熔融紡絲氨綸發(fā)展前景好
http://www.dcyhziu.cn 2007/6/19 源自:中華職工學(xué)習(xí)網(wǎng) 【字體：
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熔融紡絲氨綸生產(chǎn)工藝是氨綸四種紡絲方法（溶液干法、溶液濕法、熔融擠出法和化學(xué)反應(yīng)法）之一，具有工藝流程簡單、設(shè)備投資低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，紡速一般可達(dá)到400～800m／min，并易于實(shí)現(xiàn)氨綸的細(xì)旦化，在生產(chǎn)過程中無須使用溶劑，是最為經(jīng)濟(jì)和對環(huán)境最為友善的氨綸生產(chǎn)技術(shù)。熔融紡絲氨綸生產(chǎn)工藝最初由日本的日清紡公司于1967年開發(fā)成功，該公司向市場推出了商標(biāo)為 “Mobilon” 的熔紡氨綸產(chǎn)品。熔融紡絲工藝隨著TPU制造技術(shù)、紡絲技術(shù)和氨綸應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步，以其工藝靈活、投資費(fèi)用低、無污染的優(yōu)點(diǎn)，正在世界范圍內(nèi)興起投資熱潮。
1.纖維級聚氨酯切片生產(chǎn)技術(shù)日益成熟 纖維級聚氨酯切片（采用一步法合成的纖維級熱塑性聚氨酯粒子）是熔融紡絲氨綸的原料，是線性聚醚（酯）型熱塑性聚氨酯彈性體（TPU），主要采用一步法工藝生產(chǎn)，即將二異氰酸酯、聚醚（酯）二醇、擴(kuò)鏈劑、助劑等經(jīng)計(jì)量后直接加入雙螺桿反應(yīng)器中聚合而成。纖維級聚氨酯切片，經(jīng)干燥、熔融、計(jì)量、紡絲、卷繞、上油、平衡等工序，即得到熔融紡絲氨綸產(chǎn)品。最初熔融紡絲氨綸產(chǎn)品在彈性回復(fù)率、耐熱性等方面還不如干紡氨綸，但隨著纖維級聚氨酯切片技術(shù)生產(chǎn)日益成熟及熔融紡絲技術(shù)的完善，熔融紡絲氨綸產(chǎn)品已可和干紡氨綸產(chǎn)品相媲美。
首先TPU的性能（耐熱性、耐水解性）得到改善，日本大賽璐公司選用聚己內(nèi)酯二醇作為合成TPU的起始原料，從而提高了TPU的耐水解性能。日本的可樂麗公司選用聚碳酸酯二醇為原料，制備出耐熱性優(yōu)良的TPU。制成的纖維產(chǎn)品的斷裂強(qiáng)度達(dá)1.0～1.3 cN／dtex，斷裂伸長率400％～550％，彈性回復(fù)率80％～93％。日本的鐘紡公司則是采用在TPU熔體中加入預(yù)聚體的方法來改善紡絲加工條件和成品的力學(xué)性能。具體方法是將TPU切片經(jīng)螺桿擠出機(jī)熔融，在其出口處加入由二異氰酸酯和聚酯或聚醚二醇反應(yīng)而成的預(yù)聚體，經(jīng)靜態(tài)混合器均勻混合后再進(jìn)行紡絲。加入預(yù)聚體的作用一方面可降低TPU切片的熔化溫度，使紡絲可在較低的溫度下進(jìn)行；另一方面，預(yù)聚體中的異氰酸酯基在纖維成形過程中，能在TPU大分子間形成化學(xué)交聯(lián)，從而提高纖維的力學(xué)性能。所得纖維的強(qiáng)度可達(dá)1.38～1.51 cN／dtex,斷裂伸長率450～550％，在190℃時(shí)的彈性回復(fù)率仍可保持在40～70％。
目前這種方法已在氨綸熔融紡絲中被普遍使用。然而，這種帶有異氰酸酯基的預(yù)聚體的貯存穩(wěn)定性差，即活性極大的NCO基團(tuán)很容易失去活性，從而無法起到化學(xué)交聯(lián)的作用。一種改進(jìn)的方法是采用酚、醇等化合物先將預(yù)聚體中的異氰酸酯基封閉，在紡絲的溫度下，這種封閉的預(yù)聚體將會重新活化，起化學(xué)交聯(lián)的作用。采用芳香族二醇擴(kuò)鏈劑，則可進(jìn)一步提高纖維級聚氨酯切片耐熱性。擴(kuò)鏈劑為1.4丁二醇時(shí)，加入了約5％的交聯(lián)劑，交聯(lián)劑為異氰酸酯基封端的脂肪族聚酯低聚物，經(jīng)化學(xué)交聯(lián)處理后，纖維的回彈性能可顯著改善。改善熔紡氨綸的性能，除了前面提到的選擇耐熱性好的TPU原料、采用紡絲過程中的化學(xué)交聯(lián)等手段之外，還可在氨綸熔融紡絲成形過程的優(yōu)化方面大做文章。如嚴(yán)格控制切片含水率，一般要求切片含水率（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）低于100×10 —6。 目前，世界上已工業(yè)化生產(chǎn)切片的企業(yè)有8家，如美國的Goodrich公司，日本的“鐘紡公司”、“日清紡公司”、“可樂麗公司” 、“明星企業(yè)”，德國的BASF、“伊文達(dá)—菲瑟公司”和我國錦州大邦化工有限公司。
2.熔紡氨綸生產(chǎn)規(guī)模日益壯大 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，近年來氨綸的需求一直顯示出強(qiáng)勢增長，促進(jìn)熔融紡絲氨綸的發(fā)展。目前我國熔融紡絲氨綸纖維生產(chǎn)廠家有8家，如江蘇南黃海實(shí)業(yè)股份有限公司（2000 t／a）、海寧新高纖維有限公司（1000 t／a）、海安宏發(fā)特種化纖廠（500 t／a）、張家港昌源氨綸機(jī)械貿(mào)易有限公司（300 t／a）、張家港惠泰化纖有限公司（100 t／a）、大連合成纖維研究所（1000 t／a）、中山新順特種纖維有限公司（1000 t／a）、江蘇常熟氨綸廠（深圳新綸公司自行設(shè)計(jì)研制，100 t／a）等，生產(chǎn)能力達(dá)6000 t／a。此外保定天鵝化纖公司已與香港正業(yè)機(jī)械服務(wù)公司達(dá)成合資意向，采用伊文達(dá)－菲瑟公司的8錠位、每位12個(gè)卷繞頭、96個(gè)絲筒的全套計(jì)算機(jī)控制紡絲的技術(shù)路線，擬建500噸／年的熔紡氨綸生產(chǎn)線。楊州紡織控股集團(tuán)、江蘇通裕紡織集團(tuán)、鞍山合成纖維、連云港氨綸有限公司、琿春邊境經(jīng)濟(jì)合作區(qū)國有資產(chǎn)經(jīng)營有限公司、長春勝利紡織機(jī)械廠等十余家企業(yè)已有意向新建熔紡氨綸絲項(xiàng)目，新建生產(chǎn)規(guī)模約為500—1000噸/年。還有無錫太極集團(tuán)、寧波合成纖維、遼陽化纖研究院、濰坊化纖等十余家化纖企業(yè)也有意向?qū)⑵湓彍炀]的設(shè)備轉(zhuǎn)產(chǎn)熔紡氨綸，其改造規(guī)模一般在300—500噸/年左右。 目前，熔紡氨綸在個(gè)別性能指標(biāo)方面不能完全取代干法氨綸，但在中低檔彈性織物的使用領(lǐng)域中完全可取代干法氨綸。由于熔法氨綸生產(chǎn)設(shè)備投資少、成本低、紡速高、無污染、能耗低等優(yōu)點(diǎn)極具競爭力，在短期內(nèi)將得到較大發(fā)展。
1.纖維級聚氨酯切片生產(chǎn)技術(shù)日益成熟 纖維級聚氨酯切片（采用一步法合成的纖維級熱塑性聚氨酯粒子）是熔融紡絲氨綸的原料，是線性聚醚（酯）型熱塑性聚氨酯彈性體（TPU），主要采用一步法工藝生產(chǎn)，即將二異氰酸酯、聚醚（酯）二醇、擴(kuò)鏈劑、助劑等經(jīng)計(jì)量后直接加入雙螺桿反應(yīng)器中聚合而成。纖維級聚氨酯切片，經(jīng)干燥、熔融、計(jì)量、紡絲、卷繞、上油、平衡等工序，即得到熔融紡絲氨綸產(chǎn)品。最初熔融紡絲氨綸產(chǎn)品在彈性回復(fù)率、耐熱性等方面還不如干紡氨綸，但隨著纖維級聚氨酯切片技術(shù)生產(chǎn)日益成熟及熔融紡絲技術(shù)的完善，熔融紡絲氨綸產(chǎn)品已可和干紡氨綸產(chǎn)品相媲美。
首先TPU的性能（耐熱性、耐水解性）得到改善，日本大賽璐公司選用聚己內(nèi)酯二醇作為合成TPU的起始原料，從而提高了TPU的耐水解性能。日本的可樂麗公司選用聚碳酸酯二醇為原料，制備出耐熱性優(yōu)良的TPU。制成的纖維產(chǎn)品的斷裂強(qiáng)度達(dá)1.0～1.3 cN／dtex，斷裂伸長率400％～550％，彈性回復(fù)率80％～93％。日本的鐘紡公司則是采用在TPU熔體中加入預(yù)聚體的方法來改善紡絲加工條件和成品的力學(xué)性能。具體方法是將TPU切片經(jīng)螺桿擠出機(jī)熔融，在其出口處加入由二異氰酸酯和聚酯或聚醚二醇反應(yīng)而成的預(yù)聚體，經(jīng)靜態(tài)混合器均勻混合后再進(jìn)行紡絲。加入預(yù)聚體的作用一方面可降低TPU切片的熔化溫度，使紡絲可在較低的溫度下進(jìn)行；另一方面，預(yù)聚體中的異氰酸酯基在纖維成形過程中，能在TPU大分子間形成化學(xué)交聯(lián)，從而提高纖維的力學(xué)性能。所得纖維的強(qiáng)度可達(dá)1.38～1.51 cN／dtex,斷裂伸長率450～550％，在190℃時(shí)的彈性回復(fù)率仍可保持在40～70％。
目前這種方法已在氨綸熔融紡絲中被普遍使用。然而，這種帶有異氰酸酯基的預(yù)聚體的貯存穩(wěn)定性差，即活性極大的NCO基團(tuán)很容易失去活性，從而無法起到化學(xué)交聯(lián)的作用。一種改進(jìn)的方法是采用酚、醇等化合物先將預(yù)聚體中的異氰酸酯基封閉，在紡絲的溫度下，這種封閉的預(yù)聚體將會重新活化，起化學(xué)交聯(lián)的作用。采用芳香族二醇擴(kuò)鏈劑，則可進(jìn)一步提高纖維級聚氨酯切片耐熱性。擴(kuò)鏈劑為1.4丁二醇時(shí)，加入了約5％的交聯(lián)劑，交聯(lián)劑為異氰酸酯基封端的脂肪族聚酯低聚物，經(jīng)化學(xué)交聯(lián)處理后，纖維的回彈性能可顯著改善。改善熔紡氨綸的性能，除了前面提到的選擇耐熱性好的TPU原料、采用紡絲過程中的化學(xué)交聯(lián)等手段之外，還可在氨綸熔融紡絲成形過程的優(yōu)化方面大做文章。如嚴(yán)格控制切片含水率，一般要求切片含水率（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）低于100×10 —6。 目前，世界上已工業(yè)化生產(chǎn)切片的企業(yè)有8家，如美國的Goodrich公司，日本的“鐘紡公司”、“日清紡公司”、“可樂麗公司” 、“明星企業(yè)”，德國的BASF、“伊文達(dá)—菲瑟公司”和我國錦州大邦化工有限公司。
2.熔紡氨綸生產(chǎn)規(guī)模日益壯大 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，近年來氨綸的需求一直顯示出強(qiáng)勢增長，促進(jìn)熔融紡絲氨綸的發(fā)展。目前我國熔融紡絲氨綸纖維生產(chǎn)廠家有8家，如江蘇南黃海實(shí)業(yè)股份有限公司（2000 t／a）、海寧新高纖維有限公司（1000 t／a）、海安宏發(fā)特種化纖廠（500 t／a）、張家港昌源氨綸機(jī)械貿(mào)易有限公司（300 t／a）、張家港惠泰化纖有限公司（100 t／a）、大連合成纖維研究所（1000 t／a）、中山新順特種纖維有限公司（1000 t／a）、江蘇常熟氨綸廠（深圳新綸公司自行設(shè)計(jì)研制，100 t／a）等，生產(chǎn)能力達(dá)6000 t／a。此外保定天鵝化纖公司已與香港正業(yè)機(jī)械服務(wù)公司達(dá)成合資意向，采用伊文達(dá)－菲瑟公司的8錠位、每位12個(gè)卷繞頭、96個(gè)絲筒的全套計(jì)算機(jī)控制紡絲的技術(shù)路線，擬建500噸／年的熔紡氨綸生產(chǎn)線。楊州紡織控股集團(tuán)、江蘇通裕紡織集團(tuán)、鞍山合成纖維、連云港氨綸有限公司、琿春邊境經(jīng)濟(jì)合作區(qū)國有資產(chǎn)經(jīng)營有限公司、長春勝利紡織機(jī)械廠等十余家企業(yè)已有意向新建熔紡氨綸絲項(xiàng)目，新建生產(chǎn)規(guī)模約為500—1000噸/年。還有無錫太極集團(tuán)、寧波合成纖維、遼陽化纖研究院、濰坊化纖等十余家化纖企業(yè)也有意向?qū)⑵湓彍炀]的設(shè)備轉(zhuǎn)產(chǎn)熔紡氨綸，其改造規(guī)模一般在300—500噸/年左右。 目前，熔紡氨綸在個(gè)別性能指標(biāo)方面不能完全取代干法氨綸，但在中低檔彈性織物的使用領(lǐng)域中完全可取代干法氨綸。由于熔法氨綸生產(chǎn)設(shè)備投資少、成本低、紡速高、無污染、能耗低等優(yōu)點(diǎn)極具競爭力，在短期內(nèi)將得到較大發(fā)展。
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