專利名稱：溶劑法纖維素纖維的紡絲原液的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)纖維制造業(yè)中溶劑法纖維素纖維的紡絲原液的制備工藝，由這種紡絲原液制得的纖維廣泛應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)用紡織品和裝飾服裝用紡織品。
早在20世紀(jì)30年代就有人提出，可用叔胺氧化物直接溶解纖維素來制備纖維，并以此形成了基礎(chǔ)專利(USP-2,179,181)。20世紀(jì)70年代起，Courtaulds公司、Lenzing公司等對(duì)本領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究，申請(qǐng)了上百個(gè)專利，其中代表性的有EP-A-0553070、EP-A-0356419、DE-A-2913589、WO93/19230、WO95/04173、WO97/47790、DD-A-218121、EP-A-0574870、AT-B-397392、GB-A-1,017,855、WO92/14871、WO92/07124、DE-A-4219658、WO96/18760、US-A-4,246,221以及中國(guó)專利申請(qǐng)96197127、96191362、96191361、95193763、95193716、94192192、94192048、98801167、98800540、97190439、96193341等。上述專利中，大多采用昂貴的薄膜蒸發(fā)器、雙螺桿等專門設(shè)備來進(jìn)行纖維素的溶解，這些專門設(shè)備雖能滿足一定的生產(chǎn)規(guī)模，但投資巨大、品種變化困難。為此，探索用普通的聚合釜或溶解釜來實(shí)施紡絲原液制備技術(shù)具有一定實(shí)用意義。1997年國(guó)內(nèi)宜賓市化學(xué)纖維廠所申請(qǐng)的專利(申請(qǐng)?zhí)?7107819.X)中在列舉實(shí)施例時(shí)曾提及采用普通未經(jīng)改造的溶解釜來溶解纖維素，但該溶解方法是采用水份控制在13％以下的溶劑N-甲基嗎啉氧化物(NMMO)來直接溶解纖維素漿粕的，纖維素漿粕在這一過程中由于無(wú)法充分溶脹，易造成漿粕內(nèi)部產(chǎn)生未溶解白芯，導(dǎo)致可紡性下降。
本發(fā)明要解決的問題是在生產(chǎn)規(guī)模較小、投資較少的條件下提供能使纖維素纖維紡絲原液制備成本更低、質(zhì)量更穩(wěn)定的間接溶解方法。為解決這一問題，具體采用如下技術(shù)方案1.將聚合度(DP)為400～1000的纖維素木漿或棉漿，用普通粘膠纖維廠的漿粕切碎機(jī)切為0.5～4cm×0.5～4cm的小片，將這些小片于真空度-9×104～-5×104Pa及30～50℃下平衡6～12小時(shí)使其含水率達(dá)2％～4％；將N-甲基嗎啉氧化物(NMMO)的水溶液在減壓條件下蒸濃，使其中水含量為24％～28％。2.可將附有可通熱水或水蒸汽等加熱介質(zhì)的夾套和攪拌器的普通聚合釜或溶解釜作如下改造①在轉(zhuǎn)速可控的攪拌器上設(shè)置若干組攪拌葉片，上方幾組的葉片面與水平成30～60度角，下方幾組的葉片面與水平成150～120度角，使上方幾組葉片在攪拌旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)物料有下壓作用，下方幾組葉片則有上推作用。最上方的一組攪拌葉位于1/2～3/4釜高處，最下方的一組攪拌葉距釜底1～10cm。各組葉片之間為等距離。②攪拌器的軸與釜頂端連接處是采用填塞式密封裝置，使釜內(nèi)既能維持高真空又能承受一定的壓力。3.前述1中的漿粕小片和濃縮的NMMO水溶液以7∶112～15∶95比例加入普通溶解釜或聚合釜或如上述2的釜中混合，并于70～90℃溫度下靜止浸泡20～40min，使小片溶脹。然后開動(dòng)攪拌器以80～120r/min轉(zhuǎn)速攪拌物料20～60min使其成漿粥狀。
在攪拌狀態(tài)下將上述漿粥狀物以5～10℃/h升溫速度升溫至90～125℃，同時(shí)抽真空至真空度達(dá)到-8.0×104～-9.8×104Pa，維持該溫度及真空度，可不斷蒸去漿粥狀物中的水份并使纖維素漿粕不斷溶解，3～6h后，可使NMMO水溶液的含水量降至12～14％，此時(shí)，纖維素漿粕已完全溶解。
當(dāng)漿粕完全溶解后，降低攪拌速度至40～60r/min，同時(shí)，使溫度降至85～100℃，以符合紡絲的要求。維持上述條件30min后，可生成粘度為400～1200Pa.s、折光指數(shù)為1.480～1.488的淡棕色透明紡絲原液。此原液經(jīng)增壓泵增壓，再經(jīng)預(yù)過濾器過濾后進(jìn)入計(jì)量泵，然后由1000～6000孔噴絲頭噴出，經(jīng)凝固、水洗、切斷、干燥即可獲得纖維素纖維。4.釜內(nèi)紡絲原液出料前，需停止攪拌及抽真空，并充入純度為99.99％的N2，N2的壓力控制在1～5kg/cm2，以保證出料暢通。5.為保證連續(xù)紡絲生產(chǎn)，可按產(chǎn)量及溶解漿粕所需時(shí)間配置兩個(gè)相同的具有一定容積的釜。在連續(xù)紡絲時(shí)，兩個(gè)釜交替進(jìn)行溶解作業(yè)，每批紡絲原液可供紡絲的時(shí)間應(yīng)超過每批漿粕在釜中溶解所需的時(shí)間。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供的紡絲原液制備工藝在利用已有的聚合釜或溶解釜溶解技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用增加釜內(nèi)攪拌葉片組數(shù)、改變?nèi)~片面方位、增設(shè)填塞式密封裝置等措施，使纖維素漿粕的混合溶解作用加強(qiáng)；并采用重量比為72∶28～76∶24的NMMO水溶液先溶脹漿粕、然后在真空下逐漸降低NMMO水溶液中水的含量，使其溶解能力逐漸增大，最后在較短的時(shí)間內(nèi)完成溶解、制得可紡性好的紡絲原液。本發(fā)明通過兩個(gè)相同的釜的交替使用，使連續(xù)紡絲成為可能。本發(fā)明可直接應(yīng)用于生產(chǎn)規(guī)模較小、投資較少的溶劑法纖維素纖維的生產(chǎn)領(lǐng)域，有利于產(chǎn)品多品種多用途的開發(fā)，并為溶劑法工藝路線開發(fā)其他新型纖維素制品提供了機(jī)遇。
將DP為680的木漿用切漿機(jī)切為2cm×2cm的漿粕小片后，在減壓狀態(tài)下(減壓至-7×104Pa)和50℃下平衡8小時(shí)。得到的漿粕小片含水率為2％；將313.2kg的NMMO水溶液(NMMO和水之重量比為1)在減壓條件下蒸濃至211.6kg，使其中水含量等于26％(即NMMO的濃度為74％)；將20.4kg上述漿粕小片和211.6kg濃度為74％的NMMO水溶液置于上述釜中混合，釜溫為75℃。為防止氧化作用，同時(shí)加入200g棓酸丙脂。在浸漬溶脹40min后，開啟攪拌器并控制其轉(zhuǎn)速為110r/min，40min后，接通真空系統(tǒng)使真空度維持在-9.0×104Pa，并以10℃/h升溫速度將溫度升至100℃。不時(shí)觀察計(jì)量抽出的冷凝水，當(dāng)抽出的水量達(dá)31kg時(shí)(約5小時(shí)后達(dá)此點(diǎn))，降低攪拌速度至40r/min，并使釜溫降至95℃。半小時(shí)后，停止攪拌及抽真空，壓入N2，得到溫度為95℃、粘度為860Pa.s、折光指數(shù)為1.485的淡棕色透明紡絲原液，其可紡性良好。連續(xù)紡絲時(shí)，配置兩個(gè)相同的釜交替進(jìn)行溶解作業(yè)。
權(quán)利要求
1.溶劑法生產(chǎn)纖維素纖維的紡絲原液的制備工藝，其特征在于將聚合度(DP)為400～1000的纖維素木漿或棉漿用切漿機(jī)切為0.5～4cm×0.5～4cm的小片后置于-9×104～-5×104Pa的真空度及30～50℃條件下平衡6～12h，使其含水率達(dá)2％～4％；將N-甲基嗎啉氧化物(NMMO)的水溶液在減壓條件下蒸濃，使其含水量為24％～28％。
2.如權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于將所述纖維素漿粕的小片和濃縮的NMMO水溶液以7∶112～15∶95的重量比在溶解釜或聚合釜中混合后于70～90℃下靜止放置20～40min，然后開動(dòng)攪拌器以80～120r/min轉(zhuǎn)速攪拌物料20～60min，使其溶脹成漿粥狀，接著在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行抽真空至真空度達(dá)到-8.0×104～-9.8×104Pa，同時(shí)將體系以5～10℃/h升溫速度升溫至90～125℃，在攪拌狀態(tài)下維持該溫度及真空度3～6h，使NMMO水溶液的含水量降至12～14％，之后降低攪拌速度至40～60r/min，并使體系溫度降至85～100℃，繼續(xù)攪拌30min后，生成粘度為400～1200Pa.s、折光指數(shù)為1.480～1.488的淡棕色透明紡絲原液，此原液經(jīng)常規(guī)的增壓、過濾、計(jì)量后紡絲。
3.如權(quán)利要求2所述的制備工藝，其特征在于所述溶解釜或聚合釜釜內(nèi)攪拌器上設(shè)有若干組攪拌葉片，上方幾組的葉片面與水平成30～60度角，下方幾組的葉片面與水平成150～120度角，最上方的一組攪拌葉位于1/2～3/4釜高處，最下方的一組攪拌葉距釜底1～10cm，各組葉片之間為等距離；攪拌器的軸與釜頂端連接處采用填塞式密封裝置。
4.如權(quán)利要求2所述的制備工藝，其特征在于釜內(nèi)紡絲原液出料前，需停止攪拌及抽真空，并充入純度為99.99％的N2，N2的壓力控制在1～5kg/cm2。
全文摘要
溶劑法生產(chǎn)纖維素纖維的紡絲原液的制備工藝。特征是將漿粕剪切成小片后在真空度－9×10
文檔編號(hào)D01D1/00GK1420214SQ0215122
公開日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2002年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月11日
發(fā)明者邵惠麗, 胡學(xué)超, 章潭莉, 沈弋弋 申請(qǐng)人:東華大學(xué)