¿Qué efecto tiene el peso molecular sobre la fibra acrílica?
2. Es un gigante en la industria de la fibra acrílica. La tecnología de preparación de la seda cruda se originó en la industria de la fibra acrílica. En los últimos años, debido a la competencia de otras fibras químicas, el mercado de fibras acrílicas se ha ido reduciendo año tras año, mientras que la fibra de carbono a base de poliacrilonitrilo ha experimentado un auge. En los próximos diez años, con el desarrollo de aplicaciones industriales como palas de turbinas eólicas, recipientes a presión, transporte ferroviario de automóviles y energía solar, se desencadenará una revolución industrial de fibra de carbono de bajo costo. A juzgar por la actual tecnología internacional de fibra de carbono, "levantar y acelerar el paquete" es una forma eficaz de reducir costos. La idea de aumentar el paquete acercará la producción de seda cruda a la industria del acrílico. A nivel internacional, Zaltertek ha desarrollado una exitosa experiencia en el uso de equipos acrílicos para fabricar hilos en bruto. La empresa española Montefibre Carbon ha comenzado a producir hilo crudo de 80-480K en su fábrica de fibras acrílicas. En la historia del desarrollo de la fibra de carbono en China, la seda cruda y la fibra acrílica alguna vez fueron dos pieles diferentes. La seda cruda desprecia la "artesanía tosca" de la fibra acrílica, y la fibra acrílica desprecia la "fritura en olla pequeña" de la seda cruda. Con el desarrollo gradual, las principales fábricas de fibras acrílicas han entrado en la producción en masa de seda cruda, la "olla pequeña" se ha expandido año tras año y la integración tecnológica es una tendencia inevitable. En la actualidad, mi país sigue siendo un importante productor y consumidor de fibra acrílica, y todavía cuenta con un sistema industrial independiente relativamente completo y un equipo de producción técnico experimentado. Esto es, sin duda, una base sólida para el desarrollo y crecimiento continuo de la industria de fibra de carbono de mi país. aplicaciones. Propusimos la "estrategia de desarrollo de fusión de fibra acrílica y seda cruda", principalmente en respuesta al declive actual de la fibra acrílica y el rápido desarrollo de la fibra de carbono, y para explorar un camino de "viejos chefs cocinando nuevos platos" para la industria de la fibra acrílica de mi país. . Entre ellos, ¿hasta qué punto es necesario actualizar o innovar el equipo de cocina, las recetas y las temperaturas de cocción? Espero recibir las voces y debates de expertos nacionales en acrílico y seda cruda * * *.
Presentación del personaje
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Mi Linkun
Nacido en la nueva sociedad (49 años después de la liberación del país), bajo La bandera roja crece. Después de graduarse de la escuela secundaria en 1966, fue a la Granja Chongming para recibir capacitación; en 1974, ingresó a la Compañía Petroquímica de Shanghai y realizó una pasantía en la planta baja de hilatura de la Fábrica de Fibras Químicas de Lanzhou (302). Después de regresar a Jinshan, se desempeñó como monitor de operaciones de hilado de la Clase B. En 1979, se desempeñó como despachador jefe, subdirector de estación y jefe de sección en el departamento de despacho; en 1992, fue nombrado director de producción, en 1997 fue nombrado Trabajador Modelo de Sinopec; el equipo de investigación de fusiones de la Fábrica de Fibras Acrílicas de Zhejiang; en 1998, fue nombrado gerente general de la sucursal del Partido de la Compañía Jinyong; aprobó el examen de autoestudio en 1988 y obtuvo un diploma universitario en administración de empresas;
Después de jubilarse, trabajó en Ningbo Zhongxin Acrylic Fiber Company y Shen Heng Co., Ltd., experimentó los métodos de uno y dos pasos de NaSCN y practicó las rutas técnicas de DMF, DMSO y Métodos de dos pasos DMAc y tiene una rica experiencia Experiencia práctica en la producción de fibras acrílicas.
En el primer número de este seminario, se presentarán algunas investigaciones y reflexiones del veterano experto Guo:
La profesora Mi ha preparado una serie de artículos que se publicarán en la página oficial. Cuentas de WeChat una tras otra:
¿Cuál es el estado de desarrollo actual de la industria de fibras acrílicas de mi país?
Soluciones para la industria de fibras acrílicas de China: mezcla y desarrollo de fibras acrílicas e hilos en bruto
El modo de operación de la producción de fibras acrílicas y la producción de hilos en bruto de gran remolque (modo de operación de programación)
Práctica de diseño del flujo del proceso de seda cruda con cable de fibra de carbono de poliacrilonitrilo
Damos la bienvenida a los expertos nacionales en fibras acrílicas inactivas y a los expertos en seda cruda que se encuentran en el centro del escenario para participar activamente en la discusión sobre " Estrategia de Desarrollo Integrado de la Seda Cruda de Fibra Acrílica".
La salida para la industria china de fibras acrílicas.
——La integración y desarrollo de la fibra acrílica y la seda cruda.
La fibra acrílica de China enfrenta nuevas oportunidades y desafíos de desarrollo. Al establecer los objetivos de desarrollo futuro de la fibra acrílica de mi país y planificar la coexistencia de la producción de fibra acrílica y seda cruda, se analiza brevemente la situación general de la industria de la fibra acrílica de mi país para evaluar la necesidad de formular un plan objetivo general para la industria de la fibra acrílica. y la viabilidad de una implementación específica.
El desarrollo de la industria de la fibra acrílica de China: la fibra acrílica japonesa es reconocida como el nivel más alto del mundo en términos de funcionalidad y calidad. La brecha entre los Estados Unidos y la fibra acrílica extranjera se debe principalmente a la tecnología, la calidad y el producto. variedad. La fibra acrílica de China ha crecido desde cero, de poco a mucho, de pequeña a grande, y su capacidad de producción es considerable. El volumen total de sus principales productos se encuentra entre los primeros del mundo, y el proceso de expansión de la capacidad de producción de fibra acrílica se completó básicamente en 2010. Sin embargo, con la contracción de la industria mundial de fibras acrílicas, la principal manifestación es la reducción de la demanda. En los últimos diez años, la demanda de productos de fibra acrílica en el mercado downstream se ha saturado y se ha reducido. Como centro mundial de producción y consumo de fibras acrílicas, China tiene un exceso de capacidad de producción de fibras acrílicas y una baja utilización de su capacidad. La cuestión principal es mejorar el rendimiento de los productos de fibra química, como la energía y el medio ambiente, para reemplazar la fibra acrílica. Al mismo tiempo, por otro lado, la industria de la fibra de carbono a base de poliacrilonitrilo ha entrado en una nueva ronda de desarrollo, especialmente los filamentos en bruto de gran longitud. Según las previsiones de la industria, la demanda total de fibra de carbono de grado industrial superará los 654,38+ millones de toneladas en 2030. En los últimos 654,38+00 años, la demanda de grandes filamentos en bruto será considerable. A principios de año, predije que en los próximos diez años, la proporción entre fibra acrílica y seda cruda en mi país sería de 50:50. Creo que la industria acrílica de China debería seguir el camino de desarrollo de coexistencia entre la producción de acrílico y seda cruda.
En primer lugar, ¡la industria de fibra de carbono de China debería centrarse en el desarrollo de fibra de carbono de gran tamaño! Las empresas chinas de fibra de carbono deberían prestar atención a la fibra de carbono de gran remolque y sus aplicaciones industriales. Los mercados más potenciales son las aplicaciones industriales como la energía y los automóviles, que deben ser un mercado amplio para aplicaciones de fibra de carbono de gran remolque y bajo costo. Debido a que el mercado tradicional de fibra de carbono de remolque pequeño, como el mercado aeroespacial, es un proceso de desarrollo lento y limitado, el mercado de equipamiento deportivo tiene un margen de expansión limitado.
Y con la madurez de la tecnología y la promoción de la aplicación en el mercado, las propiedades mecánicas de los remolques grandes no son solo del grado T300, sino también del grado de resistencia T700 y de módulo medio y alto. Hoy en día, la fibra de carbono de bajo costo y sus materiales compuestos son una tendencia de desarrollo global. Casi todos los gigantes de la fibra de carbono del mundo cuentan con el respaldo de la poderosa industria de la fibra acrílica. En el proceso de industrialización y comercialización de la fibra de carbono, la base técnica de la industria de la fibra acrílica juega un papel importante.
En segundo lugar, mantener una escala de capacidad de producción adecuada. Principalmente por dos razones, el rendimiento de la fibra acrílica determina que mientras el mercado siga necesitando el rendimiento y la apariencia de la lana, la producción comercial de fibra acrílica continuará. Algunas características de los productos de fibra acrílica no podrán ser reemplazadas por otras fibras sintéticas. productos, como sus propiedades prácticas únicas como capacidad de teñido, resiliencia, adaptabilidad climática y ciertas propiedades antibacterianas, los productos de fibra acrílica todavía tienen cierta competitividad en el mercado; en segundo lugar, aprovechar al máximo las capacidades de producción de polimerización y recuperación de solventes existentes de la fábrica de fibra acrílica; y las instalaciones de apoyo de la capacidad de obras públicas, y al mismo tiempo utilizar el sistema de procesamiento de residuos de caucho y seda de desecho existente para digerir y procesar los residuos de seda y caucho de desecho producidos después de la producción de seda cruda, lo que no solo reduce la inversión, sino que también proporciona prácticas Garantía y apoyo a la producción de seda cruda a bajo costo. Siempre he creído que la base tecnológica de la fibra acrílica es un indicador de evaluación importante para el potencial del desarrollo de fibra de carbono de gran remolque. A menos que haya un avance revolucionario en la tecnología y la fibra acrílica tenga una base industrial sólida, no habrá base para el desarrollo de fibra de carbono de gran tamaño.
La capacidad total de producción de fibra acrílica de China se mantiene en 500.000 toneladas/año, satisfaciendo básicamente las necesidades de procesamiento nacionales. Según los cambios en la demanda del mercado, algunas variedades acrílicas se importan adecuadamente. De acuerdo con los cambios y las demandas del mercado, la producción de fibra acrílica aún debe cumplir con la idea de desarrollo de variedades para formar productos diferenciados de alto valor agregado. Esta es también la necesidad de transformación y mejora empresarial. Se recomienda modificar el equipo para el proceso de configuración de vapor posterior al proceso de la línea de producción de fibra acrílica, cambiar la configuración del espacio a configuración continua y seleccionar procesos y equipos maduros para reducir aún más el consumo de energía y los costos operativos.
Desarrollar hilo crudo de gran tamaño es la mejor opción para la fibra acrílica de China;
Reformar y adoptar la experiencia de los sistemas de ingeniería y producción de fibra acrílica a gran escala para producir productos de gran tamaño de grado industrial. El hilo crudo de gran tamaño y bajo costo es una dirección de desarrollo importante para las empresas de fibra acrílica de mi país en una etapa crítica, y también es la mejor opción para que la industria de la fibra acrílica salga de los problemas.
Aprovechar al máximo las obras públicas existentes y los sistemas de procesamiento de residuos de caucho y seda de la fábrica de fibra acrílica para reducir la inversión.
Aprovechar al máximo los trabajadores técnicos cualificados y la experiencia de gestión; de la fábrica de fibra acrílica para garantizar la continuidad de la producción del proceso y la calidad del producto;
Aprovechar plenamente el profundo conocimiento de las empresas de acrílico y los estrictos requisitos de los costos de producción y las capacidades económicas para garantizar el costo más bajo;
Personal técnico y operaciones de las fábricas de acrílico El personal debe respetar plenamente y comprender profundamente las características técnicas de la producción de seda cruda e integrar orgánicamente la tecnología de la seda cruda en el sistema de la industria del acrílico.
En resumen, la decisión de China Acrylic de desarrollar la producción de filamentos brutos de fibra de carbono de gran tamaño es una elección inteligente y pragmática, y está totalmente en línea con la tendencia de desarrollo global de fibra de carbono de bajo costo y sus materiales compuestos. Además, vale la pena conocer las plataformas de experiencia maduras y confiables de Mitsubishi de Japón, AKSA de Turquía, Jilin Chemical Fiber de China, Shanghai Petrochemical, las fábricas de acrílico Zoltak de Toray de Japón en México y Hungría, y la adquisición por parte de SGL de Alemania de las fábricas de acrílico de Portugal en el desarrollo de grandes remolques de fibra de carbono. y aprendiendo de.
Con base en el análisis de las características del proceso de producción de fibra acrílica, los problemas técnicos existentes al utilizar los equipos de producción existentes para producir precursores de fibra de carbono de gran longitud son los siguientes:
La La estructura del material determina el rendimiento, y el poliacrilonitrilo. La estructura de la fibra de carbono base evoluciona a partir de la estructura de la fibra original mediante preoxidación y carbonización. Las características estructurales del precursor, como * * *la composición del polímero, la densidad, la finura, la orientación de los cristales y la uniformidad estructural, así como diversos defectos, determinan en gran medida las propiedades de la fibra de carbono preparada final.
La estructura del precursor de poliacrilonitrilo y su impacto en el rendimiento:
La estructura de disposición y apilamiento entre las cadenas de polímeros se denomina estructura supramolecular, que es el principal factor determinante de las propiedades de la fibra, entre ellas. estructura cristalina y estructura de orientación.
* * *El "modelo de estructura cuasicristalina de dos fases" se refiere a la región cuasicristalina relativamente ordenada y la región amorfa desordenada. La teoría del "modelo de dos fases" es la base teórica para determinar la cristalinidad de los polímeros. .
* *La estructura cristalina de un polímero está estrechamente relacionada con su rendimiento. La cristalinidad y el tamaño de grano aumentan con el aumento del peso molecular.
* * *El proceso de orientación es un proceso ordenado de moléculas bajo la acción de un campo externo. Cuanto mayor es la cristalinidad axial de las hebras de PAN, más densa es la fibra y mayor es la resistencia a la tracción de la fibra de carbono.
De la descripción anterior de la relación entre estructura y rendimiento, se puede ver claramente que las condiciones del proceso de producción y el equipo de los precursores de fibra de carbono a base de poliacrilonitrilo deben diseñarse de acuerdo con los requisitos de los materiales de fibra de carbono.
1. Composición química - * * * Composición y proporción del polímero:
1.1 Propiedades requeridas del poliacrilonitrilo de grado fibra.
El peso molecular y su distribución son la polimerización; Las principales propiedades de la fibra, los polímeros con mayor peso molecular juegan un papel muy importante en la resistencia y el módulo de la fibra. El rango de pesos moleculares de los polímeros hilables es muy amplio. Desde el punto de vista del coste de procesamiento, es razonable que la concentración de polímero en la pasta de hilatura sea lo más alta posible, porque esto significa que es necesario recuperar relativamente menos disolvente por unidad de fibra, reduciendo así el consumo de energía del reciclaje. Sin embargo, bajo la viscosidad especificada de la solución madre, dado que la concentración de polímero es inversamente proporcional al peso molecular promedio de la viscosidad, un peso molecular más bajo es definitivamente ideal, por lo que el rendimiento del polímero en el equipo de producción existente obviamente no puede cumplir con los requisitos para la producción de precursores.
Para aumentar el peso molecular del polímero, aumentar la viscosidad de la solución madre y reducir adecuadamente la concentración de la solución madre, se requiere un equilibrio integral para encontrar la mejor combinación.
1.2 El peso molecular de los polímeros se ve afectado por muchas variables.
Ha habido muchos informes bibliográficos sobre el tipo y concentración de * * * monómeros, es decir, la proporción de composición. En el proceso inicial de I + D de fibra de carbono a base de PAN, especialmente en los años posteriores a la publicación de la patente japonesa, de 1979 a 1990, la tecnología de fibra cruda comenzó a deshacerse de la tecnología acrílica y hubo muchos cambios en * * * componentes poliméricos. , * * * selección de monómeros, etc. Ha estado liderando el desarrollo de la tecnología de fibra de carbono en el mundo. En la producción de fibras acrílicas se preparan fibras de poliacrilonitrilo a partir de acrilonitrilo y normalmente al menos otro monómero. Para mejorar la capacidad de hilatura del polímero de acrilonitrilo y mejorar las propiedades de la fibra se utilizan los monómeros MA, MMA o VA. Debemos tener en cuenta que los dos monómeros más comunes en las fibras de poliacrilonitrilo comerciales son MA y VA. Aunque la baja tasa de reactividad del VA no favorece el control del polímero y la transferencia de cadena en la polimerización, es precisamente debido a su bajo costo superior que el VA es. A menudo se elige como monómero * * * en el proceso de fabricación de fibra de poliacrilonitrilo de hilatura húmeda, es decir, VA tiene una ventaja de precio. Combinado con los cambios en la selección de monómeros y la proporción de monómeros de Mitsubishi Corporation de Japón desde 1985, se propone que el monómero de polimerización actual y la composición de la fibra acrílica no son adecuados para la producción de precursores de fibra de carbono y deben ajustarse. En las mismas condiciones del proceso, la fibra hilada con VA como segundo monómero es ligeramente menos rígida y la fibra se siente más suave. Esto se debe a que el grupo lateral OCOCOCH 3 de VA está conectado al carbono de la cadena principal usando átomos de oxígeno, mientras que el grupo lateral COOCH 3 de MA está conectado al carbono de la cadena principal usando átomos de carbono. Ésta es la mayor diferencia microscópica entre VA y MA, por lo que el uso de VA como segundo monómero de la fibra acrílica ordinaria puede aumentar la flexibilidad de la cadena macromolecular. Al preparar fibras de carbono de alto rendimiento, el poliacrilonitrilo parece ser el más ideal en términos de uniformidad estructural y rendimiento de carbono. Cuando el poliacrilonitrilo se preoxida, el pico exotérmico es estrecho y concentrado, y es fácil romper los filamentos, lo que dificulta la preparación de fibras de carbono con un rendimiento excelente. Agregar una cierta cantidad de poli(* * *) al polímero puede reducir la energía de activación de la reacción al preparar fibras de carbono, promover la ciclación y la reticulación, aliviar la reacción exotérmica de preoxidación, mejorar la densidad y uniformidad de la fibra y Garantiza la resistencia de la fibra de carbono. A menudo decimos que la estructura y propiedades del polímero inicial determinan la estructura y propiedades de la fibra de carbono final. Como precursores de fibra de carbono, estos requisitos funcionales deben cumplirse al seleccionar los monómeros.
La mayoría de las empresas nacionales de fibra acrílica eligen VA como segundo monómero, es decir, la mayoría de las empresas que producen fibra de carbono a base de poliacrilonitrilo utilizan poliéster ternario AN, MA e IA * * *, y muchas patentes de empresas extranjeras Los polímeros a base de AN se utilizan para proporcionar fibras de carbono adecuadas para las características de reacción de preoxidación y una excelente estabilidad de la viscosidad de la pasta de hilatura. Algunas empresas también utilizan métodos para mezclar otros polímeros para mejorar el rendimiento de las fibras de carbono. Por tanto, es muy importante elegir la composición y el contenido de monómeros.
Debido a las diferentes estructuras químicas de los diferentes monómeros, su reactividad también es diferente, y la composición del monómero preparado y la proporción de monómeros también son diferentes. A partir de investigaciones existentes y análisis comparativos, los resultados muestran que cuatro monómeros diferentes: metacrilato de metilo (MMA), éster metílico (MA), ácido itacónico (IA) y acrilamida (AM) están relacionados con el acrilonitrilo (AN). Cuando aumenta el contenido de IA, disminuye la conversión global de la polimerización. A la misma concentración y temperatura, diferentes monómeros tienen el menor impacto en la caída de la viscosidad de la bola de la droga giratoria. En una proporción de 98:2, la AM tiene el mejor efecto de reducir la temperatura de preoxidación y aliviar la liberación de calor, seguida de la IA.
La distribución de los policomponentes durante el proceso de polimerización es de gran importancia para la síntesis de una sustancia de hilatura estable. * * *Los componentes poliméricos desempeñan diferentes funciones en el proceso de hilado y la preoxidación de precursores, y también tienen diferentes efectos en la distribución de secuencias de * * *polímeros. Generalmente * * * el contenido de monómero se controla por debajo del 5%, es decir, se controla la cantidad total. Toray Corporation de Japón utiliza precursores de polímeros binarios e IA con contenidos relativos de 98:2, 99:1, 99,5:0,5, etc. Mitsubishi Corporation de Japón prefiere el acrílico (AA).