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班姓名：刘润孔指导教师：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目录1.前言……………………………………………………………………………12.当今氨纶合成纤维的生产方法………………………………………………13.原材料…………………………………………………………………………14.原材料介绍……………………………………………………………………25.生产工艺流程…………………………………………………………………36.聚合反应………………………………………………………………………47.工艺参数………………………………………………………………………58．DMAC回收系统………………………………………………………………79.结论……………………………………………………………………………810.致谢……………………………………………………………………….…911.参考文献……………………………………………………………………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:Lycraspandexfiberprocessparameters11.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)23．5.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3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:Lycra®ProcessOverviewLycra®工艺概况DDDMMMAAACCCreagentsNitrogen氮气Condenser冷凝器SpinningCell纺撕单元StaticPre-MixerMDIMDIGlycolReactor1反应1Ingredients成分Cooler冷却器CappedGlycolSurgeTankDilutionMixerReactor2反应2SlurryCooler冷却器StorageTank存储塔PolymerSolutionCapping预聚合NitrogenFilter过滤器Pump泵ChainExtension聚合DMAcSpinning纺丝PurificationColumn精华釜DehydrationColumn脱水釜FeedTank供应塔SupplyTank供应塔DMAcProduct产品其具体工艺流程如下:4MDI→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。5（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