1-4 化学纤维的生产方法概述.ppt

第四节第四节 化学纤维的生产方法概述化学纤维的生产方法概述 1广东纺织职业技术学院化学纤维的制造可概括为以下四个工序：化学纤维的制造可概括为以下四个工序：原料原料制备制备 纺丝流体纺丝流体（熔体或溶（熔体或溶液）制备液）制备 化学纤维的化学纤维的纺丝成型纺丝成型 化学纤维化学纤维的后加工的后加工 一、原料制备一、原料制备 1 1、再生纤维、再生纤维 天然高分天然高分子聚合物子聚合物 由天然高分子聚合物经化学加工制造而成，其原由天然高分子聚合物经化学加工制造而成，其原料制备过程是将天然高分子化合物经一系列的化学处料制备过程是将天然高分子化合物经一系列的化学处理和机械加工，提纯去除杂质。理和机械加工，提纯去除杂质。2广东纺织职业技术学院3广东纺织职业技术学院天然高聚物经化学处理和机械加工天然高聚物经化学处理和机械加工4广东纺织职业技术学院合成合成纤维纤维 以石油、煤、天然气及一些农副产品等低分以石油、煤、天然气及一些农副产品等低分子为原料制成单体后，经过化学反应，聚合而子为原料制成单体后，经过化学反应，聚合而成具有一定官能团、一定平均分子量和分子量成具有一定官能团、一定平均分子量和分子量分布的线型聚合物，然后再制成纤维。由于聚分布的线型聚合物，然后再制成纤维。由于聚合方法和聚合物的性质不同，合成的聚合物可合方法和聚合物的性质不同，合成的聚合物可能是熔体状态或溶液状态。能是熔体状态或溶液状态。2、合成纤维、合成纤维5广东纺织职业技术学院单体经聚合成为线型聚合物单体经聚合成为线型聚合物6广东纺织职业技术学院7广东纺织职业技术学院成纤聚合物的要求：成纤聚合物的要求：1 1、线型高聚物、支链少；、线型高聚物、支链少；2 2、分子间有相互作用力；、分子间有相互作用力；3 3、较高分子量和较窄分子量分布；、较高分子量和较窄分子量分布；4 4、热稳定性好。、热稳定性好。8广东纺织职业技术学院二、纺丝流体（熔体或溶液）的制备二、纺丝流体（熔体或溶液）的制备 纺丝液纺丝液的制备的制备熔体法熔体法纺丝纺丝熔体熔体溶液法溶液法纺丝纺丝溶液溶液表表1-3 1-3 几种主要成纤高聚物的热分解温度和熔点几种主要成纤高聚物的热分解温度和熔点 9广东纺织职业技术学院（一）纺丝熔体的制备（一）纺丝熔体的制备 凡高聚物的熔点低于其分解温度的，多采用将高聚物熔融成流动的熔体（纺丝熔凡高聚物的熔点低于其分解温度的，多采用将高聚物熔融成流动的熔体（纺丝熔体）进行纺丝（如涤纶、锦纶、丙纶等）。熔体纺丝法用于工业生产有两种实施方法：体）进行纺丝（如涤纶、锦纶、丙纶等）。熔体纺丝法用于工业生产有两种实施方法：一是熔体直接纺丝；另一种是切片纺丝。一是熔体直接纺丝；另一种是切片纺丝。图图1-2 1-2 熔体纺丝法制备纤维的工艺流程熔体纺丝法制备纤维的工艺流程 10广东纺织职业技术学院（二）纺丝溶液的制备（二）纺丝溶液的制备 采用溶液纺丝法时，纺丝溶液的制备有两种方法：一是直接利采用溶液纺丝法时，纺丝溶液的制备有两种方法：一是直接利用聚合后得到的聚合物溶液作为纺丝原液，称为用聚合后得到的聚合物溶液作为纺丝原液，称为一步法；一步法；二是将聚二是将聚合物溶液先制成颗粒状或粉末状的成纤聚合物，然后再溶解，以获合物溶液先制成颗粒状或粉末状的成纤聚合物，然后再溶解，以获得纺丝液，称为得纺丝液，称为二步法。二步法。图图1-3 1-3 纺前准备流程示意图纺前准备流程示意图 11广东纺织职业技术学院三、化学纤维的纺丝成型三、化学纤维的纺丝成型 将纺丝熔体或溶液，用纺丝泵（或称计量泵）连续、定量而均匀地从喷将纺丝熔体或溶液，用纺丝泵（或称计量泵）连续、定量而均匀地从喷丝头的喷丝孔中压出，呈液体细丝状，再在适当介质中固化成细丝，这一过丝头的喷丝孔中压出，呈液体细丝状，再在适当介质中固化成细丝，这一过程称为纺丝，这是化学纤维生产的核心工序。常用的纺丝方法根据纺丝流体程称为纺丝，这是化学纤维生产的核心工序。常用的纺丝方法根据纺丝流体制备的方法和液体细丝固化的方法不同，分为熔体纺丝和溶液纺丝（又分为制备的方法和液体细丝固化的方法不同，分为熔体纺丝和溶液纺丝（又分为湿法纺丝和干法纺丝）两类。湿法纺丝和干法纺丝）两类。（一）熔体纺丝（一）熔体纺丝 熔体纺丝是将成纤高聚物熔体经纺丝喷丝头流出熔体细流、在周围空气熔体纺丝是将成纤高聚物熔体经纺丝喷丝头流出熔体细流、在周围空气（或水）中冷却凝固成型的方法。如涤纶、锦纶、丙纶等采用熔体纺丝方法（或水）中冷却凝固成型的方法。如涤纶、锦纶、丙纶等采用熔体纺丝方法制得。此法流程短、纺丝速度高、纺丝速度一般为制得。此法流程短、纺丝速度高、纺丝速度一般为9009001200m/min1200m/min，高速纺高速纺丝可达丝可达4000m/min4000m/min以上，成本低，但喷丝板孔数较少，长丝以上，成本低，但喷丝板孔数较少，长丝1 1150150孔，短纤维孔，短纤维一般为一般为300300800800孔，高的可达孔，高的可达1000100020002000孔，甚至更多。孔，甚至更多。若用常规圆形喷丝孔，则纺得的纤维截面大多为圆形；采用异形喷丝孔，则若用常规圆形喷丝孔，则纺得的纤维截面大多为圆形；采用异形喷丝孔，则纺得的纤维截面为异形。纺得的纤维截面为异形。该法适用于能熔化、易流动、不易分解的高聚物。该法适用于能熔化、易流动、不易分解的高聚物。12广东纺织职业技术学院13广东纺织职业技术学院（二）溶液纺丝（二）溶液纺丝 溶液纺丝分为湿法纺丝和干法纺丝。溶液纺丝分为湿法纺丝和干法纺丝。湿法纺丝湿法纺丝是将高聚物在溶剂（无机、有机）中配成纺丝溶液后经喷丝是将高聚物在溶剂（无机、有机）中配成纺丝溶液后经喷丝头流出细流，在凝固浴中凝固成型的方法。腈纶、维纶、粘胶纤维、氯纶头流出细流，在凝固浴中凝固成型的方法。腈纶、维纶、粘胶纤维、氯纶等等可以采用湿法纺丝方法制得。此法喷丝板孔数较多，一般为等等可以采用湿法纺丝方法制得。此法喷丝板孔数较多，一般为400040002000020000，高的可达，高的可达5 5万孔以上。但纺丝速度低，约为万孔以上。但纺丝速度低，约为5050100m/min100m/min。由于液由于液体凝固剂的固化作用，虽然仍是常规圆形喷丝孔，但纤维截面大多不呈圆体凝固剂的固化作用，虽然仍是常规圆形喷丝孔，但纤维截面大多不呈圆形，且有较明显的皮芯结构。该法适用于不耐热、不易熔化但能溶于某一形，且有较明显的皮芯结构。该法适用于不耐热、不易熔化但能溶于某一种溶剂中的高聚物。种溶剂中的高聚物。干法纺丝干法纺丝是将纺丝溶液经喷丝形成细流，溶剂被加热介质（空气或氮是将纺丝溶液经喷丝形成细流，溶剂被加热介质（空气或氮气）挥发带走的同时，使得高聚物凝固成丝的方法。腈纶、维纶、氯纶、气）挥发带走的同时，使得高聚物凝固成丝的方法。腈纶、维纶、氯纶、氨纶、醋酯纤维等可以采用干法纺丝。干法纺丝要求采用易挥发的溶剂溶氨纶、醋酯纤维等可以采用干法纺丝。干法纺丝要求采用易挥发的溶剂溶解高聚物。此法纺丝速度较高，约为解高聚物。此法纺丝速度较高，约为200200500m/min500m/min，成品质量好。但喷丝成品质量好。但喷丝孔数较少，一般为孔数较少，一般为300300600600孔，辅助设备多，成本高。孔，辅助设备多，成本高。14广东纺织职业技术学院Acrylic Tow FiberAcrylic Staple Fiber15广东纺织职业技术学院表表1-4 1-4 三种基本纺丝成型方法的特征三种基本纺丝成型方法的特征 除了上述三种经典纺丝方法以外，现在出现了化学反应纺丝、复合纤维纺丝、除了上述三种经典纺丝方法以外，现在出现了化学反应纺丝、复合纤维纺丝、干湿法纺丝、乳液纺丝、悬浮纺丝、冻胶纺丝、液晶纺丝、相分离纺丝等方法。干湿法纺丝、乳液纺丝、悬浮纺丝、冻胶纺丝、液晶纺丝、相分离纺丝等方法。16广东纺织职业技术学院四、化学纤维的后加工四、化学纤维的后加工 （后处理）（后处理）纺丝流体从喷丝孔中喷出刚固化的丝称为初生纤维。初生纤维虽已成丝状，纺丝流体从喷丝孔中喷出刚固化的丝称为初生纤维。初生纤维虽已成丝状，但其结构还不完善，物理机械性能较差，如伸长大、强度低、尺寸稳定性差，沸但其结构还不完善，物理机械性能较差，如伸长大、强度低、尺寸稳定性差，沸水收缩率很高，纤维硬而脆，没有使用价值，还不能直接用于纺织加工。为了完水收缩率很高，纤维硬而脆，没有使用价值，还不能直接用于纺织加工。为了完善纤维的结构和性能，得到性能优良的纺织用纤维，必须经过一系列的后加工。善纤维的结构和性能，得到性能优良的纺织用纤维，必须经过一系列的后加工。后加工随化纤品种、纺丝方法和产品要求而异，其中主要的工序是拉伸和热定型。后加工随化纤品种、纺丝方法和产品要求而异，其中主要的工序是拉伸和热定型。短纤维的后加工主要包括集束、拉伸、上油、卷曲、干燥定型、切断、打包短纤维的后加工主要包括集束、拉伸、上油、卷曲、干燥定型、切断、打包等内容。对含有单体、凝固液等杂质的纤维还需经过水洗或药液处理等过程等内容。对含有单体、凝固液等杂质的纤维还需经过水洗或药液处理等过程 粘胶长丝后加工包括水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油、脱水、烘干、络筒粘胶长丝后加工包括水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油、脱水、烘干、络筒（绞）等工序。（绞）等工序。涤纶和锦纶涤纶和锦纶6 6长丝的后加工包括拉伸、加捻、后加捻、假捻、热定型、平衡、长丝的后加工包括拉伸、加捻、后加捻、假捻、热定型、平衡、倒筒等工序。倒筒等工序。17广东纺织职业技术学院四、化学纤维的后加工四、化学纤维的后加工 化学纤维短纤维后加工各工序的作用：化学纤维短纤维后加工各工序的作用：1、集束集束2、拉伸、拉伸3、上油、上油4、卷曲、卷曲5、干燥定型、干燥定型6、切断、切断7、打包、打包18广东纺织职业技术学院四、化学纤维的后加工四、化学纤维的后加工 化学纤维短纤维后加工各工序的作用：化学纤维短纤维后加工各工序的作用：8、水洗水洗9、脱硫、脱硫10、漂白、漂白11、酸洗、酸洗12、上油、上油13、脱水、脱水14、烘干、烘干15、络筒（绞）、络筒（绞）19广东纺织职业技术学院作作 业业1 1、用于化学纤维生产的聚合物必需满足什么条、用于化学纤维生产的聚合物必需满足什么条件？件？（化学纤维生产对成纤高聚物有何要求？）（化学纤维生产对成纤高聚物有何要求？）2 2、解释熔体纺丝、湿法纺丝和干法纺丝的含义，、解释熔体纺丝、湿法纺丝和干法纺丝的含义，并比较三种纺丝方法的特征。并比较三种纺丝方法的特征。20广东纺织职业技术学院