專利名稱：一種工業化的聚酰亞胺纖維牽伸方法
技術領域：
本發明涉及一種聚酰亞胺纖維生產技術，特別是一種工業化的聚酰亞胺纖維牽伸方法。
背景技術：
聚酰亞胺纖維是一種新型的高性能纖維，由于它具有高強度、高模量、耐高溫、耐輻射、耐化學腐蝕等許多優越的性能，其研發、生產在近期受到了越來越多的關注。其中以聚酰胺酸溶液為紡絲原液制備聚酰亞胺前軀體纖維，經過環化后得到聚酰亞胺纖維再進行牽伸，加工處理較為方便，因此這種制備聚酰亞胺纖維的方法具有工業化生產的潛力。 聚酰亞胺纖維經過環化處理之后，為了獲得更優的強度、模量等性能，必須提高纖維的取向度。所以，在聚酰亞胺纖維的后處理工藝中，提供纖維性能的關鍵就是在一定外部條件下對纖維進行牽伸。在相關文獻和專利報導中，常規的聚酰亞胺纖維牽伸方法是將絲束置于300-600°C的空氣或氮氣環境中，通過兩個牽伸機的速度差，來實現牽伸比各異的纖維牽伸過程，而對纖維牽伸中的具體工藝和過程控制則鮮有報導。在工業化牽伸聚酰亞胺纖維的初期，為了保證加工效率，一定旦數的聚酰亞胺纖維經密排成絲片后進入牽伸熱箱。由于絲片是在一定速度下進入到高溫環境中的，溫度的大幅度變化給纖維劇烈的沖擊熱載荷，造成損傷，從而增加絲片產生毛絲的概率。在高溫牽伸過程中，由于聚酰亞胺纖維的軟化點較高，達到500°C 70(TC，纖維要順利的進行牽伸，也需要達到軟化點溫度，而這樣的高溫條件牽伸，雖然易于纖維取向的形成，但在高溫環境下聚酰亞胺纖維的分子鏈裂解速度加快，會對纖維性能的進一步提升產生不利影響。聚酰亞胺纖維牽伸工藝過程完成后，雖然其超分子結構已基本形成，但由于有些分子鏈段處于松弛狀態，而另一些鏈段處于緊張狀態，使纖維內部存在著不均勻的內應力，纖維內的結晶結構也有很多缺陷，如果此時聚酰亞胺纖維直接進入到常溫空氣中進行下道卷曲(短纖維)或卷繞(長纖維)工序，不利于纖維形成良好的機械和力學性能，也無法達到應用領域對纖維間性能的均勻性要求。

發明內容
本發明要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提出了一種工業化的聚酰亞胺纖維牽伸方法。本發明要解決的技術問題是通過以下技術方案來實現的，一種工業化的聚酰亞胺纖維牽伸方法，其特點是是將一定旦數張力均勻的聚酰亞胺絲片置于四段式熱箱環境中，用橡膠輥夾持后，絲片在一定喂入速度下，通過前牽伸機和后牽伸機的速度差實現一定倍數的牽伸，所述聚酰亞胺絲片的喂入速度為10m/min"200m/min,牽伸倍數在I. 5倍 9倍；
所述的四段式熱箱為預熱段熱箱、過熱蒸汽加濕段熱箱、高溫牽伸熱箱和定型熱箱的組合體，其中預熱段熱箱的長度為O. 5nT2m，預熱溫度為50°C 200°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C ;
其中過熱蒸汽加濕段熱箱的長度為O. 5nT2m，預熱溫度為50°C 220°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C，過熱蒸汽加濕段上下均勻分布有2 10個蒸汽噴頭，對絲片進行均勻加濕，蒸汽壓力8kg 25kg，絲片加濕后的增重比在O.廣2%之間，
其中高溫牽伸熱箱的長度為O. 5nT2m，牽伸溫度為300°C飛00°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C。其中定型熱箱采用空氣熱定型或熱輥緊張熱定型兩種定型方式中的一種。 本發明要解決的技術問題還可以通過以下技術方案來進一步實現，其中定型熱箱采用空氣熱定型，所述空氣熱定型的長度為O. 5nT2m，定型溫度為200°C 300°C，箱體控溫精度2 °C，溫度均勻性±5°C。本發明要解決的技術問題還可以通過以下技術方案來進一步實現，其中定型段熱箱采用熱輥緊張熱定型，所述緊張熱定型的熱輥個數3 7個，熱輥表面溫度200°C ^300oC,輥體控溫精度2 V，溫度均勻性± 5°C，熱輥直徑50mnT300mm。本發明與現有技術相比，牽伸工藝改進后，聚酰亞胺纖維處理過程中，溫度的變化梯度合理，纖維受到的沖擊熱載荷較小，絲片產生毛絲的概率明顯下降。纖維在高溫牽伸前經過過熱蒸汽加濕處理，消除了絲片中的靜電，同時聚酰亞胺纖維的軟化點因為水分子的塑化作用下降至400°c，相同數量纖維的牽伸力未下降了 25%，牽伸倍數提高了 30%，纖維的強度提高了 40%。聚酰亞胺纖維牽伸后，纖維內部存在的不均勻的內應力和纖維內的結晶結構缺陷，經過高溫定型段后，消除了聚酰亞胺纖維的內應力和提高纖維結構的穩定性，其收縮率穩定在2%左右。聚酰亞胺纖維的物理-機械性能得到改善，相比未經定型的纖維，耐磨性提高了 8%，也有利于固定卷曲度(短纖維)和固定捻度(長絲)。


圖I為于四段式熱箱的結構簡圖。
具體實施例方式一種工業化的聚酰亞胺纖維牽伸方法，是將一定旦數張力均勻的聚酰亞胺絲片置于四段式熱箱環境中，用橡膠輥夾持后，絲片在一定喂入速度下，通過前牽伸機和后牽伸機的速度差實現一定倍數的牽伸，所述聚酰亞胺絲片的喂入速度為10m/min"200m/min,牽伸倍數在I. 5倍、倍；
所述的四段式熱箱為預熱段熱箱、過熱蒸汽加濕段熱箱、高溫牽伸熱箱和定型熱箱的組合體，
如圖所示1、前牽伸機，2、預熱段熱箱，3、過熱蒸汽加濕段熱箱，4蒸汽噴頭，5、高溫牽伸熱箱，6、定型熱箱，7、后牽紳機，8、橡膠夾持輥。其中預熱段熱箱的長度為O. 5nT2m，預熱溫度為50°C 200°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C ;
其中過熱蒸汽加濕段熱箱的長度為O. 5nT2m，預熱溫度為50°C 220°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C，過熱蒸汽加濕段上下均勻分布有2 10個蒸汽噴頭，對絲片進行均勻加濕，蒸汽壓力8kg 25kg，絲片加濕后的增重比在O.廣2%之間，
其中高溫牽伸熱箱的長度為O. 5nT2m，牽伸溫度為300°C飛00°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C。其中定型熱箱采用空氣熱定型或熱輥緊張熱定型兩種定型方式中的一種。其中定型熱箱采用空氣熱定型,所述空氣熱定型的長度為O. 5nT2m,定型溫度為200 V 300 V，箱體控溫精度2 V，溫度均勻性± 5 °C。
其中定型段熱箱采用熱輥緊張熱定型，所述緊張熱定型的熱輥個數:Γ7個，熱輥表面溫度200°C 300°C，輥體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C，熱輥直徑50mnT300mm。具體實施例一
一種工業化的聚酰亞胺纖維牽伸方法，是將一定旦數張力均勻的聚酰亞胺絲片置于四段式熱箱環境中，用橡膠輥夾持后，絲片在30m/mind的喂入速度下，通過前牽伸機和后牽伸機的速度差實現3倍牽伸。四段式熱箱為預熱段熱箱、過熱蒸汽加濕段熱箱、高溫牽伸熱箱、空氣定型熱箱的組合體。其中預熱段熱箱的長度為lm，預熱溫度為180°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C。過熱蒸汽加濕段的長度為I. 5m，箱體內腔溫度保持在180°C，箱體控溫精度2V，溫度均勻性±5°C。過熱蒸汽加濕段上下均勻分布有6個蒸汽噴頭，對絲片進行均勻加濕，蒸汽壓力16kg。絲片加濕后的增重比為1%。牽伸段熱箱的長度為2m，牽伸溫度為400°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C。定型方式為空氣熱定型，定型熱箱的長度為I. 5m，定型溫度為280°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C。牽伸工藝改進后，聚酰亞胺纖維處理過程中，溫度的變化梯度合理，纖維受到的沖擊熱載荷較小，絲片產生毛絲的概率明顯下降。纖維在高溫牽伸前經過過熱蒸汽加濕處理，消除了絲片中的靜電，同時聚酰亞胺纖維的軟化點因為水分子的塑化作用下降至400°C，相同數量纖維的牽伸力未下降了 25%，牽伸倍數提高了 30%，纖維的強度提高了 40%。聚酰亞胺纖維牽伸后，纖維內部存在的不均勻的內應力和纖維內的結晶結構缺陷，經過高溫定型段后，消除了聚酰亞胺纖維的內應力和提高纖維結構的穩定性，其收縮率穩定在2%左右。聚酰亞胺纖維的物理-機械性能得到改善，相比未經定型的纖維，耐磨性提高了 8%，也有利于固定卷曲度(短纖維)和固定捻度(長絲)。具體實施例二
一種工業化的聚酰亞胺纖維牽伸方法，是將一定旦數張力均勻的聚酰亞胺絲片置于四段式熱箱環境中，用橡膠輥夾持后，絲片在50m/min的喂入速度下，通過前牽伸機和后牽伸機的速度差實現2. 5倍牽伸。四段式熱箱為預熱段熱箱、過熱蒸汽加濕段熱箱、高溫牽伸熱箱、熱輥緊張定型熱箱的組合體。其中預熱段熱箱的長度為lm，預熱溫度為200°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C。過熱蒸汽加濕段的長度為2m，箱體內腔溫度保持在220°C，箱體控溫精度2V’溫度均勻性±5°C。過熱蒸汽加濕段上下均勻分布有10個蒸汽噴頭，對絲片進行均勻加濕，蒸汽壓力20kg。絲片加濕后的增重比為1.5%。牽伸段熱箱的長度為2m，牽伸溫度為400°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C。定型方式為熱輥緊張熱定型，熱輥個數5個，熱輥表面溫度280°C，輥體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C，熱輥直徑100mm。牽伸工藝改進后，聚酰亞胺纖維處理過程中，溫度的變化梯度合理，纖維受到的沖擊熱載荷較小，絲片產生毛絲的概率明顯下降。纖維在高溫牽伸前經過過熱蒸汽加濕處理，消除了絲片中的靜電，同時聚酰亞胺纖維的軟化點因為水分子的塑化作用下降至400°C，相同數量纖維的牽伸力未下降了 20%，牽伸倍數提高了 25%，纖維的強度提高了 30%。聚酰亞胺纖維牽伸后，纖維內部存在的不均勻的內應力和纖維內的結晶結構缺陷，經過高溫定型段后，消除了聚酰亞胺纖維的內應力和提高纖維結構的穩定性，其收縮率穩定在I. 5%左右。聚酰亞胺纖維的物理-機械性能得到改善，相比未經定型的纖維，耐磨性提高了 6%，也有利于固定卷曲度(短纖維)和固定捻度(長絲)。具體實施例三
一種工業化的聚酰亞胺纖維牽伸方法，是將一定旦數張力均勻的聚酰亞胺絲片置于四段式熱箱環境中，用橡膠輥夾持后，絲片在一定喂入速度下，通過前牽伸機和后牽伸機的速度差實現一定倍數的牽伸，所述聚酰亞胺絲片的喂入速度為10m/min，牽伸倍數在I. 5 ；所述的四段式熱箱為預熱段熱箱、過熱蒸汽加濕段熱箱、高溫牽伸熱箱和定型熱箱的·組合體，
其中預熱段熱箱的長度為O. 5m,預熱溫度為50 V，箱體控溫精度2 V，溫度均勻性±5。。；
其中過熱蒸汽加濕段熱箱的長度為O. 5m，預熱溫度為50°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C，過熱蒸汽加濕段上下均勻分布有2個蒸汽噴頭，對絲片進行均勻加濕，蒸汽壓力8kg，絲片加濕后的增重比在O. I之間，
其中高溫牽伸熱箱的長度為O. 5m，牽伸溫度為300°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5。。。其中定型熱箱采用空氣熱定型或熱輥緊張熱定型兩種定型方式中的一種。其中定型熱箱采用空氣熱定型，所述空氣熱定型的長度為O. 5m，定型溫度為200 0C，箱體控溫精度2 0C，溫度均勻性± 5 °C。其中定型段熱箱采用熱輥緊張熱定型，所述緊張熱定型的熱輥個數3個，熱輥表面溫度200°C，輥體控溫精度2 V，溫度均勻性± 5°C，熱輥直徑50mm。具體實施例四
一種工業化的聚酰亞胺纖維牽伸方法，是將一定旦數張力均勻的聚酰亞胺絲片置于四段式熱箱環境中，用橡膠輥夾持后，絲片在一定喂入速度下，通過前牽伸機和后牽伸機的速度差實現一定倍數的牽伸，所述聚酰亞胺絲片的喂入速度為200m/min，牽伸倍數在9倍；所述的四段式熱箱為預熱段熱箱、過熱蒸汽加濕段熱箱、高溫牽伸熱箱和定型熱箱的組合體，
其中預熱段熱箱的長度為2m，預熱溫度為200°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5。。；
其中過熱蒸汽加濕段熱箱的長度為2m，預熱溫度為220°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C，過熱蒸汽加濕段上下均勻分布有10個蒸汽噴頭，對絲片進行均勻加濕，蒸汽壓力25kg，絲片加濕后的增重比在2%之間，
其中高溫牽伸熱箱的長度為2m，牽伸溫度為600°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5。。。其中定型熱箱采用空氣熱定型或熱輥緊張熱定型兩種定型方式中的一種。
其中定型熱箱采用空氣熱定型，所述空氣熱定型的長度為2m，定型溫度為300°C，箱體控溫精度2 V，溫度均勻性± 5 °C。其中定型段熱箱采用熱輥緊張熱定型，所述緊張熱定型的熱輥個數7個，熱輥表面溫度300°C，輥體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C，熱輥直徑300mm。
權利要求
1.一種工業化的聚酰亞胺纖維牽伸方法，其特征在于是將一定旦數張力均勻的聚酰亞胺絲片置于四段式熱箱環境中，用橡膠輥夾持后，絲片在一定喂入速度下，通過前牽伸機和后牽伸機的速度差實現一定倍數的牽伸，所述聚酰亞胺絲片的喂入速度為IOm/min 200m/min，牽伸倍數在I. 5倍 9倍； 所述的四段式熱箱為預熱段熱箱、過熱蒸汽加濕段熱箱、高溫牽伸熱箱和定型熱箱的組合體， 其中預熱段熱箱的長度為O. 5nT2m，預熱溫度為50°C 200°C，箱體控溫精度2V，溫度均勻性±5°C ; 其中過熱蒸汽加濕段熱箱的長度為O. 5nT2m，預熱溫度為50°C 220°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C，過熱蒸汽加濕段上下均勻分布有2 10個蒸汽噴頭，對絲片進行均勻加濕，蒸汽壓力8kg 25kg，絲片加濕后的增重比在O. f 2%之間， 其中高溫牽伸熱箱的長度為O. 5nT2m，牽伸溫度為300°C飛00°C，箱體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C， 其中定型熱箱采用空氣熱定型或熱輥緊張熱定型兩種定型方式中的一種。
2.根據權利要求I所述的工業化的聚酰亞胺纖維牽伸方法，其特征在于其中定型熱箱采用空氣熱定型，所述空氣熱定型的長度為O. 5nT2m，定型溫度為200°C 300°C，箱體控溫精度2 0C，溫度均勻性± 5 °C。
3.根據權利要求I所述的工業化的聚酰亞胺纖維牽伸方法，其特征在于其中定型段熱箱采用熱輥緊張熱定型，所述緊張熱定型的熱輥個數3 7個，熱輥表面溫度2000C 300°C，輥體控溫精度2°C，溫度均勻性±5°C，熱輥直徑50mnT300mm。
全文摘要
一種工業化的聚酰亞胺纖維牽伸方法，是將一定旦數張力均勻的聚酰亞胺絲片置于四段式熱箱環境中，用橡膠輥夾持后，絲片在一定喂入速度下，通過前牽伸機和后牽伸機的速度差實現一定倍數的牽伸，所述的四段式熱箱為預熱段熱箱、過熱蒸汽加濕段熱箱、高溫牽伸熱箱和定型熱箱的組合體。纖維在處理過程中，溫度的變化梯度合理，纖維受到的沖擊熱載荷較小，絲片產生毛絲的概率明顯下降。纖維在高溫牽伸前經過過熱蒸汽加濕處理，消除了絲片中的靜電，相同數量纖維的牽伸力下降了25%，牽伸倍數提高了30%，纖維的強度提高了40%。聚酰亞胺纖維牽伸、高溫定型后，消除了聚酰亞胺纖維的內應力和提高纖維結構的穩定性，其收縮率穩定在2%左右。
文檔編號D02J13/00GK102943331SQ201210494009
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者王士華, 陶明東, 詹永振, 嚴成, 張清華 申請人:江蘇奧神新材料有限責任公司