锦纶生产过程及发展的研究.docx

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锦纶生产过程及发展的研究

题目：

锦纶生产过程

及发展的研究

2012年5月14日

前言：

4

1.锦纶的基本概念4

1.1锦纶的定义4

1.2锦纶的性能5

1.3锦纶品种的分类6

1.4锦纶6和锦纶66的区别6

2反应系统生产过程分析7

2.1生产方法7

2.2调配的生产过程分析8

2.2.1添加剂的调配8

2.2.2二氧化钛的调配8

2.2.3苯甲酸的调配9

2.3聚合主反映，副反应及其条件9

2.4改制剂的作用10

3锦纶发展的政策及技术环境11

3.1欧美设限对锦纶产业发展的影响11

3.2中国上调锦纶制品出口退税率12

3.3锦纶增韧增强改性研究的进展12

42012-2016年锦纶行业发展前景展望13

4.1中国锦纶工业发展前景广阔13

4.1.1福建长乐的发展13

4.1.2江阴建2个千亿产业园建设14

4.2国内锦纶长丝市场前景乐观14

4.3“十二五”期间国家对锦纶行业发展的要求16

4.3.1锦纶工业发展目标16

4.3.2技术目标16

4.4中国锦纶纤维制造业预测分析16

5总结17

致谢：

18

[参考文献]：

19

锦纶生产过程

及发展的研究

[摘要]：

据《ChemicalFiberInternational》2010年5月报道，近几年，锦纶长丝及短丝在全球维市场中所占份额不断下降。

。

尽管市场份额在下降，但是产量却保持增长，从1980年约300万t增至2009年的370万t左右。

至2020年，全球锦纶长、短丝产量预计将超过440万t。

世界各国的经验表明，流程模拟、先进控制与过程优化技术是提高企业的经济效益、降低生产成本、提高其在国际市场中的创新力、应变力、适应力和综合竞争力的主要技术手段之一。

[关键词]：

化工企业:

经济效益:

流程模拟、先进控制与过程优化技术

前言：

锦纶66具有独特的性能，无论是强力、耐磨性、韧性还是弹性均优于其它化学纤维，使其在各个领域被广泛地应用，这些都是其它纤维无法比拟的。

随着科学技术的不断发展，应用领域也在不断地扩大，对纤维的质量和功能性的要求也在不断地提高，这样合成纤维自身所具有的性能已不能满足人们生产和生活的需要，必须对纤维进行改性，赋予纤维新的性能。

随着国内外市场竞争日趋激烈，要求化工企业对市场和生产环境的变化做出快速而有效的响应，以获得最大的经益

1.锦纶的基本概念

1.1锦纶的定义

维俗称尼龙（Nylon），英文名称Polyamide（简称PA），密度1.15g/cm3;是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称。

包括脂肪族PA，脂芳-芳香族PA和芳香族PA。

其中，脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。

是美国著名化学家卡罗瑟斯和他的科研小组发明的。

尼龙，是聚酰胺纤维（锦纶）是一种可制成长纤或短纤。

1.2锦纶的性能

锦纶基本组成物质是通过酰胺键—[NHCO]—连接起来的脂肪族聚酰胺。

常用的锦纶纤维可分为两大类。

一类是由己二胺和己二酸缩聚而得的聚己二酸己二胺，其长链分子的化学结构式为：

H—[HN（CH2）XNHCO（CH2）YCO]—OH这类锦纶的相对分子量一般为17000-23000.根据所用二元胺和二元酸的碳原子数不同，可以得到不同的锦纶产品，并可通过加在锦纶后的数字区别，其中前一数字是二元胺的碳原子数，后一数字是二元酸的碳原子数。

例如锦纶66，说明它是由己二胺和己二酸缩聚制得；锦纶610，说明它是由己二胺和癸二酸制得。

另一类是由己内酰胺缩聚或开环聚合得到的，其长链分子的化学结构式为：

H—[NH（CH2）XCO]—OH根据其单元结构所含碳原子数目，可得到不同品种的命名。

例如锦纶6，说明它是由含6个碳原子的己内酰胺开环聚合而得。

锦纶6、锦纶66及其他脂肪族锦纶都由带有酰胺键（—NHCO—）的线型大分子组成。

锦纶分子中有—CO—、—NH—基团，可以在分子间或分子内形成氢键结合，也可以与其他分子相结合，所以锦纶吸湿能力较好，并且能够形成较好的结晶结构。

锦纶分子中的—CH2—（亚甲基）之间因只能产生较弱的范德华力，所以—CH2—链段部分的分子链卷曲度较大。

各种锦纶因今—CH2—的个数不同，使分子间氢键的结合形式不完全相同，同时分子卷曲的概率也不一样。

另外，有些锦纶分子还有方向性。

分子的方向性不同，纤维的结构性质也不完全相同。

由于尼龙具有很多的特性，因此，在汽车、电气设备、机械部构、交通器材、纺织、造纸机械等方面得到广泛应用。

在各种化学纤维中，锦纶66具有独特的性能，耐高温、抗氧化纤维的开发无论是强力、耐磨性、韧性还是弹性均优于其它化学纤维，使其在各个领域被广泛地应用，这些都是其它纤维无法比拟的，随着科学技术的不断发展，应用领域也在不断地扩大，对纤维的质量和功能性的要求也在不断地提高，这样合成纤维自身所具有的性能已不能满足人们生产和生活的需要，必须对纤维进行改性，赋予纤维新的性能对于锦纶66来讲，在正常环境下有突出的优点，但在环境改变时其性能就会发生变化，如：

在高温环境下使用，其强力、韧性和弹性严重消失,有些场合无法使用，这是因为合成纤维都有热氧化降解的特点，这是它们的分子结构所致。

普通锦纶66纤维在120℃下24h后，其断裂强度（1．5cN／dtex）只剩余15％，断裂伸长剩余10％（正常伸长为300％。

400％）；在240oc下3min，强度、伸长几乎全部消失，所以在高温场合下该纤维无法应用.国外在这方面研究得比较早，已有耐高温产品应用到生产领域，我国在这方面的应用也越来越广泛，但没有生产该纤维的技术，需依赖于进口，价格昂贵。

为此，我公司开始研制开发耐热锦纶66纤维。

研制中解决了一个又一个难题，最终研制成功,产品性能优越，其技术达到国际先进水平。

随着汽车的小型化、电子电气设备的高性能化、机械设备轻量化的进程加快，对尼龙的需求将更高更大。

特别是尼龙作为结构性材料，对其强度、耐热性、耐寒性等方面提出了很高的要求。

尼龙的固有缺点也是限制其应用的重要因素，特别是对于PA6、PA66两大品种来说，与PA46、PAl2等品种比具有很强的价格优势，虽某些性能不能满足相关行业发展的要求。

因此，必须针对某一应用领域，通过改性，提高其某些性能，来扩大其应用领域。

由于PA强极性的特点，吸湿性强，尺寸稳定性差，但可以通过改性来改善。

1.3锦纶品种的分类

聚酰胺（尼龙）

　　聚癸二酸癸二胺（尼龙1010）

　　聚十一酰胺（尼龙11）

　　聚十二酰胺（尼龙12）

　　聚己内酰胺（尼龙6）

　　聚癸二酰己二胺（尼龙610）

　　聚十二烷二酰己二胺（尼龙612）

　　聚己二酰己二胺（尼龙66）CAS编码：

32131-17-2

　　聚辛酰胺（尼龙8）

　　聚9-氨基壬酸（尼龙9）

1.4锦纶6和锦纶66的区别

尼龙6为聚己内酰胺，而尼龙66为聚己二胺己二酸。

尼龙66比尼龙6要硬12%，而理论上说，硬度越高，纤维的脆性越大，从而越容易断裂。

但在地毯使用中这点微小的差别是无法分别的。

清洗性及防污性影响这两种性能的是是纤维的截面形状及后道的防污处理。

而纤维本身的强度及硬度对清洗及防污性影响很小。

熔点及弹性：

尼龙6的熔点为220C而尼龙66的熔点为260C。

但对地毯的使用温度条件而言，这并不是一个差别。

而较低的熔点使得尼龙6与尼龙66相比具有更好的回弹性，抗疲劳性及热稳定性。

色牢度：

并不是尼龙的一个特性，是尼龙中的染料而不是尼龙本身在光照下褪色。

耐磨性及抗尘性：

美国Clemson大学曾在Tampa国际机场分别用巴斯夫Zeftron500尼龙6地毯和杜邦AntronXL尼龙66地毯进行了一个长达两年半的实验。

地毯处于人流量极高的状态下，结果表明：

巴斯夫Zeftron500尼龙在颜色保持性及绒头耐磨性方面要稍好于杜邦AntronXL。

两种纱线的抗尘性能没有差别。

2反应系统生产过程分析

2.1生产方法

在聚合生产过程中单体原料己内酰胺与引发剂水经过链引发、链增长、链平衡，然后用分子量稳定剂苯甲酸调节聚合物的分子量，用消光剂二氧化钛进行消光处理，聚合成聚酰胺，生产出聚酰胺6半消光切片，共经过熔融、添加剂调配、聚合、铸带切粒、萃取、干燥、切片输送、单体回收等八个工序。

己内酰胺在常压下是固体，不能直接用来聚合，需要将他加热到69°C以上熔融转变成液态之后，才能和其他助剂在适当的温度条件下一起混合进行聚合。

本工序就是利用蒸汽加热己内酰胺固体，使之熔融成液态。

己内酰胺原料是包装的白色结晶粉末，进厂后必须分析化验，指标合格的己内酰胺才能使用。

己内酰胺的熔融是间歇性进行的。

正常生产时，将袋装己内酰胺加入到加料平台，该平台下装有一破碎机，打散后落入熔融槽中，为了降低粉尘的危害，平台上都装有风机。

己内酰胺间歇性加入到熔融槽后，在氮气的保护下用蒸汽间接加热熔融，并进行循环。

在循环过程中熔体被粗过滤器过滤。

熔融好后被送入贮槽，在经过精密过滤器过滤后经流量计计量进入VK管。

聚合用的助剂（消光剂二氧化钛，开环剂无离子水，分子量稳定剂苯甲酸）经过调配、混合和过滤后送入助剂贮槽；己内酰胺、助剂、二氧化钛等各自通过计量泵，由各自的贮槽定量的送入到单体官道上，经和单体混合后进入聚合管。

工艺条件：

己内酰胺熔融槽为一圆形的密闭容器，其容积为7立方米，有外套加热，槽内还有装有蒸汽加热管。

己内酰胺的熔点为69℃，故熔融温度应控制在85℃左右。

其他贮槽温度也一样控制在这一温度范围内。

温度过低熔融时间延长，降低熔融设备使用效率；温度过高，将增加己内酰胺的挥发量或氧化。

熔融槽采用蒸汽夹套加热，槽内加热盘管通入约5b蒸汽。

为防止氧化，通常通入氮气，以除去空气。

2.2调配的生产过程分析

2.2.1添加剂的调配

添加剂的调配分二氧化钛悬浮液的调配和苯甲酸的调配。

纯净的己内酰胺发生聚合反应，除了适当的温度条件外，还必须有开环剂的存在。

本工艺利用水作开环剂来进行水解聚合，加入一定量的消光剂（Tio2）以改善产品的外观性能，开环剂的水主要是和TIO2悬浮液一起加入到VK管里。

此外根据工艺和产品要求加入一定量的分子量稳定剂（苯甲酸）以控制聚合物分子量的大小即粘度的高低。

2.2.2二氧化钛的调配

本工序把TIO2配制成一定浓度的悬浮液，并与熔融的己内酰胺混合送到VK管里。

把袋装的TIO2投入装有一定量水并加有悬浮液稳定剂的缸中，然后边搅拌边通过胶体磨研磨。

研磨一段时间后，把此悬浮液送入沉降槽中沉降24小时。

24小时后再把此悬浮液放入调配槽中，加入一定量的单体水溶液，配成工艺所规定的浓度二氧化钛悬浮液最终浓度为：

10.3%。

单体水的配制是往一定量的纯水中加入一定量的固体单体（单体和水比例：

3：

1），然后搅拌直至单体全部溶解即可

2.2.3苯甲酸的调配

在热的己内酰胺溶液里加入固体的苯甲酸，配成工艺所规定浓度的苯甲酸的溶液，然后用氮气将苯甲酸溶液经过过滤器压入到苯甲酸贮槽以备计量泵用。

在调配过程中，要用氮气通入贮槽，以防热的己内酰胺溶液氧化，当然苯甲酸贮槽也必须通氮气保护。

2.3聚合主反映，副反应及其条件

聚合就是以联苯混合物作加热介质，水作开环引发剂，己内酰胺经连续聚合成高分子化合物。

在一定的反应条件下，聚合反应最后达到动态平衡，使聚合体的分子量达到要求值，可逆反应使最终混合物中含有聚合物、单体、低聚合物和水，其中10%左右的单体和低聚物需经过萃取工序萃取除去。

在正常生产时，贮槽中的助剂（开环剂、稳定剂）和消光剂分别由计量泵加入，在进入VK管前的单体管道混合均匀，进入VK后经搅拌器再次混合均匀，并进行单体水解开环及初步聚合反应。

助剂中的水分于完成开环作用后在高温下形成水蒸气，由VK管顶部排出。

为了减少己内酰胺单体随水