淺談尼龍66聚合物在紡絲箱管壁凝膠問題的成因及對策

1、<p>　　淺談尼龍66聚合物在紡絲箱管壁凝膠問題的成因及對策</p><p>　　摘 要：尼龍66聚合物也就是我們常說的物料，在T4物料管里呈粘稠的熔融狀態(tài)。其分子結構是由許多重復結構單元通過酰胺鍵連接形成的長鏈分子，生產中一部分大分子高溫下，會生成環(huán)狀分子結構的環(huán)戊酮，并促使尼龍66大分子鏈之間交聯(lián)產生網(wǎng)狀結構的凝膠，凝膠附著在物料管壁上隨著時間逐漸脫落混入聚合物，在后道工序中，產生毛絲。 <

2、/p><p>　　目前，單錠單板毛絲日趨增多，面對新的經濟形勢，客戶高的需求，我們有由從本質上去分析該問題，從根本上得以解決，穩(wěn)定生產，保證質量。 </p><p>　　關鍵詞：尼龍66聚合物；紡絲箱；管壁凝膠；成因；對策 </p><p><b>　　1 前言 </b></p><p>　　尼龍66主要用于汽車、機械工業(yè)、

3、電子電器、精密儀器等領域。從最終用途看，汽車行業(yè)消耗的尼龍66占第一位，電子電器占第二位。大約有88%的尼龍66通過注射成型加工成各種制件，約12%的尼龍66則通過擠出、吹塑等成型加工成相應的制品。而尼龍66浸膠簾子布是廣泛適用于橡膠工業(yè)的輪胎骨架材料，具有強度高、耐高溫、耐疲勞、耐沖擊等優(yōu)良特性，尤其適用于斜交載重胎、工程胎、航空胎。尼龍66浸膠簾子布工業(yè)生產線中的關鍵在于尼龍66原絲制備環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)中，由尼龍66鹽（已二酸和已二胺的

4、水溶液）為原料，經過一系列縮合聚合反應生成尼龍66聚合物（以下簡稱物料），物料經過輸送泵增壓進入紡絲箱，再由箱內四臺計量泵通過四組噴絲板形式絲束，進入卷繞工序制備成原絲筒子成品。 </p><p>　　紡絲箱每兩塊噴絲板稱一個錠位，實際生產中，經常會出現(xiàn)單錠單板毛絲問題，是紡絲生產中常見異常問題之一，尤其是機器設備在運行快一年的時間，出現(xiàn)的頻率逐漸增多，嚴重影響產品質量，影響生產進度。單錠單板毛絲的成因究竟在哪里

5、呢？歷年來這個問題一直困撓著我們，要解決這一問題，需要我們積極采取措施，促進生產穩(wěn)定進行。 </p><p>　　紡絲箱做為一個生產環(huán)節(jié)，在實際生產中如果預防、控制未做到位，工作操作不當，不但不能很好解決問題，而且會給生產帶來新的問題，甚至不可預防控制的局面，如更換紡絲箱，最終出現(xiàn)更多錠不好紡……本文就紡絲箱這一生產環(huán)節(jié)，出現(xiàn)紡絲箱管壁凝膠問題進行探討。 </p><p>　　2 尼龍66

6、聚合物 </p><p><b>　　2.1物料性質 </b></p><p>　　尼龍66聚合物：尼龍66為聚己二酰己二胺，工業(yè)簡稱PA66。常制成圓柱狀粒料，作塑料用的聚酰胺分子量一般為1.5萬～2萬。各種聚酰胺的共同特點是耐燃，抗張強度高（達104千帕），耐磨，電絕緣性好。 </p><p>　　尼龍66具有強度高，回彈性好、耐疲勞、可染

7、性和耐腐蝕、耐蟲蛀等優(yōu)良性能，密度低于大多數(shù)纖維品種，耐磨性能優(yōu)于合成纖維其他品種，是棉花的10倍，羊毛的20倍和粘膠纖維的50位。另尼龍66具有更高的強度和更高的熔點、軟化點。尼龍66晶體中氫鍵密度較高，其晶體酰胺基都能形成氫鍵，而且不受順向或反向平行的影響，所以熔點較高，熔融熱也大。所含對人體有害的單體也較少，對健康的危害程度是所有合成纖維中最少的。尼龍66長絲具有良好的耐低溫性能，在零下70度以下時，其回彈性變化也不大。 <

8、/p><p>　　分子式：鏈節(jié)結構為-OC（CH2）4CONH（CH2）6NH-。 </p><p>　　熔點：熔點即結晶熔解時的溫度，對結晶性高分子尼龍-66，顯示清晰的熔點，根據(jù)采用的測試方法，熔點在259～267℃的范圍內波動。 </p><p>　　2.2熱分解和水解反應： </p><p>　　與其它聚酰胺相比，尼龍-66最容易熱降解和

9、三維結構化。當尼龍-66發(fā)生熱分解時，首先表現(xiàn)為主鏈開裂引起分子量、熔體粘度降低；進一步降解時，由三維結構化引起熔體粘度上升而最終變成凝膠，成為不溶不熔物。 </p><p>　　在惰性氣體氛圍中，尼龍-66可以在300℃保持短時間的穩(wěn)定性，但時間長后（如290℃下5小時）就可看出明顯的分解，產生氨和二氧化碳等。 </p><p><b>　　2.3離子聚合 </b>

10、</p><p>　　陽離子聚合可用BF3、ALCL3、TICL4、SNCL4與水或醇類為有效的引發(fā)劑。適于陽離子聚合的單體是帶有推電子聚代基的烯類單體，推電子基使碳-碳雙鍵電子運密度增加，且有親核心性，有利于陽郭子活性中心的進攻反應，同時生成新的碳陽離子活性中心。 </p><p>　　陽離子聚合反應有如下工藝特點： </p><p>　?。?）對聚合反應體系中空

11、氣、水分等雜質比較敏感，因此要求高度的除水、除氧，須在惰性氣體保護下進行反應。 </p><p>　　（2）引發(fā)活性中心或活性鏈向單體、溶劑的鏈轉移和終止反應比較明顯，因此必須采取措施盡量抑制這種副反應。 </p><p>　　（3）聚合反應呈低濁高速特點，在工程上要求高效的偉質和傳熱措施，對設備和工藝要求特別嚴格，傳統(tǒng)的陽離子聚合多數(shù) 為非控制聚合反應，聚合反應極快，反應熱難以瞬間移出，

12、造成局部過熱的非控制反應?，F(xiàn)在由于科技進步，對陽離子聚合過程的掌控，在理論和實踐上都達到了新水平。 </p><p>　　2.4 陰離子聚合 </p><p>　　在陰離子聚合中，單體的結構特點恰與陽離子聚合相反，具有吸電子基的烯類單體，能使雙鍵上電子云密度減少，具有親電性，有利于陰離子的進攻，如丙烯腈，苯乙烯，而帶強吸電子性取代基的單體，如A-氰基丙烯酸酯，遇到水即發(fā)生聚合。 </

13、p><p>　　陰離子聚合反應常常是在沒有鏈終止反應的情況下進行的，許多增長著的碳陰離子有顏色，如果體系非常純凈沒有雜質，碳陰離子的顏色在聚合過程中直到把單體消耗完保持不變。當重新加入單體時，可繼續(xù)反應，相對分子質量也相應增加。陰離子聚合的鏈終止反應很難。根據(jù)實驗結果，在聚合物分子中很少發(fā)現(xiàn)不飽和鍵，排除了H：向單體轉移的可能性，說明很難從活性鏈上脫除負氫離子H：。另一方面，反離子一般是金屬陽離子，而不是離子團，陰離

14、子活性中心無法從金屬離子中奪取原子或H而終止，因此就構成了陰離子活性中心無終止的主要原因。 </p><p>　　以上將離子型聚合的要點做了說明，與自由基聚合相比，同屬連鎖聚合機理，由于活性中心的性質不同，期間區(qū)別也十分明顯，其特點列表對比如下： 　　3 紡絲箱結構及作用 </p><p>　　3.1 紡絲箱結構 </p><p>　　紡絲箱是由2個噴絲板/1錠*

15、2錠的方形加熱容器，加熱聚合物分配管，齒輪泵，紡絲組件及紡絲箱入口的分支管，容器下半部裝有70升液態(tài)聯(lián)苯，通過電加熱器加熱它使其產生蒸氣。該蒸氣充滿紡絲箱后，便上升到箱體上部分支管夾套中，直到二通閥。當循環(huán)線中氣體冷凝后，便返回紡絲箱，重新加熱蒸發(fā)，該過程反復進行，利用這種聯(lián)苯蒸汽，直接加熱紡絲箱內聚合物分配管和紡絲箱入口上方的分支管。紡絲組件及齒輪泵以傳熱方式加熱。紡絲箱上裝有排氣閥、壓力表（3公斤）及防爆板，箱內壓力過高會致防爆板起

16、跳泄壓以保證安全。 </p><p>　　3.2 紡絲箱作用 </p><p>　　紡絲箱是把送入其中的熔融聚合物用齒輪泵（4個/紡絲箱）以極細的絲狀形式，定量地壓到空氣中的裝置。每臺紡絲箱有兩個紡錠，每一紡錠安裝2個齒輪泵（每臺紡絲箱共4個齒輪泵）及紡絲組件。由聚合工序送入的高粘度聚合物，通過二通閥后在紡絲箱入口處被四根分配管導入紡絲箱體。每根分配管被分配到4個方向，各連接一個齒輪泵，熔

17、融聚合物被齒輪泵加壓，并連續(xù)地定量地送到紡絲組件中。被組件內濾材過濾后的熔融聚合物，通過具有很多細孔的噴絲板，壓送到空氣中，形成很多極細的絲條。 </p><p>　　3.3 紡絲箱工藝參數(shù) </p><p>　　紡絲箱內部溫度調節(jié)由工業(yè)計算機自動控制，有4個溫度點，其中，1點、2點為液相溫度，3點、4點為氣相溫度。3點為控制點，設定溫度320℃±2℃；4點為最高點，當4點溫度降

18、低到工藝規(guī)定溫度時，應及時對紡絲箱進行排氣操作，排除裂化氣體使4點溫度上升至正常工藝標準，以保證箱體內的溫度均勻。 </p><p>　　3.4紡絲箱加熱方式 </p><p>　　紡絲箱是由2個噴絲板/1錠*2錠的方形加熱容器，加熱聚合物分配管，齒輪泵，紡絲組件及紡絲箱入口的分支管，容器下半部裝有70升液態(tài)聯(lián)苯，通過電加熱器加熱它使其產生蒸氣。該蒸氣充滿紡絲箱后，便上升到箱體上部分支管夾

19、套中，直到二通閥。當循環(huán)線中氣體冷凝后，便返回紡絲箱，重新加熱蒸發(fā)，該過程反復進行，利用這種聯(lián)苯蒸汽，直接加熱紡絲箱內聚合物分配民管和紡絲箱入口上方的分支管。紡絲組件及齒輪泵以傳熱方式加熱。 </p><p>　　聯(lián)苯經過長期運轉，裂化氣就停滯在紡絲箱上部，致使溫度不均勻，因此為了除去這種裂化氣體，在箱體上部設有排氣閥，還設有PIA，當溫度異常上升，聯(lián)苯蒸氣壓力升高時，可以自動切斷加熱器，停止加熱，保護紡絲箱。同

20、時還裝有TA，一旦由于排氣次數(shù)增加使聯(lián)苯液位降低時，則可由TA告知，在發(fā)出警報的同時切斷加熱器，防止加熱器燒壞。此外，當壓力異常上升時，為了釋放壓力而裝有安全閥。 </p><p>　　4 尼龍66聚合物在紡絲箱管壁凝膠原因及對策 </p><p>　　4.1 推論聯(lián)苯加入量過界 </p><p>　　聯(lián)苯加入量過界引起紡絲箱管壁凝膠。由于紡絲箱是一個方形加熱容器，

21、需要聯(lián)苯量為70升，聯(lián)苯量過界溫度都會有大幅變化，從而影響紡絲箱對分支管內物料傳熱。 </p><p>　　4.1.1 聯(lián)苯量過少 聯(lián)苯量低于臨界，在計算機上可以明顯表明，即1點、2點溫度持續(xù)上升，3點溫度波動，4點溫度低。這種情況，如果控制工不及時處理，長時間下去，隨著物料不停地向下道工序輸送，不停吸熱放熱，物料在夾套管內發(fā)生化學反應――裂解反應，即產生凝膠，附著在管壁上，隨著溫度變化，物料流動，再到下道工序，

22、產生毛絲，影響生產及產品質量。這種現(xiàn)象在生產中一般很少存在，都能及時處理。 </p><p>　　4.1.1 聯(lián)苯量過多 聯(lián)苯量高于臨界，箱體內產生蒸氣過少，溫度雖然達到320℃，但因紡絲箱分支管為夾套管，液體溫度經過傳熱夾套分支管，失去一定熱量，再到物料，物料接受到的溫度低于320℃，破壞了紡絲箱加熱條件，因此，在這種狀態(tài)下，物料流動差，易粘附管壁，產生凝膠。聯(lián)苯量過多破壞了紡絲箱內的加熱條件。 </p&

23、gt;<p>　　4.2 產品異常狀態(tài)判定及對策 </p><p>　　實際生產中，我們在處理異常問題上，都是針對異常問題并著眼于其所經過的工序來判定是在哪個環(huán)節(jié)產生，單板單錠毛絲異常判定也不例外。單錠單板毛絲問題主要特點是：1、不經過牽伸機產生；2、多次更換組件效果不佳，比較頑固；3、紡絲箱溫度正常，補加聯(lián)苯后略好，但運行一段時間后又毛（出現(xiàn)這種情況常常是反復加聯(lián)苯），結果更換紡絲箱。我們簡單了解

24、一下紡絲工藝流程：即尼龍66聚合物→二通閥→紡絲箱→計量泵→組件→紡絲筒→牽伸機→卷繞機等。 </p><p>　　首先根據(jù)以上特點我們可以看出： </p><p>　　A、該單錠單板毛絲在牽伸機以上環(huán)節(jié)產生，如組件、紡絲箱等（特點1表明）； </p><p>　　B、該單錠單板毛絲不在組件環(huán)節(jié)上（特點2表明）； </p><p>　　C、在

25、紡絲箱這個環(huán)節(jié)有不穩(wěn)定因素存在（特點3表明）。 </p><p>　　由種種跡象可推斷：問題在紡絲箱這里。 </p><p>　　那么，不穩(wěn)定因素究竟是什么原因造成的呢？ </p><p>　　我們對問題紡絲箱做了跟蹤調查，結果如下： </p><p>　?。?）絲筒毛絲情況：有單根斷頭絲、有絲未斷但毛等癥狀。 </p><

26、;p>　?。?）紡絲箱（如后附紡絲箱結構圖所示）： </p><p>　　1紡絲箱一組加熱器加熱（據(jù)了解這種情況運行快一年了）； </p><p>　　2紡絲箱溫度：1點317℃ 2點317℃ 3點318℃ 4點317℃ 設定值319℃開度值100%。由以上（1）（2）兩種情況并結合紡絲箱圖示判定：紡絲箱不穩(wěn)定因素是由其加熱器故障造成的。A、紡絲箱加熱器共有兩大組，每組都分別由啟動、

27、控制、自動三組加熱器構成（如紡絲箱圖示）。B、紡絲箱正常溫度設定值320℃，沒有特殊情況下，四個點一般均在320℃左右（上述紡絲箱實際溫度并未達到，且開度100%，也就是說，加熱器功率已無法滿足生產需求）。這是否就是單錠單板毛絲的成因呢？ </p><p>　　在紡絲箱加熱器修好后，由原來的單錠單板毛絲變成了單錠雙板毛絲?？磥砑徑z箱加熱器“不是”造成單錠單板毛絲的直接原因，但卻是由其引起的，是間接因素。這是因為長

28、時間用一組加熱器加熱的過程中，使紡絲箱內熱量不勻，形成死角，而物料在紡絲箱內的分支管里受熱不均，流動性差，易停留，造成凝膠，再遇溫度變化，脫落，致物料不純，最后造成毛絲（在一系列的處理過程中，溫度高高低低，尤其明顯）。由此判定紡絲箱內物料分支管受熱不勻是造成紡絲箱管壁凝膠產生，從而導致單錠單板毛絲異常問題出現(xiàn)，是直接原因。而造成紡絲箱內物料分支管受熱不勻主要有以下情況： </p><p>　　1、紡絲箱加熱器壞，

29、長時間不用再啟用情況下易產生單錠單板毛絲。 </p><p>　　2、長時間檢修加熱器易產生單錠單板毛絲。 </p><p>　　3、多次降溫加聯(lián)苯情況下易產生單錠單板毛絲。 </p><p>　　4、聯(lián)苯加多破壞傳熱條件最終導致單錠單板毛絲。 </p><p>　　出現(xiàn)以上情況，在實際生產中更好的措施就是更換紡絲箱。 </p>

30、<p><b>　　5 結論 </b></p><p>　　目前伴隨著全球日益嚴峻的經濟形勢，客戶對我們產品質量的要求也顯得格外嚴格。質量，是企業(yè)的命脈，是企業(yè)的信譽。由此，我們要積極采取措施，從本質上去分析問題，從根本上得以解決，穩(wěn)定生產，保證質量。 </p><p>　　建議，今后為降低紡絲箱管壁凝膠產生，減免單錠單板毛絲異常問題、快速解決，在平時工作

31、中我們就要盡量做好以下工作： </p><p>　　1、準確判斷紡絲箱異常，嚴格控制紡絲箱聯(lián)苯加入量。 </p><p>　　2、平時生產中如遇紡絲箱加熱器壞要及時修換，盡量減免使用單組加熱器。 </p><p>　　3、加強與電儀工段溝通，盡量避免長時間降溫檢修加熱器。 </p><p>　　4、加強工藝控制與檢查，降低防爆片的破裂機率，減

32、少降溫加聯(lián)苯的次數(shù)。 </p><p>　　5、如存在以上情況，當班要作好關于這方面的記錄，以便追溯。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 石華，陳喜成，原絲工藝培訓教材.神馬實業(yè)人力資源處.2007. （內部資料） </p><p>　　[2] 許為全. 熱質交換過程與設備.