氨纶合成纤维的生产工艺的探讨.docx
- 文档编号:16635872
- 上传时间:2023-07-15
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:138.67KB
氨纶合成纤维的生产工艺的探讨.docx
《氨纶合成纤维的生产工艺的探讨.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《氨纶合成纤维的生产工艺的探讨.docx(13页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
氨纶合成纤维的生产工艺的探讨
氨纶合成纤维的生产工艺的探讨
广东轻工职业技术学院
毕业设计(论文)
题目:
氨纶合成纤维的生产工艺探讨
系(院):
轻化工程系
专业:
高分子材料加工技术
班级:
高分子072班
***************************************
指导教师:
谭寿再陈东毅
完成时间:
2010年4月18号
广东轻工职业技术学院
毕业设计(论文)任务书
轻化系系(院)高分子材料加工技术专业
兹发给高分子072班学生刘润孔毕业设计(论文)任务书,内容如下:
1.毕业设计(论文)题目:
氨纶合成纤维的生产工艺探讨;
2.应完成的项目(如页面不够可另附纸张):
(1)根据毕业题目,查阅相关资料,了解目前国内、外氨纶合成纤维的技术发展现状,包括生产配方、工艺、生产设备,产品质量控制,环保要求等。
(2)企业生产实习,熟悉实习企业氨纶合成工艺流程,了解生产配方,生产设备,产品质量检测方法,基本掌握某生产工序的岗位操作。
(3)撰写毕业论文,内容包括:
合成氨纶的原料,生产配方,生产工艺等技术问题。
根据企业生产实际,运用学习的知识理论,分析讨论企业氨纶合成工艺、配方的合理性,提出具有创新性建议。
3.论文完成进度计划(如页面不够可另附纸张):
时间
内容
备注
2010.1.10
毕业设计安排,落实毕业设计题目
指导教师布置任务
2010.1.11-2.22
查阅文献,阅读资料
学生个体及毕业设计小组
2010.2.22-2.27
草拟毕业论文提纲
学生个体,指导教师
2010.3.1-4.10
下厂实习,收集企业的技术资料
学生个体,企业指导教师
2010.4.11-4.17
完成毕业论文初稿
学生个体
2010.4.18-4.26
论文修改
学生、指导教师
2010.4.27-4.28
论文评阅
指导教师
2010.4.29-4.30
毕业论文答辩
学生、教师
4.参考资料以及说明:
[1].王文科,牛家祥,韩车伟,等.氨纶工业的现状及发展趋势[J]聚酯工业.2000,(4):
8-13.
[2].戴建平,朱新生,程丝,等.聚氨酯的化学结构与熔纺工艺路线[J]聚酯工业.2000,(4):
4-7.
[3].李绍雄,朱吕民.聚氨酯树脂[M].南京:
江苏科学技术出版社,1992.
[4].张木全,云智勉。
化工原理[M].广州:
华南理工大学出版社,2000.10.
[5].英威达纤维(佛山)有限公司厂内资料.
5.本毕业设计(论文)任务书于2010年1月10日发出,应于2010年4月26日完成,然后提交各系进行答辩。
系主任批准年月日
教研室主任审核年月日
指导教师审核年月日
1.前言……………………………………………………………………………1
2.当今氨纶合成纤维的生产方法………………………………………………1
3.原材料…………………………………………………………………………1
4.原材料介绍……………………………………………………………………2
5.生产工艺流程…………………………………………………………………3
6.聚合反应………………………………………………………………………4
7.工艺参数………………………………………………………………………5
8.DMAC回收系统………………………………………………………………7
9.结论……………………………………………………………………………8
10.致谢……………………………………………………………………….…9
11.参考文献……………………………………………………………………9
氨纶合成纤维的生产工艺探讨
学生:
刘润孔
指导老师:
谭寿再陈东毅
教学单位:
广东轻工职业技术学院
摘要:
本文主要探究了英威达纤维(佛山)有限公司生产国际名牌莱卡(LYCRAR)氨纶合成纤维的原材料,以及其生产工艺流程和一些基本工艺参数。
生产方式是管线连续反应式。
这样的生产方式,其优势在于生产效率高,废料率低,但工艺难以控制,生产波动影响范围广。
本文着重讲述本公司的生产流程和原料的配方。
关键词:
氨纶合成纤维工艺流程工艺参数
Abstract:
ThispaperdescribesINVISTAFiber(Foshan)Co.,LtdproductionofinternationalbrandsLycra(LYCRAR)spandexsyntheticfiberrawmaterials,anditsproductionprocessandsomebasicparameters.Productioniscontinuousreactivepipeline.Thisproductionmethod,itsadvantageishighefficiency,lowwaste,buttheprocessdifficulttocontrolawiderangeofproductionfluctuations.Thisarticlefocusesonaboutthecompany'sproductionprocessesandrawmaterialsformulations.
Keywords:
Lycraspandexfiberprocessparameters
1.前言
随着服装行业的发展,对纤维的要求越来越高,用量也越来越大。
其中氨纶合成纤维占了主导地位。
对生产氨纶纤维工艺上的优化和提高必定有着重要的意义。
英威达纤维(佛山)有限公司是一家生产氨纶纤维的著名企业,其著名的产品有莱卡、coolmax等。
尤其是莱卡纤维在全球更具知名度,所以对莱卡生产工艺的探讨有着重要的参考价值。
2.当今氨纶合成纤维的生产方法
氨纶的纺丝方法包括干纺、湿纺、化学反应纺丝和熔融纺丝法。
干法纺丝技术是当前氨纶工业生产最为普遍方法,占世界氨纶总产量的80%,典型代表是杜邦公司的Lycra纤维和拜耳公司的Dorlastan纤维。
湿纺法约占10%,其代表是日本富土纺公司的Fujibo纤维。
美国环球公司的Glospan纤维则由化学反应纺丝法制得。
熔融纺丝法是近年来新兴起的,约占3%,具有代表性的纤维品种是日清纺公司的Mobilon、钟纺公司的Lubell和可乐丽公司的Rexe。
由于世界各地环保意识的不断增强,对化工生产中的污染管理日趋严格。
尽管干法纺丝法所得产品性能优异,但存在严重环境污染和成本偏高等缺点。
相反,熔融纺丝技术,不使用溶剂、凝固剂,无废水废液处理问题,生产成本低,具有很大的发展潜力,是目前人们研究的热点之一。
3.原材料
3.1.主原料:
MDI(4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯)
GLYCOL(聚四氢呋喃二元醇)
3.2.扩链剂:
EDA(乙二胺)
DYTEK(甲基戊二胺)
LRD-3(二乙基撑三胺)
3.3.终止剂:
DEA(二乙胺)
CHA(环已胺)
3.4.溶剂:
DMAC(N,N-二甲基乙酰胺)
3.5.添加剂:
DMAC(N,N-二甲基乙酰胺)
MAT-108(抗氧剂)
MAT-105(第二抗氧剂)
MAT-107(LYCRA仿伪标识)
KP32(颜料)
A519(润滑剂)
POLYMER(LYCRA的聚合溶液)
MAT-100(抗氯剂)
TiO2(钛白粉,增白作用)
4.原料介绍
4.1.MDI(4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯)
MDI是聚合体反应物的重要成分,在常温状态下为清澈的黄色液体,在7度的温度下为冰块状的固体。
MDI极易溶于水,在生产过程中,任何时候都不能与水混合。
MDI是一种巨毒物质,含有MDI的水蒸汽或者灰尘,吸入人体都是有害的,而且MDI不易排出体外,对人体是长期性的影响。
MDI不能长时间保存,它会随着时间以及温度的增高而变质,因此它是有使用期限的,变质后MDI将会影响到聚预合,MDI/glycol的实际比例,NCO,CG等。
NCO是MDI分子参与预聚合反应的的一部分基团.它主要是吸引乙二醇分子的羟基.同时在链增长反应中,MDI对最后的纱的长度方面起非常重要的作用。
4.2.GLYCOL(聚四氢呋喃二元醇)
乙二醇在常温下是一种具有粘稠状无色液体。
羟基是乙二醇分子参与预聚合反应的一部分基团,羟基主要是跟MDI中的NCO基团反应。
4.3.DMAC(N,N-二甲基乙酰胺)
二甲基乙酰胺是一种常用的有机化学溶剂,二甲基乙酰胺能溶解多种化合物,能与水、醚、酮、酯等完全互溶,具有热稳定性高、不易水解、腐蚀性低、毒性小等特点,用途广泛。
在反应中作为溶剂,主要控制着溶剂的粘度,使其顺利流动反应。
其闪点为63度。
4.4.扩链剂
扩链剂是用来与预聚合物的“NCO”基团反应,来增加链长度的有机物,它又三种有机物组成。
其中EDA(乙二胺,闪点34度、凝固点11度)和DYTEKA(2-甲基戊二胺)为扩链剂,LRD-3为稳定剂。
4.5.终止剂
它作为链增长的终止剂,控制着聚合物的链长度。
它又两种胺类组成,一种是DEA(二乙胺,闪点-28度),另一种是CHA(环己胺,闪点28度)
5.生产工艺流程
简单的工艺流程图如下:
其具体工艺流程如下:
MDI→MDI贮罐→供应泵→MDI供应罐→供应泵→过滤器→流量计→电磁阀→三通阀→静态混合器
GLYCOL槽车→过滤器→热交换器→GLYCOL供应罐→过滤器→计量泵→流量计→三通阀→静态混合器
静态混合器→三通阀→预聚合反应器(第一反应器)→冷却器→三通阀→预聚合反应物贮罐→供应泵→过滤器→计量泵→稀释混合器(此处加入DMAC)→九段热交换器→连增长反应器(第二反应器,此处加入扩链剂、终止剂、DMAC)→增压泵→摆动粘度计→在线分析仪→冷却器→聚合物溶液贮罐
6.聚合反应
6.1.预聚合反应:
预聚合反应也叫第一反应,它是莱卡产品生成的基本反应,因此预聚合反应效果好不好,将直接影响莱卡的质量。
在预聚合反应过程中,GLYCOL的-0H基团与MDI的NCO基团反应,形成我们所说得预聚合物(CappedGlycol,简称CG)其反应方程式如下所示:
在实际生产中,我们通常都是控制预聚合物中的NCO含量来确保丝线的性质。
由于MDI和GLYCOL的反应是放热反应,如果MDI与glycol在47度时混合反应,再加热到60度后,保存在保温良好的容器中,最终完全反应的生成的预聚合物温度会达到97-98度,但由于我们只需要47度左右的预聚合物,因此控制它的反应温度就非常重要了。
通常情况下以下反应条件会对预聚合反应产生很大的影响。
(1)MDI和GLYCOL的含量比例。
如果NCO的含量低,那么产生的预聚合物粘度很高,熔体流动困难;如果NCO的含量高,产生的预聚合物粘度很低,熔体流动很快,也会影响后面的反应。
因此我们需要严格控制MDI和GLYCOL的含量比例。
(2)停留时间。
预聚合物在反应器中停留的时间。
停留时间过长,反应就会不停地进行下去,预聚合物会越来越长,造成熔体流动困难。
因此要控制好它们的停留时间。
(3)温度。
如果反应温度过低,则反应不完全,造成物料的浪费。
如果反应温度过高,则会影响丝线的质量,而且容易产生凝胶。
因此我们要严格控制MDI和GLYCOL的反应温度。
(4)MDI和GLYCOL的进出顺序。
反应中MDI总是“先进,后出的”,如果顺序相反了,就会出现凝胶现象
6.2.链增长反应:
链增长反应也叫第二反应、R2.它是整个工艺流程的最后一步反应。
在这个阶段中扩链剂、终止剂都参与反应,形成最后的聚合物溶液。
反应式如下:
其影响条件有以下几方面:
(1)物料的进出顺序。
预聚合物(CG)总是在反应中“后进先出的”如果顺序相反,就会出现凝胶现象。
(2)预聚合物的含量。
如果预聚合物的含量过高,无论是增加扩链剂的含量还是终止剂的量,都会造成聚合物粘度过高。
(3)扩链剂的含量。
如果扩链剂的含量过高,也会造成聚合物粘度过高。
(4)链终止剂的含量。
如果链终止剂的含量过高,会造成聚合物粘度过低。
7..工艺参数
7.1.添加剂(slurry)的配混:
加料顺序研磨时间比率
ADDDMACANDSTARTMAT-105RECIRC0.58
ADDMAT-1080.123
ADDMAT-1070.103
ADDKP320.046
ADDMAT-105ANDSTARTA519RECIRC0.074
RECIRCULATEANDMIX60min
ADD5190.036
RECIRCULATEANDMIX30min
ADDMAT-1000.026
ADDTIO20.013
RECIRCULATEANDMIX360min
CHECKQUALITY,TRANSFERBATHCH
7.2.终止剂的配混(STOPPERMIX)
物料比率
DMAC0.887
CHA0.048
DEH0.063
7.3.增链剂的配混(EXTENDERMIX)
物料(MATERIALS)比率(RATIO)
EDA0.812
DYTEK0.174
LRD-30.013
7.4.跑速的分配(RATE)
7.4.1.预聚合跑速(CPRATE)
CPRATE=GLYCOLRATE+MDIRATE
GLYCOLRATIO:
0.8099
MDIRATIO:
0.18699
7.4.1.增链聚合跑速(CERATE)
CERATE=CPRATE+STOPPERRATE+EXTENDERRATE+SLURRYRATE
CGRATIO:
0.95694
SLURRYRATIO:
0.04649
STOPPERRATIO:
0.04
EXTENDERRATIO:
0.02
7.5.简单比率流程示意图:
8.DMAC回收系统
8.1.回收系统简介:
DMAC回收系统主要目的是用来回收在生产过程中已被污染的DMAC,然后再经过提纯进行循环利用。
其原理是:
利用物质沸点的不同,将回收过来的脏DMAC经过脱水塔,精馏塔,焦油塔进行物质分离。
8.2.流程图:
8.3.流程简述:
废DMAC回收罐把纺丝车间回收过来的DMAC打到过滤器进行过滤(把固体,颗状物去掉)。
然后进入油分离器,把脏DMAC的一部分油成分去掉。
油水分离器出来的物料打到脱水塔。
物料进入脱水塔后进而入到下端的再沸器。
利用20KG的蒸汽进行对物料加热。
低沸点的水被蒸发到塔的顶部,经冷凝器冷却下来送到接收罐。
高沸点的物料则沉在再沸器的底部送到精馏塔再进行物质分离。
(10摄氏度的冷冻水和20KG的蒸汽走的都是管程,物料走的是壳程)。
剩下的精馏塔和焦油塔其工作原理同脱水塔一样(即利用物料沸点的不同进行物质分离)。
其中,所提纯出来的DMAC在精馏塔的第32块塔板出料,直接打到DMAC供应罐。
9.结论:
氨纶合成纤维的生产是非常复杂的,尤其是管线连续生产。
英威达纤维(佛山)有限公司就是采取这样的生产方式。
难度在于各原料的跑速控制准确度和出现事得故的影响度大.
生产氨纶合成纤维的技术核心在于几个方面:
原料的选择,各种原料的比例控制,胺类加入量的控制(即增链剂和终止剂的控制),物料的混合均匀度。
另外一个重要方面是在纺丝时的拉伸力和拉伸速度的控制(这里不详细说明)。
10.致谢:
在这篇论文的编写过程中,我要感谢我的两位指导老师:
谭寿再老师(学校指导老师)和陈东毅老师(工厂指导老师)。
谭老师负责指导本人如何完成本次毕业论文,陈老师负责教本人学习氨纶聚合纤维的生产工艺知识。
11.参考文献:
[1].王文科,牛家祥,韩车伟,等.氨纶工业的现状及发展趋势[J]聚酯工业.2000,(4):
8-13.
[2].戴建平,朱新生,程丝,等.聚氨酯的化学结构与熔纺工艺路线[J]聚酯工业.2000,(4):
4-7.
[3].李绍雄,朱吕民.聚氨酯树脂[M].南京:
江苏科学技术出版社,1992.
[4].张木全,云智勉。
化工原理[M].广州:
华南理工大学出版社,2000.10.
[5].英威达纤维(佛山)有限公司厂内资料.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 合成纤维 生产工艺 探讨