專利名稱：高溫高粘纖維素/離子液體溶液的脫泡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在較高溫度下仍具有高粘度溶液的脫泡方法，尤其是具有較高溫
度和粘度的纖維素/離子液體溶液的脫泡方法。
背景技術(shù)：
大部分人造纖維的生產(chǎn)過(guò)程中通常都要涉及到紡絲液中空氣泡的脫除，以保證紡 絲的連續(xù)性和穩(wěn)定性。 一般常用的脫泡方法是靜止真空脫泡法和狹縫溢流真空脫泡法。靜 止真空脫泡法是將流體置入一個(gè)密閉的容器中，一般使容器中流體的體積占容器全體積的 1/2-2/3，然后將容器的上部空氣抽空，分布于流體中的氣泡由于真空膨脹而溢出液面、破 裂，從而不斷的將氣體排出容器。靜止脫泡一般需連續(xù)脫泡12-48h，真空度0. 08-0. lOMPa。 狹縫溢流真空脫泡法俗稱快速脫泡法，它是讓紡絲流體以較低的輸送壓力(0. 2-0. 5MPa)， 通過(guò)一個(gè)環(huán)形縫隙以形成薄膜，薄膜沿桶壁勻速留下，在下流過(guò)程中同時(shí)對(duì)筒體內(nèi)抽真空， 流體中的氣泡由于膨脹而溢出膜表面，然后破裂，從而達(dá)到脫泡的目的。這兩種脫泡方法 都存在一個(gè)致命的缺陷，當(dāng)紡絲液為高粘度流體(如碳纖維、芳綸1414，其紡絲液的粘度為 200-500Pa. S，用離子液體溶解纖維素的紡絲粘度更是高達(dá)300-2000Pa. S)時(shí)，這兩種脫泡 方法都收效甚微甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)。原因是采用靜止真空脫泡法時(shí)，由于氣泡在高粘度流體中 擴(kuò)散速度太慢，所以脫泡時(shí)間很長(zhǎng)，而這些高粘度流體如碳纖維、芳綸1414、纖維素/離子 液體溶液等紡絲流體的允許停留時(shí)間卻很短，當(dāng)超過(guò)一定時(shí)間后，這些流體的一些特性就 會(huì)發(fā)生改變，無(wú)法滿足后續(xù)紡絲的工藝要求。而采用狹縫溢流真空脫泡法時(shí)，紡絲流體在桶 壁上的表面張力太大，無(wú)法自動(dòng)流下，當(dāng)紡絲流體在溢流口的狹縫處積聚較長(zhǎng)時(shí)間后，在重 力作用下以團(tuán)裝整體流下，不能形成連續(xù)的薄膜，而且還會(huì)包覆空氣產(chǎn)生新的氣泡，以致后 續(xù)紡絲無(wú)法進(jìn)行。 專利200810082442. X以狹縫溢流真空脫泡法為原型，采用高壓泵增大高粘流體 的輸送壓力，使之呈線狀從圓形窄孔中噴出經(jīng)過(guò)錐形過(guò)渡區(qū)再連續(xù)成膜，最后通過(guò)側(cè)壁的 抽真空接口將氣泡抽出，實(shí)現(xiàn)脫泡功能。該方法對(duì)狹縫溢流真空脫泡法進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)， 對(duì)粘度在200-500Pa. S的中等粘度的流體具有一定的脫泡功效，但是對(duì)于粘度更高的流體 就無(wú)能無(wú)力了。 自2001年Alabama大學(xué)的Rogers教授發(fā)現(xiàn)離子液體能夠溶解纖維素之后，人們 對(duì)于這一領(lǐng)域的研究方興未艾，如火如荼。廣大科技工作者和工程技術(shù)人員為了能使纖維 素/離子液體溶液紡絲的工業(yè)化生產(chǎn)早日實(shí)現(xiàn)，做了大量卓有成效的工作。但是高溫高粘 的纖維素/離子液體溶液的脫泡無(wú)疑是人們必須解決的諸多技術(shù)問題中的最為艱巨的一 個(gè)。纖維素/離子液體溶液的溫度為80-13(TC，粘度為300-2000Pa. S，具有高溫高粘的特 性，因此其流動(dòng)性能差，氣泡溢出需要克服的內(nèi)部阻力和表面張力大，所以相對(duì)于一般的紡 絲流體來(lái)說(shuō)氣泡更加難以脫除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高溫高粘纖維素/離子液體溶液的脫泡 方法，解決高溫高粘的纖維素/離子液體溶液中空氣泡的脫除問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是 高溫高粘纖維素/離子液體溶液的脫泡方法，本方法是首先將纖維素/離子液體 溶液內(nèi)的氣泡匯集，之后采用真空脫泡方式將纖維素/離子液體溶液中氣泡脫除。
所述纖維素/離子液體溶液內(nèi)的氣泡匯集采用雙螺桿裝置和超聲波結(jié)合的方式。
所述雙螺桿裝置連接真空裝置，所述真空裝置與所述雙螺桿裝置連接的真空接口 的前端設(shè)有超聲波發(fā)生器。 所述雙螺桿裝置為錐形雙螺桿擠壓機(jī)，所述雙螺桿擠壓機(jī)依次設(shè)有至少四個(gè)擠壓 區(qū)，且所述后三個(gè)擠壓區(qū)分別通過(guò)真空接口連接真空裝置，所述后三個(gè)區(qū)的真空接口的前 端分別設(shè)有超聲波發(fā)生器。 所述真空接口處的真空度為700 750mm汞柱，所述超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波 頻率為28 40KHz。 所述雙螺桿擠壓機(jī)的長(zhǎng)徑比為40以上。 所述雙螺桿擠壓機(jī)的雙螺桿上安裝有反向螺套。 纖維素/離子液體溶液在雙螺桿擠壓機(jī)中受到不斷的擠壓、剪切、研磨作用，由于
纖維素/離子液體溶液和空氣泡兩種介質(zhì)的物性差異，空氣泡在物料中逐漸發(fā)生匯集，當(dāng)
物料運(yùn)動(dòng)到真空接口時(shí)，由于真空的吸附作用，紡絲液中的氣泡被抽出。為了強(qiáng)化纖維素/
離子液體中空氣泡的匯集作用，進(jìn)一步提高脫泡速度和效果，在雙螺桿的三道真空接口前
端分別裝有三組超聲波發(fā)生器。超聲波發(fā)生器輸出高頻電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲換能器產(chǎn)生超聲
波，利用空化效應(yīng)所產(chǎn)生的巨大能量對(duì)流經(jīng)超聲波發(fā)生器的流體進(jìn)行強(qiáng)烈的分散處理，既
起到乳化均質(zhì)的功效，又去除流體內(nèi)部大量微小氣泡，使得液體中溶解的氣體不斷的凝聚，
成為很細(xì)小的氣泡，最后聚集成為球狀大氣泡在外界抽真空設(shè)備作用下脫離紡絲液表面，
從而達(dá)到對(duì)纖維素/離子液體溶液脫泡的目的。 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是 1、本發(fā)明采用雙螺桿、超聲波發(fā)生器和外接抽真空三位一體組合式脫泡法，在紡 絲溶液溶解混合的過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行脫泡，簡(jiǎn)化了工藝流程。 2、本發(fā)明利用抽真空脫泡與超聲波脫泡相結(jié)合的方法，對(duì)高溫高粘溶液的脫泡效 果顯著，解決了高溫高粘的纖維素/離子液體工業(yè)化生產(chǎn)的瓶頸_脫泡問題，為纖維素/離 子液體溶液紡絲的工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。 3、本發(fā)明的雙螺桿擠壓機(jī)采用大于40的長(zhǎng)徑比，并且在雙螺桿上設(shè)有反向螺套， 有效延長(zhǎng)了物料在雙螺桿中的停留時(shí)間，提高了脫泡效果。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā) 明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限 定的范圍。
實(shí)施例1 將纖維素及離子液體的混合物料由雙螺桿擠壓機(jī)的喂料口喂入公稱直徑為20cm、 長(zhǎng)徑比為40的錐形雙螺桿體系，在雙螺桿擠壓機(jī)的剪切、研磨、擠壓作用下，物料隨著雙螺 桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而不斷的向前推進(jìn)，匯集的氣泡也不斷的增多。在真空接口的前端，氣泡的匯集作 用在超聲波的作用下被進(jìn)一步的放大和強(qiáng)化，使得經(jīng)過(guò)真空接口位置時(shí)紡絲液中的氣泡在 真空吸附和雙螺桿擠壓等多重作用下被排除到溶液體系之外。經(jīng)過(guò)螺桿擠壓機(jī)后三區(qū)的擠 壓、超聲波脫泡和真空吸附的作用，纖維素/離子液體溶液中的氣泡被徹底的脫除干凈，保 證了后工序的正常紡絲。所述真空接口的真空度為720mm汞柱，所述超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的 超聲波頻率為38KHz。
實(shí)施例2 將纖維素及離子液體的混合物料由雙螺桿擠壓機(jī)的喂料口喂入公稱直徑為20cm、 長(zhǎng)徑比為42的錐形雙螺桿體系，在雙螺桿擠壓機(jī)的剪切、研磨、擠壓作用下，物料隨著雙螺 桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而不斷的向前推進(jìn)，匯集的氣泡也不斷的增多。在真空接口的前端，氣泡的匯集作 用在超聲波的作用下被進(jìn)一步的放大和強(qiáng)化，使得經(jīng)過(guò)真空接口位置時(shí)紡絲液中的氣泡在 真空吸附和雙螺桿擠壓等多重作用下被排除到體系之外。經(jīng)過(guò)螺桿擠壓機(jī)后三區(qū)的擠壓、 超聲波脫泡和真空吸附的作用，纖維素/離子液體溶液中的氣泡被徹底的脫除干凈，保證 了后工序的正常紡絲。所述真空接口的真空度為750mm汞柱，所述超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超 聲波頻率為30KHz。
權(quán)利要求
高溫高粘纖維素/離子液體溶液的脫泡方法，其特征在于本方法是首先將纖維素/離子液體溶液內(nèi)的氣泡匯集，之后采用真空脫泡方式將纖維素/離子液體溶液中氣泡脫除。
2. 如權(quán)利要求1所述的高溫高粘纖維素/離子液體溶液的脫泡方法，其特征在于所 述纖維素/離子液體溶液內(nèi)的氣泡匯集采用雙螺桿裝置和超聲波結(jié)合的方式。
3. 如權(quán)利要求2所述的高溫高粘纖維素/離子液體溶液的脫泡方法，其特征在于所 述雙螺桿裝置連接真空裝置，所述真空裝置與所述雙螺桿裝置連接的真空接口的前端設(shè)有 超聲波發(fā)生器。
4. 如權(quán)利要求3所述的高溫高粘纖維素/離子液體溶液的脫泡方法，其特征在于所 述雙螺桿裝置為錐形雙螺桿擠壓機(jī)，所述雙螺桿擠壓機(jī)依次設(shè)有至少四個(gè)擠壓區(qū)，且所述 后三個(gè)擠壓區(qū)分別通過(guò)真空接口連接真空裝置，所述后三個(gè)區(qū)的真空接口的前端分別設(shè)有 超聲波發(fā)生器。
5. 如權(quán)利要求4所述的高溫高粘纖維素/離子液體溶液的脫泡方法，其特征在于所述真空接口處的真空度為700 750mm汞柱，所述超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波頻率為28 40KHz。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的高溫高粘纖維素/離子液體溶液的脫泡方法，其特征在于 所述雙螺桿擠壓機(jī)的長(zhǎng)徑比為40以上。
7. 如權(quán)利要求4或5所述所述的高溫高粘纖維素/離子液體溶液的脫泡方法，其特征 在于所述雙螺桿擠壓機(jī)的雙螺桿上安裝有反向螺套。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高溫高粘纖維素/離子液體溶液的脫泡方法，本方法是首先將纖維素/離子液體溶液內(nèi)的氣泡匯集，之后采用真空脫泡方式將纖維素/離子液體溶液中的氣泡脫除，所述纖維素/離子液體溶液內(nèi)的氣泡匯集采用雙螺桿裝置和超聲波結(jié)合的方式。本發(fā)明采用雙螺桿、超聲波發(fā)生器和外接抽真空三位一體組合式脫泡法，在紡絲溶液溶解混合的過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行脫泡，簡(jiǎn)化了工藝流程，利用抽真空脫泡與超聲波脫泡相結(jié)合的方法，對(duì)高溫高粘溶液的脫泡效果顯著。本發(fā)明可用于纖維素/離子液體溶液或其它高溫高粘流體中空氣泡的脫除。
文檔編號(hào)B01D19/00GK101725072SQ200910256549
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者盧海蛟, 王東, 王樂軍, 逄奉建, 馬峰剛 申請(qǐng)人:山東海龍股份有限公司