一種聚丙烯腈漿粕的製備方法
2023-05-21 04:34:21
專利名稱：一種聚丙烯腈漿粕的製備方法
技術領域：
本發明涉及化學纖維材料領域，特別是涉及一種聚丙烯腈漿粕的製備方法。
背景技術：
聚丙烯腈漿粕具有抗溶劑性良好，無保存環境限制；更低的潮溼敏感度；較高的使用溫度；混合效率高，易於分散，容易加工以及成本低等特點。目前，聚丙烯腈漿粕的製備技術方面所見報導不多，只有以下三種腈綸廢絲碾磨法、離心紡絲法和增塑熔融擠出研磨法。
美國的Sterling公司利用將腈綸長絲或廢絲經切割設備割成一定長度的短纖維，在水中分散進行機械叩解和研磨，纖維被撕裂而原纖化，使其表面產生微纖狀毛羽而形成高度原纖化的PAN漿粕，商品名為CTF系列。該方法得到的聚丙烯腈漿粕存在帶狀結均勻性較差的缺點，而且工藝比較複雜。
USP5296286提出了噴射紡絲法製備聚丙烯腈漿粕，即是將聚丙烯腈的紡絲原液通過一長的狹縫形模口而被擠出，經噴管型的高速成氣流裝置所拉伸或在狹縫形模品周圍開有高速氣流噴孔，原液一經模口壓出，立即受到周圍高速氣流的噴吹，從而形成漿粕。該方法設備複雜，成本較高。
US5401576、KR9208998等文獻提出了增塑熔融擠出研磨法製備聚丙烯漿粕，即將用水增塑的聚丙烯腈升溫熔融狀態，然後降溫到熔點以下，使其成為過冷熔體；擠出後研磨叩解，得到長度為1～20mm、直徑為0.1～50μm的聚丙烯腈漿粕。該方法由於需要用水作增塑劑，同時要熔融必須達到130℃以上，因此需要採用高壓設備，工藝和設備均比較複雜而且難於控制。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種聚丙烯腈漿粕的製備方法，以彌補現有技術的不足，滿足生產的需要。
為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是一種聚丙烯腈漿粕的製備方法，包括如下步驟a.將相對分子質量為30000～100000的聚丙烯腈粉末在極性有機溶劑中完全溶解，配製成均勻的漿液，其中聚丙烯腈的質量百分含量為14％～30％，漿液的溫度為15℃～80℃；b.將步驟a得到的漿液注入凝固液中，凝固浴濃度為0％～20％，凝固液的溫度為15℃～90℃；c.在攪拌速率為700～3500轉/分的強剪切力的作用下，剪切時間為5～60分鐘，直接沉析出聚丙烯腈漿粕；作為優選的技術方案，所述的聚丙烯腈的相對分子質量為50000～80000；所述的極性有機溶劑為二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基乙醯胺(DMA)、二甲基亞碸(DMSO)、碳酸乙二酯(EC)和丙酮(ACT)中的一種或幾種；步驟a所述的漿液中，聚丙烯腈的質量百分含量為18％～25％；所述漿液中可添加少量氯化鋰、氯化鈣、氯化鎂、氯化鋅無機鹽中的一種或幾種，可改善PAN的溶解性能，降低漿液的粘度，無機鹽的用量相對於溶劑為1％～8％，無機鹽相對於溶劑的最佳用量為2％～4％。步驟a所述漿液的溫度為30℃～60℃；步驟b所述的凝固液為H2O、濃度小於10％的二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、碳酸乙二酯和丙酮中的一種或幾種，凝固液的溫度為20℃～60℃；步驟c所述的沉析過程中的攪拌速率為1500～3000轉/分，所述的剪切時間為15～30分鐘。
本發明的有益效果是直接用聚丙烯腈漿液沉析製備漿粕，省略了紡絲、切斷、打漿等工序，可以大幅度降低製造成本；本發明所製備的聚丙烯腈漿粕表面原纖化豐富，結構比較均勻。
圖1為本發明PAN漿粕的工藝流程2為本發明PAN漿粕的掃描電鏡照片圖3為Sterling公司的產品CTF的電鏡照片具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細闡述。
實施例1將相對分子質量為30000的聚丙烯腈粉末在極性有機溶劑二甲基甲醯胺中完全溶解，配製成均勻的漿液，其中聚丙烯腈的質量百分含量為16％，漿液的溫度為33℃；將步驟a得到的漿液注入濃度為8％的凝固液二甲基甲醯胺中，凝固浴濃度為3％，凝固液的溫度為23℃；在攪拌速率為2500轉/分的強剪切力的作用下，剪切時間為6分鐘，直接沉析出聚丙烯腈漿粕，根據國標測定，其比表面積為63m2/g。
實施例2將相對分子質量為100000的聚丙烯腈粉末在極性有機溶劑二甲基乙醯胺中完全溶解，配製成均勻的漿液，其中聚丙烯腈的質量百分含量為17.7％，漿液的溫度為31℃；將步驟a得到的漿液注入濃度為6％的凝固液二甲基乙醯胺中，凝固浴濃度為3％，凝固液的溫度為28℃；在攪拌速率為2800轉/分的強剪切力的作用下，剪切時間為10分鐘，直接沉析出聚丙烯腈漿粕，根據國標測定，其比表面積為65.7m2/g。
實施例3將相對分子質量為50000的聚丙烯腈粉末在極性有機溶劑丙酮中完全溶解，配製成均勻的漿液，其中聚丙烯腈的質量百分含量為22％，漿液的溫度為40℃；將步驟a得到的漿液注入濃度為5％的凝固液丙酮中，凝固浴濃度為3.7％，凝固液的溫度為28℃；在攪拌速率為2780轉/分的強剪切力的作用下，剪切時間為10.5分鐘，直接沉析出聚丙烯腈漿粕，根據國標測定，其比表面積為62m2/g。
實施例4將相對分子質量為80000的聚丙烯腈粉末在極性有機溶劑二甲基亞碸中完全溶解，配製成均勻的漿液，其中聚丙烯腈的質量百分含量為30％，漿液的溫度為45℃；將步驟a得到的漿液注入濃度為5％的凝固液碳酸乙二酯中，凝固浴濃度為6.5％，凝固液的溫度為35℃；在攪拌速率為2600轉/分的強剪切力的作用下，剪切時間為14分鐘，直接沉析出聚丙烯腈漿粕，根據國標測定，其比表面積為70m2/g。
權利要求
1.一種聚丙烯腈漿粕的製備方法，其特徵在於包括如下步驟a.將相對分子質量為30000～100000的聚丙烯腈粉末在極性有機溶劑中完全溶解，配製成均勻的漿液，其中聚丙烯腈的質量百分含量為14％～30％，漿液的溫度為15℃～80℃；b.將步驟a得到的漿液注入凝固液中，凝固浴濃度為0％～20％，凝固液的溫度為15℃～90℃；c.在攪拌速率為700～3500轉/分的強剪切力的作用下，剪切時間為5～60分鐘，直接沉析出聚丙烯腈漿粕；
2.根據權利要求1所述的一種聚丙烯腈漿粕的製備方法，其特徵在於所述的聚丙烯腈的相對分子質量為50000～80000。
3.根據權利要求1所述的一種聚丙烯腈漿粕的製備方法，其特徵在於所述的極性有機溶劑為二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、碳酸乙二酯和丙酮中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的一種聚丙烯腈漿粕的製備方法，其特徵在於步驟a所述的漿液中，聚丙烯腈的質量百分含量為18％～25％。
5.根據權利要求1所述的一種聚丙烯腈漿粕的製備方法，其特徵在於步驟a所述漿液中添加氯化鋰、氯化鈣、氯化鎂、氯化鋅無機鹽中的一種或幾種，無機鹽的用量相對於溶劑為1％～8％。
6.根據權利要求5所述的一種聚丙烯腈漿粕的製備方法，其特徵在於無機鹽的用量相對於溶劑為2％～4％。
7.根據權利要求1所述的一種聚丙烯腈漿粕的製備方法，其特徵在於所述漿液的溫度為30℃～60℃。
8.根據權利要求1所述的一種聚丙烯腈漿粕的製備方法，其特徵在於所述的凝固液為H2O、濃度小於10％的二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、碳酸乙二酯和丙酮中的一種或幾種。
9.根據權利要求1所述的一種聚丙烯腈漿粕的製備方法，其特徵在於所述的凝固液的溫度為20℃～60℃。
10.根據權利要求1所述的一種聚丙烯腈漿粕的製備方法，其特徵在於步驟c所述的沉析過程中的攪拌速率為1500～3000轉/分。
11.根據權利要求1所述的一種聚丙烯腈漿粕的製備方法，其特徵在於所述的剪切時間為15～30分鐘。
全文摘要
本發明公開了一種聚丙烯腈漿粕的製備方法，包括如下步驟將分子質量為30000～100000的聚丙烯腈粉末在極性有機溶劑中完全溶解，配製成均勻的漿液，其中聚丙烯腈的質量百分含量為14％～30％，漿液的溫度為15℃～80℃；將得到的漿液注入凝固液中，凝固浴濃度為0％～20％，凝固液的溫度為15℃～90℃；在攪拌速率為700～3500轉/分的強剪切力的作用下，剪切時間為5～60分鐘，直接沉析出聚丙烯腈漿粕。本發明省略了紡絲、切斷、打漿等工序，可以大幅度降低製造成本，製備的聚丙烯腈漿粕表面原纖化豐富，結構比較均勻。
文檔編號B29B11/00GK1647904SQ20041009326
公開日2005年8月3日 申請日期2004年12月21日 優先權日2004年12月21日
發明者胡祖明, 劉兆峰, 尤秀蘭, 劉永樂, 潘婉蓮 申請人:東華大學