[发明专利]尼龙6纤维聚合纺丝一步法技术

说明书

技术领域

本发明属于化工、化纤领域，是合成纤维制造技术的一部分。

背景技术

尼龙6聚合(聚己内酰胺)和尼龙6纤维纺丝是两项成熟的技术。

由于己内酰胺与其聚合物聚己内酰胺之间处于一种相互转换的平衡状态，即聚合物总是倾向于分解(降解)成单体，并且当单体含量大约为8％时，这种分解过程达到相对平衡。这种降解过程的速度随温度升高而增加，随聚合物中单体的含量比例降低而增加。

尼龙6聚合物中的单体会在聚合物纺丝成形时蒸发，当单体含量较高时，单体的大量蒸发会影响纤维成形的成功率，造成纤维断裂，降低初生纤维质量，严重时使得纺丝无法进行。

现在的生产工艺中，尼龙6的聚合与纺丝是分开的，尼龙6的聚合物熔体先铸带、水冷、切粒、水洗(浸泡，溶解并除去聚合物粒子中间的己内酰胺单体)，再干燥、包装(或者将干燥切片直接输送到切片料仓)；到达纺丝装置，需要进行切片干燥(如果是干燥过的切片，可以不再干燥，但是包装成本增加)，聚合物切片经过螺杆挤压熔融变成熔体，然后进入纺丝箱体，纺丝成形。与切片水洗工艺配套，需要单体回收和水处理系统。按照现有的技术，从聚合物出聚合反应器到聚合物进入纺丝箱体中间的过程需要消耗大量能源和原料、以及水资源。初步估算，用于脱除单体和进行聚合物切片处理的成本大约在1000元人民币/吨以上。

如果能够让聚合物熔体从聚合反应器直通纺丝箱体，则可以节省大量能源，降低生产成本。有人曾经尝试过这种生产方法，结果因为熔体中的单体含量较高，造成纺丝过程断头很多，无法进行正常生产而以失败告终。

理论上，聚己内酰胺聚合物中单体含量越低，熔体的可纺性越好。

发明内容

本发明在聚己内酰胺生产装置最终聚合反应器出口与纺丝箱体之间增加一台以脱除己内酰胺单体和低聚物为目的反应器，使得聚合物熔体进入纺丝箱体前，其中的单体和低聚物含量大幅度降低，满足纺丝可纺性的要求。这种单体含量指标不是一个具体的数值，根据纺丝时纤维产品的规格、纺丝速度不同而不同。例如，生产细旦纤维对聚合物中单体含量的要求比生产较粗旦纤维对单体含量的要求苛刻。具体含量指标，业内技术人员根据经验或者纺丝试验可知，或者通过查验相关手册知道。

本发明解决了聚合物熔体中单体和低聚物含量高，不能直接作为纺丝熔体原料的技术问题。

采用本发明技术，可以简化聚己内酰胺聚合物纺丝工艺，节能降耗，降低生产成本。

具体实施方式

脱除单体反应器以采用卧式反应器为例，采用圆盘反应器或者鼠笼反应器结构，以电机驱动反应器轴，带动固定在轴上的圆盘或者鼠笼转动，将进入反应器内部的熔体拉成众多薄膜，增加熔体的比表面，配合真空系统，使得熔体中的单体和低聚物快速和大量脱除。单体和低聚物进入真空系统之后，在冷却和收集装置被回收，然后送往己内酰胺聚合装置的原料配制系统。这种真空系统的冷却和收集装置，例如刮板冷凝器等，是机械设备业内现有的技术和设备。圆盘反应器和鼠笼反应器结构，以及如何增加熔体比表面，如何增加熔体膜的更新速度，也是业内人士所熟悉的技术。例如在圆盘贴近盘面的位置，在液位高度设置刮板，使得盘面上的熔体薄膜在接近回到液位的位置被从圆盘上刮落，以便圆盘进入液位以下位置后接触新的熔体，出液位之后拉出新的薄膜，增加熔体膜更新速度。

作为变通的方法，可以通过对聚合反应最终反应器进行改造，以实现脱单体的目的。即：真空脱单体反应器可以与聚己内酰胺聚合工艺的最终反应器结合起来，在一台反应器内部兼有聚合功能和脱单体功能，其反应器结构与脱单体反应器相同。

脱单体反应器也可以采用立式降膜反应器，在反应器内部形成比表面较大的熔体薄膜，配合真空系统，使得熔体中的单体和低聚物快速大量挥发脱除。

为了尽量缩短从真空脱除反应器熔体出口到达纺丝机喷丝板的熔体输送距离，可以分散设置真空脱单体反应器，即一台聚己内酰胺聚合反应器配合2台或者多台真空脱单体反应器，以及一台纺丝机配合一台或者多台真空脱单体反应器，缩短熔体在输送到喷丝板之前的停留时间，避免聚合物熔体在输送过程中较多地降解为单体或者低聚物。

真空脱除反应器的液位检测，除了采用常规的放射线液位计之外，可以采用光电管和光电接受系统实现，在真空脱除单体反应器设置玻璃视窗，作为光电管发射的光线通过反应器内部检测熔体液位的通道，检测液位高低，作为控制单体脱除反应器进料和出料速度的依据。

关于圆盘反应器、鼠笼反应器、降膜反应器、真空和真空冷凝系统(单体回收)、光电液位检测和控制系统的设备结构和技术，是公开的现有技术。