用于1,3,4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于1,3,4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝，其包括以下步驟：經(jīng)T型或衣架式流延模頭擠出的濃溶液薄片經(jīng)稀硫酸凝固成凝膠薄膜后，由導(dǎo)向輥導(dǎo)向至帶噴淋裝置的多輥牽伸機(jī)構(gòu)，受到濕態(tài)或濕熱拉伸，濕態(tài)薄膜依次通過多級堿洗與水洗、烘干、熱定型、切邊、計(jì)量，最后卷繞為成品，得到耐高溫聚噁二唑薄膜。本發(fā)明能夠在芳香族聚1,3,4-噁二唑含酸濕態(tài)薄膜的洗滌中既滿足高效率、低成本，又確保環(huán)保要求。
【專利說明】用于1, 3, 4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種洗滌工藝，特別是涉及一種用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝，本發(fā)明適用于芳香族聚1，3，4-噁二唑薄膜等需要多級、高效洗滌才能滿足工藝要求的薄膜品種。芳香族聚1，3，4-噁二唑薄膜制備所用溶劑為濃硫酸或發(fā)煙硫酸，凝固成型所用凝固劑為稀硫酸或水。
【背景技術(shù)】
[0002]芳香族聚1，3，4-噁二唑(簡稱P0D)是一種具備良好的耐熱、耐氧化、電絕緣等性能的芳雜環(huán)高分子材料，在耐高溫、電絕緣等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。因其合成困難、流動(dòng)性能差、難以加工成型，故POD高聚物的合成、薄膜的成型加工等方面的研發(fā)成果相對較少。
[0003]芳香族聚1，3，4-噁二唑的制備方法主要有兩步法與一步法兩種。早起的制備采用兩步法，即先合成聚酰肼，加工成型后高溫脫水環(huán)化成為POD材料。一步法采用發(fā)煙硫酸(oleum)或多 聚磷酸(PPA)等強(qiáng)酸作為溶劑和脫水劑，二酸和肼鹽(硫酸肼、鹽酸肼等)作為單體，合成過程采用預(yù)聚合與聚合并環(huán)化的兩段式控制方式，直接得到POD溶液，然后直接加工成纖維或薄膜。兩步法工藝的關(guān)鍵在于，先合成聚酰肼，紡絲成型后長時(shí)間高溫脫水環(huán)化形成聚噁二唑材料。
[0004]盡管已有一些一步法和兩步法合成POD并加工成纖維或薄膜的專利、成果，但實(shí)施商品化的僅有俄羅斯的Arselon? (原Oxalon)纖維與我國的寶德綸(P0DRUN?)纖維。商品化的POD薄膜至今未見報(bào)道。
[0005]芳香族聚噁二唑薄膜的生產(chǎn)工藝流程為:由芳香族二酸和肼鹽(硫酸肼、鹽酸肼等)為單體，發(fā)煙硫酸為溶劑和脫水劑，進(jìn)行縮聚而成聚合物溶液，經(jīng)過濾、脫泡、過濾、計(jì)量、流延模頭擠出、凝固成型、牽伸、洗滌、干燥、定型、切邊、計(jì)量、卷繞而成芳香族聚噁二唑薄膜成品。芳香族聚噁二唑薄膜可廣泛應(yīng)用于耐高溫、電絕緣、復(fù)合材料、碳膜基材等領(lǐng)域。
[0006]芳香族聚噁二唑薄膜的洗滌工序的目的是使流延擠出凝固成型后的含大量硫酸的濃溶液薄片經(jīng)過堿洗與水洗變成中性，并將凝膠薄膜的含水率降低至100%以下，洗滌工序的工藝方法與工藝條件影響薄膜成品的力學(xué)性能指標(biāo)、色澤，還影響生產(chǎn)效率與生產(chǎn)成本。對于含酸的濕態(tài)薄膜的洗滌，一般采用側(cè)流洗滌、噴淋洗滌，新型洗滌方式如超聲洗滌等處于實(shí)驗(yàn)或研制階段，尚不能應(yīng)用于規(guī)模生產(chǎn)；因此，含酸凝膠薄膜的洗滌方法存在洗滌不充分、洗滌效率低、能量消耗高等不足。
[0007]本發(fā)明將借鑒粘膠玻璃紙的洗滌方法以及專利(CN201010213834.2，CN201220103814.4，CN201220103812.5)提及的POD纖維的洗滌方法，T型模頭或衣架式流延模頭擠出的POD濃溶液薄片經(jīng)凝固成型后，形成的高含酸量的芳香族聚噁二唑凝膠薄膜經(jīng)牽伸輥牽伸并經(jīng)過噴淋水初步洗滌(主要將凝膠薄膜中硫酸稀釋、初步降低硫酸含量)后，輸送進(jìn)入一道堿洗裝置，通過超聲與側(cè)流洗滌裝置的使用使得堿液能快速充分?jǐn)U散進(jìn)入薄膜的內(nèi)部，將酸液中和，大幅降低酸液濃度；堿洗后的絲帶經(jīng)壓軋后，進(jìn)入三道水洗裝置，每道水洗裝置的側(cè)邊、底部洗滌槽裝備有超聲發(fā)生器，并且三個(gè)洗滌槽中裝備有空氣鼓泡裝置，提高了洗滌效果，降低了洗滌水的用量，薄膜經(jīng)每道水洗完畢，經(jīng)壓軋裝置壓軋，可進(jìn)一步提高洗滌效果，降低干燥能耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝，其能夠在芳香族聚1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)薄膜的洗滌中既滿足高效率、低成本，又確保環(huán)保要求。本發(fā)明也可適用于其他種類含酸濕態(tài)凝膠薄膜的高效洗滌工藝。
[0009]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:一種用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝，其特征在于，所述用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝包括以下步驟:經(jīng)T型或衣架式流延模頭擠出的濃溶液薄片經(jīng)稀硫酸凝固成凝膠薄膜后，由導(dǎo)向輥導(dǎo)向至帶噴淋裝置的多輥牽伸機(jī)構(gòu)，受到濕態(tài)或濕熱拉伸，濕態(tài)薄膜依次通過多級堿洗與水洗、烘干、熱定型、切邊、計(jì)量，最后卷繞為成品，得到耐高溫聚噁二唑薄膜。
[0010]優(yōu)選地，所述用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝是由至少一種洗滌液分別依次對含酸濕態(tài) 薄膜進(jìn)行同種洗滌液噴淋、側(cè)向、超聲、鼓泡流動(dòng)洗滌。
[0011]優(yōu)選地，所述洗滌液在淋噴階段是從牽伸輥間薄膜的一側(cè)以一定角度噴淋到薄膜上。
[0012]優(yōu)選地，所述用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝的洗滌步驟包括:噴淋水洗、堿洗、水洗、水洗、水洗。
[0013]優(yōu)選地，所述用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的指標(biāo)參數(shù)如下:濕態(tài)薄膜:濕態(tài)薄膜寬度:300~2000mm，濕態(tài)薄膜厚度:0.25~1.0mm ;成品薄膜:薄膜厚度:0.2~1.0mm,薄膜厚度偏差:≤±10%，薄膜拉伸強(qiáng)度:80~400MPa，拉伸斷裂伸長率:10.0~80%。
[0014]優(yōu)選地，所述洗滌液在堿洗、水洗階段，堿洗與水洗在臥式的洗滌槽中進(jìn)行，每組洗滌槽由內(nèi)含多個(gè)傳動(dòng)輥筒的洗滌槽組成；每個(gè)洗滌槽上部裝有薄膜的引入輥與導(dǎo)出輥，薄膜浸沒于洗滌液中，薄膜在每個(gè)洗滌槽中的洗滌時(shí)間為10~120秒；洗滌槽底部與兩側(cè)裝有超聲發(fā)生器，洗滌槽中裝配壓縮空氣噴管，均勻排布小孔，洗滌液沿著薄膜運(yùn)行方向側(cè)向流動(dòng)，超聲洗滌裝置與噴氣鼓泡洗滌裝置交叉使用；洗滌液沿著薄膜運(yùn)行方向側(cè)向流動(dòng)，超聲洗滌、鼓泡洗滌工藝的結(jié)合使用。
[0015]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明能夠在洗滌中既滿足高效率、低成本，又能確保環(huán)境要求。本發(fā)明中噴淋裝置、超聲發(fā)生器、洗液鼓泡系統(tǒng)、逆流送水裝置的同時(shí)應(yīng)用可大大減少洗滌液的用量、洗滌設(shè)備用量，排污洗滌廢液的處理量；高速輸送的初生薄膜經(jīng)多道壓軋可大大減少干燥設(shè)備用量，節(jié)約能源與占地。本發(fā)明在工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用起到節(jié)約成本、提高生產(chǎn)效率、提高經(jīng)濟(jì)效益的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明采用的噴淋洗滌裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明采用的超聲堿洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明采用的超聲鼓泡側(cè)流組合水洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0020]本發(fā)明用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝包括以下步驟:經(jīng)T型或衣架式流延模頭擠出的濃溶液薄片經(jīng)稀硫酸凝固成凝膠薄膜后，由導(dǎo)向輥導(dǎo)向至帶噴淋裝置的多輥牽伸機(jī)構(gòu)，受到濕態(tài)或濕熱拉伸，濕態(tài)薄膜依次通過多級堿洗與水洗、烘干、熱定型、切邊、計(jì)量，最后卷繞為成品，得到耐高溫聚噁二唑薄膜。
[0021]所述用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝是由至少一種洗滌液分別依次對含酸濕態(tài)薄膜進(jìn)行同種洗滌液噴淋、側(cè)向、超聲、鼓泡流動(dòng)洗滌。
[0022]所述洗滌液在淋噴階段是從牽伸輥間薄膜的一側(cè)以一定角度噴淋到薄膜上。洗滌液為工業(yè)軟水。噴淋洗滌裝置I的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，配置于薄膜的引入輥的2的上方與輸出輥3的上方。噴淋孔徑、孔型、孔徑，噴淋的水量，噴淋水壓，噴淋水溫可根據(jù)薄膜的規(guī)格與運(yùn)行速度調(diào)節(jié)。
[0023]所述用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝的洗滌步驟包括:噴淋水洗、堿洗、水洗、水洗、水洗。
[0024]所述用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的指標(biāo)參數(shù)如下:濕態(tài)薄膜:濕態(tài)薄膜寬度:300~2000mm,濕態(tài)薄膜厚度:0.25~1.0mm ;成品薄膜:薄膜厚度:0.2~1.0mm,薄膜厚度偏差:≤±10%，薄膜拉伸強(qiáng)度:80~400MPa，拉伸斷裂伸長率:10.0~80%。
[0025]所述洗滌液在堿洗、水洗階段，堿洗與水洗在臥式的洗滌槽中進(jìn)行，每組洗滌槽由內(nèi)含多個(gè)傳動(dòng)輥筒的洗滌 槽組成；每個(gè)洗滌槽上部裝有薄膜的引入輥與導(dǎo)出輥，薄膜浸沒于洗滌液中，薄膜在每個(gè)洗滌槽中的洗滌時(shí)間為10~120秒；洗滌槽底部與兩側(cè)裝有超聲發(fā)生器，洗滌槽中裝配壓縮空氣噴管，均勻排布小孔，洗滌液沿著薄膜運(yùn)行方向側(cè)向流動(dòng)，超聲洗滌裝置與噴氣鼓泡洗滌裝置交叉使用；洗滌液沿著薄膜運(yùn)行方向側(cè)向流動(dòng)，超聲洗滌、鼓泡洗滌工藝的結(jié)合使用，可明顯改善洗滌效果。每個(gè)洗滌槽由3~7個(gè)張緊輥組成，槽體材料為304、316L不銹鋼，或者為聚丙烯、聚氯乙烯塑料。每組洗滌槽上部裝有薄膜的引入輥與導(dǎo)出輥，絲帶浸沒于洗滌液中，絲帶在每層洗滌槽中的洗滌時(shí)間為10~120秒。每個(gè)洗滌槽有效尺寸為1000~3000mmX 1000~2200X500~1500mm(長度X寬度X深度)。
[0026]本發(fā)明所述的堿洗槽4的底部與側(cè)部裝有第一超聲發(fā)生器5(或稱為“超聲堿洗裝置”)，其裝置示意圖如附圖2，超聲發(fā)生器的分布密度可根據(jù)需要調(diào)整，底部或每個(gè)側(cè)部超聲發(fā)生器的功率為3~10KW，開啟與否取決于堿洗效果。堿洗洗滌液可采用氫氧化鈉、氫氧化鉀等稀溶液，溶液濃度為0.5~10% (重量百分比)。堿液溫度可調(diào)節(jié)，溫度范圍為20~50°C。薄膜經(jīng)堿洗槽后，經(jīng)壓軋裝置6的壓軋或吹噴裝置7的空氣吹噴后，盡量去除薄膜中堿液的含量。壓軋或空氣吹噴后，含液量為薄膜干重的50~200%，以提高多級水洗的洗滌效果。堿洗槽中也可裝備鼓泡洗滌裝置。
[0027]本發(fā)明所述的水洗裝置共三道，每個(gè)水洗洗滌槽8底部與側(cè)部裝有第二超聲發(fā)生器9，其基本配置同堿洗槽中所配備的第一超聲發(fā)生器，每個(gè)水洗洗滌槽裝配有壓縮空氣噴管10，超聲鼓泡側(cè)流組合水洗裝置如附圖3。鼓泡工藝所用壓縮空氣經(jīng)油水分離處理，壓縮空氣噴管均勻排布小孔，小孔孔徑、排布密度、排布方向可調(diào)整。多級水洗的洗滌液為工業(yè)軟水，洗滌水沿著絲帶運(yùn)行方向側(cè)向流動(dòng)，洗滌水溫度調(diào)節(jié)范圍為洗20~80°C。每一道洗滌后的薄膜經(jīng)鋼輥與橡膠輥組合的壓軋機(jī)構(gòu)11壓軋，或者經(jīng)過壓縮空氣吹噴裝置12吹噴，壓軋或吹噴后薄膜含液量為成品薄膜干重的50?200%，薄膜經(jīng)最后一道洗滌與壓軋或吹噴后，再經(jīng)專用的壓軋機(jī)壓軋，壓后薄膜帶液率為成品薄膜干重的100%以下，可大幅減少薄膜烘燥負(fù)荷、提高烘燥效果、減少能耗。側(cè)向流動(dòng)洗滌，超聲洗滌，鼓泡洗滌工藝的結(jié)合使用，可明顯改善洗滌效果，減少用水量。
[0028]實(shí)施例1
[0029]將1500mm寬、0.50mm厚的芳香族聚1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)凝膠薄膜由拉伸機(jī)構(gòu)進(jìn)行2?4倍拉伸，同時(shí)由附圖1所示的噴淋裝置進(jìn)行初步洗滌，以降低濕態(tài)薄膜的硫酸含量，避免堿洗過程酸堿中和反應(yīng)過于激烈，并避免薄膜粘輥而在干燥過程破洞與局部不勻。經(jīng)牽伸與噴淋洗滌的濕態(tài)薄膜進(jìn)入附圖2所示的堿洗裝置中，薄膜運(yùn)行速度10米/分鐘。堿洗槽配備超聲發(fā)生器，超聲功率為7.5KW，洗滌液為氫氧化鈉，重量百分比濃度為1%，堿洗溫度30°C。堿洗與壓軋后薄膜的含液量為薄膜干重的100%左右。水洗三道，水洗裝置如附圖3所示，水洗槽底部采用超聲洗滌、鼓泡洗滌、側(cè)流洗滌相結(jié)合。三道30°C的軟水洗滌后，最后一道水洗機(jī)的洗滌水PH值為7.0左右，經(jīng)二次壓軋后，絲帶的含液率為絲帶干重的60?70%。薄膜經(jīng)6輥150°C接觸式和熱風(fēng)烘箱張緊干燥后，薄膜回潮率為2%以下(標(biāo)準(zhǔn)溫濕度下放置24h)。堿洗、水洗過程的氫氧化鈉與軟水消耗量分別為300公斤、60噸(每噸薄膜耗用量)。水洗壓軋后，經(jīng)烘干、熱定型、切邊、計(jì)量、卷繞得到阻燃耐高溫聚噁二唑薄膜。
[0030]實(shí)施例2
[0031]將IOOOmm寬、0.30mm厚的芳香族聚1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)凝膠薄膜由拉伸機(jī)構(gòu)進(jìn)行2?4倍拉伸，同時(shí)由附圖1所示的噴淋洗滌裝置進(jìn)行初步洗滌，以降低含酸濕態(tài)凝膠薄膜的硫酸含量，避免絲帶粘輥而在干燥過程產(chǎn)生破洞與局部不勻。經(jīng)牽伸與噴淋洗滌的濕態(tài)薄膜進(jìn)入附圖2所示的堿洗裝置中，絲帶運(yùn)行速度10米/分鐘。堿洗槽配備超聲發(fā)生器，超聲功率為7.5KW，洗滌液為氫氧化鈉，重量百分比濃度為1%，堿洗與水洗溫度30°C左右。堿洗、水洗與壓軋后薄膜的含液量為成品薄膜干重的80%左右。水洗三道，水洗裝置如附圖3示，水洗槽中的超聲裝置不使用。三道30°C的軟水洗滌后，最后一道水洗機(jī)中的洗滌水PH值為7.0左右，經(jīng)二道壓軋后，薄膜的含液率為絲帶干重的60?70%。薄膜經(jīng)6輥150°C接觸式干燥與熱風(fēng)烘燥后，絲帶回潮率為2%以下。堿洗、水洗過程的氫氧化鈉與軟水消耗量分別為300公斤、40噸(每噸薄膜耗用量)。水洗壓軋后，經(jīng)烘干、熱定型、切邊、計(jì)量、卷繞得到阻燃耐高溫聚噁二唑薄膜。
[0032]本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改型和改變。因此，本發(fā)明覆蓋了落入所附的權(quán)利要求書及其等同物的范圍內(nèi)的各種改型和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝，其特征在于，所述用于1,3,4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝包括以下步驟:經(jīng)T型或衣架式流延模頭擠出的濃溶液薄片經(jīng)稀硫酸凝固成凝膠薄膜后，由導(dǎo)向輥導(dǎo)向至帶噴淋裝置的多輥牽伸機(jī)構(gòu)，受到濕態(tài)或濕熱拉伸，濕態(tài)薄膜依次通過多級堿洗與水洗、烘干、熱定型、切邊、計(jì)量，最后卷繞為成品，得到耐高溫聚噁二唑薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝，其特征在于，所述用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝是由至少一種洗滌液分別依次對含酸濕態(tài)薄膜進(jìn)行同種洗滌液噴淋、側(cè)向、超聲、鼓泡流動(dòng)洗滌。
3.如權(quán)利要求2所述的用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝，其特征在于，所述洗滌液在淋噴階段是從牽伸輥間薄膜的一側(cè)以一定角度噴淋到薄膜上。
4.如權(quán)利要求3所述的用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝，其特征在于，所述用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝的洗滌步驟包括:噴淋水洗、堿洗、水洗、水洗、水洗。
5.如權(quán)利要求4所述的用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝，其特征在于，所述用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的指標(biāo)參數(shù)如下:濕態(tài)薄膜:濕態(tài)薄膜寬度:300~2000mm,濕態(tài)薄膜厚度:0.25~1.0mm ;成品薄膜:薄膜厚度:0.2~1.0mm,薄膜厚度偏差:≤±10%，薄膜拉伸強(qiáng)度:80~400MPa，拉伸斷裂伸長率:10.0~80%。
6.如權(quán)利要求5所述的用于1，3，4-噁二唑含酸濕態(tài)流延薄膜的洗滌工藝，其特征在于，所述洗滌液在堿洗、水洗階段，堿洗與水洗在臥式的洗滌槽中進(jìn)行，每組洗滌槽由內(nèi)含多個(gè)傳動(dòng)輥筒的洗滌槽組成；每個(gè)洗滌槽上部裝有薄膜的引入輥與導(dǎo)出輥，薄膜浸沒于洗滌液中，薄膜在每個(gè)洗滌槽中的洗滌時(shí)間為10~120秒；洗滌槽底部與兩側(cè)裝有超聲發(fā)生器，洗滌槽中裝配壓縮空氣噴管，均勻排布小孔，洗滌液沿著薄膜運(yùn)行方向側(cè)向流動(dòng)，超聲洗滌裝置與噴氣鼓泡洗滌裝置交叉使用；洗滌液沿著薄膜運(yùn)行方向側(cè)向流動(dòng)，超聲洗滌、鼓泡洗滌工藝的結(jié)合使用。
【文檔編號】B08B3/12GK103978707SQ201410156480
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】張?jiān)倥d, 喬志勇, 李永蘭, 孫愛華, 張宏偉, 李文濤 申請人:常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院