專利名稱：抗起球腈綸及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種應用腈綸兩步法聚合工藝生產抗起球腈綸的抗起球腈綸及其生產方法。
背景技術：
大多數合成纖維都存在著在使用過程中“起球”這一現象。腈綸大分子呈不規則的螺旋構象，不具有真正的結晶結構，因此，沒有嚴格的結晶區和無定形區，只有高序區和低序區之分，腈綸的這一結構特點，纖維的強力比天然纖維和再生纖維素纖維高得多，而且其制品表面上纖維球粒的形成速率大于脫落速率，因此在摩擦力無法消除纖維球粒的情況下，所形成的這些纖維球粒將會長期保留在織物表面，從而嚴重影響織物的外觀和穿著舒適性。現有腈綸抗起球改性方法是用整理劑處理纖維表面的方法使纖維具有抗起球性能。一般在腈綸纖維或織物表面涂覆一層改性整理劑，以防止織物起毛球。也有用丙烯酸酯共聚物乳液和有機硅等整理劑處理腈綸纖維或織物，對改善織物的起毛起球性能效果明顯。這是因為丙烯酸酯共聚物乳液粒子呈一定大小分布，處理過的織物烘干后，丙烯酸酯共聚物以點狀顆粒形式將纖維粘合，在外力作用下，纖維向織物表面滑出的可能性減小，故能改善起毛起球性能。這種方法生產的抗起球纖維耐久性差，生產工藝復雜，不適合現有生產工藝。一旦整理劑失效，纖維抗起球性能也隨之下降。
發明內容
本發明的目的是利用現有腈綸兩步法生產工藝條件，通過聚合物改性的方法，改變聚合物組成、降低聚合物平均分子量、加寬聚合物平均分子量分布，使腈綸纖維具有永久抗起球性能，克服采用整理劑改性方法生產抗起球纖維由于使用時間的延長而降低抗起球性能的缺點。
本發明所述的抗起球腈綸生產工藝如下生產抗起球纖維所用的丙烯腈共聚物為兩種，第一種聚合物(A)的丙烯腈含量為90-95％，醋酸乙烯酯含量為10-5％，粘均分子量為35000-50000的丙烯腈共聚物；第二種聚合物(B)的丙烯腈含量為86-95％，醋酸乙烯酯含量為14-5％，粘均分子量為50000-60000的丙烯腈共聚物。這兩種聚合物的反應均是在純鋁的帶夾套的連續反應釜中進行，反應物的進料量由質量流量計進行精確計量，進料的總單體濃度為28-35％，反應溫度為55-65℃，釜內的PH值為2.0-3.0，轉化率為75-85％。夾套采用冷凍水冷卻，用以除去反應產生的熱量。反應后的聚合物經反應終止，脫出單體，水洗進入聚合物混合。聚合物A和聚合物B按1∶1～2的比例進行充分混合，混合后的聚合物經過脫水用硫氰酸鈉進行溶解，配制成聚合物含量為13.5-14％的的粗原液，粗原液經氣泡脫出，過濾后用作紡絲原液。紡絲原液經調溫調壓后進入紡絲機進行濕法成型，在經溶劑牽伸，水洗，預熱，熱牽伸，冷卻，調溫調濕，定型，上油，卷曲，烘干作為中間產品，該產品可直接以絲束形式出廠，用來進行拉斷制條；也可切斷成短纖維，以短纖維形式出廠。
聚合物中二單含量的確定減少了聚合物中二單的含量，增加了分子間的密度，降低分子鏈段的活動性，增加纖維的剛性和對于剪切作用的脆性，獲得了較好的抗起球效果。采用一種低二單聚合物低分子量(A)和一種常規二單聚合物(B)按一定比例聚合物混合的方法，使混合后的聚合物中的第二單體含量降低，而提高聚合物中的AN(丙烯腈)含量，使聚合物中AN大于92％，第二單體(VA)低于8％，從而提高纖維的剛性和脆性，使織物中纖維末端不易纏繞成結。第一單體為AN，第二單體也可以是MA、MMA。
聚合物平均分子量的確定降低聚合物的平均分子量，從而降低纖維的斷裂延伸度，即使織物起球也易于脫落。我們采用一種聚合物(A)和聚合物(B)按一定比例混合的方法，使混合后的聚合物分子量降低，混合后分子量在40000-48000的范圍內。通過兩種聚合物混合的方法來加寬分子量分布，從而改變纖維的勾強、勾伸降低，達到抗起球的目的。A聚合物分子量控制在35000-50000，B聚合物分子量控制在50000-60000，按一定比例混合使平均分子量達到要求，由于是兩種分子量的聚合物混合，所以分子量分布變寬。
兩種聚合物指標的確定我們根據抗起球機理和聚合物組成與抗起球性能的關系，分別生產兩種聚合物，這兩種聚合物按比例1∶1～2混合，混合后的聚合物我們稱為抗起球聚合物。A、B兩種聚合物的指標如下表1聚合物指標
抗起球聚合物指標平均分子量Mk45000-48000，可染數PDN10.5-11.5，二單含量VA5-8％，AN95-92％。
抗起球纖維生產工藝參數的確定聚合部分除聚合釜進料參數外其他參數與生產常規聚合物生產參數相同，A、B兩種聚合物進料參數如表2；
表2聚合部分工藝參數
紡絲部分定型參數進行一定調整外，其他工藝條件同常規紡絲參數相同，后處理工藝均與常規腈綸生產工藝相同，見表3。
表3紡絲部分主要工藝參數
普通腈綸制品，起球除了與織物結構、紗線密度和短纖維切斷長度等有關外，還與腈綸纖維本身性能有密切關系。腈綸纖維起球的因素主要有剪切強度和抗張強度。因此，適當降低纖維的斷裂強度、鉤強、延伸度和鉤伸，有利于改善纖維的抗起球性能。
這種方法生產抗起球纖維不改變原生產路線，工藝簡單可行，不增加任何設備，抗起球腈綸常規質量指標已達到企業產品標準，纖維抗起球性能等級達到3-4級，產品進行了后紡加工試驗，效果也很好。
這種抗起球腈綸除了具有普通纖維的一般特點外，還具有蓬松不起球、柔軟而滑爽的手感，光澤明顯優于常規產品，改善了腈綸服用性能，外觀和美感，提高了腈綸產品的品質，純紡，混紡或與羊毛混紡都具有抗起球的效果。適用于以丙烯腈(AN)為第一單體，以醋酸乙烯酯(VA)為第二單體，用氧化還原體系做引發劑的，水相懸浮法的丙烯腈共聚物的生產工藝。同樣也適用于含陽離子染料可染的第三單體，以氧化還原體系做引發劑的的水相懸浮法聚合工藝。紡絲工藝采用濕法紡絲的腈綸生產工藝。
圖1抗起球腈綸生產工藝。
具體實施例方式
實施例1抗起球纖維中試試驗聚合物A的生產，A聚合物具體參數見表4，反應是在純鋁的帶夾套的連續反應釜中進行，反應物的進料量由質量流量計進行精確計量，進料的總單體濃度為28％，反應溫度為65℃，釜內的PH值為3.0，轉化率為85％，夾套采用冷凍水冷卻，用以除去反應產生的熱量，反應后的聚合物經反應終止，脫出單體，水洗進入聚合物混合；聚合物B的生產，A聚合物生產7小時后改B套參數，生產B聚合物，具體參數見表5，制備方法和工藝條件同聚合物A制備方法和工藝條件；A、B兩種聚合物按1∶1比例在混合罐中混合生產原液；脫水、漿化系統漿化罐內清理干凈，脫水機真空度控制到最低，轉鼓速度最低，漿化水量、調整進料量，漿化罐液位達60％以上開始溶解；溶解、脫泡、供膠系統為了提高溶解效果，從脫泡出料泵處配一條管線到高剪切泵，使溶解罐中的膠再走一次高剪切泵，根據化驗數據計算溶解比值，按比值調整進料量平穩，脫水后的混合物用硫氰酸鈉溶解，配制成聚合物含量為14％的的粗原液，原液PAN、NaSCN指標(PAN13±0.5％，NaSCN39±0.5％)；
紡絲生產定型定型壓力為1.0kg/cm-2，定型溫度分別為110℃；上油系統監測油劑濃度，按要求控制絲束上油劑含量；聚合釜參數表4A聚合物生產配方
表5B聚合物生產工藝參數
紡絲主要參數表6紡絲部分主要工藝參數
1、試驗結果實驗過程運行平穩，各項參數符合設計參數。生產抗起球聚合物、抗起球纖維指標均達到了要求。具體指標如下A、B聚合物指標
抗起球聚合物指標
原液PAN、NaSCN指標(PAN13.9％，NaSCN39.6％)表6抗起球纖維全分析結果 2004年10月16日
實施例2丙烯腈含量為95％，醋酸乙烯酯含量為5％，粘均分子量為35000-50000的丙烯腈共聚物A和丙烯腈含量為85％，醋酸乙烯酯含量為14％，粘均分子量為50000-60000的丙烯腈共聚物B，兩種聚合物A和B按1∶1.5的比例配比。
反應均是在純鋁的帶夾套的連續反應釜中進行，進料的總單體濃度為35％，反應溫度為55℃，釜內的PH值為2.0，轉化率為75％，夾套采用冷凍水冷卻，用以除去反應產生的熱量；反應后的聚合物經反應終止，脫出單體，水洗進入聚合物混合；混合后的聚合物經過脫水用硫氰酸鈉進行溶解，配制成聚合物含量為13.5％的的粗原液，粗原液經氣泡脫出，過濾后用作紡絲原液，紡絲同實施例1。
實施例3丙烯腈含量為91％，醋酸乙烯酯含量為？9％，粘均分子量為35000-50000的丙烯腈共聚物A和丙烯腈含量為91％，醋酸乙烯酯含量為？9％，粘均分子量為50000-60000的丙烯腈共聚物B，兩種聚合物A和B按1∶2的比例配比。
反應均是在純鋁的帶夾套的連續反應釜中進行，進料的總單體濃度為30％，反應溫度為60℃，釜內的PH值為2.5，轉化率為80％，夾套采用冷凍水冷卻，用以除去反應產生的熱量；反應后的聚合物經反應終止，脫出單體，水洗進入聚合物混合；混合后的聚合物經過脫水用硫氰酸鈉進行溶解，配制成聚合物含量為13.5％的的粗原液，粗原液經氣泡脫出，過濾后用作紡絲原液，紡絲紡絲同實施例。
權利要求
1.一種抗起球腈綸，其特征在于它包含有按重量百分比配比的丙烯腈含量為90-95％，醋酸乙烯酯含量為10-5％，粘均分子量為35000-50000的丙烯腈共聚物A和丙烯腈含量為86-95％，醋酸乙烯酯含量為14-5％，粘均分子量為50000-60000的丙烯腈共聚物B，兩種聚合物A和B按1∶1～2的比例配比。
2.一種抗起球腈綸的生產工藝，其特征在于根據權利要求1的配比分別制備丙烯腈共聚物A和丙烯腈共聚物B，反應均是在純鋁的帶夾套的連續反應釜中進行，進料的總單體濃度為28-35％，反應溫度為55-65℃，釜內的PH值為2.0-3.0，轉化率為75-85％，夾套采用冷凍水冷卻，用以除去反應產生的熱量；反應后的聚合物經反應終止，脫出單體，水洗進入聚合物混合；混合后的聚合物經過脫水用硫氰酸鈉進行溶解，配制成聚合物含量為13.5-14％的的粗原液，粗原液經氣泡脫出，過濾后用作紡絲原液。
全文摘要
本發明涉及一種抗起球腈綸及其生產工藝，它包含有按重量百分比配比的丙烯腈含量為90－ 95％，醋酸乙烯酯含量為10－5％，粘均分子量為35000－50000的丙烯腈共聚物A和丙烯腈含量為86－95％，醋酸乙烯酯含量為14－5％，粘均分子量為50000－60000的丙烯腈共聚物B，按1∶1～2的比例混合，進料的總單體濃度為28－35％，反應溫度為55－65℃，pH值為2.0－3.0，轉化率為75－85％，混合后的聚合物經過脫水用硫氰酸鈉進行溶解，配制成聚合物含量為13.5－14％的粗原液，粗原液經氣泡脫出，過濾后得到紡絲原液，通過減少聚合物中二單的含量增加了分子間的密度，降低分子鏈段的活動性，增加纖維的剛性和對于剪切作用的脆性，使織物中纖維末端不易纏繞成結，獲得較好的抗起球效果。
文檔編號D01F6/38GK1948567SQ20061007629
公開日2007年4月18日 申請日期2006年4月21日 優先權日2006年4月21日
發明者馬廷連, 張偉, 鄧愛琴, 孫繼良, 尚印鋒, 王寶業, 董旭東, 吳景哲, 梁富, 趙春波 申請人:中國石油天然氣股份有限公司