一种用于制备液晶聚芳酯纤维的纺丝设备和方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115323502A(43)申请公布日2022.11.11(21)申请号202210762295.0(22)申请日2022.06.30(71)申请人武汉纺织大学地址430000湖北省武汉市洪山区纺织路1号(72)发明人陈丽萍王桦贾迎宾熊思维王罗新唐清泉杨诗文黄增凯朱霞(74)专利代理机构武汉知产时代知识产权代理有限公司42238专利代理师王佩(51)Int.Cl.D01D1/04(2006.01)D01D5/08(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种用于制备液晶聚芳酯纤维的纺丝设备和方法(57)摘要本发明公开了一种用于制备液晶聚芳酯纤维的纺丝设备和方法。设备包括挤压机和纺丝装置，挤压机包括筒体和设置在筒体内的三根相互啮合的螺杆，呈并列型或三角形排列，螺杆沿其轴向按照功能区分为一个进料段、一个熔融段、两组降粘段、熔体加压段和排气段、一个熔体均化段，筒体外根据功能区均分别设有单独的温控组件，挤压机与排气段相对应的位置设有排气口，排气口设有负压系统，挤压机与进料段相对应的位置设有进料口，挤压机的出料口与纺丝装置通过熔体管道相连通。具有多重高频剪切作用的挤压机熔融纺丝技术能够显著降低液晶聚芳酯的熔体粘度，在强剪切作用力下，液晶聚芳酯在熔点附近的较低温度下具有较好的流动性，降低聚合物加工温度。CN115323502ACN115323502A权利要求书1/2页1.一种用于制备液晶聚芳酯纤维的纺丝设备，其特征在于：所述纺丝设备包括挤压机和纺丝机，所述挤压机包括筒体和设置在所述筒体内的三根相互啮合的螺杆，呈并列型或三角形排列，所述螺杆沿其轴向按照功能区分为一个进料段、一个熔融段、两组降粘段、熔体加压段和排气段、一个熔体均化段，所述筒体外根据功能区均分别设有单独的温控组件，所述挤压机与所述进料段相对应的位置设有进料口，所述挤压机的出料口与所述纺丝机的进料口相连通；其中，所述螺杆的总长度L和螺杆外直径D的比值L/D为L/D＝32～46。2.如权利要求1所述的一种用于制备液晶聚芳酯纤维的纺丝设备，其特征在于：所述降粘段长度为3.75D，由3个正向捏合块元件和1个正向齿形盘元件组成；正向捏合块元件的长度为1D，捏合片厚度为0.2D，捏合片错列角沿熔体输送方向分别为为45°、60°、60°；正向齿形盘元件导程0.75D，螺旋角13.7°，螺旋的螺槽深度为0.16D，螺棱厚度为0.12D，螺棱上锯齿形，齿间距为0.1D；通过捏合盘元件和齿形元件的高频剪切和混炼作用，降低聚芳酯熔体粘度。3.如权利要求1所述的一种用于制备液晶聚芳酯纤维的纺丝设备，其特征在于：所述熔体加压段长度为3.5D，由3个正向捏合块元件和1个反向捏合块元件组成；正向捏合块元件的长度为1D，捏合片厚度为0.2D，捏合片错列角沿熔体输送方向分别为30°、60°、90°；反向捏合块元件的长度为0.5D，捏合片错列角沿熔体输送方向分别为‑30°。4.如权利要求1所述的一种用于制备液晶聚芳酯纤维的纺丝设备，其特征在于：所述排气段长度为4～8D，由3～5个正向螺旋成膜元件组成，导程范围为1.5～2D；所述挤压机与所述排气段相对应的位置设有排气口，所述排气口设有负压系统。5.如权利要求1所述的一种用于制备液晶聚芳酯纤维的纺丝设备，其特征在于：所述进料段长度为3.75D，由3个导程为1.25D的正向螺旋元件组成。6.如权利要求1所述的一种用于制备液晶聚芳酯纤维的纺丝设备，其特征在于：所述熔融段的长度为2.5～6D，由3～5个正向螺旋元件组成，导程范围为0.5～1D。7.如权利要求1所述的一种用于制备液晶聚芳酯纤维的纺丝设备，其特征在于：所述熔体均化段长度为4～6D，所述熔体成膜挥发段由6～8个正向螺旋元件组成，导程范围为0.5～1D，最后3个为相同导程0.5D的元件。8.如权利要求1所述的一种用于制备液晶聚芳酯纤维的纺丝设备，其特征在于：所述纺丝设备还包括喂料机，所述喂料机的下料口与所述进料口相对应；所述纺丝装置包括过滤器、计量泵、纺丝组件、喷丝板、侧吹风组件和卷绕机，所述筒体末端通过熔体管道连接过滤器和计量泵，然后熔体经纺丝组件、喷丝板纺丝后，卷绕在卷绕机上。9.一种用于制备液晶聚芳酯纤维的纺丝方法，其特征在于：使用权利要求1‑7任一项所述的用于制备液晶聚芳酯纤维的纺丝设备，纺丝方法如下：将液晶聚芳酯树脂通过进料口加入挤压机的进料段，经挤压机熔融挤出，经纺丝机拉丝冷却固化制备得到纤维材料，其中，螺杆的转速为转速100～600转/分钟，挤压机各功能区的温度为：进料段和熔融段的温度为280～320℃、降粘段的温度为290～330℃、熔体加压段的温度为300～325℃、排气段的温度为310～330℃、熔体均化段