[发明专利]一种制备聚丙烯腈纤维的干喷湿纺技术

说明书

技术领域

本发明属聚丙烯腈溶液干喷湿纺技术，特别是涉及以离子液体为溶剂制备聚丙烯腈纤维的干喷湿纺技术。 

背景技术

聚丙烯腈纤维已广泛应用于纺织服装和产业领域，其成熟的工艺路线为溶液纺丝方法，所采用的溶剂包括二甲基甲酰胺(DMF)、硫氰酸钠水溶液、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基乙酰胺(DMAc)、硝酸、α-吡啶烷酮、环丁砜等。由于聚丙烯腈加工过程中大量使用了这些腐蚀性的无机溶剂或挥发性有机溶剂，除了对设备有很高的要求外，废气或废水的处理给环境保护带来了很大压力。 

最近几年来，一种新的溶剂——离子液体开始应用于聚丙烯腈的聚合与纺丝，开辟了聚丙烯腈纤维清洁化加工的新技术。我们申请的专利ZL200410016369.8公开了一种丙烯腈聚合物在离子液体中的制备方法，专利200410066610.8，200410066608.0，200410066609.5，200410066607.6进一步公开了以离子液体为溶剂的聚丙烯腈纤维的湿法纺丝方法。但湿法纺丝法的纺丝速度低，而且聚丙烯腈离子液体溶液体系粘度相对较大，需要较高的纺丝温度。另外，湿法纺丝直接将喷丝头浸入温度较低的凝固浴中，纺丝液温度迅速降低容易造成挤出困难，影响纺丝成形。 

发明内容

本发明的目的是提供了一种制备聚丙烯腈纤维的干喷湿纺技术，该技术生产效率高，易于纺丝成形，而且环境污染小。 

本发明的一种制备聚丙烯腈纤维的干喷湿纺技术，包括下列步骤： 

(1)制备聚丙烯腈离子液体纺丝溶液； 

(2)纺丝溶液经过脱泡、过滤、计量后，通过喷丝头挤出后形成纺丝细流，通过湿空气层，进入凝固浴凝固成形； 

(3)进行预拉伸、拉伸、水洗、干燥热定型后成纤，制备聚丙烯腈长丝或短丝。 

所述聚丙烯腈离子液体纺丝溶液是指由质量百分数5～30％的聚丙烯腈、70～95％的离子液体组成的溶液或由质量百分数5～30％的聚丙烯腈、67～95％的离子液体和0～3％的水组成的溶液； 

所述聚丙烯腈离子液体纺丝溶液的制备方法是指将聚丙烯腈溶解在离子液体中制备纺丝溶液或以离子液体为溶剂进行丙烯腈的聚合反应直接制备纺丝溶液； 

所述的离子液体由阳离子和阴离子组成； 

所述的阳离子选自下列阳离子中的一种： 

烃基季铵离子羟乙基烃基季铵离子烃基锍离子烃基季磷离子 

烃基吡啶离子烃基吡咯离子烃基吡唑离子烃基咪唑离子 

其中：R1，R2，R3，R4，R5和R6可以相同，也可以不同，分别是H或碳原子数为1-8的烃基； 

所述的阴离子选自Cl^-、Br^-、BF₄^-、PF₆^-、CF₃SO₃^-、CF₃COO^-、(CF₃SO₂)₂N^-、或(CF₃SO₂)₃C^-中的一种； 

所述的聚丙烯腈选自第一、二、三单体的共聚物或第一、二单体的共聚物或丙烯腈的均聚物，粘均分子量为2.0×10⁴～2.0×10⁵； 

所述的第一、二、三单体的共聚物是指共聚物中第二单体的质量百分数为3～18wt％，第三单体的含量为0.1～1.0wt％； 

所述的第一、二单体的共聚物或丙烯腈均聚物是指聚合物中第二单体的含量为0～18wt％； 

所述的第一单体为丙烯腈，第二单体选自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯腈、醋酸乙烯酯或丙烯酰胺中的一种，第三单体取自衣康酸、丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、甲基丙烯苯磺酸钠、乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯吡啶或甲基丙烯酸二甲替氨基乙酯中的一种； 

所述的纺丝溶液温度为70～120℃； 

所述的湿空气层是指喷丝板与凝固浴上液面之间空气层的距离为1～10cm，空气层的温度为5～30℃，相对湿度为60～95％；