熔融紡絲氨綸發(fā)展前景好
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,紡速一般可達(dá)到400~800m/min,并易于實現(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)的進步,以其工藝靈活、投資費用低、無污染的優(yōu)點,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、擴鏈劑、助劑等經(jīng)計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。所得纖維的強度可達(dá)1.38~1.51 cN/dtex,斷裂伸長率450~550%,在190℃時的彈性回復(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。
采用芳香族二醇擴鏈劑,則可進一步提高纖維級聚氨酯切片耐熱性。擴鏈劑為1.4丁二醇時,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勢增長,促進熔融紡絲氨綸的發(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個卷繞頭、96個絲筒的全套計算機控制紡絲的技術(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、江蘇通裕紡織集團、鞍山合成纖維、連云港氨綸有限公司、琿春邊境經(jīng)濟合作區(qū)國有資產(chǎn)經(jīng)營有限公司、長春勝利紡織機械廠等十余家企業(yè)已有意向新建熔紡氨綸絲項目,新建生產(chǎn)規(guī)模約為500-1000噸/年。還有無錫太極集團、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)點極具競爭力,在短期內(nèi)將得到較大發(fā)展。(Chemsina)