一种对位芳纶纺丝原液制备系统的制作方法

本技术涉及化工设备，具体涉及一种对位芳纶纺丝原液制备系统。

背景技术：

1、对位芳纶纤维是一种重要的国防军工材料，因为其不可替代的机械强度与耐热性等特点也被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个方面。

2、生产对位芳纶纤维一般包括纺丝原液制备和纺丝两个过程。其中纺丝原液是将聚对苯二甲酰对苯二胺(ppta)树脂在浓硫酸中溶解，然后再经过过滤、脱泡，等工艺制得。纺丝原液的配制对于后续纺丝稳定性及最终纤维质量影响显著，因此纺丝原液的配制过程非常重要。但是，对位芳纶纺丝原液的配制存在诸多技术挑战，

3、首先，ppta是刚性液晶高分子，只能在浓硫酸等强酸中溶解，但强酸也会使ppta分子断链，且溶解过程放出的热量会引起ppta发生交联即凝胶化反应。其次，ppta/h2so4纺丝原液是一种高粘的非牛顿流体，要实现其高效脱泡并非易事，尤其是脱泡时间不能太长，脱泡设备不能有死角。死角的存在会使纺丝原液长期停留导致ppta分子降解严重。因此，设计ppta纺丝原液的最优化配制方案，包括ppta和浓硫酸的混合、溶解及脱泡，以及相应的设备系统，具有重要的研究和应用的价值。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的问题，本实用新型专利设计了一种对位芳纶纺丝原液制备系统，以解决现有对位芳纶纺丝原液制备系统存在的ppta在浓硫酸中溶解放热易发生凝胶化以及制备的纺丝原液脱泡不理想的问题。

2、本实用新型所采用的技术方案是：所述制备系统包括双螺杆捏合机，所述双螺杆捏合机的进料端连接有对位芳纶树脂下料装置和浓硫酸进料装置，所述双螺杆捏合机的出料端连接盘式真空脱泡机，所述双螺杆捏合机的外侧包覆有冷却夹套，所述冷却夹套管路连接低温气体闭路循环系统。

3、进一步的，所述双螺杆捏合机的进料端设置有混料斗，所述混料斗的底部设置有进料开关阀，所述对位芳纶树脂下料装置和浓硫酸进料装置与混料斗对接。

4、进一步的，所述浓硫酸进料装置包括管道连接的浓硫酸冷却储罐、浓硫酸计量泵和雾化喷头，所述雾化喷头固定安装在混料斗的内部侧面。

5、进一步的，所述对位芳纶树脂下料装置设置在混料斗的正上方，包括对位芳纶树脂下料斗和固体流量计，所述固体流量计的出口端通过管路与混料斗对接。

6、进一步的，所述双螺杆捏合机的机体中部及尾部分别开有排气口，排气口内设有液雾除沫装置，两侧的排气口管道与冷却夹套的出口管道汇合后共同连接低温气体闭路循环系统。

7、进一步的，所述双螺杆捏合机中的螺杆中空，所述螺杆的两端分别从机体的两侧穿出，螺杆的前端管道连接低温气体闭路循环系统。

8、进一步的，所述双螺杆捏合机的机体尾端开有真空口，所述真空口内设有液雾除沫装置，真空口管道连接真空系统。

9、进一步的，所述双螺杆捏合机底部的出料口内设有螺旋挡板。

10、进一步的，所述双螺杆捏合机使用的是锥形螺杆。

11、进一步的，所述锥形螺杆沿螺杆凹槽表面中轴线均匀开有8个斜向气孔，气孔与螺杆纵截面夹角呈30°-60°，优选为45°，相邻两个气孔分别开在螺杆纵截面两侧。

12、相对于现有技术，本实用新型专利设计的一种对位芳纶纺丝原液制备系统的进步之处在于：

13、第一、浓硫酸进料装置采用了浓硫酸冷却储罐和雾化碰头，将降温后的浓硫酸雾化后与对位芳纶树脂初步混合，可以将对位芳纶树脂提前浸湿，避免浓硫酸液进料时，树脂结球团聚，影响溶解效果和溶解时间。混料斗底端设置进料开关阀，控制进料量以及物料的浸润时长。

14、第二、双螺杆捏合机采用锥形双螺杆，有效避免对位芳纶树脂溶解过程中导致的物料填充率下降问题，减少了螺杆磨损，降低了捏合过程中设备摩擦放热，有利于系统温度的稳定控制。

15、第三、双螺杆捏合机采用中空螺杆，并在机体外侧包覆了夹套层，中空螺杆和夹套层中均通入低温冷却介质，使冷却介质与反应体系之间的换热面积增大，更有利于物料体系温度的控制。

16、第四、通过在锥形螺杆凹槽表面斜向设置的气孔，可以使低温气体斜向喷出，既可实现低温气体与物料体系直接接触，又可对物料体系起到扰流作用，强化物料混合及溶解效果。

17、第五、通过在捏合机底部出料口处设置的螺旋挡板，可以使纺丝液沿螺旋挡板形成液膜薄层，并通过捏合机尾部的真空口，实现纺丝液的初步脱泡。

18、第六、与捏合机相连的盘式真空脱泡机，可以使纺丝液延托盘表面呈液膜状逐层下落，更好地脱除纺丝原液中夹带的气泡，保证了纺丝原液的质量稳定，有利于后续纺丝工艺操作。

技术特征：

1.一种对位芳纶纺丝原液制备系统，其特征在于，所述制备系统包括双螺杆捏合机，所述双螺杆捏合机的进料端连接有对位芳纶树脂下料装置和浓硫酸进料装置，所述双螺杆捏合机的出料端连接盘式真空脱泡机，所述双螺杆捏合机的外侧包覆有冷却夹套，所述冷却夹套管路连接低温气体闭路循环系统。

2.根据权利要求1所述的一种对位芳纶纺丝原液制备系统，其特征在于，所述双螺杆捏合机的进料端设置有混料斗，所述混料斗的底部设置有进料开关阀，所述对位芳纶树脂下料装置和浓硫酸进料装置与混料斗对接。

3.根据权利要求2所述的一种对位芳纶纺丝原液制备系统，其特征在于，所述浓硫酸进料装置包括管道连接的浓硫酸冷却储罐、浓硫酸计量泵和雾化喷头，所述雾化喷头固定安装在混料斗的内部侧面。

4.根据权利要求3所述的一种对位芳纶纺丝原液制备系统，其特征在于，所述对位芳纶树脂下料装置设置在混料斗的正上方，包括对位芳纶树脂下料斗和固体流量计，所述固体流量计的出口端通过管路与混料斗对接。

5.根据权利要求4所述的一种对位芳纶纺丝原液制备系统，其特征在于，所述双螺杆捏合机的机体中部及尾部分别开有排气口，排气口内设有液雾除沫装置，两侧的排气口管道与冷却夹套出口的管道汇合后共同连接低温气体闭路循环系统。

6.根据权利要求5所述的一种对位芳纶纺丝原液制备系统，其特征在于，所述双螺杆捏合机中的螺杆中空，所述螺杆的两端分别从机体的两侧穿出，螺杆的前端管道连接低温气体闭路循环系统。

7.根据权利要求6所述的一种对位芳纶纺丝原液制备系统，其特征在于，所述双螺杆捏合机的机体尾端开有真空口，所述真空口内设有液雾除沫装置，所述真空口管道连接真空系统。

8.根据权利要求7所述的一种对位芳纶纺丝原液制备系统，其特征在于，所述双螺杆捏合机底部的出料口内设有螺旋挡板。

9.根据权利要求8所述的一种对位芳纶纺丝原液制备系统，其特征在于，所述双螺杆捏合机使用的是锥形螺杆。

10.根据权利要求9所述的一种对位芳纶纺丝原液制备系统，其特征在于，所述锥形螺杆，沿螺杆凹槽表面中轴线均匀开有8个斜向气孔，气孔与螺杆纵截面夹角呈30°-60°，相邻两个气孔开在螺杆纵截面两侧。

技术总结
本技术涉及一种对位芳纶纺丝原液制备系统，属于化工设备技术领域。所述制备系统包括一台空心双螺杆捏合机、一台盘式真空脱泡机、一套低温气体闭路循环系统，一套真空机组。所述空心双螺杆捏合机的进料端连接有对位芳纶树脂下料装置和浓硫酸喷雾进料装置，可以将对位芳纶树脂提前浸湿，并通过使用中空螺杆及夹套层的设置，使冷却介质与反应体系之间的换热面积增大，更好地无控制反应体系的温度。避免对位芳纶发生凝胶化反应。空心双螺杆捏合机的出料端连接盘式真空脱泡机，使均匀涂布在托盘上的纺丝液更好脱泡，保证了纺丝原液质量稳定。整个系统结构紧凑，可以保证纺丝原液的稳定连续配置。

技术研发人员：赵汝臣,尹凤交,吴静,王寿权,宋丹丹,王厚彬,王莹莹
受保护的技术使用者：山东天力科技工程有限公司
技术研发日：20230926
技术公布日：2024/5/16