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碱减量工艺及设备优化技术方案,温度、时间等因素对效果影响分析

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:图7-76 涤/锦定岛超细纤维合成革基布减量前后纤维截面图减量前 减量后碱减量工艺及设备碱减量工艺分为间歇式和连续式两种。可以看出失重率随着碱液浓度的增加而上升,且碱液浓度小于10g/L时,减量速度较快,其后减缓。减量温度96~100℃时,失重率升高很明显,当减量温度升高到一定程度时,失重率曲线趋于平缓,水解反应基本结束。图7-81 温度对减量效果的影响图7-82 减量时间对碱减量效果的影响

碱减量工艺及设备优化技术方案,温度、时间等因素对效果影响分析

(1)碱减量原理

对于PA6/COPET型纤维(定岛型),利用尼龙和聚氨酯在碱液中不易水解的特性,在碱溶液中,将COPET从超细纤维革基布中水解去除而开纤的方法称为碱减量。由于COPET在PET分子链上引入间苯二甲酸磺酸钠改性链节,所以COPET比PET更容易水解,反应基本原理如下:

开纤前后基布纤维截面如图7-76所示,开纤后单根较粗的海岛纤维由于去除了海组分,变成多根、呈发散状、单纤间有空隙的超细纤维束。

图7-76 涤/锦定岛超细纤维合成革基布减量前后纤维截面图

(a)减量前 (b)减量后

(2)碱减量工艺及设备

碱减量工艺分为间歇式和连续式两种。

①间歇式碱减量 将一定量基布长时间浸渍在热碱液中,海组分水解后,经过多道水洗除去水解的海组分。工艺流程为:轧液。间歇式碱减量工艺灵活,设备简单,适用于小批量多品种,但碱液的反应效率低,不同批次之间品质差异较大。间歇式碱减量常在溢流染色机中进行,如图7-77所示。

图7-77 溢流染色机

1—热交换器 2—喷嘴 3—处理槽 4—加料槽 5—储液槽 6—循环泵

②连续式碱减量 将基布经碱水溶液浸轧后,在带碱液状态下进入蒸箱进行高温汽蒸,海组分在高温下水解,反应效率较高,蒸煮后经多道水洗,除去水解的海组分。工艺流程为:,如图7-78所示。该方式减量效率高,适合大批量生产。

图7-78 连续碱减量工艺流程图

1—放卷 2—浸碱 3—汽蒸 4—圆鼓抽洗 5—水洗 6—中和 7—收卷(www.xing528.com)

连续碱减量设备如图7-79所示,由自动补液装置、供汽加热装置、供水装置、增压装置以及张力控制和调节装置等组成。基布在一定浓度的碱液浸轧后,带着定量碱液进入高温汽蒸室,在汽蒸室中COPET在碱液存在下进行充分水解,然后进入圆鼓抽吸洗涤箱进行抽洗,再进入水洗槽中进行水洗,最后进入中和槽,使用弱酸对基布进行处理,使基布的pH保持中性,压榨去除基布中多余的水分,送入后续工序。

(3)影响碱减量效果的因素

碱减量效果主要受到碱液浓度、减量温度、减量时间等影响。连续减量和间歇减量由于工艺不同,相同因素影响效果稍有差异,下面以间歇减量为例,介绍相关影响因素。

①碱液浓度 图7-80是涤/锦海岛纤维(涤纶含量30%)聚氨酯合成革基布在温度100℃、减量时间15min时的碱液浓度与失重率的曲线。可以看出失重率随着碱液浓度的增加而上升,且碱液浓度小于10g/L时,减量速度较快,其后减缓。这是由于随着碱浓度增加,提高了氢氧化钠溶液中OH-进攻酯键的概率,加速了COPET的水解反应;当碱液浓度达到一定值时,有效的OH-进攻趋于饱和,反应速度逐步趋于平缓,直至COPET完全溶解,此时失重率不随碱液浓度的增加而上升。

图7-79 连续碱减量设备

图7-80 碱液浓度对减量效果的影响

②减量温度 减量温度对碱减量效果的影响如图7-81所示。涤/锦海岛纤维聚氨酯合成革基布在碱液浓度10g/L,减量时间15min时,随着减量温度升高,失重率上升。因为温度升高,复合纤维中大分子链的活动性增加,加速COPET的水解,因此失重率上升。减量温度96~100℃时,失重率升高很明显,当减量温度升高到一定程度时,失重率曲线趋于平缓,水解反应基本结束。

③减量时间 涤/锦海岛纤维聚氨酯合成革基布碱液浓度10g/L,减量温度95℃时,随着减量时间的增加,失重率上升,如图7-82所示。因为减量时间越长,碱液对纤维中大分子链的作用就越长,维持COPET水解的程度就越深,故失重率上升。

从以上可以看出,碱液浓度在9~15g/L,减量温度在100~105℃,减量时间在8~16 min时,碱减量充分。

图7-81 温度对减量效果的影响

图7-82 减量时间对碱减量效果的影响

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