腈綸的合成及生產工藝

腈綸的合成及生產工藝臘綸(PANfiber)，學名又稱聚丙烯臘纖維，在我國還稱為“人造羊毛”，在國外則稱為“奧綸”、“開司米綸”。臘綸通常是指用85%以上的丙烯臘與第二和第三單體的共聚物，經濕法紡絲或干法紡絲制得的合成纖維。聚丙烯臘纖維可以用來制作套衫、毛毯、地毯、童裝以及諸如旗布、遮陽篷等戶外產品，在紡織上有很大的用處。腈綸的用途聚丙烯臘纖維是一種高分子長鏈合成聚合物形成的人造纖維，其丙烯臘含量至少占85%。它表面平滑，具有良好的懸垂性能，可以生產保暖但是很輕的織物。它的彈性和回彈性具佳，并具有優(yōu)異的耐陽光和耐氣候性能。這種纖維可以水洗或干洗。但是聚丙烯臘纖維的強度一般，濕態(tài)時強度約降低20%，但是干燥后即行恢復。這是一種疏水性纖維(回潮率為1%)，常發(fā)生靜電和起球現象，其耐磨性能一般。有著人造羊毛美稱的臘綸，又有著便宜的價格，所以成為了羊毛和棉花的最佳替代品。在我國化纖工業(yè)中，聚酯纖維主要用于仿棉或仿絲型織物、而仿毛型織物以臘綸為主要原料。臘綸外觀蓬松，手感柔軟，具有良好的耐光、耐氣候、其彈性和保暖性可以和羊毛媲美，深受消費者歡迎。在我國毛紡及人造毛皮所用原料中臘綸占最主要地位。臘綸的優(yōu)良性能使其在服裝、服飾、產業(yè)三大領域有廣泛的應用。聚丙烯臘纖維根據不同的用途的要求可純紡或與天然纖維混紡，可與羊毛混紡成毛線，或織成毛毯、地毯等，還可與棉、人造纖維、其他合成纖維混紡，織成各種衣料和室內用品。腈綸的生產方法及生產工藝生產方法：聚丙烯臘纖維對原料丙烯臘的純度要求較高，各種雜質的總含量應低于％。聚合的第二單體主要用丙烯酸甲酯，也可用甲基丙烯酸甲酯，目的是改善可紡性及纖維的手感、柔軟性和彈性；第三單體主要是改進纖維的染色性，一般為含有弱酸性染色基團的衣康酸，含強酸性染色基團的丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、對甲基丙烯酰胺苯磺酸鈉，含有堿性染色基團的甲基乙烯毗啶等。臘綸的主要生產工藝流程：聚合f紡絲f預熱f蒸汽牽伸…水洗…烘干f熱定形f卷曲f切斷f打包。①聚合聚合工藝分為以水為介質的懸浮聚合和以溶劑為介質的溶液聚合兩類。懸浮聚合所得聚合體以絮狀沉淀析出，需再溶解于溶劑中制成紡絲溶液。溶液聚合所用溶劑既能溶解單體，又能溶解聚合體，所得聚合液直接用于紡絲。溶液聚合所用溶劑有二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、硫氤酸鈉和氯化鋅等。采用前兩種有機溶劑的聚合時間一般在10h以上，但溶解力強，紡絲溶液的濃度較高，可適當提高紡絲速度，溶劑回收也較簡便，所得纖維性能較好，且對設備的材質要求較低；而用后兩種無機溶劑，聚合時間僅需2h，所得纖維白度較好。②紡絲紡絲液一般為聚丙烯臘聚合體，數均分子量為53000?106000，其纖維白度較好，熱分解溫度200?250°C，溶點達320°C。因此，聚丙烯臘纖維用高聚物溶液的濕法紡絲和干法紡絲制得。干法紡絲的紡絲液濃度為25%?30%,紡絲速度快，但因噴絲頭噴出的細流固化慢，固化前易粘結，不能采用孔數較多的噴絲頭，紡絲溶劑僅二甲基甲酰胺一種，所得纖維結構均勻致密，適于織制仿真絲織物。濕法紡絲適于制作短纖維，纖維蓬松柔軟，宜織制仿毛織物，所用的紡絲溶劑除溶液聚合用的溶劑外，還有二甲基乙酰胺、碳酸乙烯酯、硝酸等，大部分溶劑的沸點較高，在紡絲過程中不易蒸出。國外有多種臘綸生產工藝路線，按溶劑來分，主要有硫氤酸鈉(NaSCN)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亞砜(DMSO)、丙酮、碳酸乙烯酯(EC)、硝酸(HNO3)和氯化鋅(ZnCl2)等。1940年美國氤胺公司(ACC)用ZnCI2濃水溶液作溶劑，過氧化苯酞(BPO)為引發(fā)劑，進行AN均相聚合濕法紡絲試驗取得成功。工藝特征以60%(質量)ZnCI2或ZnCI2與其它氯化物中性鹽的混合水溶液為溶劑，以過硫酸銨或雙氧水為引發(fā)劑，AN與共聚單體按自由基反應歷程，在溶液態(tài)一步制得原液。由于ZnCl2對PAN溶解能力低，所得原液中聚合物濃度僅10%，原液穩(wěn)定性較差，易水解。纖維為三元共聚體，第二單體為MA，第三單體為AS或MAS。為強酸弱堿鹽,60%的ZnCI2濃水溶液的pH值為，腐蝕性強，與溶劑接觸的設備、管道材質耐蝕要求高，需襯玻璃、橡膠、搪瓷材料或采用含鈦不銹鋼、高硅鐵等。ZnCI2對PAN溶解原理是先生成絡合物H[ZnCI2(OH)2或H2[ZnCI2(OH)2]，再與PAN氤基締合而溶解，為抑止絡合物離解，常加的氯化物中性鹽有NaC1(加入量為ZnCI21/4),56dtex/36f三葉有光絲經用戶使用反映質量很好，能替代進口三葉有光異形絲，牽經及織造時毛羽數很少，使用性很好，與進口絲相當。工藝流程簡述(圖1)AN,MA,AS及回收單體按.AN:MA:AS=90:8:2比例，分別計量后送入混合槽，由溶劑回收工序送來的60%ZnCl2或ZnCI2/CaCI2混合溶劑經計量后加入混合槽，配制成含總單9%?10%的反應混合液。用陶瓷活塞泵將反應混合液計量送至第一反應釜，同時加入％（質量）的H2O2（或過硫酸按）引發(fā)劑，控制pH=1，在氮封下、40°C時反應約，轉化率50%?60%。反應物轉入第二反應釜，溫度升高5°C，其它條件相同，繼續(xù)反應約，使轉化率升至70%?75%。反應物轉人第三反應釜，溫度再升高3C，反應，轉化率升至80%左右。反應物轉入第四反應釜，溫度升到50C，反應約h，轉化率升至90%左右。反應物轉入第五反應釜，溫度50C再反應h，轉化率可達92%?98%。反應釜材質為搪瓷，帶有攪拌器，物料下進上出。最終反應聚合物濃度達％?％，進入帶保溫的板框過濾機進行二次過濾后存入原液貯槽。原液貯存溫度保持在45?50C，未反應單體繼續(xù)反應，使單體轉化率在98%以上。為防腐蝕，板框濾機材質為鑄鐵涂酚醛樹醋，原液貯槽為帶有攪拌的搪瓷釜，貯存過程中起自然脫泡作用。原液經貯存脫泡后，由熱交換器調溫至45C，恒壓送往50m1/r齒輪計量泵，計量后進入噴頭。噴頭由30%Pt與70%Au合金組成，視不同纖度設計成15000?20000孑L.凝固浴組分與溶劑相同，濃度12%?27%，溫度21C，浸長lm.初凝后絲條進入25C的再凝浴（8%?10%稀溶劑組成），絲條在再凝浴中進一步脫除溶劑，并給予?倍拉伸，使絲條有一定強力，出再凝浴速度約7?8m/min,絲條再凝后，經集束成ktex大絲束，進入三層式六槽水洗機水洗?絲束與70C脫鹽水逆流行進，溫度逐槽降低，至第一槽時約30C.為充分脫除絲束中ZnCI2，在第三、四槽加入少量HCl。水洗過程中拉伸1?倍。絲束經水洗后，進入第一上油槽，槽中混合液的抗靜電劑與柔軟劑的總濃度為%，浴溫50?60C。上油絲束含液量達100%?120%，進入輥筒式熱風干燥機，在80?100C下，張力干燥15?20min，熱風與絲束成逆流行進，出烘干機時絲束含水2%?4%。絲束在熱輥拉伸機（表面溫度為150C）中進行熱拉伸，前拉伸2?倍，后拉伸2?3倍，總拉伸5?6倍，出拉伸機絲速達70m/min，在拉伸區(qū)停留時間約10s。在松弛狀態(tài)進入熱板定型，熱板受電熱絲控溫，中壓蒸氣被電加熱成過熱蒸氣，溫度達220?240C，直接噴至絲束表面，熱板長約10m，絲束停留10s，收縮2800?3300，出機絲速約50m/min。定型處理后絲束由蒸汽給濕，使含水達10%。溫度為80C，由擠壓式卷曲機機械卷曲，然后經二次上油、簾板烘干機80C下烘干，使絲束含水＜2%后，送往切斷。切斷長度根據需要可從38mm至150mm。切斷后絲束送往液壓打包機打包.由紡絲浴來的12%?27%ZnCI2混合稀溶劑，先經過濾器除去雜質，進入薄膜蒸發(fā)器脫除未反應的單體.分離的單體從氣相出來，經精餾送往聚合工序回用.液相增濃至35%?40%ZnCI2，轉入蒸發(fā)器進一步濃縮，最終制得55%?60%ZnCI2粗溶劑。粗溶劑可用NaOH調PH至2?2.5,并加入H2O2，使重金屬（主要為鐵）被氧化析出，經過濾而去除。溶劑中陰離子雜質SO:，可加入BaCI2生成BaSO4沉淀，經活性炭吸附過濾去除，然后用HC1調正pH=1.純化后純溶劑送入貯槽循環(huán)使用。參考文獻1、臘綸生產工藝第八講氯化鋅一步法？汪維良任鈴子王精鐸《合成纖維工業(yè)》，CHINASYNTHETICFIBERINDUSTRY，1994年05期？？2、世界臘綸的發(fā)展美國孟山多公司《中國紡織經濟》，CHINATEXTILEECONOMY，1996年06期？？3、中國臘綸工業(yè)現狀與前景展望任鈴子《合成