丙烯腈系聚合物溶液的制造方法及剪切装置、丙烯腈系纤维的制造方法及碳纤维的制造方法_3

文档序号:8302991阅读:来源:国知局
而使溶解进行。
[0074] 在丙烯腈系聚合物溶液的制造方法的第一方式中,剪切力赋予工序之后的加热可 以使用可以将丙烯腈系聚合物加温到溶解在溶剂中的温度的适当的加热装置来进行。作为 加热装置,可以使用例如,热交换器(多管式热交换器、板型热交换器等)、温度调节罐等。 可以用例如图3所示的加热式溶解装置进行加热。该装置只要在剪切装置之后设置即可。
[0075] 在图3所示的装置中,从设置于筒体23的加热介质入口 20供给加热介质,从加热 介质出口 19排出加热介质。被加热液体(丙烯腈系聚合物与溶剂的混合物),从液体导入 口 17起经过入口侧管箱盖15并通过管21,经过出口侧管箱盖16,从液体导出口 18排出。 在管内配置混合机元件(静态混合机)22。在管内部,从加热介质向被加热液体供热,而且 通过混合机元件搅拌被加热液体,溶解聚合物。
[0076] 在剪切力赋予工序之后进行的加热中,优选将混合物加热到60°C以上150°C以 下。如果为60°C以上,则丙烯腈系聚合物变得易于溶解在溶剂中。此外,如果为150°C以 下,则丙烯腈系聚合物溶液变得不易凝胶化。更优选为80°C以上140°C以下,进一步优选为 90°C以上130°C以下,特别优选为100°C以上130°C以下。
[0077] 此外,在剪切力赋予工序之后进行的加热中,加热时间优选为1分钟以上15分钟 以下。如果为1分钟以上,则丙烯腈系聚合物混合物变得易于充分溶解。如果为15分钟以 下,则变得易于防止凝胶化。进一步优选为3分钟以上10分钟以下。
[0078] 丙烯腈系聚合物为包含丙烯腈单元作为主要构成单元的聚合物。丙烯腈系聚合 物中的丙烯腈单元的比例例如为80质量%以上,进一步为92质量%以上,特别地为96质 量%以上。作为构成丙烯腈系聚合物的除了丙烯腈以外的单体,可以从能够与丙烯腈共聚 的乙烯基系单体中适当选择,优选为使丙烯腈系聚合物的亲水性提高的乙烯基系单体、具 有预氧化促进效果的乙烯基系单体。
[0079] 作为提高丙烯腈系聚合物的亲水性的单体,有例如,具有羧基、磺基、氨基、酰胺 基、羟基等亲水性官能团的乙烯基化合物。
[0080] 作为具有羧基的单体,可举出丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、柠康酸、乙基 丙烯酸、马来酸、中康酸等,其中优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸。
[0081] 作为具有磺基的单体,可举出烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、2-丙烯 酰胺-2-甲基丙烷磺酸、乙烯基磺酸、磺基丙基甲基丙烯酸酯等,其中优选为烯丙基磺酸、 甲基烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸。
[0082] 作为具有氨基的单体,可举出二甲基氨基乙基(甲基丙烯酸酯)、二乙基氨基乙基 (甲基丙烯酸酯)、二甲基氨基乙基丙烯酸酯、二乙基氨基乙基丙烯酸酯、叔丁基氨基乙基 (甲基丙烯酸酯)、烯丙基胺、邻氨基苯乙烯、对氨基苯乙烯等,其中优选为二甲基氨基乙基 (甲基丙烯酸酯)、二乙基氨基乙基(甲基丙烯酸酯)、二甲基氨基乙基丙烯酸酯、二乙基氨 基乙基丙烯酸酯。
[0083] 作为具有酰胺基的单体,优选为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、巴豆 酰胺。
[0084] 作为具有羟基的单体,可举出甲基丙烯酸羟基甲基酯、丙烯酸羟基甲基酯、甲基丙 烯酸2-羟基乙基酯、丙烯酸2-羟基乙基酯、甲基丙烯酸3-羟基丙基酯、丙烯酸3-羟基丙 基酯、甲基丙烯酸2-羟基丙基酯、丙烯酸2-羟基丙基酯等。
[0085] 通过配合这样的单体,丙烯腈系聚合物的亲水性提高。如果亲水性提高,则由该聚 合物获得的前体纤维的致密性提高,可以抑制表层部的微空隙发生。
[0086] 上述的单体可以单独使用1种或适当组合使用2种以上。使这样的丙烯腈系聚合 物的亲水性提高的单体的配合量在丙烯腈系聚合物中优选为〇. 5?10. 0质量%,更优选为 0· 5?4. 0质量%。
[0087] 作为具有预氧化促进效果的单体,可举出丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、衣康 酸、巴豆酸、柠康酸、马来酸、中康酸或它们的低级烷基醋、碱金属盐、铵盐或丙烯酰胺、甲基 丙烯酰胺等。
[0088] 其中,从以少量配合量获得更高的预氧化促进效果的观点考虑,优选为具有羧基 的单体,特别是更优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸等乙烯基系单体。
[0089] 通过配合这样的单体,可以缩短后述的预氧化工序的时间,可以降低制造成本。
[0090] 上述的单体可以单独使用1种或适当组合使用2种以上。具有这样的预氧化促进 效果的单体的配合量在丙烯腈系聚合物中优选为〇. 5?10. 0质量%,更优选为0. 5?4. 0 质量%。
[0091] 作为溶剂,只要是溶解丙烯腈系聚合物的溶剂即可,可举出二甲基乙酰胺、二甲亚 砜、二甲基甲酰胺等有机溶剂、氯化锌、硫氰酸钠等无机化合物的水溶液,但二甲基乙酰胺、 二甲亚砜、二甲基甲酰胺由于可获得致密的丙烯腈系碳纤维前体纤维,因此优选。
[0092] 关于通过剪切装置而获得的丙烯腈系聚合物混合物,混合不良物少,丙烯腈系聚 合物可以均匀地混合,因此通过溶解上述混合物,可以获得未溶解物少,不匀少的均匀的丙 烯腈系聚合物溶液。
[0093] 关于通过本发明而获得的丙烯腈系聚合物溶液,未溶解物少,可以将丙烯腈系聚 合物均匀地溶解在溶剂中,因此可以高效率地制造丙烯腈系纤维(碳纤维前体纤维)。此 夕卜,所得的丙烯腈系纤维也为在其长度方向、单纤维间的不匀少,品质高的纤维。作为纺丝 方式,可举出湿式纺丝法、干湿式纺丝法等公知的方法。
[0094] 通过将这样获得的丙烯腈系纤维通过公知的方法来烧成,可以获得碳纤维。
[0095] 根据本发明的方法,丙烯腈系聚合物均匀且充分地溶解在溶剂中,因此变得不易 发生过滤器、纺丝喷嘴的堵塞,可以制造在成本方面优异的丙烯腈系聚合物溶液。
[0096] 实施例
[0097] 以下,举出具体的实施例和比较例对本发明进行说明,但本发明不限定于此。另 夕卜,以下的实施例和比较例中的各种试验如下所示。
[0098] <过滤升压试验>
[0099] 一边将制造的丙烯腈系聚合物溶液保持在60°C,一边以I. 6g/分钟的流量定量供 给至过滤面积为28cm2且筛孔为5 μ m的不锈钢纤维烧结过滤器(型号:NF2M-05S,(株)日 本精线制),在将丙烯腈系聚合物溶液向过滤器通液后每单位面积的累计通过聚合物量达 到lOOkg/m 2时和达到lOOOkg/m2时,测定各过滤器前后的压力之差即差压。将从上述累计 通过聚合物量达到lOOOkg/m 2时的差压减去累计通过聚合物量达到lOOkg/m2时的差压而得 的值,对其用通过了单位过滤面积的通过聚合物之累计质量进行换算而得出每累计质量的 值,以所得出的换算值为压力上升度用于比较。
[0100] <指标W的求法(功率的测定方法)>
[0101] 功率Wp 12的测定中使用了功率计(型号:M0DEL6300,共立电气计器株式会社 制)。上述功率计安装在位于对使剪切装置的转子旋转的电动机进行控制的逆变器的1次 侧的连接端子。W 1为对向上述混合物施加剪切力时为了使转子旋转所需的功率(kW)测定 10秒钟所得出的平均值;w2是对在以质量流量与所述混合物相同的方式使用水而代替所述 混合物的情况下,为了使转子的转速相同于在得到了 W1时的转子的转速所需的功率(kW) 测定10秒钟所得出的平均值。指标W是,将从W1减去W 2而得的值,除以剪切装置的分散室 中的上述混合物中的丙烯腈系聚合物的质量流量(得到W1的情况)M而算出的值。
[0102] (实施例1)
[0103] 作为丙烯腈系聚合物,准备包含丙烯腈单体单元(AN)96质量%、甲基丙烯酸单体 单元(MAA)I质量%、丙稀酰胺单体单元(AAm) 3质量%的丙稀腈系聚合物,作为溶剂,准备 二甲基乙酰胺。
[0104] 在搅拌着二甲基乙酰胺的罐内每次少量分次投入丙烯腈系聚合物并混合。
[0105] 将它们的混合物(聚合物浓度21. 2质量%,温度10°C )用定量泵以450g/分钟供 给至图2所示的剪切装置,将从剪切装置排出的混合物供给至图3所示的加热式溶解装置。 此时,通过剪切装置使转子旋转时的指标W为0. 28kWh/kg,在混合物的分散室中停留的时 间为2. 4分钟。
[0106] 从剪切装置排出的混合物的温度为KKTC以下。为了成为该温度,向剪切装置的夹 套通入水而调整混合物的温度。这样,将丙烯腈系聚合物溶解在上述溶剂中而获得了丙烯 腈系聚合物溶液(纺丝原液)。
[0107] 对于剪切装置的料筒与转子之间所形成的分散室14,料筒内壁与转子外壁的距离 为16. 5mm,将从钉齿构件的壁突出的突出长度为13. 5mm、纵8mm、横8mm的正方柱状的钉齿 构件,在转子外周面以12列11段排列,在料筒内周面以12列12段排列。安装于料筒的钉 齿构件的前端与转子外壁的距离为3. 0mm,安装于转子的钉齿构件的前端与料筒内壁的距 离为3. 0mm。突出设置在料筒内周面
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1