聚丙烯腈原丝细旦化牵伸工艺-合成纤维.PDF

2014,43(9) 张捷，王平.聚丙烯腈原丝细旦化牵伸工艺 17 聚丙烯腈原丝细旦化牵伸工艺 张 捷，王 平 （上海石油化工股份有限公司腈纶部，上海 200540） 摘 要：对通过蒸汽牵伸实现了聚丙烯腈(PAN)原丝细旦化的牵伸工艺进行了研究，结果表明：PAN原 丝经致密化后再进行蒸汽牵伸，其强度、模量及取向度等显著提高，这表明致密化再牵伸工艺符合高 性能原丝制备的需要。此外，还对牵伸温度、牵伸倍数、停留时间、纤维加湿及预热等条件对纤维力 学性能的影响进行了研究。 关键词：聚丙烯腈；原丝；细旦化；蒸汽牵伸 中图分类号：TQ342.31 文献标志码：B 文章编号：1001-7054(2014)09-17-04 聚丙烯腈(PAN)原丝细旦化是保证其具有良好 1.2 工艺流程 力学性能的前提，经过沸水牵伸的PAN纤维还不 细旦化试验流程分为两种：一种是丝束经过热 能满足细旦化的要求，需要进一步经历高倍蒸汽牵 水牵伸后，不经干燥致密化，而是直接进入蒸汽牵 伸。蒸汽牵伸是以饱和蒸汽为牵伸介质，水分子等 伸机实施再牵伸，后经过上油、干燥致密化上卷； 低分子物可以增大纤维分子间距，减少分子间作用 二是完成热水牵伸、上油、干燥致密化等一系列工 力，降低松弛活化能，使链段等结构单元的运动变 序所得原丝，经纱架退卷、蒸汽牵伸、上油、干燥 得容易，实现均匀可塑性牵伸，从而获得表面无毛 工序后上卷以实现细旦化目的。 丝、光泽好的高强度、高取向度和细旦化的高性能 1.3 测试表征 [1-3] PAN原丝 。 采用扫描电子显微镜(SEM，型号HITACHIS- 要想实现高倍牵伸，获得高性能原丝，蒸汽牵 4800)观察纤维的表面形貌、缺陷等微纤微孔结 [4-5] 伸设备是关键 。2013年上海石化PAN原丝中试 构，通过中科院化学有机所自行研发生产的声速仪 线完成改造，引入蒸汽牵伸设备进行细旦化研究。 测定纤维总取向度；采用单丝强度仪(TextchnoFA⁃ 从试验过程看，该设备较好地满足了项目试验需 VIGRAPH)表征纤维的物理性能(纤度、强度、模 求。 量、断裂伸长率)及不匀率(CV值)。 本试验利用上述设备进行了一系列试验，在考 2 结果与讨论 察该设备投用效果的同时，主要对原丝致密化前后 的细旦化效果进行了比较。此外，本试验也对牵伸 2.1 纤维致密性的影响 温度、牵伸倍数、停留时间、纤维加湿及预热等条 图1给出了蒸汽牵伸前未致密化(热牵伸出口) 件进行了研究。 及致密化的两种纤维的截面SEM照片。由图1可 见：经热水牵伸后，纤维多处于溶胀态和多孔状 1 试验 态，内部孔洞未闭合(图1a)，纤维尚未致密；图1b 1.1 原料及设备 为热辊干燥出口纤维，经干燥致密化工序，纤维内 硫氰酸钠二步法原液，湿法纺丝制备原丝。 部孔洞闭合，纤维网状结构变得致密，易开裂纤维 蒸汽牵伸机，迷宫段长6m，蒸汽压力0.4MPa。 少、圆整性好。 收稿日期