專利名稱：聚己二酰己二胺纖維稀土改性技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合成纖維分子改性技術(shù)領(lǐng)域。
由分子結(jié)構(gòu)決定，聚己二酰己二胺纖維有三個(gè)缺陷。其一，由于聚己二酰己二胺纖維端胺基含量少、氫鍵多，因此上染率低、染色不均、不能批染，染色級(jí)別僅為2.5級(jí)且染料耗量大、染色費(fèi)用高;其二，由于聚己二酰己二胺纖維是碳、氫、氧原子以共價(jià)鍵結(jié)合的高分子化合物，固之疏水性強(qiáng)、靜電嚴(yán)重，表面電阻為1014歐、屬絕緣體;其三，由于其分解溫度低、極限氧指數(shù)為22%，因此屬易燃物質(zhì)。
為了解決上述缺陷，一般采用單一方法處理。如染色時(shí)，采用勻染劑助染;染長(zhǎng)絲及長(zhǎng)絲織物時(shí)，須先小樣染色，打號(hào)分批，再分批造或批染。北京襪廠將氯化稀土在一定條件下加入染料中，染色時(shí)使其與纖維絡(luò)合。即利用稀土的攜帶作用提供染席。此法起不到聚合物改性的作用且最大絡(luò)合量為0.06%(稀土與聚合物的重量比);在聚己二酰己二胺纖維的生產(chǎn)(或織物染色，后整理)中加抗靜電劑，旨在消除靜電;在織物染色或后整理中加阻燃劑以使聚己二酰己二胺纖維及織物具有阻燃性能。上述任何一種處理方法，均不能從根本上同時(shí)消除聚己二酰己二胺纖維的染色、靜電和易燃的弊病。
本發(fā)明的目的是，提供一種聚己二酰己二胺纖維稀土改性技術(shù)。這種技術(shù)使纖維和織物染色均勻、節(jié)省染料;具有抗靜電和阻燃性能。其物理指標(biāo)也達(dá)到或優(yōu)于同類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明是將稀土(鑭、鈰、鐠、釹)的化合物進(jìn)行物理與化學(xué)處理，然后將其加入到聚己二酰己二胺纖維直接紡生產(chǎn)線的縮聚工序，使其與聚己二酰己二胺二胺纖維分子絡(luò)合，制得一種改性聚合物。再經(jīng)紡絲、牽伸制成一種改性的聚己二酰己二胺纖維?；蛟陂g接紡時(shí)加入并使其均勻分布，再經(jīng)紡絲牽伸即制成一種改性聚己二酰己二胺纖維。
其具體做法和原理是將氯化稀土、脂肪酸稀土的混合物或單一組份(統(tǒng)稱改性劑)與己二胺、己二酸共縮聚;或與聚己二酰己二胺混合，生成改性聚合物。反應(yīng)式如下
除上述絡(luò)合反應(yīng)外，生成的鹽鍵與羰基的氧原子也能反應(yīng);也有部分不能反應(yīng)的，則以混合物的形式存在(在不影響纖維物理指標(biāo)情況下，可以有適當(dāng)比例以混合物形式存在)。
實(shí)踐證明氯化稀土與聚己二酰己二胺聚合物反應(yīng)，大多以絡(luò)合形式存在，而脂肪酸稀土與聚己二酰己二胺聚合物反應(yīng)大多以共價(jià)鍵形式存在。后者的反應(yīng)式如下HO
OC(CH2)4COHN(CH2)6-NH
H+RE-R-COOH→HO
OC(CH2)4COHN(CH2)6-NH〕nOC-R-RE-H2O式中RE-稀土R-(CH-CH)-改性后的聚己二酰己二胺纖維由于稀土的存在，染席增加了;又因稀土具有“深色效應(yīng)”，故染色均勻、節(jié)省染料。
稀土是一種吸水性很強(qiáng)的物質(zhì)，因此改性后的聚己二酰己二胺纖維增加了含濕率和導(dǎo)電性能。
聚己二酰己二胺纖維經(jīng)氯化稀土改性后，具有阻燃性。這是因?yàn)楦呔畚锸軣岱纸鈺r(shí)生成氫、氧、一氧化碳等，而氯則能與可燃物質(zhì)生成難燃物質(zhì)。
稀土改性劑，可在直接紡的縮聚時(shí)加入，也可在間接紡時(shí)與聚合物相混加入。其在聚己二酰己二胺纖維生產(chǎn)線上的加入位置如附圖所式。即1、在鹽調(diào)配時(shí)與己二胺、己二酸鹽同時(shí)投料;
2、在予反應(yīng)后，閃蒸前及予反應(yīng)主蒸發(fā)器入口任何能夠加入的位置均可;
3、間接紡時(shí)在切粒中混入。
在縮聚線上加稀土改性劑，是用注射系統(tǒng)來(lái)完成，即用流程中原有設(shè)備加入。
稀土改性劑的配制方法本發(fā)明使用氯化稀土、氧化稀土和有機(jī)稀土。其配制方法分別是1、氯化稀土用無(wú)離子水(或二次蒸餾水)溶解，使其濃度在15-40%，并加入酸性物質(zhì)(如磷酸脂類)控制PH值在4-6(以防止在縮聚中產(chǎn)生鏈終止作用)。
2、氧化稀土不溶于水，以固體形式加入。加入時(shí)需進(jìn)行研磨處理，要求粒度為10-5～10-6厘米。
3、有機(jī)稀土是液體，可以直接加入，加入前要用酸性物質(zhì)(如磷酸脂類)將PH值控制在3-5。
加入稀土?xí)r，必須滿足以下條件1、在縮聚工序加入，除控制PH值外，還要滿足反應(yīng)時(shí)間。其反應(yīng)時(shí)間占總反應(yīng)時(shí)間的一半以上。這樣既可保證反應(yīng)又可充分混合，又使其分布均勻。
2、在間接紡紡絲時(shí)加入，應(yīng)保證混合均勻;螺桿紡絲時(shí)，混合后切粒水份應(yīng)低于0.04%。
3、生產(chǎn)工藝也要做適當(dāng)調(diào)整，即紡絲溫度應(yīng)相應(yīng)下調(diào);改性劑每增加0.05%，紡絲溫度下調(diào)1.5-2℃。一般紡絲溫度為280-290℃。
本發(fā)明的稀土改性劑的加入量為聚合物重量的0.06%-1.2%，最佳范圍為0.1%-0.6%。
本發(fā)明進(jìn)行了多次小試，還在聚己二酰己二胺生產(chǎn)線上進(jìn)行了工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了性能測(cè)試。其技術(shù)指標(biāo)實(shí)測(cè)如下物理指標(biāo)(平均)斷裂強(qiáng)度4.2g/D斷裂伸長(zhǎng)30.5%回潮率5.0%染色指標(biāo)上染率(平均)90%染色均勻度3.5～4級(jí)靜電指標(biāo)表面電阻10歐半衰期3.5秒摩擦電壓750伏阻燃指標(biāo)限氧指數(shù)26%續(xù)燃時(shí)間3.5秒炭長(zhǎng)75厘米本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效益是，在聚己二酰己二胺纖維生產(chǎn)線中，加入一定比例稀土即可制得改性纖維。這種纖維具有良好的染色性能、抗靜電性能和阻燃性能。同時(shí)具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能。這種纖維的成本與原纖維非常接近，但經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。


附圖為本發(fā)明工藝流程圖實(shí)施例1使用的設(shè)備及條件V15縮聚反應(yīng)釜生產(chǎn)能力15公斤/時(shí)V型復(fù)合紡絲機(jī)紡速1500米/分改性劑加入量0.5%(與物料重量比)磷酸脂加入量0.8%(與稀土改性劑重量比)將復(fù)配改性劑與物料切粒充分混合。
實(shí)施中物料分子量相當(dāng)穩(wěn)定，反應(yīng)條件與普通絲生產(chǎn)基本一致。這次實(shí)施共紡絲100公斤，其染色性能、抗靜電性能和阻燃性能均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)染色均勻度4級(jí)、表面電阻5×10歐、極限氧指數(shù)26%。
實(shí)施例2使用設(shè)備及條件Vc401擠出機(jī)生產(chǎn)能力10公斤/時(shí)Vc421紡絲機(jī)紡速1300米/分Vc443牽引機(jī)960米/分牽引倍數(shù)2.7033稀土改性劑加入量0.5%(與物料重量比)磷酸脂加入量0.8%(與稀土改性劑重量比)將復(fù)配改性劑與物料切粒充分混合。
實(shí)施中除紡絲溫度按要求下調(diào)外，其它工藝條件無(wú)大的變化，生產(chǎn)狀況與普通紡絲無(wú)明顯差異。聚合物分子量無(wú)降解，流動(dòng)性變好，紡絲生產(chǎn)順利、絲條吸濕加大、色澤好、后加工效果好。紡出的纖維的物理機(jī)械指標(biāo)達(dá)到普通絲的技術(shù)指標(biāo);抗靜電指標(biāo)和阻燃指標(biāo)均達(dá)到實(shí)施例1的指標(biāo)。本次實(shí)施中產(chǎn)改性纖維500公斤。
權(quán)利要求
1.聚己二酰己二胺纖維稀土改性技術(shù)，其特征在于改性劑包括氯化稀土、氧化稀土和有機(jī)稀土，將其混合物或單一組份以物料重量的0.06～1.2%、最佳范圍為0.1～0.6%注射到鹽調(diào)配、予反應(yīng)后閃蒸前、予反應(yīng)至蒸發(fā)器入口間任何一個(gè)能夠加入的位置，間接紡時(shí)加到切粒中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所敘述的稀土改性技術(shù)，其特征在于使用的稀土元素包括鑭、鈰、鐠、釹的化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所敘述的稀土改性技術(shù)，其特征在于氯化稀土用無(wú)離子水溶解、濃度15-40%、PH值4-6，氧化稀土粒度為105-106厘米，有機(jī)稀土為液體、PH值3-5，用以調(diào)整氯化稀土、有機(jī)稀土PH值的物質(zhì)為酸性物質(zhì)(如磷酸脂等)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所敘述的稀土改性技術(shù)，其特征在于在縮聚時(shí)加入稀土改性劑的反應(yīng)時(shí)間應(yīng)占總反應(yīng)時(shí)間的一半以上，在間接紡時(shí)加入要保證混合均勻，螺桿紡絲混合后切粒水分應(yīng)低于0.04%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所敘述的稀土改性技術(shù)，其特征在于加入改性劑生產(chǎn)工藝要隨之調(diào)整，即每加稀土改性劑0.05%、紡絲溫度下調(diào)1.5-2.0℃，紡絲溫度以280-290℃為宜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所敘述的稀土改性技術(shù)，其特征在于往聚己二酰己二胺纖維生產(chǎn)線上注射稀土改性劑的工作，由生產(chǎn)線中的注射系統(tǒng)來(lái)完成
全文摘要
聚已二酰已二胺纖維稀土改性技術(shù)，是將氯化稀土、氧化稀土和有機(jī)稀土的混合物或單一組份在聚已二酰已二胺纖維生產(chǎn)中與已二胺已二胺共縮聚；或與聚已二酰、已二酸均勻混合，生成改性聚合物，再經(jīng)紡絲、牽伸制成一種改性的聚已二酰已二胺纖維。這種纖維具有良好的染色性能、抗靜電性能和阻燃性能，同時(shí)具有優(yōu)良的物理性能。本發(fā)明所用稀土為元素鑭、鈰、鐠、釹的化合物。這種纖維的成本與原纖維非常相近，但經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
文檔編號(hào)D01F6/60GK1031120SQ8710819
公開日1989年2月15日 申請(qǐng)日期1987年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月26日
發(fā)明者趙煥金, 呂福森, 孫德東, 張連琨, 馬運(yùn)昌, 趙鳳敏, 郭洪滿, 白素艷 申請(qǐng)人:營(yíng)口化學(xué)纖維廠