[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及丙烯腈系聚合物溶液的制造方法，涉及丙烯腈系聚合物被均匀地溶解在溶剂中，不生成凝胶的丙烯腈系聚合物溶液的制造方法。进一步本发明涉及适于实施上述方法的剪切装置、使用了上述方法的丙烯腈系纤维的制造方法以及以该丙烯腈系纤维作为前体的碳纤维的制造方法。

背景技术

以往，作为丙烯腈系聚合物溶液的制造方法，已知将丙烯腈系聚合物与溶剂的混合物，使用双管式热交换器、多管式热交换器进行加热，将上述丙烯腈系聚合物溶解在上述溶剂中的方法。

将丙烯腈系聚合物作为粉体而混合在溶剂中进行分散的情况下，关于溶剂，仅丙烯腈系聚合物粉体的块的周围被溶剂溶解，溶剂不渗透到块的内部，分散不良物易于产生。该分散不良物即使在通过了之后的溶解工序的热交换器后也未完全溶解，有时残存未溶解的丙烯腈系聚合物。起因于该未溶解物，将丙烯腈系聚合物溶液进行过滤的过滤器有时变得易于堵塞。

在专利文献1中记载了，使用具备料筒和设置于其内侧的转子，并在它们上分别突出设置有钉齿构件的装置，通过钉齿构件彼此之间产生的剪切力所伴随的发热，将丙烯腈系聚合物溶解的溶解方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2002-45671号公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1的溶解方法是在将丙烯腈系聚合物均匀地溶解在该溶剂中这一点上得到了改善的方法。然而，期望使丙烯腈系聚合物的溶解性进一步提高。实际上，如果由专利文献1的实施例的记载来推定后面详述的指标W，则为约0.2kWh/kg，与使用了双管式热交换器的情况相比，虽然由过滤升压试验得到的压力上升度(溶解性的尺度)良好，但是期望溶解性的进一步提高。

本发明的目的是提供可以将丙烯腈系聚合物均匀且有效率地溶解在溶剂中，可抑制过滤器、纺丝喷嘴的堵塞，可以稳定地制造丙烯腈系聚合物溶液的丙烯腈系聚合物溶液的制造方法，以及可以适合用于实施该方法的剪切装置。

此外本发明的目的是提供使用了所得的丙烯腈系聚合物溶液的丙烯腈系纤维的制造方法和以该丙烯腈系纤维作为前体的碳纤维的制造方法。

用于解决课题的手段

通过本发明的各方式，提供以下的丙烯腈系聚合物溶液的制造方法、剪切装置、丙烯腈系纤维的制造方法、碳纤维的制造方法。

1).一种丙烯腈系聚合物溶液的制造方法，将丙烯腈系聚合物与溶剂的混合物供给至具有料筒和在料筒内旋转的转子的剪切装置的分散室，在下述条件下使所述转子旋转而向所述混合物施加剪切力，然后，将所得的混合物加热而获得丙烯腈系聚合物溶液，

W＝(W₁-W₂)/M≥0.12(kWh/kg)，

这里，W₁为在向所述混合物施加剪切力时为了使转子旋转所需的功率(kW)；W₂为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)；M为得到W₁时的、供给至分散室的丙烯腈系聚合物的质量流量(kg/h)。

2).根据1)所述的丙烯腈系聚合物溶液的制造方法，所述W为4.00kWh/kg以下。

3).根据1)所述的丙烯腈系聚合物溶液的制造方法，所述W小于1.60kWh/kg。

4).根据1)～3)的任一项所述的丙烯腈系聚合物溶液的制造方法，在所述加热时，将所述混合物加热到100～130℃。

5).根据1)～4)的任一项所述的丙烯腈系聚合物溶液的制造方法，在所述加热时，使用选自热交换器和温度调节罐中的至少1种设备进行加热，使用钉齿型混合机作为所述剪切装置。

6).一种丙烯腈系聚合物溶液的制造方法，将丙烯腈系聚合物与溶剂的混合物供给至具有料筒和在料筒内旋转的转子的剪切装置的分散室，在下述条件下使所述转子旋转而向所述混合物施加剪切力，获得丙烯腈系聚合物溶液，

W＝(W1-W2)/M≥1.60(kWh/kg)，

这里，W₁为在向所述混合物施加剪切力时为了使转子旋转所需的功率(kW)；W₂为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)；M为得到W₁时的、供给至分散室的丙烯腈系聚合物的质量流量(kg/h)。