纺丝原液的制备方法和装置与流程

本发明涉及纺丝原液的制备领域，具体涉及一种纺丝原液的制备方法和装置。

背景技术：

1、超高分子量聚乙烯均匀悬浮溶液的制备是聚乙烯冻胶纺和增塑纺的关键，它直接影响所得纤维的纤度、均一性以及力学性能。现有的聚乙烯均匀悬浮液的连续制备装置，一般都是在容器中加入预热溶剂对聚乙烯进行适度的溶胀，通过搅拌，制得聚乙烯悬浮液，在常温、常压下将悬浮液喂入双螺杆挤出机中。常规的聚乙烯悬浮液的制备、加料装置，为能够得到相对均匀的悬浮液体，往往是在容器中增加搅拌装置，依靠重力作用将悬浮液体从容器的底部输出后，直接喂入输出装置中，通过改变浆叶的形式、大小、片数和转数等手段提高溶液的均匀度，但容器中的悬浮液仍存在着浓度梯度、沉降等情况，导致悬浮液在输送过程中料液浓度要越来越稀；另外在输送的管道里，会发生明显的重力沉降，使得后续工序产品产生不均一性，影响产品质量。

2、allied公司专利us4784820a推出了新工艺路线，它是采用超高分子量聚乙烯在石蜡油中形成淤浆，为使聚乙烯在淤浆中的浓度均匀，使用了高速(1725rpm)的鼓式混和器，使输入料液均匀化，并以柱塞泵在一定压力条件下输入单螺杆进行溶解。此工艺采用的淤浆均匀化和定量加料装置，在工业化生产中会引起众多的困难，生产的安全与稳定效果尤为突出，且螺杆的输出压力也偏低，不利于稳定纺丝的进行。

3、cn1152287a公开了一种用以存储和排放均匀的纤维素悬浮液的装置，它包括一个具有一均匀悬浮液输入口的水平设置的圆桶形的混合容器，在容器内有搅拌轴，搅拌轴上设有搅拌元件，通过该搅拌元件，使从入口进入的悬浮液保持均匀状态，但由于悬浮液的出口也是设在容器的底部，因此容器中仍然存在浓度梯度，底部的溶液会有沉降。

4、cn1190137a公开了一种超高分子量聚乙烯均匀溶液的连续制备方法，其是采用一个容器用于对聚乙烯进行溶胀，再输送给两个交替使用的容器的其中之一进行搅拌，通过容器的底部的输出口输出，其容器中仍然存在浓度梯度，底部也有沉降，因此，使得悬浮液不能均匀连续输出，不能保证后续工序产品的均一性。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的超高分子量聚乙烯均质悬浮液的浓度不均的问题，提供了一种纺丝原液的制备方法和装置。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种纺丝原液的制备方法，所述方法包括：将聚合物和第一溶剂混合后进行溶胀处理，得到溶胀液，再将所述溶胀液和第二溶剂混合后进行均质处理，得到所述纺丝原液；

3、所述溶胀处理在超声、搅拌的条件下进行；

4、所述均质处理在超声、搅拌和机械循环的条件下进行。

5、本发明第二方面提供一种纺丝原液的制备装置，所述装置包括计量槽、溶胀釜、均质釜、循环泵；

6、其中，所述溶胀釜用于将聚合物和第一溶剂混合后进行溶胀处理，得到溶胀液，所述均质釜用于将所述溶胀液和第二溶剂混合后进行均质处理，得到纺丝原液；

7、所述计量槽的底部出口分别和所述溶胀釜、均质釜相连通，用于向所述溶胀釜、均质釜中加入第一溶剂或第二溶剂；所述溶胀釜的底部出口和所述均质釜相连通，用于向所述均质釜中加入溶胀液；

8、所述溶胀釜的顶部设置有进料口，用于加入聚合物；所述溶胀釜内部设置有套筒和搅拌桨；所述溶胀釜的底部设置有超声波发生器；

9、所述均质釜的内部设置有套筒和搅拌桨；所述均质釜的底部设置有超声波发生器；所述均质釜的底部和顶部通过所述循环泵相连通。

10、通过上述技术方案，本发明提供的纺丝原液的制备方法和装置具有以下

11、有益效果：

12、本发明提供的方法解决了由于颗粒重力、沉降造成的纺丝原液浓度不均的技术问题，提升了溶胀效果，降低溶胀的时间，解决了纤维加工过程中产生的纤度不均的问题，提升了纺丝原液的可纺性，从而实现高性能聚乙烯纤维的工业化稳定生产，采用本发明提供的方法得到的纺丝原液在后续纺丝处理的过程中，双螺杆挤出机机头压力波动≤1.8％，计量泵压力波动≤2.3％，纺丝组件垫片的更换频率由半个月延长至二十天以上；采用本发明提供的方法得到的纺丝原液生产的初生纤维表面光滑，可纺性好，纤度变异率≤2.3％。

技术特征：

1.一种纺丝原液的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将聚合物和第一溶剂混合后进行溶胀处理，得到溶胀液，再将所述溶胀液和第二溶剂混合后进行均质处理，得到所述纺丝原液；

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚合物为超高分子量聚乙烯；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述溶胀处理的条件为：温度为40-100℃，优选为70-80℃；超声频率不高于90hz，优选为60-70hz；时间为1-3h，优选为1.5-2h；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述溶胀液的浓度为10-30wt％，优选为14-20wt％。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述均质处理的条件为：温度为25-60℃，优选为30-40℃；超声频率不高于80hz，优选为50-60hz；机械循环流量为0.5-2m3/h，优选为1-1.5m3/h。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述纺丝原液的浓度为4-8wt％，优选为6-7wt％。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，在所述溶胀处理和均质处理的过程中，所述搅拌采用下部水平搅拌和中部垂直搅拌相结合的方式；

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，所述第一溶剂和所述第二溶剂选自顺式十氢萘和/或反式十氢萘；

9.一种纺丝原液的制备装置，其特征在于，所述装置包括计量槽、溶胀釜、均质釜、循环泵；

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述计量槽的顶部设置有溶剂进口和液封口，所述溶剂进口用于向所述计量槽加入第一溶剂或第二溶剂，所述液封口用于防止溶剂加热过程中产生溶剂挥发损失；

技术总结本发明涉及纺丝原液的制备领域，公开了一种纺丝原液的制备方法和装置，所述方法包括：将聚合物和第一溶剂混合后进行溶胀处理，得到溶胀液，再将所述溶胀液和第二溶剂混合后进行均质处理，得到所述纺丝原液；所述溶胀处理在超声、搅拌和加热的条件下进行；所述均质处理在超声、搅拌和机械循环的条件下进行。本发明提供的方法能够提升溶胀效果，降低溶胀时间，解决纤维加工过程中产生的纤度不均的问题，提升了纺丝原液的可纺性，从而实现高性能聚乙烯纤维的工业化稳定生产。技术研发人员：孔凡敏,苏豪,吴小莲,赵运生,肖昂,俞健健,徐莉,张叶,朱燕,周劲松,邰云峰,韦翔广受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/22