一种聚酰胺纤维在超临界co2下动态连续处理的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，包括带有内衬的高压釜，油浴系统，两个转动棒，测温，测压的感应设备，带有进气口和出气口的釜盖，外有压力表，温度显示器，转动控制仪。将一束芳纶纤维缠结在其中一个转动棒上并与另一转动棒连接，先将接枝溶剂放入釜内，再向釜内冲入一定压力的CO2，在一定温度下达到超临界状态，通过控制两个转动棒转速的不同，使纤维处于不同的拉伸力，实现纤维的动态连续处理。
【专利说明】一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，属于高分子纤维改性装置。
【背景技术】
[0002]超临界CO2流体具有无毒环保、密度近于液体，粘度近于气体、扩散系数高、溶解渗透能力大等优点，在药物提取、发泡、污水处理等领域存在重要用途。利用超临界CO2流体技术进行聚合物改性是新发展起来的一种方法。超临界CO2流体能溶解大多数小分子有机物、少数含氟和硅的大分子，但对大多数聚合物具有不同程度的溶胀作用。利用这一性质，可将有机小分子有效地携带入聚合物内部及表面。该方法具有经济环保、反应可控、反应时间短，溶剂与产品分离简单等优点，存在较大工业应用价值。
[0003]聚酰胺纤维大多是刚性分子链，分子间有很强的相互作用，拉伸取向非常困难，以芳纶纤维为例，目前芳纶纤维的高取向主要通过两种方法来实现，即液晶纺丝方法和共聚PPTA的溶液纺丝拉伸取向。通过共聚物的溶液纺丝虽然能得到高取向性能好的芳香族纤维，但是由于共聚单体成本高，限制了其大规模应用。
[0004]把纤维的接枝改性，超临界CO2流体技术及一定拉伸力下纤维的连续动态处理三者结合到一起的技术目前尚无报道，作为一种新的改性方法，尚需要广大科研工作者做更多深入研究。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，把纤维的改性，超临界CO2流体技术及纤维的连续动态一定拉伸力下处理三者结合到一起，提供一种纤维在超临界CO2下表面及内部动态连续接枝处理的装置，提供一种无污染、效率高、好控制、低成本的纤维改性装置。此装置保证了反应过程中纤维处于拉伸状态，使分子链取向度，结晶度随着表面及内部接枝增大而增大，同时极性无定形区的交联增强，对极性高分子纤维的拉伸具有重要意义，装置可使纤维无定形区发生扩链桥连反应，有效地使纤维拉伸模量提高10%-25%，拉伸强度提高10%-45% ;且在纤维的表面发生接枝反应，接枝上溶剂基团，从而达到同时改性纤维内部及表面的目的。
[0006]本实用新型的一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，所述装置主体为带有内衬的高压釜以及带有进气口和出气口的釜盖，所述高压釜内设置两根平行的转动棒，两根平行的转动棒上缠绕纤维，通过控制搅拌控制器控制两根平行转动棒转速，使其转速不一，从而使纤维处于张力作用，通过两转动棒转速的变化，可以得到不同的纤维张力，实现纤维的动态连续处理。
[0007]作为优选的技术方案:
[0008]如上所述的一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，所述高压釜内安放有温度感应器，所述釜盖上设置有温度显示器。[0009]如上所述的一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，所述高压釜内安放有压力感应器，所述釜盖上设置有压力显示器。
[0010]如上所述的一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，所述高压釜能承受13?25Mpa压力；所述油浴的温度保持在100?120°C。
[0011]在一定温度下，向釜中充入CO2，控制体系压力及温度变化，使体系处于超临界CO2状态。利用超临界CO2流体的溶胀及携带功能将溶剂有效地携带入纤维内部及表面，与纤维内部无定形区的酰胺NH键、-C00H、-NH2发生扩链桥连反应；与纤维表面的酰胺NH键、-C00H、-NH2等发生接枝反应，达到纤维表面改性的目的。此装置保证了反应过程中芳纶纤维处于拉伸状态，且可实现纤维的动态拉伸，使纤维与接枝溶剂更好的接触，装置实现张力大小的调控，对最佳改性效果的选取有重要意义。本装置能使纤维分子链取向度，结晶度随着表面及内部接枝增大而增大，晶粒变大，结晶趋于完整，纤维大分子之间的交联与支化程度增加，有利于纤维强度与模量的提高，同时极性无定形区的交联增强，对极性高分子纤维的拉伸具有重要意义。
[0012]有益效果
[0013]本实用新型的一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，保证纤维在超临界CO2氛围中动态张力下改性，由于纤维在反应中一直处于拉伸状态，纤维分子链取向度，结晶度变大，晶粒变大，结晶趋于完整，同时极性无定形区的取向增加，纤维强度与模量的提高，对极性高分子纤维的拉伸具有重要意义。
[0014]此装置还可用于PPTA、PAN 原丝，Kevlar29、Kevlar49、Kevlarl29、Nomex 纤维、Twaron 纤维、Technora 纤维、Terlon 纤维、或者国产芳 III 纤维、PBO> P1、PA6、PET、PE 等在不同溶剂的纤维拉伸改性。同时，该装置还具有经济环保、反应可控、反应时间短等优点，具有较大工业应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]附图1是本实用新型的一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置示意图。
[0016]其中I一缠绕的纤维，2—进气口，3—温度显示器，4一油浴，5—温度感应器，6—压力感应器，7—出气口，8—转动棒，9一搅拌控制器，10—压力显示器。
【具体实施方式】
[0017]下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本实用新型。
[0018]如附图所示，是本实用新型的一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，所述装置主体为带有内衬的高压釜以及带有进气口(2)和出气口(7)的釜盖，所述高压釜的釜身包围在油浴(4)中，所述高压釜内设置两根平行的转动棒(4)，两根平行的转动棒(4 )上缠绕纤维(I)，通过控制搅拌控制器(9 )控制两根平行转动棒转速，使其转速不一，从而使纤维处于张力作用，通过两转动棒转速的变化，可以得到不同的纤维张力，实现纤维的动态连续处理。
[0019]如上所述的一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，所述高压釜内安放有温度感应器(5 )，所述釜盖上设置有温度显示器(3 )。[0020]如上所述的一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，所述高压釜内安放有压力感应器(6)，所述釜盖上设置有压力显示器(8)。
[0021]如上所述的一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，所述高压釜能承受13?25Mpa压力；所述油浴的温度保持在100?120°C。
[0022]经试验证明，本实用新型的一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置确实解决了聚酰胺纤维在超临界流体改性中无法实现动态张力拉伸的缺点，弥补了现有技术只是利用超临界流体携带功能实现纤维表面接枝反应及只能进行静态张力改性的不足，本装置可以不同搭配接枝溶剂，借助超临界流体的携带和溶胀功能，实现聚酰胺纤维的表面改性，由于张力的存在，纤维改性更加明显。
【权利要求】
1.一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，其特征是:所述装置主体为带有内衬的高压釜以及带有进气口(2)和出气口(7)的釜盖，所述高压釜的釜身包围在油浴(4)中，所述高压釜内设置两根平行的转动棒(8)，两根平行的转动棒(8)上缠绕纤维(I )，通过控制搅拌控制器(9)控制两根平行转动棒转速，使其转速不一，从而使纤维处于张力作用。
2.根据权利要求1所述的一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，其特征在于，所述高压釜内安放有温度感应器(5 )，所述釜盖上设置有温度显示器(3 )。
3.根据权利要求1所述的一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，其特征在于，所述高压釜内安放有压力感应器(6)，所述釜盖上设置有压力显示器(10)。
4.根据权利要求1所述的一种聚酰胺纤维在超临界CO2下动态连续处理的装置，其特征在于，所述高压釜能承受13?25Mpa压力；所述油浴(4)的温度保持在100?120°C。
【文档编号】D06B5/06GK203653966SQ201320570891
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】余木火, 刘新东, 孔海娟, 刘静, 宋福如, 钟鸿鹏, 亢春卯, 邱大龙, 沈伟波, 李双江, 杜凌栋, 宋志强, 叶盛, 宋利强, 宋聚强, 滕翠青, 韩克清 申请人:东华大学, 河北硅谷化工有限公司