專利名稱：聚丙烯腈紡絲液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)高分子材料領(lǐng)域，具體地說是一種低投料濃度、高固含量、低殘留單體聚丙烯腈紡絲液的制備方法。
背景技術(shù)：
我們知道，碳纖維由于其比強(qiáng)度、比模量高，不生銹，在汽車、電力、建筑、電子和化工等行業(yè)具體現(xiàn)出較大的發(fā)展空間，而且已成為飛機(jī)、導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭、人造衛(wèi)星等結(jié)構(gòu)上不可缺少的基礎(chǔ)材料。對(duì)碳纖維生產(chǎn)來說，原絲的質(zhì)量起著決定性作用，同時(shí)原絲的性能也影響著生產(chǎn)碳纖維的成本和產(chǎn)量。只有高質(zhì)量的原絲才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的碳纖維，而原絲的質(zhì)量很大一部分取決于紡絲液的性能。紡絲液的制備所受的影響因素較多，其中一個(gè)至關(guān)重要的因素是溫度，溫度的控制程度直接決定了紡絲液的質(zhì)量。而投料濃度直接影響反應(yīng)的放熱量，投料濃度越高，放熱量越大，溫度的控制就越困難。合格的紡絲液又需要適當(dāng)?shù)墓毯?，較低的固含量不利于紡絲成型。另外，殘留單體影響紡絲液的穩(wěn)定，也會(huì)在后續(xù)的牽伸水洗等過程中揮發(fā)，造成空隙，所以低殘留單體量也是高質(zhì)量的紡絲液必備條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚丙烯腈紡絲液的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，可控性高，所制備的紡絲液固含量高，殘留單體少。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:以二甲基亞砜為溶劑，偶氮二異庚腈為引發(fā)劑，以丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯為共聚單體，將丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的二甲基亞砜溶液、偶氮二異庚腈的二甲基亞砜溶液進(jìn)行混合，共聚單體的質(zhì)量濃度為12% 20%，偶氮二異庚腈的質(zhì)量濃度為0.1 1%，丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的摩爾比分別為96 99:0.5 3:0.5 3 ;在50 80°C下進(jìn)行聚合反應(yīng)，5 IOh后將溫度控制在60 80°C，保持?jǐn)嚢鑼?duì)聚合釜進(jìn)行真空抽提，釜內(nèi)真空度為_80kPa，抽提Ih后，將真空度增加到-98kPa，繼續(xù)抽提，經(jīng)真空抽提完成后的聚合物溶液送至脫泡釜，在_80kPa、60 80°C條件下進(jìn)行連續(xù)脫泡處理；脫泡處理后的聚合物再經(jīng)過三級(jí)過濾:第一級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾網(wǎng)，過濾精度為5um，過濾溫度為60 80°C，主要過濾較大顆粒雜質(zhì)及凝膠，第一級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第二級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾氈，過濾精度為lum，過濾溫度為60 80°C，主要過濾細(xì)小顆粒雜質(zhì)和凝膠，第二級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第三級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為聚丙烯過濾膜，過濾精度為0.45um,過濾溫度為60 80°C，主要過濾微凝膠。本發(fā)明的有益效果是，工藝簡(jiǎn)單，可控性高，所制備的紡絲液固含量高，殘留單體少。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
實(shí)施例1
將丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的二甲基亞砜溶液、偶氮二異庚腈的二甲基亞砜溶液進(jìn)行混合，按照丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的摩爾比為96:2:2的比例，共聚單體質(zhì)量濃度19%，偶氮二異庚腈的質(zhì)量濃度為0.2%。在52°C的條件下升溫反應(yīng)，8h后將溫度升至70°C，并將釜內(nèi)真空度提高至_80kPa，Ih后再將釜內(nèi)真空度提高到_98kPa，繼續(xù)抽提4h。經(jīng)真空抽提后的聚合物溶液送至脫泡釜，在-80kPa、70°C的條件下進(jìn)行連續(xù)脫泡處理，脫泡處理后的聚合物再經(jīng)過三級(jí)過濾:第一級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾網(wǎng)，過濾精度為5um，過濾溫度為70°C，主要過濾較大顆粒雜質(zhì)及凝膠。第一級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第二級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾氈，過濾精度為lum，過濾溫度為700C，主要過濾細(xì)小顆粒雜質(zhì)和凝膠。第二級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第三級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為聚丙烯過濾膜，過濾精度為0.45um，過濾溫度為70°C，主要過濾微凝膠。紡絲液粘度為100Pa*s，聚合物的含量為20.9%，紡絲原液的溫度為70°C，殘留單體量為0.01%。比較例I
將丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的二甲基亞砜溶液、偶氮二異庚腈的二甲基亞砜溶液進(jìn)行混合，按照丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的摩爾比為96:2:2的比例，共聚單體質(zhì)量濃度19%，偶氮二異庚腈的質(zhì)量濃度為0.2%。在52°C的條件下升溫反應(yīng)，8h后將溫度升至70°C，保持溫度70°C繼續(xù)反應(yīng)5h。

將聚合物溶液送至 脫泡釜，在-SOkPa的條件下進(jìn)行連續(xù)脫泡處理，脫泡處理后的聚合物再經(jīng)過三級(jí)過濾:第一級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾網(wǎng)，過濾精度為5um，過濾溫度為70°C，主要過濾較大顆粒雜質(zhì)及凝膠。第一級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第二級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾氈，過濾精度為lum，過濾溫度為70°C，主要過濾細(xì)小顆粒雜質(zhì)和凝膠。第二級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第三級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為聚丙烯過濾膜，過濾精度為0.45um，過濾溫度為70°C，主要過濾微凝膠。紡絲液粘度為60Pa*s，聚合物的含量為18.3%，紡絲原液的溫度為70°C，殘留單體量為0.21%。實(shí)施例2
將丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的二甲基亞砜溶液、偶氮二異庚腈的二甲基亞砜溶液進(jìn)行混合，按照丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的摩爾比為96:2.5:1.5的比例，共聚單體質(zhì)量濃度16%，偶氮二異庚腈的質(zhì)量濃度為0.15%，溶液在混合前均經(jīng)過0.1um的濾布進(jìn)行過濾。在54°C的條件下升溫反應(yīng)，7h后將溫度升至80°C，并將釜內(nèi)真空度提高至_80kPa，Ih后再將釜內(nèi)真空度提高到_98kPa，繼續(xù)抽提6h。經(jīng)真空抽提后的聚合物溶液送至脫泡釜，在_80kPa、60°C的條件下進(jìn)行連續(xù)脫泡處理，脫泡處理后的聚合物再經(jīng)過三級(jí)過濾:第一級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾網(wǎng)，過濾精度為5um，過濾溫度為80°C，主要過濾較大顆粒雜質(zhì)及凝膠。第一級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第二級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾氈，過濾精度為lum，過濾溫度為80°c，主要過濾細(xì)小顆粒雜質(zhì)和凝膠。第二級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第三級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為聚丙烯過濾膜，過濾精度為0.45um，過濾溫度為80°C，主要過濾微凝膠。紡絲液粘度為65Pa*s，聚合物的含量為20.1%，紡絲原液的溫度為80°C，殘留單體量為 0.006%o比較例2
將丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的二甲基亞砜溶液、偶氮二異庚腈的二甲基亞砜溶液進(jìn)行混合，按照丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的摩爾比為96:2.5:1.5的比例，共聚單體質(zhì)量濃度16%，偶氮二異庚腈的質(zhì)量濃度為0.15%。在54°C的條件下升溫反應(yīng)，7h后將溫度升至800C，保持溫度80°C繼續(xù)反應(yīng)7h。將聚合物溶液送至脫泡釜，在-SOkPa的條件下進(jìn)行連續(xù)脫泡處理，脫泡處理后的聚合物再經(jīng)過三級(jí)過濾:第一級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾網(wǎng)，過濾精度為5um，過濾溫度為80°C，主要過濾較大顆粒雜質(zhì)及凝膠。第一級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第二級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾氈，過濾精度為lum，過濾溫度為80°C，主要過濾細(xì)小顆粒雜質(zhì)和凝膠。第二級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第三級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為聚丙烯過濾膜，過濾精度為0.45um,過濾溫度為80°C，主要過濾微凝膠。紡絲液粘度為30Pa*s，聚合物的含量為15.4%，紡絲原液的溫度為80°C，殘留單體量為0.32%。實(shí)施例3
將丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的二甲基亞砜溶液、偶氮二異庚腈的二甲基亞砜溶液進(jìn)行混合，按照丙烯腈、衣康酸、 丙烯酸甲酯的摩爾比為98:1:1的比例，共聚單體質(zhì)量濃度20%，偶氮二異庚腈的質(zhì)量濃度為0.2%。在56°C的條件下升溫反應(yīng)，7h后將溫度升至80°C，并將釜內(nèi)真空度提高至_80kPa，Ih后再將釜內(nèi)真空度提高到_98kPa，繼續(xù)抽提3h。經(jīng)真空抽提后的聚合物溶液送至脫泡釜，在-80kPa、80°C的條件下進(jìn)行連續(xù)脫泡處理，脫泡處理后的聚合物再經(jīng)過三級(jí)過濾:第一級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾網(wǎng)，過濾精度為5um，過濾溫度為80°C，主要過濾較大顆粒雜質(zhì)及凝膠。第一級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第二級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾氈，過濾精度為lum，過濾溫度為80°C，主要過濾細(xì)小顆粒雜質(zhì)和凝膠。第二級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第三級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為聚丙烯過濾膜，過濾精度為0.45um，過濾溫度為80°C，主要過濾微凝膠。紡絲液粘度為80Pa*s，聚合物的含量為21.0%，紡絲原液的溫度為80°C，殘留單體量為0.03%。比較例3
將丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的二甲基亞砜溶液、偶氮二異庚腈的二甲基亞砜溶液進(jìn)行混合，按照丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的摩爾比為98:1:1的比例，共聚單體質(zhì)量濃度20%,偶氮二異庚腈的質(zhì)量濃度為0.2%，溶液在混合前均經(jīng)過0.1um的濾布進(jìn)行過濾。在56°C的條件下升溫反應(yīng)，7h后將溫度升至80°C，保持溫度80°C繼續(xù)反應(yīng)4h。將聚合物溶液送至脫泡釜，在-SOkPa的條件下進(jìn)行連續(xù)脫泡處理，脫泡處理后的聚合物再經(jīng)過三級(jí)過濾:第一級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾網(wǎng)，過濾精度為5um，過濾溫度為80°C，主要過濾較大顆粒雜質(zhì)及凝膠。第一級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第二級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾氈，過濾精度為lum，過濾溫度為80°C，主要過濾細(xì)小顆粒雜質(zhì)和凝膠。第二級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第三級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為聚丙烯過濾膜，過濾精度為0.45um,過濾溫度為80°C，主要過濾微凝膠。紡絲液粘度為60Pa*s，聚合物的含量為19.5%，紡絲原液的溫度為80°C，殘留單體量為0.85%。實(shí)施例4
將丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的二甲基亞砜溶液、偶氮二異庚腈的二甲基亞砜溶液進(jìn)行混合，按照丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的摩爾比為97:1:2的比例，共聚單體質(zhì)量濃度12%，偶氮二異庚腈的質(zhì)量濃度為0.12%。在56°C的條件下升溫反應(yīng)，4h后將溫度升至80°C，并將釜內(nèi)真空度提高至_80kPa，Ih后再將釜內(nèi)真空度提高到_98kPa，繼續(xù)抽提7h。經(jīng)真空抽提后的聚合物溶液送至脫泡釜，在-80kPa、70°C的條件下進(jìn)行連續(xù)脫泡處理，脫泡處理后的聚合物再經(jīng)過三級(jí)過濾:第一級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾網(wǎng)，過濾精度為5um，過濾溫度為80°C，主要過濾較大顆粒雜質(zhì)及凝膠。第一級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第二級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾氈，過濾精度為lum，過濾溫度為80°C，主要過濾細(xì)小顆粒雜質(zhì)和凝膠。第二級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第三級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為聚丙烯過濾膜，過濾精度為0.45um，過濾溫度為80°C，主要過濾微凝膠。紡絲液粘度為50Pa*s，聚合物的含量為18.9%，紡絲原液的溫度為80°C，殘留單體量為 0.002%。比較例4
將丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的二甲基亞砜溶液、偶氮二異庚腈的二甲基亞砜溶液進(jìn)行混合，按照丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的摩爾比為97:1:2的比例，共聚單體質(zhì)量濃度12%，偶氮二異庚腈的質(zhì)量濃度為0.12%。在56°C的條件下升溫反應(yīng)，4h后將溫度升至80°C，保持溫度80°C繼續(xù)反應(yīng)8h。`將聚合物溶液送至脫泡釜，在-SOkPa的條件下進(jìn)行連續(xù)脫泡處理，脫泡處理后的聚合物再經(jīng)過三級(jí)過濾:第一級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾網(wǎng)，過濾精度為5um，過濾溫度為80°C，主要過濾較大顆粒雜質(zhì)及凝膠。第一級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第二級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾氈，過濾精度為lum，過濾溫度為80°C，主要過濾細(xì)小顆粒雜質(zhì)和凝膠。第二級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第三級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為聚丙烯過濾膜，過濾精度為0.45um,過濾溫度為80°C，主要過濾微凝膠。紡絲液粘度為20Pa*s，聚合物的含量為11.4%，紡絲原液的溫度為80°C，殘留單體量為0.6%o
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯腈紡絲液的制備方法，其特征是:以二甲基亞砜為溶劑，偶氮二異庚腈為引發(fā)劑，以丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯為共聚單體，將丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的二甲基亞砜溶液、偶氮二異庚腈的二甲基亞砜溶液進(jìn)行混合，共聚單體的質(zhì)量濃度為12% 20%，偶氮二異庚腈的質(zhì)量濃度為0.1 1%，丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的摩爾比分別為96 99:0.5 3:0.5 3 ;在50 80°C下進(jìn)行聚合反應(yīng)，5 IOh后將溫度控制在60 80°C，保持?jǐn)嚢鑼?duì)聚合釜進(jìn)行真空抽提，釜內(nèi)真空度為_80kPa，抽提Ih后，將真空度增加到-98kPa，繼續(xù)抽提，經(jīng)真空抽提完成后的聚合物溶液送至脫泡釜，在_80kPa、60 80°C條件下進(jìn)行連續(xù)脫泡處理；脫泡處理后的聚合物再經(jīng)過三級(jí)過濾:第一級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾網(wǎng)，過濾精度為5um，過濾溫度為60 80°C，主要過濾較大顆粒雜質(zhì)及凝膠，第一級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第二級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為316L不銹鋼過濾氈，過濾精度為lum，過濾溫度為60 80°C，主要過濾細(xì)小顆粒雜質(zhì)和凝膠，第二級(jí)過濾后的聚合物溶液再經(jīng)過第三級(jí)過濾，過濾材質(zhì)為聚丙烯過濾膜，過濾精度為0.45um,過濾溫度為60 80°C，主要 過濾微凝膠。
全文摘要
本發(fā)明涉及有機(jī)高分子領(lǐng)域，具體地說是一種聚丙烯腈紡絲液的制備方法，將丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯為共聚單體的二甲基亞砜溶液、偶氮二異庚腈的二甲基亞砜溶液進(jìn)行混合，共聚單體的濃度為12%～20%，偶氮二異庚腈的濃度為0.1～1%，丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯的摩爾比分別為96～990.5～30.5～3；在50～80℃下進(jìn)行聚合反應(yīng)，5～10h后將溫度控制在60～80℃，保持?jǐn)嚢鑼?duì)聚合釜進(jìn)行真空抽提，釜內(nèi)真空度為-80kPa，抽提1h后，將真空度增加到-98kPa，繼續(xù)抽提，經(jīng)真空抽提完成后的聚合物溶液送至脫泡釜，在-80kPa、60～80℃條件下進(jìn)行連續(xù)脫泡處理；脫泡處理后的聚合物再經(jīng)過三級(jí)過濾。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，可控性高，所制備的紡絲液固含量高，殘留單體少。
文檔編號(hào)D01D1/02GK103145915SQ20131006157
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者黃大明, 張大勇, 張洪池, 劉艷艷, 周式桂, 邱偉峰 申請(qǐng)人:威海拓展纖維有限公司