聚氨酯弹性纤维干法纺丝加工基本工艺设计.doc
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1、材 料 化 学 专 业 题 目: 聚氨酯弹性纤维干 法纺丝加工工艺设计 班 级: 姓 名: 指引教师: 12月 日摘 要聚氨酯弹性纤维是由聚氨基甲酸酯制成纤维,性能优秀,织物质地柔软,制成衣物有“第二皮肤”美誉。本文重要阐述了聚氨酯弹性纤维发展状况、趋势,以及其既有纺丝工艺,着重进行了聚氨酯弹性纤维加工工艺设计,为了制得质量更好、成本更低、更环保纤维,采用了PTMEG、MDI、BASF、DMAC等新原料和配方,进行了设备选用,聚合和纺丝加工工艺流程设计,以及设计了功能齐全厂房。目 录摘要I目 录III第1章 绪 论11.1 目的材料简介11.2 聚氨酯弹性纤维国内外现状、发展趋势11.2.1
2、聚氨酯弹性纤维国内外现状11.2.2 聚氨酯弹性纤维发展趋势2第2章 聚氨酯弹性纤维纺丝既有加工工艺42.1 干法纺丝法42.2 湿法纺丝法42.3 反映纺丝法52.4 熔体纺丝法5第3章 加工工艺设计63.1 原辅材料选用、配方设计63.1.1 原料63.1.2 配方设计及根据63.2 拟采用加工设备及工艺参数73.2.1 生产产量及设备数目73.2.2 设备及参数73.3 加工工艺流程83.3.1 聚合工艺流程83.3.2 纺丝工艺流程83.4 质量控制点93.4.1 纺丝液浓度93.4.2 溶解93.4.3 进出脱泡机原液温差93.4.4 纺丝温度103.5 厂房设计及图纸阐明10总 结
3、11参照文献12目 录III第1章 绪 论11.1 目的材料简介11.2 聚氨酯弹性纤维国内外现状、发展趋势11.2.1 聚氨酯弹性纤维国内外现状11.2.2 聚氨酯弹性纤维发展趋势2第2章 聚氨酯弹性纤维纺丝既有加工工艺42.1 干法纺丝法42.2 湿法纺丝法42.3 反映纺丝法52.4 熔体纺丝法5第3章 加工工艺设计63.1 原辅材料选用、配方设计63.1.1 原料63.1.2 配方设计及根据63.2 拟采用加工设备及工艺参数73.2.1 生产产量及设备数目73.2.2 设备及参数73.3 加工工艺流程83.3.1 聚合工艺流程83.3.2 纺丝工艺流程83.4 质量控制点93.4.1
4、纺丝液浓度93.4.2 溶解93.4.3 进出脱泡机原液温差93.4.4 纺丝温度103.5 厂房设计及图纸阐明103.5.1 三废解决10总 结12参照文献13千万不要删除行尾分节符,此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”,然后“更新整个目录”。打印前,不要忘掉把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 绪 论1.1 目的材料简介聚氨酯弹性纤维是由聚氨基甲酸酯制成纤维。国际商品名称为SPANDEX,国内商品名则为氨纶。聚氨基甲酸酯是一种以二醇和二异氰酸盐类进行聚台加成反映制成具有85%以上氨基甲酸酯、具备线性链段构造嵌段聚合物,具备天然橡胶丝弹性1。聚氨酯弹性纤维性能优秀,具备伸长率
5、大、弹性回答率高、耐疲劳性好、强度较低、密度小等特点,并具备一定耐腐蚀、耐晒、耐热、耐光、抗老化,以及对染料有良好亲和力等性能。并且,聚氨酯弹性纤维织物质地柔软,穿着舒服,深受人们爱慕。重要用于制造各种运动衣、游泳衣等体育运动服装,健美服、高弹袜、内衣等女性用品,氨纶做成内衣伸缩自如,被誉为“第二皮肤”,以及在医用方面作外科弹性绷带、皮管、人工器官材料等各种辅助器材设备物品等。1.2 聚氨酯弹性纤维国内外现状、发展趋势1.2.1 聚氨酯弹性纤维国内外现状氨纶最早由德国拜耳公司于 20 世纪 30 年代开发成功,1959 年美国杜邦公司一方面实现了工业化生产,商品名称为莱卡,随后欧洲某些国家及日
6、本也相继生产2。世界氨纶重要生产公司有美国杜邦英威达公司及环球公司、德国拜耳公司、韩国晓星公司和日本东丽、旭化成及东洋纺织公司等,20 世纪80年代后,由于氨纶包覆纱和包芯纱技术开发,氨纶应用领域不断扩大,市场需求不断增长。国内聚氨酯纤维工业起步较晚。1988 年终,烟台氨纶厂引进日本东洋纺织株式会社干法纺丝氨纶生产技术,建成了国内第一套氨纶生产装置,形成了300t/a生产规模,后又通过5期改造,扩大了产能。随后江苏连云港、上海杜邦、广东鹤山、河北保定和浙江华峰等相继引进了国外生产装置,使国内氨纶产能达到21万t/a,氨纶产能已达到51万t/a。国内氨纶生产工艺技术和装置重要从美、日、韩及德国
7、引进,其她仅有郑州中原氨纶技术工程有限公司自主开发持续干法氨纶成套生产技术和大连合成纤维研究所与B. F. Goodrich化学公司合伙开发熔融纺丝技术。中华人民共和国氨纶技术与发达国家之间差距至少有10 年,70% 国内氨纶厂使用技术是20 世纪70 年代东洋纺织技术,虽有改进,但产品质量与国外产品仍存在明显差距。1.2.2 聚氨酯弹性纤维发展趋势1.2.2.1 新产品不断浮现美国环球公司为了运用聚氨酯型纤维特有耐氯和高弹性能,生产出氨纶粗旦丝,用于制造泳装、裤袜和运动衣等服装,开辟了独有品种新市场。东洋纺一改老式生产办法采用熔融纺丝技术生产SPANOEX-M纤维,热稳定性好、模量低、耐光性
8、优秀,可适合与本来需要在低温热定形尼龙、聚丙烯腈、羊毛、蚕丝等纤维混纺制作紧身内衣、裤袜、泳装,穿着轻柔舒服。日本钟纺、三洋化成、可乐丽、东丽杜邦等公司研制具备优秀可纺性弹性纤维,不需要诸多化纤油剂,断头分岔少,不粘连,加工性能突出。东洋纺则推出采用熔融纺丝,运用高速吹空气使纤维起绒新技术,生产抗菌灭菌具有多氰酸酯和杀菌剂银离子磷酸盐氨纶弹性纤维,可广泛用于防霉灭菌医疗织物等领域。1.2.2.2 生产中心逐渐向亚洲转移近年来,世界氨纶市场需求激增,生产能力不断扩大,特别是亚太地区日本、韩国和中华人民共和国氨纶工业发展尤为迅速。中华人民共和国产能已占世界产能一半以上,但质量与发达国家尚有一定差距
9、。世界各大生产厂商正在努力开发亚太地区市场,从原料到氨纶纺丝和成品加工,亚太地区已成为当前投资热点地区,同步也是消费增长最高区3。氨纶生产中心正开始向亚洲转移。第2章 聚氨酯弹性纤维纺丝既有加工工艺 2.1 干法纺丝法干法纺丝是当前世界上应用最广泛氨纶纺丝办法。干法纺丝产量约为世界氨纶总产量8 0%。干法纺制纤维纤度范畴为1.1246.4tex,纺丝速度普通为200600m/min,有甚至可高达1 000m/min。干纺法所制氨纶质量优良。聚醚与二异氰酸酯以12摩尔比在一定反映温度及时间条件下形成预聚物,预聚物经溶剂混合溶解后,再加入二胺进行链增长反映,形成嵌段共聚物溶液,再经混合、过滤、脱泡
10、等工序,制成性能均匀一致纺丝原液。然后用计量泵定量均匀地将纺丝原液压入纺丝头。在压力作用下,纺丝液从喷丝板毛细孔中被挤出形成丝条细流,并进入甬道。甬道中充有热空气,使丝条细流中溶剂迅速挥发,并被空气带走,丝条浓度不断提高直至凝固,与此同步丝条细流被拉伸变细,最后被卷绕成一定卷装。2.2 湿法纺丝法一方面用与干法纺丝类似办法,制成嵌段共聚物,溶液经纺前准备,送至纺丝机,通过计量泵压入喷丝头。从喷丝板毛细孔中压出原液细流进入凝固浴。凝固浴以温水(90如下)为凝固介质,原液细流中溶剂向凝固浴扩散,原液细流中聚合物浓度不断提高,于是高聚物在凝固浴中析出形成纤维,再经洗涤干燥后进行卷绕。湿法纺丝速度普通
11、为550m/min,纤度在0.5544tex之间。湿法纺丝工艺流程复杂,投资费用大,纺速较低,生产成本高。当前湿法纺丝产量约占氨纶总产量10%左右。2.3 反映纺丝法反映纺丝法亦称化学纺丝法,此法由纺丝液转化成固态纤维时,必要通过化学反映,或用化学反映控制成纤速率。反映纺丝法由单体或预聚物形成高聚物过程与成纤过程同步进行。氨纶反映纺丝,是将两端具有二异氰酸酯聚醚或聚酯预聚物溶液,经喷丝头压出进入凝固浴,与凝固浴中链增长剂反映,生成初生纤维。初生纤维卷绕后还应在加压水中进行硬化解决,使初生纤维内部未起反映某些进行交联,从而转变为具备三维构造聚氨酯嵌段共聚物。反映纺丝法纺丝速度普通为50150m/
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