组件时发现，纺丝组件的安装容易，用时4分钟，组件密封性好，纺丝48小时后，纺丝组件附近无漫板和漏浆的情况发生。纺丝发现，第一凝固浴牵伸-30%时，初生纤维有断丝，聚丙烯腈纤维的断头率为 80%。，强度 3.55cN/dtex，CV 值 30%。
[0102]【比较例2】
[0103](I)原液制备:将丙烯腈和衣康酸加入到聚合釜中，然后加入引发剂和二甲基亚砜，在59°C的温度下反应19个小时，再脱除未反应的单体和反应生成的气泡，得到纺丝原液，引发剂为偶氮二异丁腈，丙烯腈和共聚单体的质量比例为95.5:4.5，引发剂占总单体的质量百分数为0.19%，总的单体浓度为21.5%，经过过滤得到高性能聚丙烯腈共聚物纺丝原液，纺丝原液子量为13万，分子量分布在1.3，粘度在60°C下为120Pa.S，纺丝原液温度为 60。。。
[0104](2)原液的输送、过滤和分配:采用嵌入式喷丝头，管道、过滤器和纺丝组件的保温温度60°C ;过滤网两侧的两层支撑网的钢丝直径为400 μπι，过滤目数为50，第一过滤层过滤目数为2000，第二过滤层过滤目数为6000 ;分配板为传统分配板，分配板结构为开孔形状为圆形，开孔数目符合环形阵列分布，圆形孔的直径为3mm，共5环，第一环孔数目为I个；第二环孔数目为4个，第三环孔数目为8个，第四环孔数目为16个，第五环孔数目为32个。
[0105](3)凝固成型:本发明采用湿法纺丝的方法进行制备，纺丝原液经过计量栗计量，过滤后，通过喷丝头挤出后经过3道凝固，得到初生纤维；第一道凝固的浓度为77wt%，温度为42°C;第二道凝固的浓度为55wt%，温度为65°C;第三道凝固的浓度为15wt%，温度为60。。。
[0106](4)牵伸及水洗:初生纤维经过总倍数为6，温度97°C的热水牵伸；再经过9道，70°C的水洗，水洗采用阶梯升温的方式，水洗的牵伸倍数为-5%。
[0107](5)上油及干燥致密化:将步骤(3)得到的纤维，进行2道上油和4道的干燥致密化，2道上油；第一道上油的浓度为1.0wt % ;第二道上油的浓度为2.0wt %。
[0108](6)蒸汽牵伸:将步骤(4)得到的纤维进行蒸汽牵伸，蒸汽牵伸工段使用的介质为饱和水蒸气，水蒸气压力为3公斤，牵伸倍数为1.8。
[0109](7)蒸汽热定型及收丝:将步骤(5)得到的纤维进行蒸汽热定型后收丝，蒸汽牵伸工段使用的介质为饱和水蒸气，水蒸气压力为2公斤，牵伸倍数为-4%。安装纺丝组件时发现，纺丝组件安装容易，用时5分钟，组件密封性好，纺丝48小时后，纺丝组件附近无漫板和漏浆的情况发生。纺丝发现，第一凝固浴牵伸-40%时，初生纤维有断丝，聚丙烯腈纤维的断头率为 95%。，强度 3cN/dtex，CV 值 40%。
[0110]【比较例3】
[0111](I)原液制备:将丙烯腈和衣康酸加入到聚合釜中，然后加入引发剂和二甲基亚砜，在59°C的温度下反应19个小时，再脱除未反应的单体和反应生成的气泡，得到纺丝原液，引发剂为偶氮二异丁腈，丙烯腈和共聚单体的质量比例为95.5:4.5，引发剂占总单体的质量百分数为0.19%，总的单体浓度为21.5%，经过过滤得到高性能聚丙烯腈共聚物纺丝原液，纺丝原液子量为13万，分子量分布在1.3，粘度在60°C下为120Pa.S，纺丝原液温度为 60。。。
[0112](2)原液的输送、过滤和分配:采用传统的喷丝头，管道、过滤器和纺丝组件的保温温度60°C ;过滤网两侧的两层支撑网的钢丝直径为400 μπι，过滤目数为50，第一过滤层过滤目数为2000，第二过滤层过滤目数为6000 ;分配板的开孔形状为圆形，开孔数符合环状阵列分布，共5环，第一环孔直径10臟，孔数目I个；第二环孔直径5臟，孔数目4个；第三环孔直径2.5mm，孔数目8个；第四环孔直径1.25mm，孔数目16个；第五环孔直径0.625mm，孔数目32个。
[0113](3)凝固成型:本发明采用湿法纺丝的方法进行制备，纺丝原液经过计量栗计量，过滤后，通过喷丝头挤出后经过3道凝固，得到初生纤维；第一道凝固的浓度为77wt%，温度为42°C;第二道凝固的浓度为55wt%，温度为65°C;第三道凝固的浓度为15wt%，温度为60。。。
[0114](4)牵伸及水洗:初生纤维经过总倍数为6，温度97°C的热水牵伸；再经过9道，70°C的水洗，水洗采用阶梯升温的方式，水洗的牵伸倍数为-5%。
[0115](5)上油及干燥致密化:将步骤(3)得到的纤维，进行2道上油和4道的干燥致密化，2道上油；第一道上油的浓度为1.0wt % ;第二道上油的浓度为2.0wt %。
[0116](6)蒸汽牵伸:将步骤(4)得到的纤维进行蒸汽牵伸，蒸汽牵伸工段使用的介质为饱和水蒸气，水蒸气压力为3公斤，牵伸倍数为1.8。
[0117](7)蒸汽热定型及收丝:将步骤(5)得到的纤维进行蒸汽热定型后收丝，蒸汽牵伸工段使用的介质为饱和水蒸气，水蒸气压力为2公斤，牵伸倍数为_4%。安装纺丝组件时发现，不太容易安装，安装用时30分钟，并且纺丝组件的密封性差，纺丝24小时后，螺旋头和喷丝头的接口处有凝胶块聚集，喷丝板和螺旋头的接口处有漏浆，喷丝板表面有纺丝原液的漫流，聚丙烯腈纤维的断头率为50%。，纤度CV值为47%。纺丝发现，第一凝固浴牵伸85%时初生纤维有明显断丝，聚丙烯腈纤维的断头率为50%。，，强度3.75cN/dtex，CV值33.28%。
[0118]由比较例1、比较例2、比较例3和和实施例6可以看出，采用嵌入式的喷丝头、多层组合的过滤网以及新型结构的分配板进行湿法纺丝，，纺丝组件的安装更加方便快捷，安装用时短，组件的密封性能提高；并且可以提高纺丝溶液的可纺性，聚丙烯腈纤维的断头率降低，同时提高了纤维的强度，降低了离散系数，取得了较好的技术效果。
【主权项】
1.一种聚丙烯腈纤维的制备方法，采用湿法纺丝，包括以下步骤: (1)纺丝原液制备:将丙烯腈和共聚单体溶于溶剂中，在引发剂存在下聚合反应得到聚合溶液，再脱除未反应的单体和反应生成的气泡，得到纺丝原液； (2)凝固成型:将所述纺丝原液经计量、过滤后，通过嵌入式纺丝组件挤出进入凝固浴中凝固，得到初生纤维； (3)将初生纤维经过包括热水牵伸、水洗、上油及干燥致密化、蒸汽牵伸和蒸汽热定型及收丝的步骤后，得到聚丙烯腈纤维； 其中，所述纺丝原液中聚丙烯腈的分子量为8万到20万，纺丝原液粘度为60Pa.s到120Pa.s ;所述纺丝原液经过的管道、过滤器和纺丝组件需要保温，保温温度不低于50°C ;所述嵌入式纺丝组件，包括喷丝板、螺旋头、分配板、多层组合过滤网、喷丝头夹套、垫圈、喷丝头；其中，喷丝板、分配板、垫圈、多层组合过滤网位于喷丝头的嵌入式凹槽内；螺旋头和喷丝头之间可拆卸的密封固定连接；所述多层组合过滤网为至少3层的组合过滤网，两侧为支撑网，中间为过滤网。2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈纤维的制备方法，其特征在于两侧的支撑网的钢丝直径为80?500 μ m，支撑网的过滤目数为10?100目。3.根据权利要求1所述的聚丙烯腈纤维的制备方法，其特征在于所述过滤网包括第一过滤网和第二过滤网，第一过滤网和第二过滤网的过滤目数不同，纺丝原液先经过第一过滤层过滤，然后再经过第二过滤层过滤，第一过滤层的过滤目数为1600?3000目，第二过滤层的过滤目数为3000?7000目。4.根据权利要求2所述的聚丙烯腈纤维的制备方法，其特征在于分配板上的开孔形状为圆形，开孔的分布符合环形阵列分布。5.根据权利要求4所述的聚丙烯腈纤维的制备方法，其特征在于分配板中心的开孔的孔直径5?10mm，环状阵列分布的环数为η = 3?5，第η环上开孔的直径为第(η_1)环上开孔的直径的1/2。6.根据权利要求5所述的聚丙烯腈纤维的制备方法，其特征在于分配板的环状阵列分布中，第η环上上开孔的数目为第(η-1)环上开孔的数目的2倍。7.根据权利要求1所述的聚丙烯腈纤维的制备方法，其特征在于所述热水牵伸的总倍数为2到8倍，热水牵伸的总倍数为热水牵伸工序后传动辊的速度和热水牵伸工序前传动辊的速度的比值；热水牵伸的温度不低于90°C。8.根据权利要求1所述的聚丙烯腈纤维的制备法，其特征在于，所述水洗道数为至少3道，水洗总的牵伸倍数为-5%到0，水洗总的牵伸倍数为水洗工序后传动辊的速度和水洗工序前传动辊的速度的比值的百分数，每道水洗温度不高于80°C。9.根据权利要求1所述的聚丙烯腈纤维的制备法，其特征在于，所述的上油的道数为至少2道；所述步骤(5)中使用的介质为饱和水蒸汽，水蒸汽压力为I到6公斤，牵伸倍数为I到4倍，牵伸倍数为饱和蒸汽牵伸工序后传动辊的速度和饱和蒸汽牵伸工序前传动辊的速度的比值。10.根据权利要求1所述的聚丙烯腈纤维的制备法，其特征在于，所述蒸汽热定型步骤(6)中使用的介质为饱和水蒸汽，水蒸汽压力为I到3公斤，牵伸倍数为-10%到0，热定型倍数为热定型工序后传动辊的速度和热定型工序前传动辊的速度的比值。
【专利摘要】本发明涉及一种聚丙烯腈纤维的制备方法，主要解决现有技术中纺丝溶液的可纺性差、纤维断头率高、纤维强度低和离散系数大的技术问题。本发明通过采用一种聚丙烯腈纤维的制备方法，包括以下步骤：分子量为8万到20万，粘度为60Pa·s到120Pa·s的聚丙烯腈/二甲基亚砜溶液，采用嵌入式纺丝组件，经多层组合过滤网过滤，和一种分配板分配，进行湿法纺丝，获得一种聚丙烯腈纤维；其特征如下：第一凝固浴牵伸50％到95％时初生纤维无断丝，纤维断头率4‰到15‰，纤维断裂强度为5cN/dtex到8cN/dtex，断裂强度的CV值为4％到20％；较好的解决了该问题，可用于聚丙烯腈基碳纤维原丝的工业生产中。
【IPC分类】D01D1/10, D01D5/06, D01D1/02, D01F6/54
【公开号】CN105671651
【申请号】
【发明人】王贺团, 沈志刚, 李磊, 赵微微
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2014年11月20日