第七章--粘胶纤维和新溶剂法纤维素纤维32..优秀PPT.ppt

第七章第七章 粘胶纤维和粘胶纤维和新溶剂法纤维素纤维新溶剂法纤维素纤维第一节第一节 粘胶纤维概述粘胶纤维概述n一、粘胶纤维的发展状况一、粘胶纤维的发展状况n粘胶纤维粘胶纤维(viscose fiber,cellulose viscose):浆粕，经烧碱、二硫化碳处理后浆粕，经烧碱、二硫化碳处理后转化为纤维素黄酸酯溶液纺成的再生纤维转化为纤维素黄酸酯溶液纺成的再生纤维素纤维。素纤维。n 粘胶纤维粘胶纤维n 铜氨纤维铜氨纤维n再生纤维再生纤维n regenerated fiber 醋酯纤维醋酯纤维 n cellulosen acetate fiber n?n自然纤维素(nature cellulose)?粘胶纤维品种粘胶纤维品种:n主要粘胶纤维生产厂：n保定天鹅n吉林化纤n龙涤集团n南平化纤厂n新乡白鹭化纤集团公司 n潍坊巨龙化纤集团有限责任公司n九江化学纤维 厂 n二、粘胶纤维生产的基本过程二、粘胶纤维生产的基本过程纤维素纤维素碱化碱化老成老成黄化黄化溶解溶解熟成熟成混合、过滤、脱泡混合、过滤、脱泡纺丝、拉伸纺丝、拉伸水洗、脱硫、漂白、上油、干燥水洗、脱硫、漂白、上油、干燥纤维纤维水、NaOHCS2水、水、NaOH Na2S次氯酸钠次氯酸钠回收回收废水废水粘胶的制备粘胶的制备纺前准备后处理n三、粘胶纤维的性能及用途三、粘胶纤维的性能及用途n()粘胶纤维的性能粘胶纤维的性能n优点：优点：(1)吸湿性优良。回潮率为12%14%。(2)染色性优良。(3)耐高温。260300变色分解。(4)纤维素的大分子上的羟基多种化学反应。n缺点：缺点：(l)易伸长变形，织物缩水性大，尺寸稳定 性较差，遇水后膨胀，变硬。(2)湿态强度低，模量低。弹性回复和抗皱能差。n(二二)粘胶纤维的用途粘胶纤维的用途n1 1、短纤维、短纤维（staple fiber)：与棉混纺-细布、凡立丁、华达呢等。（2）毛型:51-76mm，纯纺与羊毛混纺 花呢、外套呢等。2、富强纤维：polynosic fiber耐碱好，挺括，不收缩和变形。纯纺做细布、府绸等。与棉、涤等混纺，服装。n3 3、长丝：、长丝：filamentsfilamentsn（1）做服装、被面、床上用品和装饰品。n（2）与棉纱交织，做羽纱，线绨被面。n（3）与蚕丝交织，做乔其纱，织锦缎等。n（4）与涤、锦长丝交织，做晶彩缎、古香缎等。n4、粘胶强力丝(viscose high tenacity yarn）n增加n橡胶骨架n碳纤维n医疗材料功能膜纤维其次节其次节 粘胶纤维原料粘胶纤维原料n粘胶纤维原料：纤维素(浆粕)*烧碱二硫化碳硫酸硫酸锌n一、浆粕一、浆粕n依据原料：依据原料：n木浆木浆n棉浆棉浆n草类浆；草类浆；n对浆粕的品质的要求：对浆粕的品质的要求：(1)纯度高，杂质含量少。D葡萄糖酐以-1，4苷键连接的线性大分子。结构为：纯度用-纤维素和半纤维素表征。-纤维素纤维素：浆粕浸渍在20、17.5%NaOH水溶液中，在45min内不溶解的部分。溶解部分为半纤维素半纤维素。-纤维素是纤维素的长链部分半纤维素 浆粕中的非纤维素碳水化合物 浆粕中的短链(DP200)（2）纤维素DP适中，分散好。（3）膨润度(在碱液中的膨润程度)适中。（4）反应性能好。（5）过滤性能好。n二、其他二、其他1.烧碱：高纯度（96-99%）2.CS2：高浓度，避开CS20.8-52%3.H2SO4:接触法硫酸4.水:工艺水（软水：硬度）第三节第三节 碱纤维的制备碱纤维的制备n“渍压粉”n一、碱化(alkalization)n碱化(浸渍steeping)：浆粕在确定温度、确定浓度的碱液中生成碱纤维素的过程。n目的：制备碱纤维素(alkali cellulose)溶出半纤维素提高纤维素的膨润度,提高反应实力1.1.碱化过程的化学反应碱化过程的化学反应反应特点反应特点：可逆放热2.纤维素结构的变更纤维素结构的变更纤维素的自然结构消逝，生成五种碱纤维纤维素的自然结构消逝，生成五种碱纤维素的变体。素的变体。C6H10O5.NaOH.3H2O(10-20%,0-30)C6H10O5.NaOH.H2O C6H10O5.NaOH.2H2O C6H10O5.0.3NaOH.H2O 3.浆粕的膨化和半纤维素溶出浆粕的膨化和半纤维素溶出浆粕膨润度达浆粕膨润度达4-10倍倍,浆粕毛细孔增大，比浆粕毛细孔增大，比表面增大：表面增大：8 g/m2 300-400g/m2。结果：结果：加速加速CS2进入。进入。破坏氢键，游离出更多的羟基，提高黄化破坏氢键，游离出更多的羟基，提高黄化反应实力。反应实力。有利于半纤维素溶出，产品质量有利于半纤维素溶出，产品质量good？n二、压榨二、压榨(pressing)(pressing)与粉碎与粉碎(shredding)(shredding)n压榨：压出多余的碱液。压榨：压出多余的碱液。n 压出溶解在碱液中的半纤维素压出溶解在碱液中的半纤维素n压榨倍数小，半纤维素少压榨倍数小，半纤维素少?有利？有利？n粉碎：增大反应表面，提高反应速度和匀粉碎：增大反应表面，提高反应速度和匀整性。撕碎：整性。撕碎：0.1-5mm0.1-5mmn表观密度：表观密度：120-150kg/m3120-150kg/m3。n三、碱纤维素生产流程三、碱纤维素生产流程工作碱桶输送带浆粕碱液计量桶浆粥泵压力平衡桶压榨机预粉碎辊粉碎机压实机清洗碱液泵碱液泵浸渍桶输送带n四、浸压粉的工艺限制四、浸压粉的工艺限制n1 1、浸渍时间、浸渍时间n浸渍时间对碱纤维素的影响示于图浸渍时间对碱纤维素的影响示于图7-67-6。时间半纤维素溶出纤维素聚合度羧基含量图7-6古典：4560min连续：1520minn2.浸渍温度 n浸渍温度对碱纤维素影响见图77。纤维素聚合度膨胀度用碱量半纤维素溶出温度图77n低温有利于碱纤维素的生成，但纤维素猛烈膨润而致使压榨困难；n温度过高,碱纤维素的水解反应和氧化降解反应加速。n古典法的浸渍温度25，n连续法和五合机法:4045。n3.浸渍碱液浓度浸渍碱液浓度n浸渍碱液浓度对黄酸酯的酯化度及粘胶的过滤性能影响见图78。n 碱浓度21%22%时，粘胶的过滤性能快速下降。n 碱浓度:20%n4浸渍液中半纤维素的浓度n半纤维素的浓度高，半纤维素溶出难，粘胶性能差；n半纤维素的浓度高，碱液粘稠度大，碱纤维素的压榨难。n半纤维素过低，回收难。n棉浆：10g/Ln木浆草浆：20g/Ln5.浆粥浓度n100升浆粥中含有绝干浆的质量（千克）。n浆粥浓度低，浸渍匀整性好，半纤维素溶出简洁，但设备实力低。n一般为4%-6%第四节第四节 碱纤维素的老成碱纤维素的老成n老成(ageing)：在恒定温度，确定时间下碱纤维素氧化降解，使DP降到工艺要求。n目的：调整DPn 调整粘度n一、纤维素的降解机理n氧化降解。n引发：RCHO+O2-RCHO+HOO RCHO+O2-RCO-OO RCO-OO+RH-RCO-OOH+Rn自动催化：RCOOH-RO+OH RO+RH-RHO+R OH+RH-H2O+Rn终止：RR-R-R ROR-RO R RORO-RO-ORn二、碱纤维素老成的工艺二、碱纤维素老成的工艺n1.老成时间老成时间n如图如图79。n起始降解较快速，随着时起始降解较快速，随着时间的推移，降解速率渐渐下间的推移，降解速率渐渐下降。降。n温度温度老成时间老成时间n2.老成温度n温度对纤维素降解的影响如图 7-10。n 老成温度，降解快。n老成温度 老成时间 老成温度 老成时间n老成方式：老成方式：长丝：常温老成(1825,4060h)中温老成(3034,1218h)短纤维：高温老成(5060,26h)n3.碱纤维素的压榨与粉碎度碱纤维素的压榨与粉碎度n压榨倍数越高，降解越慢；n粉碎度越高，降解速度越快。？n4.碱纤维素中的半纤维素含量碱纤维素中的半纤维素含量n半纤维素是氧的接受体，消耗氧,延缓老成。第五节第五节 纤维素黄酸酯的制备及溶解纤维素黄酸酯的制备及溶解n黄化黄化:碱纤维素在限制的条件下与碱纤维素在限制的条件下与cs2反应，反应，生成纤维素黄酸酯的过程。生成纤维素黄酸酯的过程。n目的目的:在纤维素大分子上引入黄酸基团在纤维素大分子上引入黄酸基团n作用作用:nA增大纤维素大分子间距离，进一步减弱大增大纤维素大分子间距离，进一步减弱大分子间的作用力分子间的作用力(氢键氢键)；nB.提高纤维素的溶解实力。亲水性的黄酸提高纤维素的溶解实力。亲水性的黄酸基团的溶剂化作用，使碱纤维素转变为可基团的溶剂化作用，使碱纤维素转变为可溶于水或稀碱中的纤维素黄酸酯。溶于水或稀碱中的纤维素黄酸酯。n 一、黄化过程的化学反应一、黄化过程的化学反应n()黄化主反应黄化主反应n碱纤维素的黄化反应发生在大分子的葡萄糖基环的羟基上，反应式表示如下：nX:取代度。表示每个单元被取代的羟基数，或结合的黄酸基数目。n黄化反应程度黄化反应程度(酯化度酯化度r):平均每100个葡萄糖基环结合的CS2 的mol数目。n黄化反应特点：n(1)反应产物具有明显的非均一性。反应体系存在固相(碱纤维素)、液相(CS2、水)、和气相(CS2 气、水蒸气)，是个多相反应；碱纤维素宏观形态(粒度)和聚集态(晶态与非晶态分布)不匀整；纤维素糖环上的三个羟基反应实力不同，仲羟基酸性较强，黄化反应主要发生在仲羟基上，CS2过量时，伯羟基参与反应。纤维素黄酸酯溶解性条件：r50)，黄酸基团分布较匀整。(2)可逆平衡反应。水为黄化反应的活化剂，没有水存在，反应不行能进行；黄化反应本身亦生成水。但是，体系中的水又会使生成的纤维素黄酸酯分解。n提高温度，逆向反应速度增长较快，平衡向降低酯化度方向移动。n(二二)黄化时的副反应黄化时的副反应n(l)纤维素黄酸酯的水解和皂化：n n(2)CS2 与NaOH反应：n(3)半纤维素的黄化及其黄化产物的分解：n半纤维素与CS2反应生成各种黄化产物，其亦皂化和分解。n生成的Na2 CS3能使纤维素黄酸酯及粘胶呈特征性的桔黄色。n副反应害处：n消耗了大量CS2(占20%30%)，n降低了纤维素黄酸酯的r值，影响溶解性能，造成经济上的奢侈；n生成很多盐类多硫化物，这类强电解质降低了粘胶的稳定性；n副反应生成的大量H2S、CS2 等有毒气体，造成污染环境。n二、黄化的工艺及其限制二、黄化的工艺及其限制n1.黄化温度黄化温度n黄化温度黄化温度反应速度反应速度n 反应匀整性反应匀整性n 黄酸酯的黄酸酯的r 值值 n 黄酸酯的溶解性能黄酸酯的溶解性能n 粘胶的过滤性能粘胶的过滤性能n 可纺性。可纺性。放热反应，温度，纤维素黄酸酯所能达到的最高酯化度(r值)；温度，反应速度，达最高酯化度时间温度，副反应速度，纤维素黄酸酯的分解加速，CS2消耗量增加。生产中按三种方法限制:升温黄化(始温2123，终温2830)倒温黄化(始温 30-33，终温2527)定温黄化。(如图713)。n2.CS2加入量黄化时CS2量=f(r、CS2利用率、纤维素)一般，CS2用量为30%35%(对a-cell)。五合机，CS2用量为为36%40%；碱纤维素中半维素含量降低，CS2用量黄化温度降低，CS2 用量低温的倒温黄化，CS2 用量（30%）浆粕的反应性能越好，CS2需用越少。*黄化前，先解除空气，再加入CS2好！。3.黄化浴比黄化浴比:黄化系统中固态物料(干浆粕)的质量(kg)与液态物料(碱液、水、CS2)体积(L)之比值。浴比小，碱纤维素密度大，CS2 扩散难，黄化不匀整。增大浴比，纤维素的膨胀度增大。黄化反应加快，匀整性好。2.64.0。湿黄化3.54.0干黄化法2.6 3n4.黄化时间黄化时间=f(黄化温度、体系内压力、方法及原料的性质)黄化时间为1.52h。黄化反应过程如图714所示。随反应时间延长r值增大。60min以内，其增长速度减缓，60150min内，r值快速上升150min 后，r值=C缩短黄化时间方法：黄化前先解除空气，再加入CS2用反应性能良好的原料浆粕干法黄化：100120min；湿法黄化：80100min。n三、纤维素黄酸酯的溶解三、纤维素黄酸酯的溶解n(一一)溶解历程溶解历程n纤维素黄酸酯的溶解：NaOH和水分子向黄酸酯内部扩散；黄酸基团发生溶剂化黄酸酯溶胀，大分子间距离扩大微晶破坏黄酸酯分子进入溶液溶解粘胶。溶质与溶剂相互扩散的传质。n溶解为过程。低温有利于溶解。n(二二)溶解的影响因素及工艺限制溶解的影响因素及工艺限制n1.纤维素黄酸酯的内在结构和性质纤维素黄酸酯的内在结构和性质n酯化度酯化度溶解度溶解度，溶剂的种类多。，溶剂的种类多。n （r=50，溶于水；，溶于水；r=125150时，还时，还能溶于酒精、丙酮）能溶于酒精、丙酮）n纤维素黄酸酯的组织结构越疏松，晶区结纤维素黄酸酯的组织结构越疏松，晶区结构破坏越多，亦然。构破坏越多，亦然。n黄酸基团分布越匀整。黄酸基团分布越匀整。n纤维素黄酸酯的聚合度下降，溶解度和溶纤维素黄酸酯的聚合度下降，溶解度和溶解速度提高。解速度提高。n2.溶解温度纤维素黄酸酯与NaOH相平衡图具有下临界混溶温度特征(见图715)。降低温度能增加溶解度。n3.搅拌与研磨细有利搅拌有利n五、黄化车间的平安与防护五、黄化车间的平安与防护n(l)削减削减CS2气体的散发。气体的散发。n(2)加强通风排毒，使室内加强通风排毒，使室内CS2 10mg/m3。n(3)禁高温顺明火。禁高温顺明火。n(4)留意黄化操作平安留意黄化操作平安n(5)保证设备防爆装置正常，接受防爆建筑。保证设备防爆装置正常，接受防爆建筑。n(5)车间内外有灭火、消防设备。车间内外有灭火、消防设备。n(6)留意人身平安防护。留意人身平安防护。第七章第七章 粘胶纤维和粘胶纤维和新溶剂法纤维素纤维新溶剂法纤维素纤维第六节第六节 粘胶的纺前准备粘胶的纺前准备n混合、熟成、过滤、脱泡n一、粘胶的混合n削减各批粘胶因工艺或操作波动而引起的质量不匀整性；n粘胶混合机起缓冲的作用。n二、粘胶的熟成n熟成:粘胶在放置过程中发生一系列的化学变更和物理化学变更。n(一)熟成过程的化学反应n1.黄酸酯的转化反应n水解、皂化反应补充黄化和再酯化。n补充黄化或再酯化反应（未反应的羟基或黄酸酯分解后游离出来的羟基）：n水解和皂化，黄酸基团分解，rn补充黄化和再黄化作用，使r。n事实上，补充黄化水解和皂化，粘胶的r 黄酸基团分布的匀整性。(图719)。n2.副反应产物的转化反应n黄酸酯分解的副产物和黄化过程生成的副产物相互作用，或这些副产物受氧化作用，使粘胶体系发生困难的副反应。nNa2SCS2Na2CS3n3CS2+6NaOH-2Na2CS3+Na2CO3+3H2OnCS2+6NaOH-3H2O+2Na2S+Na2CS3n多种硫化物亦发生转换反应：nNa2S+CS2-Na2CS4nNa2CS4+Na2SO3-Na2S2O3+Na2CS3nNa2CS4+Na2S-Na2S2+Na2CS3nNa2S+(X-1)S-Na2SXn氧化剂(如H2O2和NaCIO和Na2S等)的加入，会显著加快熟成；而还原剂(如Na2SO3等)推迟熟成。n(二)熟成过程中的物理化学变更n1.粘胶粘度的变更n在熟成过程中，粘胶的粘度起先时不断下降，达到最低点，然后缓缓上升。确定时间后，粘度急剧上升，最终使粘胶全部凝固(见图720)。n 粘胶粘度变更缘由：n熟成起先时，由于补充黄化和再黄化作用。n一方面在纤维素结晶部分渐渐引入黄酸基团，使黄酸基团分布匀整性提高，结晶也逐步拆散。n另一方面，纤维素基环6位碳原子上羟基逐步反应，引入黄酸基团，使黄酸基团在2、3和6位上的分布匀整性有所改善，粘胶粘度下降。当粘胶的粘度下降到最低点时，纤维素黄酸醋的水解和皂化反应较明显，随着酯化度下降，脱溶剂化和结构化程度增加，粘度起先上升。再延长熟成时间，黄酸酯酯化度接着下降，副反应产物不断增多，纤维素大分子间因氢键的作用而不断凝集，故粘胶的粘度便急剧上升。n2.粘胶熟成度的变更n熟成度：粘胶对凝固作用的稳定程度。n用氯化铵值或“盐值”表示。n氯化铵值：在100mL粘胶中，加入浓度为10%NH4 CI水溶液，直至粘胶起先胶凝时所用的NH4 CI溶液的数量(mL)。nNH4CI值越小，表示粘胶的熟成度越高。盐值：指能使粘胶起先析出沉淀时所用的NaCl水溶液的浓度，以质量分数(%)表示。n(三)粘胶熟成的工艺限制n温度与时间等效。熟成温度上升10，熟成时间可缩短810h。n连续熟成是在流淌和搅拌状态下进行。n间歇式熟成是将粘胶静置于圆形的粘胶桶中进行。1820，2030h。少应用。n熟成度：912(10%NH4CI)，n落球粘度为4060S。n三、粘胶的过滤三、粘胶的过滤n(一一)粘胶中的粒子粘胶中的粒子n有机类：有机类：n纤维或纤维片段，即未反应、或轻度溶纤维或纤维片段，即未反应、或轻度溶胀的纤维和纤维片段；胀的纤维和纤维片段；n纤维凝胶：高度溶涨未溶解的片段；纤维凝胶：高度溶涨未溶解的片段；n凝胶粒子：凝胶粒子：DP高、高、r低、未完全溶解的纤低、未完全溶解的纤维细胞或细胞壁残骸，颗粒；维细胞或细胞壁残骸，颗粒；n胶皮：透亮或半透亮胶膜、胶块、胶粒。胶皮：透亮或半透亮胶膜、胶块、胶粒。n无机类n结晶体，是一些金属盐类，如钙、硅、铁、钠等盐类结晶；n尘土、铁锈、碳粒和沙粒。n一般板框式压滤机，连续自动反洗滤机。n连续自动反洗滤机过滤的粘胶质量高，损耗少，投资费用少，自动化程度高。n四、粘胶的脱泡四、粘胶的脱泡n(一一)粘胶中的气泡粘胶中的气泡n空气：溶解于粘胶中空气：溶解于粘胶中(通常为通常为89ml/L粘胶粘胶)n 气泡气泡(约为约为2060ml/L粘胶粘胶)。n气泡，会使纺丝发生困难，并且会使成品气泡，会使纺丝发生困难，并且会使成品纤维的品质下降。纤维的品质下降。n形成形成“气泡丝气泡丝”，降低成品纤维的强力。，降低成品纤维的强力。n粘胶在纺丝前必需脱泡。空气泡的含量应粘胶在纺丝前必需脱泡。空气泡的含量应小于小于0.001%。n(二二)脱泡方法脱泡方法n 目前生产中的脱泡方法有静置脱泡和连目前生产中的脱泡方法有静置脱泡和连续脱泡。续脱泡。n1.静置脱泡静置脱泡n在恒定的室温下将粘胶静置于脱泡桶中，在恒定的室温下将粘胶静置于脱泡桶中，桶内真空度维持桶内真空度维持8793kPa。n温度越高、真空度越高或粘胶的液层厚度温度越高、真空度越高或粘胶的液层厚度越小和粘度越低，脱泡简洁。越小和粘度越低，脱泡简洁。n2.连续脱泡n是强化快速的脱泡方法。其原理：n使粘胶形成薄层，沿斜面渐渐流下，以缩短气泡逸出表面的路程和时间；n接受高的真空度，以削减粘胶中溶解的空气量和加速气泡胀大、裂开，并使粘胶中的水分沸腾，以带出粘胶中的空气。第七章第七章 粘胶纤维和粘胶纤维和新溶剂法纤维素纤维新溶剂法纤维素纤维第七节第七节 粘胶的纺丝拉伸粘胶的纺丝拉伸n一、工艺流程一、工艺流程（见图7-25,7-26）n二、成型中的化学反应二、成型中的化学反应n（一）主反应：n1、还原:nC6H7O2(OH)2OC=Sn+nH2SO4 SNaC6H7O2(OH)3n+nNaHSO4+nCS2n2、中和：nH2SO4+NaOH-Na2SO4+H2On（二）副反应nNa2S+H2SO4-Na2CS4+H2SnNa2CS3+H2SO4-Na2SO4+CS2+H2SnNa2SX+H2SO4-Na2SO4+H2O+SO2 nNa2S2O3H2SO4Na2SO4+H2O+SO2+SnNa2CO3H2SO4Na2SO4+H2O+CO2可见，再生纤维与原料浆粕具有相同的化学结构，但分子结构和聚集态结构不同。主副反应消耗大量H2SO4生成Na2SO4，凝固浴组成变更，要求凝固浴循环补液。主副反应生成H2S、SO2，CS2等有毒气体，纺丝排风。与其他合成纤维不同，粘胶成型涉及化学反应，反应对结构与性能有影响。n二、凝固浴的组成与作用二、凝固浴的组成与作用n硫酸：硫酸：n与纤维素黄酸酯反应使纤维素还原。与纤维素黄酸酯反应使纤维素还原。n中和原液中的氢氧化钠，促进粘胶凝固。中和原液中的氢氧化钠，促进粘胶凝固。n促进粘胶中的副产物水解。促进粘胶中的副产物水解。n硫酸钠：硫酸钠：n与与硫硫酸酸产产生生同同离离子子效效应应，降降低低体体系系H+的的浓浓度度，延延缓缓纤纤维维素素黄黄酸酸酯酯分分解解，使使丝丝条条离离浴时有确定的酯化度和塑性。承受拉伸。浴时有确定的酯化度和塑性。承受拉伸。n强电解质，促进粘胶脱水凝固。强电解质，促进粘胶脱水凝固。n硫酸锌：n与硫酸钠作用相同。n另有：（1）与纤维素黄酸酯反应生成纤维素黄酸锌，延缓纤维素黄酸酯分解，保持塑性，便于拉伸。促进小结晶形成，改善力学性能及柔韧性。n2C6H7O2(OH)2OC=Sn+ZnSO4Na2SO4+SNaC6H7O2(OH)2OC=SnS=COC6H7O2(OH)2nS-Zn-Sn（2）纤维素黄酸锌作为结晶中心，避开纤维中产生大的晶块使纤维有匀整的微晶改善纤维的力学性能。n凝固浴的组成与作用机理n四、成型过程中的物理化学变更四、成型过程中的物理化学变更n（一）纺丝成型过程中的双扩散（一）纺丝成型过程中的双扩散n 中和、盐析、交联、分解和再生等作用，丝条固化。SN薄膜一般粘胶凝固:盐析和纤维素的再生；强力丝凝固:黄酸酯的交联与盐析作用；高模纤维:中和作用。（二）凝胶丝条的生成进入凝固浴形成的粘胶细流 凝胶丝条（纤维素网络结构为主的凝胶相和以低分子为主的液相）双扩散作用n纤维素黄酸酯在粘胶中存在形式：n以分子状态、微晶和缔合体n网络中间的空隙，充填着水、碱、凝固剂等低分子溶液。n凝固是从表面渐渐向中心推动的，如图727。n五、纺丝的形响因素及工艺限制五、纺丝的形响因素及工艺限制n（一）粘胶的组成及性质（一）粘胶的组成及性质n1组成组成 n指粘胶中主要组分（指粘胶中主要组分（a纤维素和纤维素和NaOH）的）的含量。含量。na纤维素含量高，有利于提高成型纤维的强纤维素含量高，有利于提高成型纤维的强度和降低成本，但会使粘胶的结构粘度上度和降低成本，但会使粘胶的结构粘度上升和熟成加快，使工艺限制困难。升和熟成加快，使工艺限制困难。n用碱比，即NaOHa-纤维素。n碱比大，粘胶稳定，粘度低，成型减慢。不同品种纤维纺丝粘胶的组成如表77。n表77几种粘胶纤维的组成n2粘度n落球粘度为50s时，RMAX最大，可纺性最好。n超过50s，RMAX下降。粘胶输送和过滤困难。n粘度在 50s左右。n3熟成度 n氯化铵值达到812时，可纺性最好（见图729）。n 熟成度高，粘胶成型快，结构不匀，机械性能差，染色匀整性差，在水中的膨润度较大。n 熟成度低，纺丝稳定性下降。n4粘胶中的粒子及气泡n堵塞喷丝孔，造成单丝断裂或纺丝断头；n堵塞烛形滤器或组件滤层，使供胶量削减；n小凝胶粒子带入初生纤维形成结构上的缺陷；n气泡也会造成粘胶可纺性能及成品纤维品质下降。n（二）纺丝速度（二）纺丝速度n粘胶纤维纺丝速度因品种而异。粘胶纤维纺丝速度因品种而异。n一般粘胶长丝、短纤维为一般粘胶长丝、短纤维为6080mmin；n强力纤维为强力纤维为 40 60mmin；n富强纤维为富强纤维为 20 30mmin。n因设备不同而异。因设备不同而异。n离心式纺丝机离心式纺丝机 (6075mmin)n (90100mmin；n连续纺丝机连续纺丝机 (5060mmin)n 高纺丝速度会引起下述的困难：（l）纤维素黄酸酯来不及凝固和分解；（2）丝条与凝固浴的摩擦阻力过大；n提高纺丝速度措施：提高凝固浴中H2SO4的浓度和凝固浴温度；增加丝条在凝固浴的浸没长度；在粘胶或凝固浴中加入助剂。n（三）凝固浴的组成及温度（三）凝固浴的组成及温度n1凝固浴各组分浓度n在保证粘胶细流良好地凝固和纤维素黄酸酯适度分解的前提下，H2SO4 低好。nH2SO4 太低，凝固长度过长，引起单丝早期断裂。n浓度过高，凝固过剧，纤维脆硬，拉伸时易脆断。n含碱量 纺丝速度，H2SO4应n浸长熟成度 凝固浴温度 H2SO4 nNa2SO4及ZnSO4应与H2SO4 相协作。nNa2SO4及ZnSO4 降低浴中H+，抑制纤维素的再生作用，纤维皮层厚度和柔韧性增加，可拉伸性能提高。n品种不同，凝固浴不同，如表79。n2，凝固浴温度n温度影响双扩散而影响粘胶的凝固和纤维素再生。n凝固浴温度过高，纤维成型过快，不但使纤维品质下降，还会使纺丝操作困难；n温度过低，粘胶细流凝固过慢，不能正常纺丝。使Na2SO4结晶析出，造成纺丝困难。n上升温度与提高H2 SO4 浓度在工艺上有等效性。n六、纤维的拉伸取向六、纤维的拉伸取向n拉伸使处于混乱状态的大分子或其结构单拉伸使处于混乱状态的大分子或其结构单元（缔合体和微晶）在拉力作用下，沿纤元（缔合体和微晶）在拉力作用下，沿纤维轴方向取向排列，提高强度降低延长。维轴方向取向排列，提高强度降低延长。n拉伸：喷丝头拉伸、塑性拉伸和回缩。拉伸：喷丝头拉伸、塑性拉伸和回缩。n1喷丝头拉伸喷丝头拉伸n属于粘流拉伸，粘胶处于流淌状态，链活属于粘流拉伸，粘胶处于流淌状态，链活动实力较大，取向同时解取向，无效拉伸，动实力较大，取向同时解取向，无效拉伸，对取向度贡献不大。对取向度贡献不大。n喷丝头拉伸率（喷丝头拉伸率（2020）n2塑性拉伸n粘胶细流已基本凝固，但可塑，在拉应力的作用下，大分子及其结构单元产生滑移，沿拉伸方向取向排列。粘胶纤维中大分子原有的结构（如缔合点）被部分破坏（拆散），重新建立更多新的缔合点，取向得以巩固。n塑化拉伸增加，纤维强度增加，延长度降低。n3松弛回缩n纤维经拉伸取向，纤维的强度虽高，但延长度却低，脆性大。拉伸后赐予纤维适当的回缩（松弛），以消退纤维的内应力，改善纤维的韧性，使纤维的断裂延长度和钩接强度有所提高。n生产一般粘胶长丝时，n惊惶式，回缩率（212）；n松弛式（丝饼）回缩率（1220）；粘胶短纤维：回缩率（1535）。n第八节第八节 新溶剂法纤维素纤维（新溶剂法纤维素纤维（Lyocell）nLyocell：通过有机溶剂纺丝法制得的纤维：通过有机溶剂纺丝法制得的纤维素纤维。素纤维。Tencel。n一、一、lyocell纤维的特点纤维的特点n1.原料丰富原料丰富n2.工艺简洁工艺简洁n与传统的粘胶法相比，与传统的粘胶法相比，Lyocell工艺及周期工艺及周期大大缩短。大大缩短。n3.符合环保要求符合环保要求n“绿色纤维绿色纤维”-闭路式生产 完全封闭的工艺流程。NMMO的回收率已达99.7%以上。-溶剂无毒-有利于爱护自然资源-废弃物可生物降解4.纤维性能优异 -具有全部纤维素纤维的特性-强度高，与涤纶相当，特殊是湿强-沸水收缩率低-易于原纤化n二、二、Lyocell纤维的生产工艺纤维的生产工艺n英国英国Courtaulds公司研制开发。奥地利、公司研制开发。奥地利、美、法、德等已有该纤维的生产技术。美、法、德等已有该纤维的生产技术。nLyocell纤维的生产技术原理是以纤维的生产技术原理是以N甲基甲基吗啉吗啉N氧化物（氧化物（NMMO）的水溶液为溶）的水溶液为溶剂干脆溶解纤维素，再通过溶剂法制得的剂干脆溶解纤维素，再通过溶剂法制得的纤维素纤维。纤维素纤维。nLyocell纤维生产工艺：纤维生产工艺：n1.将纤维素浆粕溶解在将纤维素浆粕溶解在NMMO的水溶液中，的水溶液中，形成稳定的浓溶液（形成稳定的浓溶液（10%-20%）；）；n2、经过滤、脱泡后的纺丝液在稀氯化胺溶液的凝固液中沉淀析出纤维素，形成纤维；n3、再经洗涤、拉伸、干燥等后加工，形成可供纺织的纤维素纤维。纤维素碱化老成黄化溶解熟成过滤、脱泡纺丝脱硫、漂白、上油、干燥纤维NaOH,H2OCS2NaOH,H2OH2O回收废水NMMO回收纤维素纤维素溶解过滤、脱泡纺丝水洗、漂白、上油、干燥纤维NMMO,H2O冷凝水n三、三、Lyocell纤维的应用纤维的应用n1.服装领域n2.产业领域n过滤材料n非织造布-湿铺和干铺 -热粘 -水刺n香烟滤咀n涂层织物n耐磨基布