一種用固態發泡硫酸溶解ppta樹脂制備紡絲漿的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用固態發泡硫酸溶解PPTA樹脂制備紡絲漿的方法，將固態發泡硫酸降溫至-10℃～0℃，粉碎，然后同干燥的PPTA樹脂混合，溶解，預脫泡，得到預脫泡的PPTA樹脂/硫酸液晶溶液；將上述預脫泡的PPTA樹脂/硫酸液晶溶液進行剪切、捏合，即得。本發明的方法混合效果好，溶解時間短，提高了樹脂的溶解速度和液晶漿液的均勻性。
【專利說明】一種用固態發泡硫酸溶解叩了八樹脂制備紡絲漿的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于聚對苯二甲酰對苯二胺紡絲液的制備領域，特別涉及一種用固態發泡硫酸溶解樹脂制備紡絲漿的方法。
【背景技術】
[0002]聚對苯二甲酰對苯二胺纖維是一種廣泛應用于各個領域的高性能纖維。它由？？1八樹脂/濃硫酸的液晶溶液通過干噴濕紡而制得。？？1八纖維制造工藝的關鍵點和難點之一是樹脂/硫酸液晶紡絲漿液的制備。傳統的漿液制備方法是將？？1八樹脂投入預熱的濃硫酸中迅速攪拌、加熱溶解。但是由于硫酸的酸性很強，樹脂與之接觸后表面迅速溶解、發熱，從而出現嚴重的結團現象，導致包覆在團塊中的樹脂很難吸附硫酸，從而進一步混合均勻和溶解。近年來，有一些用固體硫酸制備？?從紡絲漿液的研究和專利，主要包括:(1)將粒狀的固體硫酸與干燥的？?I八樹脂充分混合。(2)將得到混合物升溫捏合、剪切，形成液晶漿液。固-固混合的方式有利于降低樹脂結團的危害，提高漿液的均勻性。但是由于樹脂粉末顆粒較小，比重小于硫酸顆粒，因此形成的混合物形態是硫酸顆粒表面吸附了很多的樹脂顆粒，相當于硫酸均勻分散在樹脂中，仍會出現一定程度的結團現象。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種用固態發泡硫酸溶解？？1八樹脂制備紡絲漿的方法，本發明方法混合效果好，溶解時間短，提高了樹脂的溶解速度和液晶漿液的均勻性。
[0004]本發明的一種用固態發泡硫酸溶解？？1八樹脂制備紡絲漿的方法，包括:
[0005](1)將濃度為99.8-100.2%的濃硫酸降溫至8-101，在硫酸保持液態的條件下，發泡，冷卻得到固態發泡硫酸；其中發泡為用303與隊的混合氣體進行發泡；
[0006](2)將上述固態發泡硫酸降溫至-101?01，粉碎，然后同干燥的聚對苯二甲酰對苯二胺樹脂混合，抽真空，溶解，得到已脫泡的？？1八樹脂/硫酸液晶溶液；
[0007](3)將上述預脫泡的？？1八樹脂/硫酸液晶溶液進行剪切、捏合，得到紡絲漿。
[0008]所述步驟(1)中混合氣體的壓力為0.5?51即；混合氣體中303和隊的體積之比為 1:3 ?1:20。
[0009]所述步驟(2)中？？1八樹脂的對數比濃粘度為4.0-8.0(11/8。
[0010]所述步驟(2)中溶解溫度為60?851，溶解時間為0.5-比。
[0011]所述步驟(2)中混合為在攪拌器中混合。
[0012]所述步驟(3)中剪切、捏合、脫泡在雙螺桿或者多軸捏合機中進行，時間為3?30111111.所述步驟(3)中紡絲漿的質量百分濃度為18?23%。
[0013]步驟(1)的固態發泡濃硫酸制備方法為:將濃度為99.8?100.2%的硫酸加入帶有夾套的發泡裝置中，向發泡器夾套中通入冷凍液，使硫酸保持液體狀態，溫度保持在1000。向硫酸中注射0.5?51%的303和吧的混合氣，使硫酸發泡并在發泡過程中降溫凝結成固體，其中混合氣中303和隊的體積之比為1/3?1/20。
[0014]本發明用體積比為1/3?1/20的，壓力為0.5?51%的303和隊的混合氣體作為硫酸的發泡氣體，隊的存在可以減少樹脂的氧化降解，303可以吸收溶解過程中進入的水分成為硫酸，不會影響樹脂的溶解。
[0015]本發明首先對硫酸進行發泡固化，大大降低硫酸的比重，同時發泡劑為303，利用803可吸附少量水份變成硫酸，從而對濃硫酸的濃度可放寬、對？？1八含水率也可適當放寬，再對固態硫酸進行粉碎，與樹脂進行混合，則形成的混合物形態是硫酸顆粒表面吸附著許多細小的硫酸顆粒，相當于樹脂分散于硫酸中。本發明方法混合效果好，減輕樹脂的降解，縮短溶解時間，大大提高了溶液的均勻性。
[0016]本發明的方法采用粉碎的固態發泡硫酸為原料，相對于直接冷凍得到的硫酸顆粒來說，比重更小，與樹脂接觸面積更大，更好地避免溶解樹脂溶解時的結團現象。本發明方法不僅提高了樹脂的溶解速度和紡絲漿液的均勻性，而且很大程度上較少了樹脂的降解。
[0017]有益.效果
[0018](1)本發明的方法采用粉碎的固態發泡硫酸為原料，相對于直接冷凍得到的硫酸顆粒來說，比重更小，與樹脂接觸面積更大，更好地避免溶解樹脂溶解時的結團現象；
[0019](2)本發明方法不僅提高了樹脂的溶解速度和紡絲漿液的均勻性，而且很大程度上減少了樹脂的降解。
【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0021]實施例1
[0022](1)將180公斤濃度為99.8%的液態硫酸加入發泡器中冷卻至101，保持硫酸成液體狀態。向冷凍的液態硫酸中迅速通入11即的303和隊的混合氣，混合氣中303和隊的體積之比為1/5。冷凍的液態硫酸在氣體的沖擊下體積發生膨脹，并且由于外力的擾動，接近冰點的硫酸被進一步冷卻并迅速凝固，形成發泡固態硫酸。
[0023](2)進一步降低溫度至-101，將發泡固態硫酸進一步粉碎成細小的顆粒。
[0024](3)將粉碎的發泡固態硫酸和45公斤比濃對數粘度為7.0的？？1八粉末狀樹脂投入多軸行星攪拌器中充分混合。
[0025](4)保持攪拌器運轉，并抽真空，同時將混合物升溫至851進行溶解，1卜后得到硫酸的液晶溶液。
[0026](5)將得到的液晶溶液泵入多軸捏合機中進一步剪切、捏合，0.51！后得到均勻穩定的并已完成脫泡的硫酸紡絲漿液。
[0027](6)從？?從粉末接觸到液體濃硫酸至制得可以紡絲的漿液全過程耗時1.5匕漿液中？？！'八的比濃對數粘度為6.7。
[0028]實施例2
[0029](1)將195公斤濃度為100.2 %的液態硫酸加入發泡器中冷卻至101，保持硫酸成液體狀態。向冷凍的液態硫酸中迅速通入51即的303和隊的混合氣，混合氣中303和隊的體積之比為1/20。冷凍的液態硫酸在氣體的沖擊下體積發生膨脹，并且由于外力的擾動，接近冰點的硫酸被進一步冷卻并迅速凝固，形成發泡固態硫酸。
[0030](2)進一步降低溫度至01，將發泡固態硫酸進一步粉碎成細小的顆粒。
[0031〕 (3)將粉碎的發泡固態硫酸和45公斤比濃對數粘度為4.0的？？1八粉末狀樹脂投入多軸行星攪拌器中充分混合。
[0032](4)保持攪拌器運轉，抽真空并逐步將混合物升溫至601進行溶解，0.8卜后得到硫酸的液晶溶液。
[0033](5)將得到的液晶溶液泵入雙螺桿中進一步剪切、捏合，0.51！后得到均勻穩定的硫酸紡絲漿液。
[0034](6)從？?從粉末接觸到液體濃硫酸至制得可以紡絲的漿液全過程耗時小于1.5匕，漿液中的比濃對數粘度為3.8。
[0035]對照例1
[0036](1)向180公斤濃度為100.8%的液態硫酸加入45公斤比濃對數粘度為7.0的干燥粉末狀樹脂投入多軸行星攪拌器中充分混合。同時將混合物逐步升溫至851進行溶解，處后得到硫酸的液晶溶液。
[0037](2)將得到的溶液進行真空脫泡同時繼續剪切、捏合3匕得到均勻穩定的并已完成脫泡的硫酸紡絲漿液。
[0038](3)從？?從粉末接觸到液體濃硫酸至制得可以紡絲的漿液全過程耗時7匕制？?I'八漿液中的比濃對數粘度為5.7。
[0039]對照例2
[0040](1)將195公斤濃度為100.2%的液態硫酸冷卻至01，使濃硫酸固化，將固態硫酸粉碎成顆粒。
[0041〕 (2)將粉碎的固態硫酸和45公斤比濃對數粘度為4.0的干燥？？1八粉末狀樹脂投入多軸行星攪拌器中充分混合。
[0042](4)保持攪拌器運轉，抽真空并逐步將混合物升溫至601進行溶解，1.5卜后得到硫酸的液晶溶液。
[0043](5)將得到的液晶溶液泵入雙螺桿中進一步剪切、捏合，0.51！后得到均勻穩定的硫酸紡絲漿液。
[0044](6)從？？1八粉末接觸到液體濃硫酸至制得可以紡絲的漿液全過程耗時2匕大于本專利實施2例如所耗時間1/3以上，漿液中？？1八的比濃對數粘度為3.7。
【權利要求】
1.一種用固態發泡硫酸溶解PPTA樹脂制備紡絲漿的方法，包括: (1)將濃度為99.8-100.2%的濃硫酸降溫至8-10°C，在硫酸保持液態的條件下，發泡，冷卻得到固態發泡硫酸；其中發泡為用SO3與N2的混合氣體進行發泡； (2)將上述固態發泡硫酸降溫至-10°C?0°C，粉碎，然后同干燥的聚對苯二甲酰對苯二胺PPTA樹脂混合，抽真空、溶解，得到已脫泡的PPTA樹脂/硫酸液晶溶液； (3)將上述已脫泡的PPTA樹脂/硫酸液晶溶液進行剪切、捏合，得到紡絲漿。
2.根據權利要求1所述的一種用固態發泡硫酸溶解PPTA樹脂制備紡絲漿的方法，其特征在于:所述步驟(I)中混合氣體的壓力為0.5?5Mpa ;混合氣體中SO3和N2的體積之比為 1:3 ?1:20。
3.根據權利要求1所述的一種用固態發泡硫酸溶解PPTA樹脂制備紡絲漿的方法，其特征在于:所述步驟(2)中PPTA樹脂的對數比濃粘度為4.0-8.0dl/go
4.根據權利要求1所述的一種用固態發泡硫酸溶解PPTA樹脂制備紡絲漿的方法，其特征在于:所述步驟(2)中溶解溫度為60?85°C，溶解時間為0.5-lh。
5.根據權利要求1所述的一種用固態發泡硫酸溶解PPTA樹脂制備紡絲漿的方法，其特征在于:所述步驟(3)中剪切、捏合、脫泡在擠出機或者多軸捏合機中進行，時間為3?30mino
6.根據權利要求6所述的一種用固態發泡硫酸溶解PPTA樹脂制備紡絲漿的方法，其特征在于:所述擠出機為雙螺桿擠出機。
7.根據權利要求1所述的一種用固態發泡硫酸溶解PPTA樹脂制備紡絲漿的方法，其特征在于:所述步驟(3)中紡絲漿的質量百分濃度為18?23%。
【文檔編號】D01F6/90GK104404644SQ201410667832
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月20日 優先權日:2014年11月20日
【發明者】胡祖明, 馬禹, 丁彬, 胡文兵, 劉倩, 陳蕾 申請人:東華大學