(工藝技術(shù))芳綸制造工藝

1、一、技術(shù)簡(jiǎn)介定義芳綸纖維Restricted Information I August 2011Page 定義芳綸纖維Restricted Information I August 2011Page #芳綸纖維芳綸全稱為“聚對(duì)革二甲酰對(duì)苯二胺，英文為Amidfiber,是一種新型高科技合成纖維，具有超高強(qiáng)度、 高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能，其強(qiáng)度是鋼絲的56倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的23倍, 韌性是鋼絲的2倍，而重量?jī)H為鋼絲的1/5左右，在560度的溫度下，不分解，不融化。它具有良好的絕緣性 和抗老化性能，具有很長(zhǎng)的生命周期。芳綸的發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為是材料界一個(gè)非常重要的歷史進(jìn)程 芳綸

2、纖維聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)的定義是:一個(gè)制造纖維.纖維形成的物質(zhì)是一種長(zhǎng)璉合成聚酰胺其中至少85%的酰胺的聯(lián)系，(-co-nh -) 直接連接到2芳香環(huán)形狀對(duì)位芳綸纖維的歷史Restricted Information I August 2011Page 對(duì)位芳綸纖維的歷史Restricted Information I August 2011Page Restricted Information I August 2011Page 商業(yè)化的芳綸纖維間位Nomex帝人TeiiinConex對(duì)位杜邦帝人（阿克蘇）科隆曉星帝人KevlarTwaronHeracronAlkexTechnora化學(xué)構(gòu)造NIH

3、旺 Hoocc - Co -polymerM1961年,村邦生產(chǎn)第一個(gè)間位芳綸工廠1972年,杜邦生產(chǎn)第一個(gè)對(duì)位芳綸工廠1960s杜邦和阿克蘇開發(fā)對(duì)位芳綸1970s聚合，干噴濕紡r溶劑，其他1972第一款對(duì)位若綸纖維由杜邦公司推出商用-kevlar1977阿克蘇（荷蘭）生產(chǎn)對(duì)位芳綸纖維1980s阿克蘇和杜邦公司的專利之爭(zhēng)1986對(duì)位芳綸纖維由阿克蘇公司推出商用Twaron1987共聚物型對(duì)位芳綸纖維由帝人（日本）公司生產(chǎn)-Technora2000帝人擁有阿克蘇（Twaron）產(chǎn)品 2004科隆生產(chǎn)對(duì)位長(zhǎng)纖維（在韓國）-Heracron-連續(xù)聚合工藝 2010曉星生產(chǎn)對(duì)位長(zhǎng)纖維（在韓國）-Alk

4、ex間歇聚合工藝對(duì)位芳綸纖維的物理性能Restricted Information I August 2011Page #對(duì)位芳綸纖維的物理性能Restricted Information I August 2011Page 般單位Kevlar29Kevlar49Kevlar129Kevlar149TwaronRegularHeracronRegularHeracronHigh ModulusNomex 空度g/(m31.441.451.451.471.441.441.441.38韌性g/d232326182322235彈性一 系數(shù)g/d5509507801,100600550870140伸長(zhǎng)

5、%3.62.83.31.53.63.83.022杜邦間位Restricted Information I August 2011Page Restricted Information I August 2011Page #和其他高韌性纖維比較-高韌性纖維的抗拉強(qiáng)度，彈性模量的關(guān)系對(duì)位芳綸纖維的特征Restricted Information I August 2011Page #對(duì)位芳綸纖維的特征Restricted Information I August 2011Page C l i擴(kuò)展鏈結(jié)構(gòu)高溫適應(yīng):80%A高揭結(jié)晶：60在低重r抗拉強(qiáng)度局高模量(結(jié)構(gòu)硬度)低斷裂伸長(zhǎng)率低導(dǎo)電高耐化學(xué)性蝌

6、轆高韌性(Work-to-Break)優(yōu)秀的穩(wěn)定空間高英切阻力阻燃，自熄對(duì)紫外線輻射敏感Restricted Information I August 2011Page Restricted Information I August 2011Page 航天，航空高速列車防彈衣，防剌衣，防彈頭盔 裝甲為代表的防護(hù)制品混凝土結(jié)構(gòu)物補(bǔ)強(qiáng)材料熱空氣過濾布橡膠增強(qiáng)材料摩擦與制動(dòng)材料化石棉材料工業(yè)機(jī)械，體育用品土木工程其他PART B ：對(duì)位芳綸纖維的行業(yè)狀況&在中國的前景國外對(duì)位芳綸纖維的產(chǎn)能 對(duì)位芳綸的世界需求 對(duì)位芳綸行業(yè)的前景在中國發(fā)展對(duì)位芳綸纖維符合我國的既定戰(zhàn)略目標(biāo)（噸/年）1家國家品名200

7、82010杜邦美 口 iKevlar28,00035,000帝人荷蘭Twaron23,00023,000日本Technora2,0002,000科隆韓國Heracron2,0005,000曉星韓1Alkex1.000總計(jì)55,00066,000擴(kuò)大投密:杜邦&50億（新工廠-長(zhǎng)纖維,紙氽,etc） 科隆&8億（聚合產(chǎn)能6,000噸/年） 曉星&4億2010產(chǎn)能55,000 T/Y66,000 T/YKoi onKolonHyosung4%8%1%世界需求變化噸/年每個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域需求2009Ba11istic Protect!onClothRubber GoodsReinforcement Cab

8、les ReinforcementOthers中國現(xiàn)狀在世界的圍內(nèi)制造對(duì)位芳綸纖維的廠E常有限，所以技術(shù)保密田艮強(qiáng)到目前，在中國對(duì)位芳綸的技術(shù)都不夠成熟或開車?yán)щy，基本依賴于道口,臺(tái)氨綸股份有限公司，1千噸/年，預(yù)計(jì)投資2.5億三從2010年開始，對(duì)位芳綸的需求增長(zhǎng)每年有10%A進(jìn)口對(duì)位芳綸201020165,000 噸 8,000 噸國內(nèi)廠家：常熟兆達(dá)特種纖維有限公司，500噸/年中石化儀征化纖股份有限公司，3千噸/年，預(yù)計(jì)投資12億 中藍(lán)晨光化工研究院，1千噸/年，預(yù)計(jì)投資4億 河北硅谷化工，1千噸/年中國平煤神馬集EL 500噸/噸雖然很多中式裝置（產(chǎn)能100T00噸/年）都在2年前建設(shè)

9、好，但因?yàn)榧夹g(shù)的缺陷和 沒有持續(xù)研發(fā)的能力，所以很難實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。對(duì)位芳綸纖維行業(yè)的前景中國有著巨大的潛力,所以不久的將來會(huì)成為世界規(guī)模級(jí)別的高性能芳綸纖維生產(chǎn)基地隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平不斷的提高，會(huì)帶動(dòng)國防相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。高性能普綸（高強(qiáng)度，模量高耐熱新能）產(chǎn)品將會(huì)滿足我們強(qiáng)大的內(nèi)需市場(chǎng)低廉的勞動(dòng)力成本非常具有競(jìng)爭(zhēng)力（比起其他國家：美國，日本，韓國）在中,制造高性能和低成本對(duì)位芳綸纖維行業(yè)的時(shí)代已經(jīng)到臨。Restricted Information I August 2011Page Restricted Information I August 2011Page 發(fā)展對(duì)位芳綸纖維符

10、合我國的既定戰(zhàn)略目標(biāo)在國務(wù)院，發(fā)改委關(guān)于紡織工業(yè)技術(shù)進(jìn)步與技術(shù)改造段資方做，紡織工業(yè)十一五發(fā)展綱要，化纖工業(yè)十一五發(fā)展指導(dǎo)意見，產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)十一五發(fā)展規(guī)劃等一系列重大發(fā)展規(guī)劃當(dāng)中，全部明確提出了發(fā)展高新技術(shù)第t產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用的戰(zhàn)略目標(biāo)。為了應(yīng)對(duì)當(dāng)前嚴(yán)峻的國際經(jīng)濟(jì)危機(jī)，國家又出臺(tái)了更為具體的紡織工業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃，規(guī)劃明確提出，要促進(jìn)產(chǎn)業(yè)用紡織品的應(yīng)用,推進(jìn)高新技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)化，提高紡織裝備自主化水平，培育具有國際影響力的自主知名品牌，由此可見，以芳綸為代表的高性能纖維材料域國的發(fā)展前景將是非常廣闊的。PART C ：芳綸長(zhǎng)纖維產(chǎn)品工藝對(duì)位芳綸的聚合工藝 對(duì)位芳綸的紡絲工藝 產(chǎn)品技術(shù)按心對(duì)位芳綸的

11、聚合反應(yīng)聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺=Poly para-phenyfeneterephtalamide(PPTA)對(duì)苯二甲酰氯（TPC ）、對(duì)苯二胺（PPD）進(jìn)行了三元隨聚改性，研究PPTA的低溫溶液共縮聚合成規(guī)律，制備出一系列高相對(duì)分子質(zhì)量的溶于N甲基叱對(duì)位芳綸的結(jié)構(gòu)咯烷酮/氯化鈣（N M團(tuán)CaCI_2）的芳香族聚酰胺。原材料性質(zhì)分子式 分子量 比重 熔點(diǎn)沸點(diǎn) 閃點(diǎn)外形水溶性 特征儲(chǔ)存at RTc6h8n2108.11.04143 - 145267154黑色固體at 400, 10高溫穩(wěn)定性高強(qiáng)度高耐化學(xué)性干燥.暗處散裝袋/桶律貨車c8h4ci2o2203.021.3481 - 83265180白

12、色結(jié)晶固體反應(yīng)高耐化學(xué)性，高阻燃性高溫穩(wěn)定性高強(qiáng)度干燥散裝裳/桶颼貨車聚合工藝流程TPC廢水氯仿NMP+Water+ By-products初步聚合聚合重要工藝兩個(gè)步驟連續(xù)聚合洗滌離心法&烘干分類一氫氧化鈉PPTA聚合物聚合工藝描述生產(chǎn)對(duì)位芳綸，首先PPD溶液在含有氯化鈣（10wt%或更少）的NMP ,然后加入預(yù)定 含量的TPC添加到混合溶液，從而形成初步聚合。初步聚合結(jié)束以后，剩下的TPC在低溫（幾乎0。（：）添加到混合溶液為了在聚合過程當(dāng)中 使聚合物濃縮5-2。低溫會(huì)防止雜質(zhì)生成和促送線性聚酰胺形成。由此產(chǎn)生的聚合物的混合體和氫氧化鈉溶劑中和以后被粉碎碾磨，然后用清水洗滌清除NMP和剩余的

13、鹽濕的聚合物植離心，烘干，分類，紡絲。干聚合物的粒度分期E常重要，因?yàn)?粒子非常小的聚合物會(huì)形成劣質(zhì)的紡絲原液NMP回收,脫水以后在循環(huán)到聚合過程。雜質(zhì)被氯仿處理以后通過廢水排出。對(duì)位芳綸的紡絲工藝0馬8斤109I. H1so.5.6.7.2.3.ppm溶液在噴絲板的特點(diǎn)16PPTA Miier Pcaertpr Supply Fhjmp FitterMeter me Pump Spin BlockSpiCoasvlat km BathCMCulatorSpNmina GuiderWig RollerNmitnitlzatton IS. Dryer16. WinderL噴絲板 氣障 紡絲浴 結(jié)

14、腹淞 人口體 紡絲管 噴出口 凝結(jié)溶液入口 1。淬火液入口卷線機(jī)在濃縮20%的PPTA聚合物時(shí)，原液和液晶紡絲溶液準(zhǔn)備破工00%硫酸溶解原液被除掉空氣，過濾掉破損的紡絲之后，在80700( 計(jì)量泵的幫助下通過噴絲板壓出通過10mm的氣隙送入熱紡絲的過程和凝固。10%硫酸.水溶液浴凝固在070 長(zhǎng)纖維可以在這個(gè)點(diǎn)上采取不同的2個(gè)路線，它可以形成紗，用弱氫氧化鈉溶液洗滌后烘干卷筒在線軸生產(chǎn)模量為500-600 gr/denier 相反，長(zhǎng)纖維去下面張力的熱處理時(shí)生產(chǎn)模量為800T000 gr/denier的長(zhǎng)纖維絲產(chǎn)品技術(shù)核心紡絲工藝 準(zhǔn)備&紡絲原液穩(wěn)定優(yōu)秀的原液濃縮&制造清潔的原液（除空氣，過濾

15、）聚合物曷小化IV變差干噴濕法紡絲技術(shù)控制條件：壓力，溫度，速度等 1隙&凝固條件的優(yōu)化 噴絲板設(shè)計(jì)&系統(tǒng)設(shè)計(jì)廢硫酸處理技術(shù)：從其他公司購買根據(jù)工廠的產(chǎn)能做出迎方法的優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（在使用氫氧化鈣） 控制條件：速度，拉伸比，張力,溫度等熱處理技術(shù)：=0模量長(zhǎng)纖維系統(tǒng)設(shè)計(jì) 耐防腐材料&防腐蝕設(shè)備硫酸，鹽等對(duì)幡綸工廠產(chǎn)能對(duì)位長(zhǎng)纖維芳綸的特性保證主要原料消耗公用規(guī)格&消耗工廠廢水&廢物包裝方法&包裝材料建筑與結(jié)構(gòu)區(qū)域的條件工廠需求人員對(duì)修綸工廠產(chǎn)能基礎(chǔ)條件原液濃縮選擇S皂woodConcentration (wt %)TargetSolution Tim (Hr)在100%硫酸的PPTA涪期矩考慮到溶

16、解度，產(chǎn)能&品質(zhì)，所以選擇原液濃縮20%單元作業(yè)量聚合單元生產(chǎn)線Line1工藝類型一連續(xù)最大設(shè)計(jì)量T/Y6,315產(chǎn)量T/Y6,000-Yield 95%紡絲單元Product GradeUnit常規(guī)&高韌性高模量Product DenierDelr000lr5001,420Line111No. of Spinning Cellea121212設(shè)it量T/Y290445340產(chǎn)量T/Y2704153153,000 T/Y + 3,000 T/Y = 6,000 T/Y單元作業(yè)布置第TK殳資第二步1 殳資6,000 T/Y3,000 T/Y3,000 T/Y聚合Unit #1Product#1)

17、1Product*21Product#31械Product#4)1fProduct/5fProduct-6)1tfitt絲 Unit #15TTS防空Unit 紡絲Unit時(shí)紡絲Unit #5 紡絲Unit#6坊絲 Unit #fT紡絲 Unit #13步絲 Unit坊絲 Unit #f7加左Unit航區(qū)坊絲 Unit #10紡絲JJnit #11碎 Unit X 坊絲Unit #2( Product *7 Product 48-1 .L Product *iProduct #10Product #11唾 Product #13 H Product #14 吒 Product #15 Prod

18、uct #16 1Product #17 -Product 418 】工藝單元Unit Capacity (Ton/Year)第一步投姿第二部投姿No. of Unit產(chǎn)能INo. of Unit產(chǎn)能聚合6,00016,000,1000 De27038103810放肆機(jī)器1500 De4153324531,2451140 De31539453945Total93,00093,000對(duì)位長(zhǎng)纖維的目標(biāo)特性ItemUnit常婉高模量Product DenierDe1,000 301,500 501,140 40No. of Filamentea6661,000768Denier per Filame

19、ntLine1.5 0.11.5 0.11.48 0.1密度g/(m31.441,441.44斷韌性g/d22 222 223 2拉伸模量g/d550 20550 20870 30伸長(zhǎng)%3.8 0.23.8 0.23.0 0.2L.0.I%25 2825 2825 28回潮率%7 17 + 14 1咫所有常規(guī)產(chǎn)品特性值幾乎和杜邦Kevbr 295相同所有高模量產(chǎn)品的特性值幾乎和杜邦Ke vlar 49 3相同原料消耗對(duì)位長(zhǎng)纖維芳綸每LOOOkg的平均消耗率ItemUnit然Remarks對(duì)苯二胺（PPD）Kg472對(duì)不二甲酰氯（TPC）Kg886氯化鈣（CaCI2 ）Kg2,26030 %溶液

20、氫氧化鈉NaOH ）Kg1727-25%溶液甲基叱咯烷酮（NMP ）Kg148氯仿(CHCI3)Kg348硫酸（H2SO4 ）Kg4,013氫氧化鈣Ca（OH”Kg4,095Restricted Information IRestricted Information I公用規(guī)格&消耗公用規(guī)格UtilitySpecification電力供電電源380 V10%f 3 Phase220 V10%f 1 Phase頻率50 Hz3%工水壓力6 Kg/caa G溫度Ambient 5 NTU過濾水壓力6 Kg/a1 GAmbientDM儆水壓力6 Kg/cm2 GAmbient電導(dǎo)率 工廠產(chǎn)靛： 20

21、00 T/Y -用 Ca(OH)2Ca(0H)2 + H2SO4 f CaSO4-2H2O (Gypsum):賣到水泥廠這項(xiàng)技術(shù)被其他的工T供應(yīng)包裝方法ManualBobbin WeightBox Weight No. of Bobbin No. of Stage10 Kg150 Kg15 ea3 Stage包裝材料Carton Box雙瓦楞嘛Pad單瓦楞維扳BandPP 18 mm WidthRestricted InforrRestricted Inforr6,000 T/Y產(chǎn)能為基礎(chǔ)nation I August 2011Page 38nation I August 2011Page 38Area3,0002,7001,5009501,5003,6001,8001