[实用新型]用于制备聚对苯二甲酰对苯二胺纺丝原液的螺杆混合溶解机

说明书

技术领域

本实用新型公开了一种用于制备聚对苯二甲酰对苯二胺纺丝原液的螺杆混合溶解机，属于生产特种高性能纤维技术设备领域，特别属于芳纶生产技术设备领域。

背景技术

聚对苯二甲酰对苯二胺具有高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、耐有机溶剂腐蚀、密度低等特性和特点，且具有适当的韧性可进行纺织加工。因聚对苯二甲酰对苯二胺具有极高的强度，是优质钢材的5～6倍，模量是钢材、玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢材的2倍，而重量仅为钢材的1/5，用其纺出的丝拥有“人造钢丝”的美誉。“人造钢丝”在航空航天、国防军工、防护装甲、高级轮胎、交通桥梁、结构工程、通讯光纤、海底输油管道、土木结构工程等领域有重要的运用价值。

目前，国际上只有四家公司，拥有能够工业规模化生产聚对苯二甲酰对苯二胺长纤维的技术，产能大的两家是美国杜邦公司和日本帝人公司，杜邦产能为3.3万吨/年，帝人产能为2.65万吨/年，这两家为全世界需求高性能纤维的客户提供着各种型号的产品，他们掌握的大规模工业化生产技术对外界没有文字记载，对全球各国更没有技术出口与许可；产能小的两家是韩国科隆1000吨/年，和俄罗斯的1000吨/年，他们的生产技术对外也没有文字介绍，同样也没有技术出口与许可。

因芳纶长纤维在军事、国防等领域有着不可替代的重要运用价值，技术非拥有国都在努力研制寻找可大规模工业化再现的生产技术。

大规模工业化再现的生产技术中，一个重要环节是芳纶纺丝原液的制备，已知的聚对苯二甲酰对苯二胺纺丝原液的制备设备是反应釜，在反应釜中将聚对苯二甲酰对苯二胺粉料和硫酸按照一定比例条件放入，利用反应釜中搅拌装置搅拌，混合溶解成液晶态纺丝原液，这种反应釜设备溶解原液存在着如下问题：

1.由于反应釜搅拌效率低，物料混合、溶解耗时长且难以控制，剪切效率低，混合效率差，导致物料溶解难以达到理想效果；

2.反应釜搅拌脱泡效率低，物料脱泡效率差，严重影响后续纺丝；出来的原液要被送到专门的脱泡装置进行脱泡处理，物料脱泡是在另一设备内进行，导致两设备之间的间歇过程长，影响后续连续纺丝的顺利进行；也存在设备之间的物料输送问题和相同设备的切换问题等。

3、物料的溶解、脱泡耗时过长，物料降解严重，严重影响产品质量；

由于存在上述缺陷，使得PPTA纺丝连续高效工业化生产难以实现。

200580036059.5号中国专利公开了一种用双螺杆挤出机将PPTA溶解在硫酸中的方法，审定文本中涉及到的是单级双螺杆挤出机(即双螺杆挤出机的整体为单根结构)，用单级的双螺杆挤出机完成PPTA的那么多道溶解工序，单级双螺杆的长度会很长，工业再现困难，且PPTA的黏度非常大，长的单级双螺杆推移黏度大的PPTA物料会很困难；该专利公开的方法涉及的产品，在市场上也没有用于工业化生产的设备销售；200580036059.5号专利还解决不了我国芳纶国产化进程中原液制备的问题。

面对现状，迫切需要尽快自主研制成功一种芳纶纺丝原液的制备设备，解决上述问题，以扭转我国芳纶长纤维长期依赖进口的局面。

发明内容

本实用新型的目的是提供了一种用于制备聚对苯二甲酰对苯二胺纺丝原液的螺杆混合溶解机，其具有纺丝原液用物料混合效率高、耗时短、可控温、溶解充分完全、脱泡效果好、脱泡溶解同时进行、无降解、物料推进容易、原液品质高、确保后续纺丝连续顺畅、纺丝断线率低、成品丝质量高、工业化再现容易的特点。

本实用新型的目的是这样实现的：一种用于制备聚对苯二甲酰对苯二胺纺丝原液的螺杆混合溶解机，它有预混合螺杆挤出机和混溶螺杆挤出机，预混合螺杆挤出机有螺杆，螺杆的一端接动力源，螺杆的另一端通过连接件与混溶螺杆挤出机连通固定连接；混溶螺杆挤出机也有螺杆，螺杆的一端接动力源，螺杆的另一端是出料口，螺杆紧密匹配有壳体；

其中，螺杆可以是双螺杆、或三螺杆、或多螺杆，多螺杆是指三螺杆以上的螺杆；

壳体外部包有加热片；

加热片上装有温控装置；

用于制备聚对苯二甲酰对苯二胺纺丝原液的螺杆混合溶解机的一种结构是：预混合螺杆挤出机上有加料段，混溶螺杆挤出机上有混溶段；

预混合螺杆挤出机加料段的长度范围是4D至20D，混溶螺杆挤出机混溶段的长度范围是20D至160D；D的范围是20毫米至400毫米；

预混合螺杆挤出机加料段优选的长度范围是6D至16D，混溶螺杆挤出机混溶段优选的长度范围是20D至120D；