體的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3～18wt％，第三單體的含量為0.1～1.0 wt％；所述的第一、二單體的共聚物或丙烯腈均聚物是指聚合物中第二單體的含量為0～18wt％；所述的第一單體為丙烯腈，第二單體選自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯腈、醋酸乙烯酯或丙烯酰胺中的一種，第三單體取自衣康酸、丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、甲基丙烯苯磺酸鈉、乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯吡啶或甲基丙烯酸二甲替氨基乙酯中的一種；所述的紡絲溶液溫度為70～120℃；所述的濕空氣層是指噴絲板與凝固浴上液面之間空氣層的距離為1～10cm，空氣層的溫度為5～30℃，相對(duì)濕度為60～95％；所述的凝固浴由離子液體和水組成，溫度為5～35℃，其中離子液體的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0～20％，水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為80～100％；所述的預(yù)拉伸浴為水，溫度40～65℃；所述的拉伸浴為水，水溫80～99℃。
所述水洗是指噴淋水洗，溫度25～50℃或常壓水蒸汽水洗；所述的干燥是指熱空氣干燥，干燥溫度為120～165℃；所述的紡絲速度為20～200m/min；所述的聚丙烯腈纖維是指單絲纖度為1.5～5.0dtex，強(qiáng)度2.0～4.2cN/dtex。
本發(fā)明的有益效果(1)以離子液體為溶劑，離子液體易于回收利用，具有綠色環(huán)保的特征；(2)采用干噴濕紡技術(shù)，紡絲速度高，生產(chǎn)效率提高；(3)纖維易于成形；(4)成形后纖維均勻，強(qiáng)度高。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
實(shí)施例1原料聚丙烯腈，粘均分子量為5.0×104，是一種包括第一單體、第二單體和第三單體的共聚物，其中第一單體為丙烯腈的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為81.8％，第二單體丙烯酸甲酯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為18％，第三單體衣康酸的含量為0.2％。離子液體，1-丁基-3-甲基咪唑氯化物。
將20％的聚丙烯腈加入1-丁基-3-甲基咪唑氯化物中，在20℃下溶脹2小時(shí)，然后在78℃下溶解3小時(shí)，配制成溶液，在78℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)1cm的濕空氣層，溫度為10℃，濕度60％，進(jìn)入20℃的凝固浴，凝固浴為水，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入40℃的預(yù)拉伸水浴，然后進(jìn)入90℃的熱水拉伸浴，總的拉伸倍數(shù)為4倍，經(jīng)過(guò)25℃的噴淋水洗和120℃熱空氣干燥后以100m/min的速度卷繞成長(zhǎng)絲，得到單絲纖度為1.5dtex、強(qiáng)度3.2cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例2原料聚丙烯腈，粘均分子量2.0×105，是一種包括第一單體和第二單體的共聚物，其中第一單體為丙烯腈的含量為90％，第二單體甲基丙烯酸甲酯的含量為10％。離子液體，1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物。
將8％的聚丙烯腈加入含3％水的1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物中，在25℃下溶脹2小時(shí)，然后在70℃下溶解4小時(shí)，配制成溶液，在70℃度下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)10cm的濕空氣層，溫度為5℃，濕度95％，進(jìn)入30℃的凝固浴，凝固浴組成為含5％的1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物的水溶液，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入55℃的預(yù)拉伸浴水，然后進(jìn)入99℃的熱水拉伸浴，總的拉伸倍數(shù)12倍，經(jīng)常壓蒸汽水洗和165℃的熱空氣干燥，以200m/min的速度卷繞成長(zhǎng)絲，得到單絲纖度為2.5dtex、強(qiáng)度4.2cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例3原料聚丙烯腈，粘均分子量2.0×104，為丙烯腈均聚物。離子液體，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽。
將5％的聚丙烯腈加入離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽中，在25℃度下溶脹1.5小時(shí)，然后在70℃度下溶解6小時(shí)，配制成溶液，在70℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)2cm的濕空氣層，溫度為10℃，濕度88％，進(jìn)入10℃的凝固浴，凝固浴為水，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入50℃的預(yù)拉伸浴水，然后進(jìn)入85℃的熱水拉伸浴，總拉伸倍數(shù)為.3.5，經(jīng)30℃的噴林水洗和130℃的熱空氣干燥后以80m/min速度卷繞成長(zhǎng)絲，得到單絲纖度為2.8dtex、強(qiáng)度為3.0cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例4原料聚丙烯腈，粘均分子量6.0×104，是一種包括第一單體和第二單體的共聚物，第一單體丙烯腈的含量為86wt％，第二單體甲基丙烯腈的含量為14wt％。離子液體，3-甲基N-丁基吡啶氯化物。
將10％的聚丙烯腈加入離子液體3-甲基-N-丁基吡啶氯化物中，在30℃下溶脹1.5小時(shí)，然后在80℃度下溶解2.5小時(shí)，配制成溶液，在80℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)3cm的濕空氣層，溫度為15℃，濕度81％，進(jìn)入15℃的凝固浴，凝固浴為水，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入55℃的預(yù)拉伸水浴，然后進(jìn)入90℃的熱水拉伸浴，總拉伸倍數(shù)為4倍，經(jīng)常壓水蒸氣水洗和135℃的熱空氣干燥后以溫度100m/min的速度卷繞成長(zhǎng)絲，得到單絲纖度為2.5dtex、強(qiáng)度為2.5cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例5原料聚丙烯腈，粘均分子量8.0×104，是一種包括第一單體、第二單體和第三單體的共聚物，第一單體丙烯腈的含量為83.6wt％，第二單體醋酸乙烯酯的含量為16wt％，第三單體丙烯磺酸鈉的含量為0.4wt％。離子液體，芐基二甲基十四烷基銨氯化物。
將15％的聚丙烯腈加入離子液體芐基二甲基十四烷基銨氯化物中，在25℃下溶脹1.5小時(shí)，然后在90℃下溶解3小時(shí)，配制成溶液，在90℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)4cm的濕空氣層，溫度為20℃，濕度74％，進(jìn)入20℃的凝固浴，凝固浴組成為水，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入60℃的預(yù)拉伸浴水，然后進(jìn)入95℃的熱水拉伸浴，總的拉伸倍數(shù)為.4.5倍，經(jīng)常壓蒸汽水洗和140℃熱空氣干燥后以120m/min的速度卷繞成長(zhǎng)絲，得到單絲纖度為3.0dtex，、強(qiáng)度4.0cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例6原料聚丙烯腈，粘均分子量1.0×105，為丙烯腈均聚物。離子液體，三甲基丁基磷溴化物。
將12％的聚丙烯腈加入含2％水的三甲基丁基磷溴化物中，在30℃下溶脹1小時(shí)，然后在100℃下溶解5小時(shí)，配制成溶液，在100℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)5cm的濕空氣層，溫度為25℃，濕度67％，進(jìn)入25℃的凝固浴，凝固浴組成為含20％的三甲基丁基磷溴化物的水溶液，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入65℃的預(yù)拉伸水浴，然后進(jìn)入90℃的熱水拉伸浴，總拉伸倍數(shù)為2.5，經(jīng)40℃的噴林水洗和145℃的熱空氣干燥，以60m/min的速度卷繞成長(zhǎng)絲，得到單絲纖度為3.5dtex、強(qiáng)度為2.8cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例7原料聚丙烯腈，粘均分子量8×104，是一種包括第一單體和第二單體的共聚物，其中第一單體丙烯腈的含量為88％，第二單體甲基丙烯腈的含量為12％。離子液體，N-乙基吡啶三氟甲基磺酸鹽。
將20％的聚丙烯腈加入離子液體N-乙基吡啶三氟甲基磺酸鹽中，在25℃溶脹2小時(shí)，然后在110℃度下溶解3小時(shí)，配制成溶液，在110℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)6cm的濕空氣層，溫度為30℃，濕度60％，進(jìn)入30℃的凝固浴，凝固浴組成為水，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入70℃的預(yù)拉伸浴水，然后進(jìn)入95℃的熱水拉伸浴，總拉伸倍數(shù)為7，經(jīng)常壓水蒸汽水洗和150℃的熱空氣干燥后以150m/min速度卷繞成長(zhǎng)絲，得到單絲纖度為2.5dtex、強(qiáng)度4.0cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例8原料聚丙烯腈，粘均分子量1.2×105，是一種包括第一單體和第二單體的共聚物，其中第一單體丙烯腈的含量90wt％，第二單體醋酸乙烯酯的含量為10％。離子液體，N，N’-二甲基吡咯三氟甲基磺酸酰亞胺。
將6％聚丙烯腈加入離子液體N，N’-二甲基吡咯三氟甲基磺酸酰亞胺中，在20℃下溶脹3小時(shí)，然后在120℃度下溶解4小時(shí)，配制成溶液，在120℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)7cm的濕空氣層，溫度為25℃，濕度67％，進(jìn)入35℃的凝固浴，凝固浴為水，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入75℃的預(yù)拉伸水浴，然后進(jìn)入90℃的熱水拉伸浴，溫度拉伸倍數(shù)為7.5，經(jīng)50℃的噴林水洗和155℃的熱空氣干燥后以155m/min的速度卷繞成長(zhǎng)絲，得到單絲纖度為2.0dtex、強(qiáng)度3.8cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例9離子液體，1-丁基-2-甲基吡唑溴化物。
將占總單體90％的第一單體丙烯腈、10％的第二單體丙烯酸甲酯、0.5％的引發(fā)劑過(guò)氧化十二酰、1％的淺色劑氯化亞錫、1％的分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇依次加入離子液體1-丁基-2-甲基吡唑溴化物中攪拌溶解，其中總單體占溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30％，在72℃下聚合反應(yīng)2小時(shí)，得粘均分子量為2.0×104的丙烯腈共聚物的離子液體溶液。在72℃下脫單，120℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)1cm的濕空氣層，溫度為5℃，濕度95％，進(jìn)入5℃的凝固浴，凝固浴為20％的離子液體水溶液，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入40℃的預(yù)拉伸水浴，然后進(jìn)入80℃的熱水拉伸浴，總的拉伸倍數(shù)為3，經(jīng)常壓水蒸氣水洗和165℃的熱空氣干燥后以50m/min的速度卷繞成長(zhǎng)絲，得單絲纖度為2.0dtex、強(qiáng)度2.2cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例10離子液體，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽。
將占總單體89.8％的第一單體丙烯腈、10％的第二單體甲基丙烯酸甲酯、0.2％的第三單體甲基丙烯酸二甲替氨基乙酯、1％的引發(fā)劑過(guò)氧化辛酰、1.5％的淺色劑二氧化硫脲、1％的分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇依次加入離子液體中攪拌溶解，其中總單體占溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5％，在65℃下聚合反應(yīng)3小時(shí)，得粘均分子量為2.0×105的丙烯腈共聚物的離子液體溶液。在65℃下脫單，65℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)10cm的濕空氣層，溫度為10℃，濕度90％，進(jìn)入10℃的凝固浴，凝固浴為水，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入50℃的預(yù)拉伸水浴，然后進(jìn)入85℃的熱水拉伸浴，拉伸倍數(shù)為3.5，經(jīng)25℃的噴林水洗和160℃的熱空氣干燥后以80m/min的速度卷繞成長(zhǎng)絲，得單絲纖度為2.2dtex、強(qiáng)度4.0cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例11離子液體，三乙基乙醇銨氯化物。
將單體丙烯腈、1％的引發(fā)劑偶氮二異庚腈依次加入離子液體中攪拌溶解，其中單體占溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15％，在75℃下聚合反應(yīng)3.5小時(shí)，得粘均分子量為4.0×104的丙烯腈共聚物的離子液體溶液。在75℃下脫單，75℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)2cm的濕空氣層，溫度為15℃，濕度85％，進(jìn)入15℃的凝固浴，凝固浴為15wt％的離子液體水溶液，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入45℃的預(yù)拉伸水浴，然后進(jìn)入80℃的熱水拉伸浴，拉伸倍數(shù)為2.5，經(jīng)常壓水蒸氣水洗和155℃的熱空氣干燥后以60m/min的速度卷繞成長(zhǎng)絲，得單絲纖度為4.4dtex、強(qiáng)度2.0cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例12離子液體，N，N’-二甲基吡咯溴化物。
將占總單體85.2％的第一單體丙烯腈、14％的第二單體醋酸乙烯酯、0.8％的第三單體2-甲基-5-乙烯吡啶、1.0％的過(guò)氧化二碳酸二異丙酯，1.5％的引發(fā)劑二氧化硫脲、1％的淺色劑、1.0％的分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇依次加入離子液體中攪拌溶解，其中總單體占溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10％，在75℃下聚合反應(yīng)3小時(shí)，得粘均分子量為8.0×104的丙烯腈共聚物的離子液體溶液。在80℃下脫單，80℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)3cm的濕空氣層，溫度為20℃，濕度80％，進(jìn)入20℃的凝固浴，凝固浴為水，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入40℃的預(yù)拉伸水浴，然后進(jìn)入80℃的熱水拉伸浴，拉伸倍數(shù)為9，經(jīng)30℃的噴林水洗和150℃的熱空氣干燥后以140m/min的速度卷繞成長(zhǎng)絲，得單絲纖度為2.4dtex、強(qiáng)度3.6cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例13離子液體，1-乙基-3-甲基咪唑溴化物。
將占總單體84％的第一單體丙烯腈、16％的第二單體丙烯酰胺、1％的引發(fā)劑偶氮二異丁腈、1％的淺色劑氯化亞錫、1％的分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇依次加入離子液體中攪拌溶解，其中總單體的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為8％，在70℃下聚合反應(yīng)4小時(shí)，得粘均分子量為1.0×105的丙烯腈共聚物的離子液體溶液。在70℃脫單，70℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)4cm的濕空氣層，溫度為25℃，濕度75％，進(jìn)入25℃的凝固浴，凝固浴10wt％的離子液體水溶液，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入45℃的預(yù)拉伸水浴，然后進(jìn)入85℃的熱水拉伸浴，拉伸倍數(shù)為6，經(jīng)常壓水蒸氣水洗和145℃的熱空氣干燥后以120m/min的速度卷繞成長(zhǎng)絲，得單絲纖度為2.6dtex、強(qiáng)度3.4cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例14離子液體，N-乙基吡啶氯化物。
將單體丙烯腈、0.8％引發(fā)劑過(guò)氧化二苯甲酰、依次加入離子液體中攪拌溶解，其中單體占溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為8％，在70℃下聚合反應(yīng)4.5小時(shí)，得粘均分子量為2.8×104的丙烯腈共聚物的離子液體溶液。在70℃下脫單，70℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)5cm的濕空氣層，溫度為30℃，濕度70％，進(jìn)入30℃的凝固浴，凝固浴為5％的離子液體水溶液，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入50℃的預(yù)拉伸水浴，然后進(jìn)入90℃的熱水拉伸浴，拉伸倍數(shù)為2，經(jīng)35℃的噴林水洗和140℃的熱空氣干燥后以55m/min的速度卷繞成長(zhǎng)絲，得單絲纖度為4.8dtex、強(qiáng)度2.2cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例15離子液體，3-甲基-N-丁基吡啶三氟乙酸鹽。
將占總單體82％的第一單體丙烯腈、18％的第二單體丙烯酸甲酯、1.0％的引發(fā)劑偶氮二異庚腈、1.5％的淺色劑二氧化硫脲、1.0wt％分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇依次加入離子液體中攪拌溶解，其中總單體占溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為6wt％，在70℃下聚合反應(yīng)5小時(shí)，得粘均分子量為8.4×104的丙烯腈共聚物的離子液體溶液。在70℃下脫單，70℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)6cm的濕空氣層，溫度為25℃，濕度75％，進(jìn)入35℃的凝固浴，凝固浴為水，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入55℃的預(yù)拉伸水浴，然后進(jìn)入95℃的熱水拉伸浴，拉伸倍數(shù)為3，經(jīng)常壓水蒸氣水洗和100℃的熱空氣干燥后以85m/min的速度卷繞成長(zhǎng)絲，得單絲纖度為4.0dtex、強(qiáng)度2.0cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
實(shí)施例16離子液體，1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽。
將占總單體89.6％的第一單體丙烯腈、10％的第二單體丙烯酸甲酯和0.4％的第三單體甲基丙烯苯磺酸鈉、1.0％的引發(fā)劑過(guò)氧化辛酰、1.5％的淺色劑二氧化硫脲、1.0％的分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇依次加入離子液體中攪拌溶解，其中總單體占溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5％，在70℃下聚合反應(yīng)6小時(shí)，得粘均分子量為2.6×104的丙烯腈共聚物的離子液體溶液。在70℃下脫單，70℃下過(guò)濾脫泡，經(jīng)計(jì)量泵和噴絲板擠出，經(jīng)過(guò)7cm的濕空氣層，溫度為20℃，濕度80％，進(jìn)入40℃的凝固浴，凝固浴為水，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入60℃的預(yù)拉伸水浴，然后進(jìn)入90℃的熱水拉伸浴，拉伸倍數(shù)為2，經(jīng)50℃的噴林水洗和120℃的熱空氣干燥后以20m/min的速度卷繞成長(zhǎng)絲，得單絲纖度為5.0dtex、強(qiáng)度2.0cN/dtex的聚丙烯腈纖維。
權(quán)利要求
1.一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，包括下列步驟(1)制備聚丙烯腈/離子液體紡絲溶液；(2)紡絲溶液經(jīng)過(guò)脫泡、過(guò)濾、計(jì)量后，通過(guò)噴絲頭擠出后形成紡絲細(xì)流，通過(guò)濕空氣層，進(jìn)入凝固浴凝固成形；(3)進(jìn)行預(yù)拉伸、拉伸、水洗、干燥熱定型后成纖，制備聚丙烯腈長(zhǎng)絲或短絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，其特征在于所述聚丙烯腈/離子液體紡絲溶液是由質(zhì)量百分?jǐn)?shù)5～30％的聚丙烯腈、70～95％的離子液體組成的溶液或由質(zhì)量百分?jǐn)?shù)5～30％的聚丙烯腈、67～95％的離子液體和0～3％的水組成的溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，其特征在于所述聚丙烯腈/離子液體紡絲溶液的制備方法是指將聚丙烯腈溶解在離子液體中制備紡絲溶液或以離子液體為溶劑進(jìn)行丙烯腈的聚合反應(yīng)直接制備紡絲溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，其特征在于所述的離子液體由陽(yáng)離子和陰離子組成，陽(yáng)離子選自下列陽(yáng)離子中的一種 烴基季銨離子 羥乙基烴基季銨離子 烴基锍離子 烴基季磷離子 烴基吡啶離子烴基吡咯離子 烴基吡唑離子 烴基咪唑離子其中R1，R2，R3，R4，R5和R6可以相同，也可以不同，分別是H或碳原子數(shù)為1-8的烴基；陰離子選自Cl-、Br-、BF4-、PF6-、CF3SO3-、CF3COO-、(CF3SO2)2N-或(CF3SO2)3C-中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，其特征在于所述的聚丙烯腈是第一、二、三單體的共聚物或第一、二單體的共聚物或丙烯腈的均聚物，粘均分子量為2.0×104～2.0×105；第一、二、三單體的共聚物是指共聚物中第二單體的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3～18wt％，第三單體的含量為0.1～1.0wt％；第一、二單體的共聚物或丙烯腈均聚物是指聚合物中第二單體的含量為0～18wt％；第一單體為丙烯腈，第二單體是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯腈、醋酸乙烯酯或丙烯酰胺中的一種，第三單體是衣康酸、丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、甲基丙烯苯磺酸鈉、乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯吡啶或甲基丙烯酸二甲替氨基乙酯中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，其特征在于所述的紡絲溶液溫度為70～120℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，其特征在于所述的濕空氣層是指噴絲板與凝固浴上液面之間空氣層的距離為1～10cm，空氣層的溫度為5～30℃，相對(duì)濕度為60～95％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，其特征在于所述的凝固浴由離子液體和水組成，溫度為5～35℃，其中離子液體的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0～20％，水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為80～100％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，其特征在于所述的預(yù)拉伸浴為水，溫度40～65℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，其特征在于所述的拉伸浴為水，水溫80～99℃。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，其特征在于所述水洗是指噴淋水洗，溫度25～50℃或常壓水蒸汽水洗。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，其特征在于所述的干燥是指熱空氣干燥，干燥溫度為120～165℃。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，其特征在于所述的紡絲速度為20～200m/min。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，其特征在于所述的聚丙烯腈纖維是指單絲纖度為1.5～5.0dtex，強(qiáng)度2.0～4.2cN/dtex。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備聚丙烯腈纖維的干噴濕紡技術(shù)，包括步驟(1)制備聚丙烯腈/離子液體紡絲溶液；(2)紡絲溶液經(jīng)過(guò)脫泡、過(guò)濾、計(jì)量后，通過(guò)噴絲頭擠出后形成紡絲細(xì)流，通過(guò)濕空氣層，進(jìn)入凝固浴凝固成形；(3)進(jìn)行預(yù)拉伸、拉伸、水洗、干燥熱定型后成纖，制備聚丙烯腈長(zhǎng)絲或短絲。本發(fā)明生產(chǎn)效率高，纖維易于成形，纖維均勻、強(qiáng)度高，而且具有綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)D01F6/18GK101067214SQ200710041889
公開日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月12日
發(fā)明者張玉梅, 王華平, 萬(wàn)盛興, 程凌燕, 劉崴崴 申請(qǐng)人:東華大學(xué)