腈纶的制造工艺

腈纶的用途生产及工艺
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腈
• 腈纶（PAN fiber），学 名又称聚丙烯腈纤维， 在我国还称为“人造羊 毛”，在国外则称为 “奥纶”、“开司米 纶”。 • 腈纶通常是指用85%以上 的丙烯腈与第二和第三 单体的共聚物，经湿法 纺丝或干法纺丝制得的 合成纤维。
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• 参考文献： • 1腈纶生产工艺第八讲 氯化锌一步法 汪维良 任铃子 王 精铎 《合成纤维工业 》，CHINA SYNTHETIC FIBER INDUSTRY，1994年 05期 • 2世界腈纶的发展 美国孟山多公司《中国纺织经济》 ， CHINA TEXTILE ECONOMY， 1996年 06期 • 3中国腈纶工业现状与前景展望 任铃子 《合成纤维工业 》，China Synthetic Fiber Industry, 2005年 01期 • 4中国腈纶行业的现状和发展 刘伟 刘生 《黑龙江科技 信息》Heilongjiang Science and Technology Information， 2007年 17期 • 5 我国腈纶工业的发展 金离尘 《合成纤维工业》， China Synthetic Fiber Industry，2007年 05期
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• 4结论 • a.有光涤纶细旦三叶异形丝能在FDY一步法 纺丝设备上进行大规模工业化生产，且产品质 量优于UDY加牵伸生产的产品。 • b.在FDY一步法上纺制细旦异形丝有一定的难 度，但只要合理调整工艺，作必要的设备改进， 再加上严格的科学管理，是能够与普通丝一样 正常生产的。 • c.CaCI2(加入量为ZnCI2 2/3).由混合溶液组成的 溶剂，可降低原液粘度，减少设备腐蚀。 d. 溶剂回收流程较长。
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• 腈纶工业从2O世纪5O年代在美国、德国 和日本实现了工业化生产，6O年代和7O 年代世界腈纶工业快速发展，到8O年代 由于服用纤维转向棉和天然纤维，而且 原料价格上涨，成本增加，导致腈纶增 长减缓。
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• 原液经贮存脱泡后，由热交换器调温至45 `C , 恒压送往50m1 /r齿 轮计量泵，计量后进入喷头。喷头由30%Pt与70%Au合金组成，视不同 纤度设计成15000～20000孔.凝固浴组分与溶剂相同，浓度12%～27%， 温度21 'C，浸长lm.初凝后丝条进入25℃的再凝浴(8%～10%稀溶剂组 成)，丝条在再凝浴中进一步脱除溶剂，并给予1. 0～1. 5倍拉伸， 使丝条有一定强力，出再凝浴速度约7～8m/min,丝条再凝后，经集束 成5. 5 ktex大丝束，进入三层式六槽水洗机水洗.丝束与70℃脱盐水 逆流行进，温度逐槽降低，至第一槽时约30`C.为充分脱除丝束中 ZnCI2，在第三、四槽加入少量HCl。水洗过程中拉伸1~1. 5倍。丝束 经水洗后，进入第一上油槽，槽中混合液的抗静电剂与柔软剂的总浓 度为1.5%，浴温50~60C。上油丝束含液量达100%~120%，进入辊筒式 热风干燥机，在80~100℃下，张力干燥15~ 20min，热风与丝束成逆 流行进，出烘干机时丝束含水2%~4%。
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丝束在热辊拉伸机(表面温度为150 `C)中进行热拉伸，前拉伸 2~2. 5倍，后拉伸2~3倍，总拉伸5~6倍，出拉伸机丝速达70 m/min， 在拉伸区停留时间约l0s。在松弛状态进入热板定型，热板受电热丝 控温，中压蒸气被电加热成过热蒸气，温度达220~240 `C，直接喷至 丝束表面，热板长约10 m，丝束停留l0s，收缩2800~3300，出机丝速 约50 m/min。
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• 它表面平滑，具有良好的 悬垂性能，可以生产保暖 但是很轻的织物。它的弹 性和回弹性具佳，并具有 优异的耐阳光和耐气候性 能。这种纤维可以水洗或 干洗。但是聚丙烯腈纤维 的强度一般，湿态时强度 约降低20%，但是干燥后即 行恢复。这是一种疏水性 纤维（回潮率为1%），常 发生静电和起球现象，其 耐磨性能一般。
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• 近年来世界腈纶产量不 断减少。美国目前唯一 腈纶生产厂Solutia公司 在2005年已退出腈纶产 业，墨西哥生产厂也宣 布自2006年从腈纶退出， 欧洲和日本、韩国也在 减小腈纶产量。
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Thank you!
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• • b.纤维为三元共聚体，第二单体为MA，第三单体为AS或MAS。 c. ZnCl2为强酸弱碱盐,60%的ZnCI2浓水溶液的pH值为0.5,腐 蚀性强，与溶剂接触的设备、管道材质耐蚀要求高，需衬玻璃、橡 胶、搪瓷材料或采用含钛不锈钢、高硅铁等。ZnCI2对PAN溶解原理 是先生成络合物H[ZnCI2(OH)2或H2[ZnCI2 (OH)2] ,再与PAN氰基缔 合而溶解，为抑止络合物离解，常加的氯化物中性盐有NaCl(加入 量为ZnCI2 1/4), 56dtex/36f三叶有光丝经用户使用反映质量很好， 能替代进口三叶有光异形丝，牵经及织造时毛羽数很少，使用性很 好，与进口丝相当。
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• 1940年美国氰胺公司(ACC)用ZnCI2浓水溶 液作溶剂，过氧化苯酞(BPO)为引发剂，进 行AN均相聚合湿法纺丝试验取得成功.1950 年道化学公司(Dow Chemical)改用ZnCI2+ KCl +NH4CI的混合溶剂进行AN均相聚合， 有效地降低了结丝液粘度，为该法扩大试 验提供了基础。1957年日本东邦人造丝公 司完成了ZnCI2 + NaCI或CaCl2混合溶剂中 AN共聚反应直接纺丝的中间试验，并于 1959年首先实现工业化。目前该法生产能 力45 kt，商品名贝丝纶(Beslon) .
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AN,MA,AS及回收单体按.AN:MA:AS=90:8:2比例，分别计量后送入混合槽， 由溶剂回收工序送来的60%ZnCl2或ZnCI2/CaCI2混合溶剂经计量后加入混 合槽，配制成含总单9%～10%的反应混合液。 用陶瓷活塞泵将反应混合液计量送至第一反应釜，同时加入0.1%(质 量)的H2O2(或过硫酸按)引发剂，控制pH =1，在0.2MPa氮封下、40℃时反 应约0.5h，转化率50%～60%。反应物转入第二反应釜，温度升高5`C，其 它条件相同，继续反应约0.5h，使转化率升至70%～75%。反应物转人第三 反应釜，温度再升高3 `C，反应0.5h，转化率升至80%左右。反应物转入 第四反应釜，温度升到50 `C，反应约0.5 h，转化率升至90%左右。反应 物转入第五反应釜，温度50℃再反应0. 5 h，转化率可达92%～98%。反应 釜材质为搪瓷，带有搅拌器，物料下进上出。
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• 在世界经济一体化大趋 势中, 睛纶产业链形成了 国际供需分工新格局。 发达国家产品侧重于个 性化、功能化、环保化 和高技术化;发展中国家 则主要生产中低档常规 产品。
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• 腈纶的主要生产工艺流程： 聚合 → 纺丝 → 预热 → 蒸汽牵伸 → 水 洗 → 烘干 → 热定形 → 卷曲 → 切断 → 打包。
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• 工艺特征 • a.以60%(质量)ZnCI2或ZnCI2与其它氯化物中性盐的混合水溶 液为溶剂，以过硫酸铵或双氧水为引发剂，AN与共聚单体按自由基 反应历程，在溶液态一步制得原液。由于ZnCl2对PAN溶解能力低， 所得原液中聚合物浓度仅l0%,原液稳定性较差，易水解。
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• 早在100多年前人们就已制得聚丙烯腈,但因没 有合适的溶剂，未能制成纤维。 • 1942年，德国人H.莱因与美国人G.H.莱瑟姆几 乎同时发现了二甲基甲酰胺溶剂，并成功地得 到了聚丙烯腈纤维。 • 1950年，美国杜邦公司首先进行工业生产。以 后,又发现了多种溶剂,形成了多种生产工艺。 • 1954年，联邦德国法本拜耳公司用丙烯酸甲酯 与丙烯腈的共聚物制得纤维，改进了纤维性能， 提高了实用性，促进了聚丙烯腈纤维的发展。
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最终反应聚合物浓度达8. 5%～9.0%，进入带保温的板框过滤机进行 二次过滤后存入原液贮槽。原液贮存温度保持在45～50`C，未反应单 体继续反应，使单体转化率在98%以上。为防腐蚀，板框滤机材质为 铸铁涂酚醛树醋，原液贮槽为带有搅拌的搪瓷釜，贮存过程中起自然 脱泡作用。
定型处理后丝束由蒸汽给湿，使含水达10%。温度为80C，由挤 压式卷曲机机械卷曲，然后经二次上油、帘板烘干机80℃下烘干， 使丝束含水<2%后，送往切断。切断长度根据需要可从38 mm至 150mm。切断后丝束送往液压打包机打包. 由纺丝浴来的12%～27%ZnCI2混合稀溶剂，先经过滤器除去杂 质，进入薄膜蒸发器脱除未反应的单体.分离的单体从气相出来，经 精馏送往聚合工序回用.液相增浓至35%～40% ZnCI2，转入蒸发器进 一步浓缩，最终制得55%～60%ZnCI2粗溶剂。粗溶剂可用NaOH调 PH至2～2. 5，并加入H2O2，使重金属(主要为铁)被氧化析出，经过 滤而去除。溶剂中阴离子杂质，可加入BaCI2生成BaSO4沉淀，经活 性炭吸附过滤去除，然后用HC1调正pH=1 .纯化后纯溶剂送入贮槽循 环使用。
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• 在我国化纤工业中，聚酯纤维主要用于仿棉或仿丝型织物、 而仿毛型织物以腈纶为主要原料。腈纶外观蓬松，手感柔软， 具有良好的耐光、耐气候、其弹性和保暖性可以和羊毛媲美， 深受消费者欢迎。
• 在我国毛纺及人造毛皮所用原料中腈纶占最主要地位。腈纶 的优良性能使其在服装、服饰、产业三大领域有广泛的应用。 聚丙烯腈纤维根据不同的用途的要求可纯纺或与天然纤维混 纺，可与羊毛混纺成毛线，或织成毛毯、地毯等，还可与棉、 人造纤维、其他合成纤维混纺，织成各种衣料和室内用品。