專利名稱：一種建筑用腈綸制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種腈綸制備方法，尤其涉及一種抗拉強度超過500Mpa的腈綸制備方 法。該腈綸可以應(yīng)用于建筑上，比如按一定比例拌入到混凝土中，可提高混凝土的抗形 變能力和耐久性。
背景技術(shù)：
腈綸是聚丙烯腈纖維在我國的商品名。腈綸具有優(yōu)良的性能，手感柔軟溫暖，彈性 很好。耐光和耐氣候特別優(yōu)良。 一般制成短纖維?？梢约兎阑蚺c羊毛混紡。用于制紡織 品、針織品、毛毯、篷帳、窗簾和濾布等，由于其性質(zhì)接近羊毛，故有"合成羊毛"之稱。 腈綸雖然通常稱為聚丙烯腈纖維，但其中丙烯腈(習慣稱第一單體)只占90% 94%， 第二單體占5% 8%，第三單體為0.3% 2.0%。這是由于單一丙烯腈聚合物制成的纖 維缺乏柔性，發(fā)脆，染色也非常困難。為了克服聚丙烯腈的這些缺欠，人們采用加入第 二單體的方法，使纖維柔順；加入第三單體，提高染色能力。 一般腈綸的制備方法將聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺等溶劑中，再經(jīng)濕法或千法紡絲而得。制備方法具體可參 考中國專利文獻CN1526862A， CN1167838C， CN1740411A等。近來又有很多報道和文獻記載腈綸在建筑業(yè)中的應(yīng)用，收入于2005年第3期《機 場建設(shè)》第13、 14頁的《合成纖維混凝土的特性及其推廣應(yīng)用》，該文章指出在物理學 特性上(包括抗收縮、抗裂、抗破碎性能、韌性、抗沖擊性、抗疲勞、耐磨耗、抗?jié)B、 抗凍等)相對于普通混凝土都有明顯提高。類似的記載還可參考2004年2月第2期《公 路》第129 134頁的《聚丙烯腈纖維增強水泥混凝土的抗彎性能》。相關(guān)的專利文獻也有公開，如中國專利申請200510036569.4，公開了《一種聚丙 烯腈纖維混凝土》(公開號CN1915855A)，該混凝土主要由普通混凝土或砂漿、或乳膠 混凝土或砂漿組成，其特征在于還含有一定比例的聚丙烯腈纖維；再如中國專利申請-200510097152.9，公開了《一種聚丙烯腈網(wǎng)狀纖維混凝土》(公開號CN1986478A)，該 混凝土特征在于由水泥基材料和聚丙烯腈網(wǎng)狀纖維混合而成，其中聚丙烯腈網(wǎng)狀纖維的 抗拉強度大于等于500Mpa，彈性模量大于等于7Gpa，纖維單絲直徑為12um 30um， 纖維長度為6um 24um之間。綜上所述，腈綸在建筑業(yè)中已經(jīng)得到應(yīng)用，特別是在混凝土中，為更好的發(fā)揮腈綸 在建筑業(yè)上的作用，建筑用的腈綸在各個性能方面是有別于應(yīng)用在紡織業(yè)中的腈綸，所 以在制備方法上面需要作更多的改進來滿足建筑需要，而現(xiàn)有文獻還沒有公開一種專門
生產(chǎn)用于建筑上腈綸的方法。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種建筑用腈綸的制備 方法，該方法通過對傳統(tǒng)腈綸制備方法的改進，參數(shù)的恰當調(diào)整，能使制得的腈綸其纖 維的抗拉強度能達到500Mpa以上，符合國家建筑標準。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種建筑用腈綸制備方法，其特征在于依次包括如下步驟a、 聚合反應(yīng)，以丙烯腈為第一單體，以醋酸乙烯為第二單體，在亞硫酸氫鈉—— 過硫酸鉀為氧化還原體系反應(yīng)，其中丙烯腈質(zhì)量百分比為88% 92%，醋酸乙烯質(zhì)量百 分比為8% 12%，亞硫酸鈉濃度為14 16%，流量為630 635kg/h，過硫酸鉀濃度為 1.5 2.5%，流量為710 720kg/h，軟水流量為5020 5040kg/h，生成的聚合物經(jīng)洗滌、 烘干，風送到料倉制得聚丙烯腈干粉(PAN)以供紡絲用；b、 紡絲成型，取上述的聚丙烯腈干粉(PAN)，以二甲基乙酰胺為溶劑，配置成濃 度為23 26%的聚合物原液，經(jīng)加熱后從專用噴絲板上的孔中擠出，在凝固浴中經(jīng)雙擴 散形成初生纖維，其中凝固浴時，二甲基乙酰胺濃度為51% 54%，溫度為45 50'C;c、 水洗，將制成的初生纖維，水洗待牽伸；d、 牽伸，將水洗后的初生纖維用牽伸機完成牽伸，其中牽伸機水槽溫度為80 98 °C，牽伸倍數(shù)為6.1 6.5;e、 上油，將牽伸后的纖維絲束作上油處理，上油液位控制為48% 52%，濃度為 1.8% 2.2%，油劑濃度為14 16%，補給加量為85 95kg/h;f、 烘干，將上油后的纖維絲束經(jīng)熱輥烘干，溫度為160 170°C，再經(jīng)通有冷卻水 的輥桶上冷卻降溫，得到建筑用腈綸。作為優(yōu)選，所述聚合反應(yīng)過程中丙烯腈質(zhì)量百分比為91%,醋酸乙烯質(zhì)量百分比 為9%，亞硫酸鈉濃度為15%，流量為633kg/h，過硫酸鉀濃度為2%，流量為715kg/h， 軟水流量為5033kg/h;所述紡絲成型過程中聚合物原液濃度為25%，凝固浴時，二甲基乙酰胺濃度為52.3 %，溫度為48。C;所述牽伸過程中，牽伸倍數(shù)為6.3;所述上油過程中，上油液位控制為50%，濃度為2%，油劑濃度為15.5%，補給加 量為90kg/h。作為優(yōu)選，所述的噴絲板呈圓盤狀并具有噴絲孔，該噴絲孔由12個同樣的布孔區(qū) 組成，該布孔區(qū)圍繞圓心呈扇形布置于圓盤上，圓盤中心為無孔區(qū)。進一步，所述的噴 絲孔孔徑為0.056mm，孔之間的行距為0.35mm,每個布孔區(qū)的孔數(shù)為7125個，每個布
孔區(qū)軸向上由三組布孔分區(qū)組成，自圓心向外徑向分布，每個布孔分區(qū)的圈距分別為 0.45mm、 0.40mm和0.35mm，布孔區(qū)最大直徑為65mm，布孔區(qū)之間間隔1.55mm，無 孔區(qū)直徑為15.88mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:通過對傳統(tǒng)濕法腈綸纖維聚合反應(yīng)作了改進， 通過眾多試驗，選擇適當?shù)募徑z成型條件工藝參數(shù)，并成型工藝的調(diào)整，具體地減少 了氧化還原劑地用量，提高了凝固浴溫度和牽伸倍數(shù)，去除了巻曲和定型步驟，通過本 發(fā)明制得的腈綸纖維，提高了聚合物的特性粘度、成型速度及成型過程的取向，纖維強 度能達到500Mpa以上，完全符合國家建筑標準；同時專用的噴絲板的合理設(shè)計(包括孔 數(shù)、孔徑、行距、圈距、無孔區(qū)直徑等)，保證了溶劑容易擴散，以利于產(chǎn)品質(zhì)量提高。


圖1為實施例中噴絲板平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為噴絲板局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。實施例本實施例中的建筑用腈綸制備方法，依次包括如下步驟a、 聚合反應(yīng)，以丙烯腈為第一單體，以醋酸乙烯為第二單體，在亞硫酸氫鈉——過硫酸鉀為氧化還原體系反應(yīng)，其中丙烯腈質(zhì)量百分比為88% 92%，以91%為優(yōu)選， 醋酸乙烯質(zhì)量百分比為8% 12%,以9%為優(yōu)選，亞硫酸鈉濃度為14 16%，以15% 為優(yōu)選，流量為630 635kg/h，以633kg/h為優(yōu)選，過硫酸鉀濃度為1.5 2.5%，以2 %為優(yōu)選，以715kg/h為優(yōu)選，軟水流量為5020 5040kg/h，以5033kg/h為優(yōu)選，生成 的聚合物經(jīng)洗滌、烘千，風送到料倉制得聚丙烯腈干粉(PAN)以供紡絲用；b、 紡絲成型，取上述的聚丙烯腈千粉(PAN)，以二甲基乙酰胺為溶劑，配置成濃 度為23 26%的聚合物原液，以25%為優(yōu)選，經(jīng)加熱后從專用噴絲板上的孔中擠出， 在凝固浴中經(jīng)雙擴散形成初生纖維，其中凝固浴時，二甲基乙酰胺濃度為51% 54%， 以52.3%為優(yōu)選，溫度為45 50'C，以48。C為優(yōu)選;c、 水洗，將制成的初生纖維，水洗待牽伸；d、 牽伸，將水洗后的初生纖維用牽伸機完成牽伸，其中牽伸機水槽溫度為80 98 。C，牽伸倍數(shù)為6.1 6.5，以6.3為優(yōu)選；e、 上油，將牽伸后的纖維絲束作上油處理，上油液位控制為48% 52%，以50 %為優(yōu)選，濃度為1.8% 2.2%，以2%為優(yōu)選，油劑濃度為14 16%,以15.5%為優(yōu) 選，補給加量為85 95kg/h，以90kg/h為優(yōu)選；f、 烘干，將上油后的纖維絲束經(jīng)熱輥烘千，溫度為160 170°C，再經(jīng)通有冷卻水 的輥桶上冷卻降溫；g、 打包出廠，將烘干后的絲束經(jīng)壓輥進入到溜槽，裝到絲束小車中，即可打包出廠。參考圖1和圖2，該專用噴絲板呈圓盤狀并具有噴絲孔5，噴絲孔5由12個同樣的 布孔區(qū)1組成，該布孔區(qū)1圍繞圓心呈扇形布置于圓盤上，圓盤中心為無孔區(qū)2，每個 布孔區(qū)1靠近無孔區(qū)2均有一條形的無孔帶3，且該無孔帶3與無孔區(qū)2連為一體。具體地噴絲孔5孔徑為0.056mm，孔之間的行距(橫向孔之間的距離)為h為 0.35mm，每個布孔區(qū)1的孔數(shù)為7125個，每個布孔1區(qū)軸向上由三組布孔分區(qū)組成， 自圓心向外徑向分布，如圖2所示，每個布孔分區(qū)的圈距(徑向孔之間的距離)分別為X1 為0.45mm、X2為0.40mm和X3為0.35mm，布孔區(qū)分區(qū)的徑向長度由圓心向外依次為 yl為02mm， y2為8.4mm，其余部分為兩個布孔分區(qū)徑向長度，布孔區(qū)1最大直徑R 為65mm，布孔區(qū)1之間間隔H為1.55mm，無孔區(qū)2直徑r為15.88mm。
權(quán)利要求
1、一種建筑用腈綸制備方法，其特征在于依次包括如下步驟a、聚合反應(yīng)，以丙烯腈為第一單體，以醋酸乙烯為第二單體，在亞硫酸氫鈉——過硫酸鉀為氧化還原體系反應(yīng)，其中丙烯腈質(zhì)量百分比為88％～92％，醋酸乙烯質(zhì)量百分比為8％～12％，亞硫酸鈉濃度為14～16％，流量為630～635kg/h，過硫酸鉀濃度為1.5～2.5％，流量為710～720kg/h，軟水流量為5020～5040kg/h，生成的聚合物經(jīng)洗滌、烘干，風送到料倉制得聚丙烯腈干粉(PAN)以供紡絲用；b、紡絲成型，取上述的聚丙烯腈干粉(PAN)，以二甲基乙酰胺為溶劑，配置成濃度為23～26％的聚合物原液，經(jīng)加熱后從專用噴絲板上的孔中擠出，在凝固浴中經(jīng)雙擴散形成初生纖維，其中凝固浴時，二甲基乙酰胺濃度為51％～54％，溫度為45～50℃；c、水洗，將制成的初生纖維，水洗待牽伸；d、牽伸，將水洗后的初生纖維用牽伸機完成牽伸，其中牽伸機水槽溫度為80～98℃，牽伸倍數(shù)為6.1～6.5；e、上油，將牽伸后的纖維絲束作上油處理，上油液位控制為48％～52％，濃度為1.8％～2.2％，油劑濃度為14～16％，補給加量為85～95kg/h；f、烘干，將上油后的纖維絲束經(jīng)熱輥烘干，溫度為160～170℃，再經(jīng)通有冷卻水的輥桶上冷卻降溫，得到建筑用腈綸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑用腈綸制備方法，其特征在于 所述聚合反應(yīng)過程中丙烯腈質(zhì)量百分比為91%，醋酸乙烯質(zhì)量百分比為9%，亞硫酸鈉濃度為15%，流量為633kg/h，過硫酸鉀濃度為2%，流量為715kg/h，軟水流量為 5033kg/h;所述紡絲成型過程中聚合物原液濃度為25%，凝固浴時，二甲基乙酰胺濃度為52.3 %，溫度為48。C;所述牽伸過程中，牽伸倍數(shù)為6.3;所述上油過程中，上油液位控制為50%，濃度為2%，油劑濃度為15.5%，補給加 量為90kg/h。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑用腈綸制備方法，其特征在于所述的噴絲板呈圓盤 狀并具有噴絲孔，該噴絲孔由12個同樣的布孔區(qū)組成，該布孔區(qū)圍繞圓心呈扇形布置 于圓盤上，圓盤中心為無孔區(qū)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的建筑用腈綸制備方法，其特征在于所述的噴絲孔孔徑為 0.056mm，孔之間的行距為0.35mm，每個布孔區(qū)的孔數(shù)為7125個，每個布孔區(qū)軸向上 由三組布孔分區(qū)組成，自圓心向外徑向分布，每個布孔分區(qū)的圈距分別為0.45mm、 0.40mm和0.35mm,布孔區(qū)最大直徑為65mm,布孔區(qū)之間間隔1.55mm，無孔區(qū)直徑 為15.88腿。
全文摘要
一種建筑用腈綸制備方法，其特征在于依次包括如下步驟a.聚合反應(yīng)，以丙烯腈為第一單體，以醋酸乙烯為第二單體，在亞硫酸氫鈉—過硫酸鉀為氧化還原體系反應(yīng)，生成的聚合物經(jīng)洗滌、烘干，風送到料倉制得聚丙烯腈干粉(PAN)以供紡絲用；b.紡絲成型，以二甲基乙酰胺為溶劑，配置成濃度為23～26％的聚合物原液，經(jīng)加熱后從專用噴絲板上的孔中擠出，在凝固浴中經(jīng)雙擴散形成初生纖維；c.水洗；d.牽伸，牽伸機水槽溫度為80～98℃，牽伸倍數(shù)為6.1～6.5；e、上油；f.烘干，再經(jīng)通有冷卻水的輥桶上冷卻降溫，得到建筑用腈綸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過對傳統(tǒng)腈綸制備方法的改進，參數(shù)的恰當調(diào)整，能使制得的腈綸其纖維的抗拉強度能達到500MPa以上，符合國家建筑標準。
文檔編號C08F220/00GK101104962SQ200710070429
公開日2008年1月16日 申請日期2007年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日
發(fā)明者劉占明, 劉燦文, 張立濤, 李春友, 波 楊, 秦明志, 遲默然 申請人:浙江杭州灣腈綸有限公司