本發(fā)明涉及特種合成纖維制造技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種環(huán)保生產(chǎn)間位芳綸沉析纖維的方法。

背景技術(shù)：

間位芳綸1313的沉析纖維是一種綜合性能優(yōu)良的耐高溫特種纖維，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、阻燃性、電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐輻射性等性能，在制造電絕緣紙、高溫過濾材料、蜂窩結(jié)構(gòu)材料等方面有著廣泛用途。

比較芳綸紡絲纖維生產(chǎn)過程，沉析纖維是將聚合樹脂溶液稀釋后與沉析溶劑(凝固液)配比送入沉析設(shè)備，受剪切作用同時凝固形成超短纖維，再通過溶劑分離、纖維洗滌后得到產(chǎn)品，改變了傳統(tǒng)先樹脂紡絲再切成超短纖維的制造方法，顯著優(yōu)勢是：可共用樹脂聚合設(shè)備、共用溶劑回收裝置，生產(chǎn)體系統(tǒng)一，新增設(shè)備投入收益高，有利于芳綸產(chǎn)品系列化、產(chǎn)業(yè)鏈完整。

間位芳綸沉析纖維現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)(如專利號ZL20210170766.5)在樹脂制備環(huán)節(jié)一般采用一次縮聚完成，使用價格低廉的氫氧化鈣作為樹脂溶液中HCl的中和劑，使用熟石灰有利于降低成本但也存在操作界面不環(huán)保問題；

在樹脂沉析成型纖維環(huán)節(jié)，隨著沉析纖維產(chǎn)品作為加工原料及下游產(chǎn)品的應(yīng)用范圍拓展，對沉析纖維產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)(包括：尺寸分布、比表面積、打漿度、形態(tài)、分子量分布和結(jié)晶度等)提出了更高品質(zhì)要求或指標(biāo)定制生產(chǎn)要求，現(xiàn)有工藝技術(shù)指標(biāo)和沉析設(shè)備性能已難以滿足市場需求；

在溶劑回收環(huán)節(jié)，聚合環(huán)節(jié)采用的氫氧化鈣作為縮聚反應(yīng)的中和劑生成氯化鈣，以及沉析環(huán)節(jié)配置凝固液的氯化鹽，在溶劑回收環(huán)節(jié)將溶劑與氯化鹽分離。執(zhí)行新環(huán)保法后，工業(yè)廢水的排放對氯離子提出了指標(biāo)要求，因此分離的氯化鈣溶液不再允許排放，只能環(huán)保處置或回收為氯化鈣結(jié)晶產(chǎn)品，而氯化鈣產(chǎn)品存在經(jīng)濟價值低，市場消化能力差，往往形成固體廢物堆放的問題，氫氧化鈣作為中和劑的廉價優(yōu)勢已不足以彌補回收處置成本；氫氧化鋰比較氫氧化鈣價格昂貴，作為中和劑操作界面友好，無環(huán)保問題，回收的氯化鋰產(chǎn)品經(jīng)濟價值高并且市場消化能力強，通過回收價值可部分彌補成本，由此可實現(xiàn)環(huán)保生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是針對以上技術(shù)問題、環(huán)保為題，提供一種環(huán)保生產(chǎn)間位芳綸沉析纖維的方法。該方法生產(chǎn)過程環(huán)保、工藝體系完善、產(chǎn)品質(zhì)量可控可調(diào)、可大幅節(jié)省投資費用

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種生產(chǎn)間位芳綸沉析纖維的方法，該方法包括以下步驟：

(1)間位芳綸樹脂溶液的制取：在溶劑預(yù)備釜中加入溶劑DMAC(化學(xué)名稱：N，N-二甲基乙酰胺)進(jìn)行攪拌降溫，然后向樹脂聚合釜中轉(zhuǎn)入降溫的DMAC攪拌均勻，依次投入間苯二胺和間苯二甲酰氯，低溫縮聚合成芳綸樹脂溶液；以摩爾比計，所述的投料配比DMAC∶間苯二胺∶間苯二甲酰氯＝10～60∶1∶1；預(yù)備釜溶劑溫度≤-5℃；縮聚反應(yīng)初始溫度≤-5℃；聚合樹脂溶液特性粘度：1.6～2.2dL/g。

(2)間位芳綸樹脂的中和：向樹脂溶液投入粉態(tài)氫氧化鋰，持續(xù)攪拌均勻，中和生成氯化鋰和水，中和產(chǎn)物留存在樹脂溶液中；以摩爾比計，氫氧化鋰的投量：氫氧化鋰/間苯二胺＝1.95～2.0摩爾。

(3)間位芳綸樹脂的纖維沉析：

樹脂溶液稀釋：向中和后的樹脂溶液配入DMAC，稀釋樹脂溶液。樹脂質(zhì)量百分比濃度控制：4.3％～15％；稀釋樹脂溶液溫度控制：≤50℃；

凝固液配制：利用回收洗滌水、沉析纖維分離的凝固液、回收的氯化鋰和純凈水配置凝固液；質(zhì)量百分比濃度控制：DMAC 45％～55％、水44％～54％、氯化鋰≤1％；凝固液溫度控制：≤50℃；

纖維成型：凝固液與稀釋樹脂溶液經(jīng)流量調(diào)節(jié)先后分別送入沉析機進(jìn)料口，在沉析機內(nèi)交匯擴散并經(jīng)齒輪盤剪切后形成沉析纖維懸浮液，溢流入固化桶；稀釋溶液與凝固液流量配比1∶5～20，沉析機齒輪盤多級組合1～5級，沉析機轉(zhuǎn)速1000～9000轉(zhuǎn)/分鐘；纖維尺寸：0.2～5mm；

纖維結(jié)晶固化：懸浮液停止進(jìn)入固化桶后靜置30～60分鐘，促進(jìn)纖維結(jié)晶成長均勻，膜狀及片狀形態(tài)穩(wěn)定；纖維比表面積：10～30m²/g。

(4)沉析纖維產(chǎn)品的分離與洗滌：固化的沉析纖維懸浮液輸送至真空抽濾連續(xù)逆流洗滌床，過濾分離的凝固液部分用于凝固液配制，其余部分送DMAC回收裝置；過濾分離的沉析纖維多次洗滌脫水，得到產(chǎn)品；收集的洗滌水，部分用于凝固液配置，其余部分送溶劑回收裝置；產(chǎn)成品Cl^-≤400ppm、絕干率≤15％。

(5)溶劑DMAC與氯化鋰回收：收集的凝固液、洗滌水等通過溶液濃縮裝置，實現(xiàn)水和DMAC的溶液與氯化鋰結(jié)晶分離，干燥后的氯化鋰結(jié)晶產(chǎn)品可用于芳綸長纖維系列產(chǎn)品生產(chǎn)的凝固浴配置或助溶劑使用，或?qū)ν獬鍪郏凰虳MAC的溶液通過精餾分離，回收溶劑DMAC純度99.9％，循環(huán)使用，冷凝純凈水回收利用。

通過該生產(chǎn)方法得到的沉析纖維產(chǎn)品理化指標(biāo)為：

特性粘度1.6～2.2dL/g；尺寸0.2～5mm；比表面積10～30m²/g；原始打漿度35～50^○SR；絕干率≤15％；白度≥82％；240℃熱收縮率≤20％；Cl^-≤400ppm；干漿子數(shù)≤15個/6.3g；潔凈度塵埃二級。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(一)、采用氫氧化鋰作聚合樹脂溶液的中和劑，中和產(chǎn)物氯化鋰回收可用于芳綸長纖系列產(chǎn)品生產(chǎn)的凝固浴配置或助溶劑使用，或?qū)ν獬鍪?；?guī)避采用價格低廉但操作界面不環(huán)保的氫氧化鈣(石灰粉)以及環(huán)保處置費用高的中和產(chǎn)物氯化鈣?；厥盏穆然嚠a(chǎn)品比較氯化鈣，經(jīng)濟價值高，市場消化能力強，不會形成固體廢物堆放，實現(xiàn)生產(chǎn)過程環(huán)保與體系統(tǒng)一。

(二)、通過調(diào)整凝固液的配方濃度和溫度、樹脂溶液的濃度和溫度、沉析機齒輪盤組合和轉(zhuǎn)速、凝固液與樹脂溶液流量配比的選擇性過程控制可實現(xiàn)產(chǎn)品理化指標(biāo)的針對性定制生產(chǎn)；已有芳綸纖維系列產(chǎn)品生產(chǎn)線的主體設(shè)備如反應(yīng)釜和溶劑回收裝置，可以兼用于本發(fā)明的間位芳綸沉析纖維生產(chǎn)，大幅降低投資費用。

(三)、新增溶劑預(yù)備釜，將溶劑在聚合反應(yīng)釜外提前降溫，置換聚合反應(yīng)釜的溶劑降溫占用時間，提高聚合反應(yīng)釜生產(chǎn)能力一倍以上，減少聚合設(shè)備臺套，工藝優(yōu)化且降低投資費用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述生產(chǎn)間位芳綸沉析纖維的方法的流出示意圖

具體實施方式

為了使本發(fā)明中的發(fā)明內(nèi)容更加便于理解，下面將結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明中所述生產(chǎn)方法做進(jìn)一步的闡述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實施例。

實施例1：

(1)樹脂溶液制?。喊茨柋菵MAC∶間苯二胺∶間苯二甲酰氯＝15∶1∶1備料，取溶劑預(yù)備釜降溫后待用的溶劑DMAC 570Kg轉(zhuǎn)入聚合反應(yīng)釜攪拌均勻的同時開啟夾套冷凍鹽水降溫，加入間苯二胺47.17kg完全溶解，恒定溫度≤-5℃，分批次投入共計間苯二甲酰氯88.55kg，縮聚反應(yīng)生成聚合樹脂溶液；調(diào)控溶液特性粘度：≥1.8dL/g，樹脂含量14.72wt％。

(2)樹脂溶液中和：按摩爾比氯化鋰/間苯二胺＝2.0備料，聚合樹脂溶液轉(zhuǎn)入中和釜，持續(xù)攪拌，投入粉狀氫氧化鋰20.91kg，與芳綸樹脂溶液中HCl發(fā)生中和反應(yīng)至完全溶解，中和產(chǎn)物氯化鋰和水，留存在芳綸樹脂溶液中。

(3)間位芳綸樹脂的纖維沉析：

樹脂溶液稀釋：中和的樹脂溶液配入1351.98kg DMAC，稀釋樹脂溶液，樹脂含量5.0wt％；稀釋樹脂溶液溫度：30℃；

凝固液配制：利用回收洗滌水、沉析纖維分離的凝固液、回收的氯化鋰和純凈水配置凝固液；質(zhì)量百分濃度控制：DMAC 50％、水49％～50％、氯化鋰≤1％；凝固液溫度控制：30℃；

纖維成型：凝固液與稀釋樹脂溶液按20∶1流量配比先后分別送入沉析機進(jìn)料口，在沉析機內(nèi)交匯擴散并經(jīng)齒輪盤剪切后形成沉析纖維懸浮液，溢流入固化桶；沉析機安裝3級齒輪盤、調(diào)頻后轉(zhuǎn)速8000轉(zhuǎn)/min、固化時間60min。

(4)沉析纖維產(chǎn)品的分離與洗滌：在封閉潔凈的工作間，固化的沉析纖維懸浮液輸送至真空抽濾連續(xù)逆流洗滌床。過濾分離的凝固液部分用于凝固液配制，其余部分送DMAC回收裝置；過濾分離的沉析纖維用純凈水洗滌脫水，控制洗水當(dāng)量≤50kg/kg得到產(chǎn)品。

(5)溶劑DMAC與氯化鋰回收：收集的凝固液、洗滌水等通過溶液濃縮裝置，實現(xiàn)水和DMAC的溶液與氯化鋰結(jié)晶分離，干燥后的氯化鋰結(jié)晶產(chǎn)品用于凝固液配置，循環(huán)利用；水和DMAC的溶液通過精餾分離，回收溶劑DMAC循環(huán)使用，冷凝純凈水回收利用。

通過該實施例1生產(chǎn)方法得到的沉析纖維產(chǎn)品理化指標(biāo)為：特性粘度1.80dL/g、尺寸0.2～5mm；比表面積≥25m²/g、原始打漿度≥45^○SR、絕干率≤12.0％、Cl^-≤400ppm。

實施例2：

(1)樹脂溶液制?。喊茨柋菵MAC∶間苯二胺∶間苯二甲酰氯＝15∶1∶1備料，取溶劑預(yù)備釜降溫后待用的溶劑DMAC 570Kg轉(zhuǎn)入聚合反應(yīng)釜攪拌均勻的同時開啟夾套冷凍鹽水降溫，加入間苯二胺47.17kg完全溶解，恒定溫度≤-5℃，分批次投入共計間苯二甲酰氯88.55kg，縮聚反應(yīng)生成聚合樹脂溶液；調(diào)控溶液特性粘度：≥1.8dL/g，樹脂含量14.72wt％。

(2)樹脂溶液中和：按摩爾比氯化鋰/間苯二胺＝2.0備料，聚合樹脂溶液轉(zhuǎn)入中和釜，持續(xù)攪拌，投入粉狀氫氧化鋰20.91kg，與芳綸樹脂溶液中HCl發(fā)生中和反應(yīng)至完全溶解，中和產(chǎn)物氯化鋰和水，留存在芳綸樹脂溶液中。

(3)間位芳綸樹脂的纖維沉析：

樹脂溶液稀釋：中和的樹脂溶液配入1351.98kg DMAC，稀釋樹脂溶液，樹脂含量5.0wt％；稀釋樹脂溶液溫度：30℃；

凝固液配制：利用回收洗滌水、沉析纖維分離的凝固液、回收的氯化鋰和純凈水配置凝固液；質(zhì)量百分濃度控制：DMAC 50％、水49％～50％、氯化鋰≤1％；凝固液溫度控制：30℃；

纖維成型：凝固液與稀釋樹脂溶液按10∶1流量配比先后分別送入沉析機進(jìn)料口，在沉析機內(nèi)交匯擴散并經(jīng)齒輪盤剪切后形成沉析纖維懸浮液，溢流入固化桶；沉析機安裝3級齒輪盤、調(diào)頻后轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/min、固化時間60min。

(4)沉析纖維產(chǎn)品的分離與洗滌：在封閉潔凈的工作間，固化的沉析纖維懸浮液輸送至真空抽濾連續(xù)逆流洗滌床。過濾分離的凝固液部分用于凝固液配制，其余部分送DMAC回收裝置；過濾分離的沉析纖維用純凈水洗滌脫水，控制洗水當(dāng)量≤50kg/kg得到產(chǎn)品。

(5)溶劑DMAC與氯化鋰回收：收集的凝固液、洗滌水等通過溶液濃縮裝置，實現(xiàn)水和DMAC的溶液與氯化鋰結(jié)晶分離，干燥后的氯化鋰結(jié)晶產(chǎn)品用于凝固液配置，循環(huán)利用；水和DMAC的溶液通過精餾分離，回收溶劑DMAC循環(huán)使用，冷凝純凈水回收利用。

通過該實施例2生產(chǎn)方法得到的沉析纖維產(chǎn)品理化指標(biāo)為：特性粘度1.80dL/g、尺寸0.2～5mm；比表面積≥20m²/g、原始打漿度≥40^○SR、絕干率≤12.3％、Cl^-≤400ppm。

實施例3：

(1)樹脂溶液制?。喊茨柋菵MAC∶間苯二胺∶間苯二甲酰氯＝15∶1∶1備料，取溶劑預(yù)備釜降溫后待用的溶劑DMAC 570Kg轉(zhuǎn)入聚合反應(yīng)釜攪拌均勻的同時開啟夾套冷凍鹽水降溫，加入間苯二胺47.17kg完全溶解，恒定溫度≤-5℃，分批次投入共計間苯二甲酰氯88.55kg，縮聚反應(yīng)生成聚合樹脂溶液；調(diào)控溶液特性粘度：≥1.8dL/g，樹脂含量14.72wt％。

(2)樹脂溶液中和：按摩爾比氯化鋰/間苯二胺＝2.0備料，聚合樹脂溶液轉(zhuǎn)入中和釜，持續(xù)攪拌，投入粉狀氫氧化鋰20.91kg，與芳綸樹脂溶液中HCl發(fā)生中和反應(yīng)至完全溶解，中和產(chǎn)物氯化鋰和水，留存在芳綸樹脂溶液中。

(3)間位芳綸樹脂的纖維沉析：

樹脂溶液稀釋：中和的樹脂溶液配入1351.98kg DMAC，稀釋樹脂溶液，樹脂含量5.0wt％；稀釋樹脂溶液溫度：30℃；

凝固液配制：利用回收洗滌水、沉析纖維分離的凝固液、回收的氯化鋰和純凈水配置凝固液；質(zhì)量百分濃度控制：DMAC 55％、水44％～45％、氯化鋰≤1％；凝固液溫度控制：30℃；

纖維成型：凝固液與稀釋樹脂溶液按5∶1流量配比先后分別送入沉析機進(jìn)料口，在沉析機內(nèi)交匯擴散并經(jīng)齒輪盤剪切后形成沉析纖維懸浮液，溢流入固化桶；沉析機安裝2級齒輪盤、調(diào)頻后轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/min、固化時間60min。

(4)沉析纖維產(chǎn)品的分離與洗滌：在封閉潔凈的工作間，固化的沉析纖維懸浮液輸送至真空抽濾連續(xù)逆流洗滌床。過濾分離的凝固液部分用于凝固液配制，其余部分送DMAC回收裝置；過濾分離的沉析纖維用純凈水洗滌脫水，控制洗水當(dāng)量≤50kg/kg得到產(chǎn)品。

(5)溶劑DMAC與氯化鋰回收：收集的凝固液、洗滌水等通過溶液濃縮裝置，實現(xiàn)水和DMAC的溶液與氯化鋰結(jié)晶分離，干燥后的氯化鋰結(jié)晶產(chǎn)品用于凝固液配置，循環(huán)利用；水和DMAC的溶液通過精餾分離，回收溶劑DMAC循環(huán)使用，冷凝純凈水回收利用。

通過該實施例3生產(chǎn)方法得到的沉析纖維產(chǎn)品理化指標(biāo)為：特性粘度1.80dL/g、尺寸1～5mm；比表面積≥10m²/g、原始打漿度≥35^○SR、絕干率≤15％、Cl^-≤400ppm。

實施例1～3生產(chǎn)方法的工藝參數(shù)與沉析纖維產(chǎn)品的部分指標(biāo)比較表

實施例1、實施例2與實施例3比較：相同的樹脂溶液，通過調(diào)整沉析機轉(zhuǎn)速、齒輪盤級數(shù)、稀釋液配方、凝固液與稀釋液的流量配比，可以得到不同纖維尺寸、不同比表面積、不同打漿度、不同絕干率的產(chǎn)品；工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)中，調(diào)整工藝參數(shù)，特別是樹脂沉析成型纖維環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)，既可生產(chǎn)高品質(zhì)的產(chǎn)品，也可根據(jù)市場需求生產(chǎn)不同質(zhì)量指標(biāo)產(chǎn)品；通過工藝優(yōu)化新增溶劑預(yù)備釜，提高聚合反應(yīng)釜生產(chǎn)能力和實施產(chǎn)品的差異化生產(chǎn)，足以彌補采用氫氧化鋰作為中和劑造成的成本上升，實現(xiàn)環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。