[发明专利]一种耐热高伸长率氨纶纤维生产工艺

说明书

一种耐热高伸长率氨纶纤维生产工艺，其特点是预聚物溶解工序中，将DEA溶于DMAC中形成质量百分比为0.1%~0.3%的溶液，用此DEA溶液代替常规氨纶聚合生产工艺中预聚物溶解工序之纯DMAC，使提DEA封端提前在预聚物溶解工序完成，确保DEA的反应率减少二次聚合后DEA变成过量胺未能参与反应的几率；相应的，二次聚合工序中，只有双胺基有机胺与提前部份被DEA封端的预聚物发生反应；一种耐热高伸长率氨纶纤维生产工艺，其特点之二是使用平均分子量为2300~28000左右的PTMG代替常规氨纶生产工艺中平均分子量为1800左右的PTMG、并将预聚合工序中MDI占总物料的质量百分比由18%~20%下调到16%~17%，同时MDI与PTMG的摩尔比，由常规工艺的1.55~1.75左右调整到2.0左右；一种耐热高伸长率氨纶纤维生产工艺，其特点之三是二次聚合工艺中，控制DEA与高聚物中过量胺的摩尔比，由常规氨纶生产工艺的1.1以上调整到0.99~1.02左右，以提高甬道内的三次聚合比例。

技术领域

本发明属于高分子聚合技术领域，涉及干纺氨纶聚合生产工艺等方面。

背景技术

目前干纺工艺生产氨纶，主要分为聚合工序和纺丝工序，其中聚合工序分为预聚合和二次聚合。

预聚合由MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）和PTMG（聚四亚甲基醚二醇）按一定比例混合均匀后升温到70℃~90℃发生化学反应，生成异氰酸酯基-N=C=O封端的预聚物(一般MDI摩尔数与PTMG摩尔数之比在MDI：PTMG=1.55~1.75左右)，用于生产氨纶的PTMG之平均分子量一般在1600~2000左右，预聚合原料配比中，MDI占质量百分比一般在18%~20%左右。

二次聚合是将预聚物溶液和混合胺溶液混合进行进一步的扩链反应，混合胺溶液由扩链剂双胺基有机胺与终止剂单胺基有机胺按一定的比例溶解于溶剂DMAC中调配而成（质量浓度一般在4%~10%间），胺基与异氰酸酯基发生化学反应生成含有脲键的高分子量聚合物（以下简称高聚物），形成高聚物溶液；

扩链剂有乙二胺、丙二胺、戊二胺等，本说明书中扩链剂以仅使用乙二胺的工艺进行说明（乙二胺EDA，分子式：H₂N-CH₂-CH₂-NH₂，以下称EDA）；终止剂一般使用二乙胺，本说明书中终止剂以仅使用二乙胺的工艺进行说明（二乙胺DEA，分子式：CH₃-CH₂-NH-CH₂-CH₃以下称DEA）；

一般氨纶聚合工艺之二次聚合，胺基的摩尔数略超过异氰酸酯基NCO，因此二次聚合生成的高聚物，其分子由DEA与NCO结合封端外，还包括相当一部份的来自扩链剂的胺基也起到封端作用（即1个EDA分子只有1个胺基反应到高聚物中、另一个胺基因为NCO已经消耗完了没有机会反应而连接在高聚物上）；二次聚合中混合胺之胺基摩尔数超过NCO基团的摩尔数的量、称为过量胺；高聚物中结合的胺基摩尔数占总过量胺的摩尔数百分比在本说明书中称为过量胺附着率；过量胺附着率与二次聚合反应均匀度密切相关，涉及到设备、工艺（如预聚物溶液粘度）等多个方面，过量胺附着率低会导致二次聚合出来之高聚物溶液粘度上升、胶体增多、而生产出来的氨纶纤维中高聚物的特性粘度会下降、氨纶纤维的断裂强度和耐热性均会相应下降。

二次聚合生产出来的高聚物溶液添加一定量的功能性助剂（包括抗氧剂、防粘剂、助染剂、消光剂等）后形成纺丝原液，纺丝原液经过计量泵从喷丝孔中挤出进入纺丝甬道，在纺丝甬道的高温（230℃~260℃左右）热风作用下溶剂DMAC闪蒸脱除后纺丝原液固化形成氨纶纤维，同时在高温热量作用下，高聚物的特性粘度进一步上升，由原液中的0.7~0.9dl/g上升到1.0~2.0dl/g左右，其本质原因是在甬道高温作用下，二次聚合中DEA与NCO反应封端生成的脲键分解、释出NCO、使得部份高聚物分子的封端基团变成了NCO，此部份NCO与高聚物中过量胺封端部分的胺基反应结合，使得部份高聚物的分子量进一步上升（此即干纺氨纶生产工艺中的后聚合或三次聚合，以下称三次聚合）。