[发明专利]一种纳米级碳黑悬浮液的制备装置及工艺

说明书

本发明公开了一种纳米级碳黑悬浮液的制备装置，包括第一配制系统、第二配制系统、第三配制系统、储存系统、过滤系统，所述第一配制系统与所述第二配制系统相连通，所述第二配制系统与所述第三配制系统相连通，所述第三配制系统与所述储存系统相连通，所述储存系统与所述过滤系统相连通。本发明公开了一种纳米级碳黑悬浮液的制备工艺，包括以下步骤：步骤1：首先在配制罐A中加入去离子水和己内酰胺。本发明通过对炭黑的改性、分散和湿润，有利于将炭黑分散，避免炭黑再团聚；本发明通过高度研磨、过滤控制炭黑的粒径在0～1000 nm内，提高后期原液可纺性能，降低飘丝、断丝的发生率。

技术领域

本发明涉及碳黑悬浮液制备技术领域，具体为一种纳米级碳黑悬浮液的制备装置及工艺。

背景技术

就有色锦纶纤维而言，其市场化的制备方法主要有两大类：纤维染色法和纺前着色法(原液着色法)；

纤维染色法染色过程中需要耗用大量的水且产生含有残余染料、助剂和盐类的印染废水，对环境污染严重；

原液着色锦纶纤维具有较好的色牢度，而且颜色均匀性好，可以应用于车用地毯、户外地毯、商业地毯以及其它需要优良色牢度的应用领域。

原液着色又分为聚合后着色法和聚合前着色法；

聚合后着色法现主要采用色母粒法，但是在使用色母粒纺丝生产过程中存在如下几个问题：

(1)不同种类色粉在高温纺丝熔体下的反应不同、色母粒的密度不均、色母粒的纺前处理不当等因素易影响原液着色纺丝液的均匀性，从而导致色差；

(2)色母粒粉末杂质较多,致使纺丝预过滤器和组件升压速率加快，负担增加，导致组件使用周期缩短；

(3)同样的色母粒注入率，单丝纤度大的纤维颜色偏深,若要制备细旦有色丝势必加入高含量的色母粒，而色母粒的含量越高，成品丝的机械强度越低，可纺性差，所以难以制备细旦丝。

(4)为了保证色母粒在螺杆中的熔融效果和纺丝熔体的流动性，纺丝螺杆的温度会适当提高，但是会造成熔体粘度降低、减弱对颜料粉体的粘附作用，使颜料粉体小颗粒发生二次凝聚，降低可纺性。

聚合前着色法是将着色剂加入反应单体体系中，然后发生聚合，制得的有色聚合物可以直接用于纺丝成型，这种原位聚合形成的有色聚合物的颜色均匀性好、界面结合牢度高、不易发生色粉再团聚而影响纺丝性能、可以纺制细旦有色丝且产品稳定性好。

因此，研发应用和推广生产过程的集聚化技术(染整前移)、节能减排技术成为锦纶产业的迫切需求。企业的发展必须实现锦纶产业增长由要素驱动向创新驱动转变，由同质化价格竞争向质量效益竞争优势转变，由资源消耗大、污染物排放多的粗放制造向低能耗绿色制造转变。

原位聚合黑切片就是利用集聚化技术生产得来，目前国内外制造的黑色切片主要是利用由己内酰胺、改性剂、分子量控制剂、炭黑悬浮液等按比例进料进入聚合反应釜共混，再进行纺丝而得到黑色切片，原位聚合黑色切片可纺性明显好于母粒法：

(1)断头和飘丝发生率相对于母粒法明显降低；

(2)丝源AA率(包含成形、毛丝、结点、满丝率等)：母粒法为88％，有色切片为95％以上。

(3)根据试纺情况可看出纺速较母粒法提升7％～15％，生产效率提高，生产成本降低；

(4)原位聚合黑色切片能满足细旦、超细旦等高性能纤维品种的生产要求；

(5)原位聚合黑色切片纺制的纤维色牢度为≥4.5～5级，明显优于母粒纺色丝3.5～4.5；

(6)原位聚合黑色切片纺制的纤维耐光、耐水洗、耐汗渍、耐摩擦(干/湿)色牢度达(灰卡)≥4～5级(母粒纺3.5～4.5)，纤维颜色均匀度(灰卡)5级(母粒纺4～4.5)。