聚酰胺 6 纤维的可持续生产：直接熔体纺丝和聚合过程中残留低聚物的有效再利用,ACS Sustainable Chemistry & Engineering

当前位置： X-MOL 学术 › ACS Sustain. Chem. Eng. › 论文详情

Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)

聚酰胺 6 纤维的可持续生产：直接熔体纺丝和聚合过程中残留低聚物的有效再利用
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2023-02-22 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c06974
Shengming Zhang ₁ , Yuhao Wu ₁ , Peng Ji ₂ , Qidi Ran ₃ , Huaping Wang ₁ , Biqiong Chen ₄ , Chaosheng Wang ₁

Affiliation

从聚合反应器直接熔融纺丝 PA6 目前在聚酰胺 6 (PA6) 纤维的工业生产中无法实现，因为其单体（己内酰胺）的水解聚合是可逆反应，需要在熔融前从聚合物中沸水提取低聚物旋转。在这里，我们提出了一种聚合方法，其中通过降低单体开环阶段的温度来控制环状二聚体的含量，并通过缩聚阶段的快速脱挥发分来监测低聚物的含量。因此，PA6 中的低聚物含量低于 1.5 wt%，环状二聚体含量为 0.1-0.3 wt%，比传统 PA6 生产工艺的值低 80% 和 48%。这允许 PA6 纤维在工业规模上直接熔体纺丝（纺丝速度：4000 米/分钟和 10 公斤/小时的连续生产线），将生产时间从 40 多小时减少到 10 小时以内，并且资源能耗降低30%以上。由此产生的 PA6 纤维显示出与使用传统多步纺丝方法纺成的纤维相当的机械和染色性能。此外，在聚合阶段提取的未反应低聚物可直接在聚合中重复使用，无需进一步处理。该工作为工业规模可持续生产PA6纤维提供了一条有效途径，在提高生产效率的同时显着降低了资源消耗和化学废物的产生。4000m/min和10kg/h的连续生产线），生产时间从40多小时缩短到10小时以内，资源消耗减少30%以上。由此产生的 PA6 纤维显示出与使用传统多步纺丝方法纺成的纤维相当的机械和染色性能。此外，在聚合阶段提取的未反应低聚物可直接在聚合中重复使用，无需进一步处理。该工作为工业规模可持续生产PA6纤维提供了一条有效途径，在提高生产效率的同时显着降低了资源消耗和化学废物的产生。4000m/min和10kg/h的连续生产线），生产时间从40多小时缩短到10小时以内，资源消耗减少30%以上。由此产生的 PA6 纤维显示出与使用传统多步纺丝方法纺成的纤维相当的机械和染色性能。此外，在聚合阶段提取的未反应低聚物可直接在聚合中重复使用，无需进一步处理。该工作为工业规模可持续生产PA6纤维提供了一条有效途径，在提高生产效率的同时显着降低了资源消耗和化学废物的产生。由此产生的 PA6 纤维显示出与使用传统多步纺丝方法纺成的纤维相当的机械和染色性能。此外，在聚合阶段提取的未反应低聚物可直接在聚合中重复使用，无需进一步处理。该工作为工业规模可持续生产PA6纤维提供了一条有效途径，在提高生产效率的同时显着降低了资源消耗和化学废物的产生。由此产生的 PA6 纤维显示出与使用传统多步纺丝方法纺成的纤维相当的机械和染色性能。此外，在聚合阶段提取的未反应低聚物可直接在聚合中重复使用，无需进一步处理。该工作为工业规模可持续生产PA6纤维提供了一条有效途径，在提高生产效率的同时显着降低了资源消耗和化学废物的产生。

"点击查看英文标题和摘要"

Sustainable Production of Polyamide 6 Fibers: Direct Melt Spinning and Efficient Reuse of Residual Oligomers during Polymerization

Direct melt spinning of PA6 from a polymerization reactor is currently unachievable in the industrial production of polyamide 6 (PA6) fibers because the hydrolysis polymerization of its monomer (caprolactam) is a reversible reaction which requires a boiling water extraction of oligomers from the polymer before melt spinning. Here, we proposed a polymerization method where the content of the cyclic dimer is controlled by reducing the temperature at the monomer ring-opening stage and the content of oligomers is monitored by rapid devolatilization through the polycondensation stage. As a result, the content of oligomers in PA6 is less than 1.5 wt % and the cyclic dimer is at 0.1–0.3 wt %, which are 80 and 48% lower than the values for the conventional PA6 production process. This allows for direct melt spinning of PA6 fibers at the industrial scale (spinning speed: 4000 m/min and a continuous production line of 10 kg/h), which reduces the production time from over 40 h to within 10 h, and the resource consumption reduces by over 30%. The resulting PA6 fibers show comparable mechanical and dyeing properties to those spun with the conventional multistep spinning method. In addition, the unreacted oligomers extracted during the polymerization stage can be directly reused in the polymerization, with no further treatment. This work provides an effective route to the sustainable production of PA6 fibers at the industrial scale, which significantly decreases the consumption of resources and the generation of chemical wastes while improving the production efficiency.

更新日期：2023-02-22

点击分享查看原文

点击收藏

阅读更多本刊新发论文本刊介绍/投稿指南