一种适用于多品种聚芳酰胺纤维的高速纺丝工艺的制作方法

本发明是一种适用于多品种聚芳酰胺纤维的高速纺丝工艺，具体涉及一种适用于多品种聚芳酰胺纤维的干湿法纺丝工艺，属于高性能纤维纺丝。

背景技术：

1、芳香族聚酰胺类纤维是一种具有优异力学和热学性能的高技术材料，广泛用于国防军工和光缆橡胶领域。利用其制备的材料，可用于防护领域，如防割耐温手套、防割耐温面料以及耐温高强缝纫线，具有广泛的应用前景。现有技术中，芳纶ⅲ、间位芳纶、芳砜纶等纤维材料通常采用湿法纺丝工艺制得，由于其前端纺速低（10～15m/min）、效率低、机械性能差，经济成本偏高，且不利于大规模生产。

2、为提高芳香族聚酰胺类纤维采用湿法纺丝存在的相关问题，公开号为cn106283254a的发明专利公开了采用干湿法纺丝制备间位芳纶长丝的方法，工艺步骤包括纺丝原液准备、喷丝、凝固、热水牵伸、水洗、浸油、烘干、热牵伸、热定型、上油及卷绕等工序，在实际生产过程中，采用该方法制备的间位芳纶长丝比采用湿法纺丝技术，纺丝速度至少提高2.5倍以上，且制得的间位芳纶长丝表面光滑、孔洞少、机械性能好，例如，该专利记载的实施例1-3中，其制得的间位芳纶长丝断裂强度分别为4.5cn/dtex、4.8cn/dtex和5.1cn/dtex。以及公开号为cn104278338a的发明专利还公开了一种制造芳纶ⅲ纤维凝胶纺丝方法，同样采用干湿法纺丝，具体采用喷丝、一级凝固浴、二级凝固浴（塑化拉伸）、洗涤、上油、干燥、热定型处理后制得成品纤维，该方法通过控制纺丝原液聚合物的特性粘数以及凝固液中有机溶剂的配置，可用于提高纺丝工艺的稳定性和纤维产品质量的提升，该凝胶纺丝速度可达到30～100m/min，芳纶ⅲ纤维浸胶丝强度达到5.8gpa。

3、由上述内容可知，为解决湿法纺丝效率低及成品纤维力学性能差的问题，可以采用干湿法纺丝工艺分别针对不同类型的芳纶纤维材料提出了其专用的纺丝方法，例如，在间位芳纶纺丝中，通过特定的干湿法纺丝参数控制，可以适当提升纺丝速度和纤维断裂强度；在芳纶ⅲ纤维的纺丝中，则通过纺丝原液的粘度、凝固浴的配置以及特定干湿法纺丝参数控制相配合，可以提高其纺丝速度及力学性能。但随着芳纶纤维纺丝工业规模化生产的不断发展，通常要求一套纺丝生产设备可以兼顾多品种芳纶纤维的高效率生产，实现不同芳纶纤维的高度纺丝，在此基础上，势必需要提升不同品种芳纶纤维的力学性能，而上述专利仅仅是针对间位芳纶和芳纶ⅲ的专有干湿法纺丝工艺，其力学性能仍然有待提高，且并不适用于其他芳纶纤维的纺丝工艺，因此，研究和开发一套适用于多品种芳纶纤维的干湿法高速纺丝工艺十分必要。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有芳纶湿法纺丝技术中纺速低、效率低的问题，提供一种适用于多品种聚芳酰胺纤维的高速纺丝工艺，采用新型干湿法工艺可以生产得到性能更优、更稳定的芳纶纤维，且适用于多品种的芳纶纤维，并提高不同品种芳纶纤维的纺丝速度，实现高效率的纺丝生成。

2、本发明通过以下技术方案实现：一种适用于多品种聚芳酰胺纤维的高速纺丝工艺，将纺丝原液经喷丝板喷丝后经过5～50mm的空气间隔后进入凝固浴，再经塑化凝固、水洗、干燥、热处理、上油收卷后制得芳纶纤维，

3、所述纺丝原液采用特性粘度为1.2～7.0的芳香族聚酰胺、酰胺性溶剂和助溶剂组成的混合物，纺丝原液中，芳香族聚酰胺的浓度为5～25%wt，助溶剂的浓度为1～7.5%wt，酰胺性溶剂的浓度为67.5～94%wt；

4、所述凝固浴中采用浓度为30～60%wt的酰胺性溶剂；

5、所述塑化凝固浴中采用浓度为20～30%wt的酰胺性溶剂；

6、所述芳纶纤维的收丝速度至少为45～600m/min；

7、所述芳纶纤维的断裂强度变异系数为1～3%。

8、进一步的，所述纺丝原液的温度为40～140℃。

9、所述凝固浴中采用的酰胺性溶剂的温度为20℃～50℃，凝固浴的牵伸比为1.0～5.0，出浴速度≥30m/min。

10、所述塑化凝固浴中采用的酰胺性溶剂的温度为20℃～50℃，塑化凝固浴的牵伸比为1.0～4.0。

11、所述热处理的温度为260～550℃，停留时间为3～120s，热处理的牵伸比1.0～11.0。

12、为更好的实现本发明，所述芳香族聚酰胺为聚间苯二甲酰间苯二胺（间位芳纶）、聚对苯二甲酰对苯二胺共3, 4‵-二氨基二苯醚（芳醚纶）、聚对苯二甲酰对苯二胺共2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪唑（芳纶ⅲ）或聚苯砜对苯二甲酰胺（芳砜纶）。

13、所述酰胺性溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n, n-二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的至少一种。

14、所述助溶剂为cacl2、licl中的至少一种。

15、本发明与现有湿法技术相比具有以下优点：

16、（1）为解决湿法纺丝工艺存在纺丝速率低、效率差的问题，现有技术提出了将干湿法纺丝用于芳纶纤维，但由于不同纺轮品种性能和纺丝要求的差异化，往往导致现有干湿法纺丝工艺仅仅适用于特定品种的纺轮纤维纺丝，例如：cn106283254a公开的间位芳纶的干湿法纺丝工艺和cn104278338a公开的芳纶ⅲ的干湿法纺丝工艺，为此，本发明提供了一种新的纺轮纤维的干湿法纺丝工艺，不仅可以适用于多品种的纺轮纤维纺丝，还可以制备得到性能更好的纺轮纤维，以提高不同品种芳纶纤维的纺丝速度，实现高效率的纺丝生成。

17、（2）本发明提供的干湿法纺丝工艺可适用于不同性能及纺丝要求的多品种纺轮纤维的制备，通过在干湿法纺丝工艺的不同工段中特定浓度酰胺性溶剂或溶剂的使用、温度的合理控制、牵伸比的控制等，即可在不同品种纺轮纤维的制备过程中，得到满足所需指标体系的目标纺轮纤维，同时，具备高的纺丝速度。

18、（3）本发明方法可以制备得到性能优异的纺轮纤维，具体体现在：高的力学性能，例如；断裂强度为2.7～31.2cn/dtex，弹性模量为110～817cn/dtex，伸长率为3.5～27%；优异的长丝性能，例如：断裂强度变异系数为1～3%。

19、综上所述，本发明提供了一种适用于多种芳香族聚酰胺原液经干湿法纺丝来制备不同品种的纺轮纤维的方法，可以稳定、高效率的制备得到力学性能及长丝性能优异的纺轮纤维，解决了湿法纺丝工艺存在的纺丝速率低的问题，以及现有干湿法纺丝工艺仅能用于单一品种纺轮纤维的弊端。

技术特征：

1.一种适用于多品种聚芳酰胺纤维的高速纺丝工艺，其特征在于：将纺丝原液经喷丝板喷丝后经过5～50mm的空气间隔后进入凝固浴，再经塑化凝固、水洗、干燥、热处理、上油收卷后制得芳纶纤维，

2.根据权利要求1所述的一种适用于多品种聚芳酰胺纤维的高速纺丝工艺，其特征在于：所述纺丝原液的温度为40～140℃。

3.根据权利要求1所述的一种适用于多品种聚芳酰胺纤维的高速纺丝工艺，其特征在于：所述凝固浴中采用的酰胺性溶剂的温度为20℃～50℃，凝固浴的牵伸比为1.0～5.0，出浴速度≥30m/min。

4.根据权利要求1所述的一种适用于多品种聚芳酰胺纤维的高速纺丝工艺，其特征在于：所述塑化凝固浴中采用的酰胺性溶剂的温度为20℃～50℃，塑化凝固浴的牵伸比为1.0～4.0。

5.根据权利要求1所述的一种适用于多品种聚芳酰胺纤维的高速纺丝工艺，其特征在于：所述热处理的温度为260～550℃，停留时间为3～120s，热处理的牵伸比1.0～11.0。

6.根据权利要求1所述的一种适用于多品种聚芳酰胺纤维的高速纺丝工艺，其特征在于：所述芳香族聚酰胺为聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺共3, 4‵-二氨基二苯醚、聚对苯二甲酰对苯二胺共2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪唑或聚苯砜对苯二甲酰胺。

7.根据权利要求1所述的一种适用于多品种聚芳酰胺纤维的高速纺丝工艺，其特征在于：所述酰胺性溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n, n-二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种适用于多品种聚芳酰胺纤维的高速纺丝工艺，其特征在于：所述助溶剂为cacl2、licl中的至少一种。

技术总结本发明公开了一种适用于多品种聚芳酰胺纤维的高速纺丝工艺，将纺丝原液经喷丝板喷丝后经过5～50mm的空气间隔后进入凝固浴，再经塑化凝固、水洗、干燥、热处理、上油收卷后制得芳纶纤维，所述纺丝原液采用特性粘度为1.2～7.0的芳香族聚酰胺、酰胺性溶剂和助溶剂组成的混合物，纺丝原液中，芳香族聚酰胺的浓度为5～25%wt，助溶剂的浓度为1～7.5%wt；所述凝固浴中采用浓度为30～60%wt的酰胺性溶剂；所述塑化凝固浴中采用浓度为20～30%wt的酰胺性溶剂；所述芳纶纤维的收丝速度至少为45～600m/min，可以生产得到性能更优、更稳定的芳纶纤维，且适用于多品种的芳纶纤维，并提高不同品种芳纶纤维的纺丝速度，实现高效率的纺丝生成。技术研发人员：何鑫业,李兰英,彭涛,周万立受保护的技术使用者：中蓝晨光化工有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16