人造纤维课件幻灯片ppt

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　　(2)纺丝成型工艺特点： ①采用低酸、低盐、低速的纺丝工艺。 ②采用较大的喷丝头负拉伸。 c.富强纤维的结构与性能 3. 高湿模量纤维 粘胶短纤维的湿模量低，富强纤维克服了这一不足，但纤维的钩接强度较低，脆性较大，工艺也很复杂。为客服富强纤维的上述缺点，在参照粘胶强力纤维生产的基本工艺特点的基础上，生产出另一类湿模量可与棉相当、钩接强度优良的改性型高湿模量纤维，即高湿模量纤维(HWM)。 高湿模量纤维生产中所用粘胶是采用加入多种改性剂的高碱化粘胶，在高锌凝固浴内纺丝成形。 4.2.4粘胶纤维的应用 粘胶长丝又称粘胶人造丝，通常分为有光、半光、无光三种，大多数都用在制造丝织物，针织物和编织物，它可以纯纺，也可以与蚕丝、棉纱、合纤长丝或纱交织，粘胶丝的织品质地轻薄，光滑，柔软，吸色力强，能染成色彩艳丽的织物，织成绸、绫、绉、缎和绨等织物别有特色，深受欢迎。成品大多数都用在服装里衬和被面、长衣织物，多段粘合衬等。目前，国际市场对长丝的要求倾向妇女服装。 粘胶短纤维多数用于与其它纤维混纺。例如65%棉／35%粘胶作为内衣用的双罗纹织物，其中粘胶提供亮度；85%聚酰胺／15%粘胶，其中聚酰胺提供耐穿性；及与聚酯混纺(聚酯85、65或50%)用于轻质套装和雨衣。羊毛混纺正在使用中。可以说粘胶纤维是其它一些较为昂贵纤维的代用品，而且粘胶还具有吸水性、抗静电性、膨松、柔软毛状结构和光泽等。 在产业方面的应用 (1) 粘胶帘子线) 导电型和吸附型粘胶纤维 (3) 石墨粘胶纤维 (4) 阻燃粘胶纤维 (5) 填料用粘胶纤维 (6) 医用粘胶纤维 (7) 产业用粘胶纤维非织造布 4.3醋酯纤维 4.3.1醋酯纤维结构 当纤维素用醋酐处理时，能生成纤维素醋酸酯，这就是醋酸纤维素。 酯化度在2～3之间的醋酸纤维素，在丙酮内可以全部溶解。 4.3.2醋酯纤维性能 (1) 力学性能 醋酯纤维的强度较低，为1.1cN／dtex。 在传统的衬里和服装方面的应用则较为广泛，尤其是在仿麂皮表面整理和起绒织物方面 醋酯纤维的弹性模量低，因此也使其织物具有柔软的手感和优良的悬垂性。 性 能 数 值 强度,cN/dtex 1.1～1.2 断裂伸长,% 25～45 比 重 1.32 初始模量,Cn/dtex 22～31 沸水收缩率,% 0.5～2.0 (2) 化学性能 耐酸性较好 二醋酯、三醋酯纤维都溶于浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸。10%的硫酸对三醋酯纤维无影响； 但是微量的硫酸长时间地残留在织物上，则会使织物强力下降。 耐碱性能较差 酯键不耐碱，遇强碱会引起皂化水解。三醋酯纤维的耐碱性优于二醋酸纤维，原因是其大分子的规整性较好，结晶度较高 耐盐性较好 醋酯纤维织物在50g/L的食盐（NaCl）、硫酸钠（Na2SO4）、硫氰酸铵（NH4CNS）溶液中在80℃条件下处理60min，织物无影响。 醋酯纤维织物在20g/L的醋酸钠（CH3COONa）、磷酸二氢钠（NaH2PO4）溶液中80℃的条件下处理60min，织物也无影响。 耐有机溶剂的作用 二醋酯纤维溶解于丙酮、冰醋酸，不溶于乙醇、苯、四氯乙烯等溶剂。 三醋酯纤维溶解于二氯甲烷、三氯甲烷、冰醋酸、四氯乙烷，溶于高温下的二甲基亚砜溶液，但不溶于丙酮等有机溶剂。 耐日光性好 经一般光照，强力基本上不变 醋酯纤维（有光）织物在通过日光照射后，织物的强力损失比棉、粘胶丝织物小 无光醋酯丝（TiO2消光），耐光性与有光织物相似。 4.3.3醋酯纤维-应用 用途 1绒织物 2装饰用绸 3高档里子料 4绣制品底料 5缎类织物和编织物 6轧纹绸 7烟用丝束 4.4铜氨纤维 铜氨纤维是将纤维素直接溶解于铜氨溶液中通过湿法纺丝机成型的纤维 相对于粘胶纤维铜氨丝的强度高，伸长率低。 织物光洁而平整，加工收缩率一般比粘胶丝大2.5～3%，故需要调整桨伸织缩及坯绸幅宽等参变数。 铜氨丝均为无捻丝，且复丝的单丝根数比同规格的粘胶丝要多。所以产品手感柔软，绸面细洁而丰满，吸色性和毛细效应都比较好，染色的色调较深。但易产生色花，单丝强力较低，容易起毛。 铜氨丝的含油率要比粘胶丝高两倍左右，这对无捻铜氨丝减少相互粘连是有利的。但含油量过多，对浆丝时的吸浆量有影响，同时在练染过程中也不易清除干净。 铜氨长丝与粘胶人造丝比较，前者的染色速度抉，饱和上染量高， 所以染色时间也可以缩短。 项目 铜氨短纤 铜氨长丝 粘胶 棉 真丝 涤纶 强度 cN·dtex－1 2.6～3.0 1.6～2.4 2.2～2.6 2.0～2.4 2.6～3.5 4.0～5.2 撕裂伸长率% 14～16 10～17 20～25 7～9 15～25 44～45 湿态强度cN·dtex－1 1.8～2.2 1.0～1.7 1.0～1.5 2.6～3.5 1.9～2.5 4.0～5.2 湿态伸长率% 25～28 15～27 25～30 12～14 27～33 44～52 回潮率% 11 11 13 8.5 11 0.4 体积质量g·cm－3 1.5 1.5 1.38 1.54 1.33 1.38 4.5蛋白质纤维 蛋白质是由氨基酸通过酰胺键形成的含氮生物高分子化合物。 根据蛋白的来源，可分为牛奶蛋白、胶原蛋白、大豆蛋白等 3.纤维素黄酸酯的溶解和混合 a.纤维素黄酸酯的溶解 纤维素黄酸酯与溶剂接触，首先纤维素开始溶胀，然后纤维素的晶格彻底破坏，大分子不断分散，直至形成均相的粘胶溶液。 维素黄酸酯的溶解过程在带搅拌的溶解釜内进行。 溶解过程中，甚至溶解结束后若干小时内，黄酸基团沿着纤维素大分子链继续再分配，使黄化较充分部分的黄酸基团结合在黄化不充分的部分，这种作用称为脱黄化再黄化 b.碱纤维素黄酸酯的混合 溶解过程实际包括两个阶段，即粉碎和混合阶段。 在开始溶解时，存在着黄酸酯团块，研磨粉碎作用是主要的。 随着黄酸酯团块的消失，粉碎逐渐不起作用。在溶解的最后阶段主要是混合作用。溶解结束后为了尽量减小各批粘胶间的质量差异，需将溶解终了的数批粘胶进行混合，使粘胶均匀，易于纺丝。 4.粘胶的纺前准备 a．粘胶的熟成 纤维素黄酸酯在热力学上是不稳定的，既使在常温下放置也会引起逐步分解，酯化度下降。粘胶在放置过程中发生一系列的化学和物理化学变化，称为粘胶的熟成。 水解反应和皂化反应同时存在。 当粘胶中碱的质量分数低于8％～9％时，以水解为主。 一般粘胶的碱的质量分数都在4％～7％，因此，粘胶在熟成过程中主要发生水解反应。 粘胶在熟成开始粘度就急剧下降，粘胶中游离的二硫化碳进入纤维素的结晶部分，引起后黄化，使部分结晶区继续分散溶解于碱液中，分散粒子逐渐变小。 粘度经最低点缓慢上升，原因酯化度下降，纤维素大分子间氢键的作用增加。 熟成过程中黄酸基基团的再分配：粘胶在熟成过程中，总的酯化度呈缓慢下降，但仲羟基位置上的酯化度急剧下降，伯羟基位置上的酯化度稍有上升，结果使黄酸基基团在纤维素分子链上分布均匀，从而使粘胶均匀稳定。 粘胶的熟成度是指粘胶对凝固作用的稳定程度。一般以NH4Cl或NaCl值来表示，它直接影响纺丝成形过程的快慢及成品纤维的性能。 熟成开始时，稳定值急剧上升，达到最大值后便逐渐减小。随着黄酸酯分解，粘胶的结构化程度增加降低了溶液的稳定性。 b. 粘胶的过滤 目的：滤掉尺寸约0.1～50?m微粒，其数量可达3～4万个/cm3， 微粒来源：主要是未反应的纤维及其片断、未溶解的纤维和溶解不完全的凝胶粒子，以及半纤维素与Fe、Ca、Cu的螯合体等。除此以外还有原料、设备和管道中带入的各类杂质。 微粒的危害：微粒在纺丝过程中会阻塞喷丝孔，造成单丝断头，或在成品纤维结构中形成薄弱环节，使纤维强伸度下降。 过滤方式：板框式过滤机，以PVC粒子作载体的桶式过滤机和连续筛滤机作为头道过滤的。 过滤次数：要经过三道过滤。 c. 粘胶的脱泡 目的： 降低粘胶的氧化过程； 气泡会破坏滤材的毛细结构，使凝胶粒子渗漏； 成形时气泡会使纤维断头和产生疵点，而微小的气泡则容易形成气泡丝, 降低纤维的强度。 脱泡方法：采用抽真空的方法加速气泡的除去， 气泡含量：控制气泡在粘胶中的体积分数为0.00l ％以下。 5. 粘胶的质量指标及分析方法 a. 过滤性(用阻塞值表征） b. 粘胶组成 粘胶组成与成品纤维的线密度、染色均匀性和耐多次变形性有关。 纤维素含量直接影响最终纤维的线密度偏差及不匀率。线密度不匀会造成染色不匀。 粘胶中的游离碱含量对粘胶的性质影响很大。未与纤维素及其它杂质结合的碱含量增加时，粘胶的粘度降低，过滤性能改善，熟成变缓。 粘胶组成的化学分析很复杂，在实际生产中一般是通过黄化及溶解工序中加入的碱量、二硫化碳量和水量来控制粘胶的组成。 c. 粘胶粘度 粘胶粘度间接表示纤维聚合度，所以粘胶粘度直接影响纤维的强度。 生产中采用落球法测定粘胶的粘度，先将粘胶灌入垂直安放的测定管内，然后，在粘胶中放入一粒直径3mm重约0.12～0.13g的小钢球，使其靠自重下降，用秒表计测小钢球在粘胶中沉降20cm所需要的时间s，表示粘胶粘度。 粘度低于20s时，粘胶就没有形成丝条的可能性。粘度大于50s后，最大喷丝头拉伸则随粘度的上升而下降，可纺性也变差。 d．粘胶熟成度 熟成度对成品纤维的染色均匀性和强伸度有较大影响。熟成度越低(即NH4Cl值越高)，成形速度越慢，所形成的纤维结构紧密，染色越浅；熟成度高，成形速度快，纤维结构不均匀，则染色深且不匀，纤维的强伸度也明显降低。 生产上的测定方法为：在烧杯中放入20g粘胶和30mL蒸馏水，搅拌后，用质量分数为10％的NH4Cl溶液滴定。在滴定时用玻璃棒搅拌，徐徐加入NH4Cl溶液，待至玻璃棒上的粘胶在玻璃棒约呈45o倾斜时，5min钟内不落下为止。此时所消耗的NH4Cl的毫升数即为粘胶的NH4Cl值，表示粘胶的熟成度。 c.粘胶纤维的纺丝成型 一、普通粘胶短纤维 1. 凝固浴的组成和作用 凝固浴是由硫酸、硫酸钠、硫酸锌按特殊的比例组成的混合溶液。 单独的硫酸水溶液虽然也能用于粘胶纤维成形，但所得纤维的质量很差。 一般要用组合凝固浴。 纤维品种不同，凝固浴组成及成形温度等也不同。 凝固浴中三种组分的作用如下 硫酸 使纤维素黄酸钠分解，再生出纤维素和CS2； 中和粘胶中的NaOH，使粘胶凝固； 使黄化时产生的副产物分解。硫酸的浓度除与生产纤维品种、熟成度、粘胶的组成、纺丝速度以及喷丝头大小等有关。 硫酸钠 抑制硫酸的离解，从而延缓纤维素黄酸钠的再生速度。 促使粘胶脱水而凝固。 硫酸锌 改进纤维的成形效果，使纤维具有较高的韧性和较优良的耐疲劳性能。 能与纤维素黄酸钠作用生成稳定的中间产物纤维素黄酸锌。这种中间产物的分解速度比纤维素黄酸钠慢得多，有利拉伸，从而得到强度较高的纤维。 纤维素黄酸锌具有交联结构，能形成结晶中心，生成均匀而细小的结晶，避免大块结晶体的形成，从而使纤维结构均匀，强度、延伸度和钩接强度都可得到适当提高。 2. 纺丝成形工艺 a．粘胶短纤维的成形特点 选用大喷丝头 成形条件：由于喷丝头孔数较多，要求喷丝孔排列和分布合理，酸浴的分配和流向均匀。 短纤维的成形条件比普通长丝要缓和，纺丝浴组成中硫酸含量略低，而硫酸钠含量稍高。 双浴成形：经凝固成形后，丝束还要在专门的塑化槽中进行拉伸，纤维素在此完全再生，即双浴成形。从一浴中纺出的丝束，合并成丝束后，在95～100℃的二浴中，进行60％～100％的拉伸。并充分分解成为水化纤维素。 b. 成形过程中的化学及物理化学变化 粘胶纤维纺丝有凝固和分解两个过程。 涉及的化学变化： 纤维素黄酸酯遇酸的分解反应： 涉及的物理化学变化 粘胶液的流动形变与凝固及扩散。 相分离的发生 结晶粒子的形成与增长。但由于纤维素大分子活动性小，结晶过程比较缓慢。 溶剂的扩散速度常低于反应速度，因此，在纤维的表面首先形成皮膜，溶剂通过皮膜向内部渗透，形成截面结构不均匀的皮芯层结构。 拉伸在粘胶短纤维成形中的意义 粘胶短纤维的成形过程是在两个浴内完成 短纤维拉伸一般由三个阶段组成：喷丝头拉伸、导盘拉伸和塑化拉伸。 喷丝头拉伸：喷丝头拉伸是指第一纺丝导盘的线速度与粘胶从喷丝头喷出速度之间的比值。 棉型短纤维控制一定的正拉伸，而高湿模量粘胶短纤维常采用喷丝头负拉伸。 导盘拉伸：亦称空气浴拉伸。导盘拉伸在导盘与第一集束辊之间进行。此时丝束上附着有一部分凝固浴液，纤维素黄酸酯继续凝固并分解，大分子活动能力降低。经拉伸的纤维素大分子可以沿轴向达到某些特定的程度的排列。但这一阶段的拉伸率较小。 塑化拉伸：塑化拉伸在第一集束辊和第二集束辊之间进行。纤维丝束在高温酸性塑化浴中一方面得到完全再生，另一方面使丝条处于可塑状态，大分子链有较大的活动余地，加以强烈的拉伸，就能使大分子和缔合体沿拉伸方向取向。在拉伸的同时，纤维素基本全部再生，使拉伸效果得到巩固。塑化拉伸是拉伸中最有效的部分。 二、普通粘胶长丝 1. 粘胶长丝生产的基本工艺特点 a. 对原料的要求高 长丝用浆粕的?-纤维素含量、粘度均高于粘胶短纤维浆粕，对树脂、灰分、白度、含铁等指标的要求也高于粘胶短纤维浆粕。生产粘胶长丝浆粕质量： ?纤维素含量高，国内厂不低于89％；国外厂高达95％～96％的优质木浆用来制造粘胶长丝。 半纤维素含量低。 聚合度及其分布要适中，波动范围尽量小。 杂质含量低。浆粕中的树脂、蜡质含量高，尤其是浆粕中的Ca、Mg、Fe、Si等灰分含量高，会增加粘胶过滤和纺丝的困难并降低长丝的白度。 b.粘胶长丝工艺特点 在粘胶制备过程中，工艺条件缓和而严格。 长丝系统浸液中半纤维素含量应比普通短纤维系统中的含量低。 长丝系统的老成温度不宜过高，适宜低温或中温老成，温度应严控，不允许有较动。 长丝系统的粘胶过滤次数一般不低于三道，也有采用四道的，同时过滤介质要密，出口压力应较低。 c. 粘胶长丝的成形工艺 (1)成形速度：成形速度首先决定于所采用的纺丝机类型。筒管式纺丝机的成形速度为65～90m／min，某些特殊构造的筒管式纺丝机，成形速度可高达125～130m／min。离心式纺丝机的成形速度通常为60～100m／min。连续式纺丝机的成形速度一般为50～80m／min。如提高成形速度，则相应也要提高后处理的速度。 (2)凝固条件：凝固温度：酸浴的温度一般为40～55℃。温度过高，黄酸酯分解太快，易产生毛丝，发生缠辊等现象；温度过低，则丝条凝固慢，成品中的胶块多。 凝固浴的组成应根据喷丝头的规格、拉伸的方式及其分配、纺丝速度、粘胶组成等来确定。普通粘胶长丝成形时凝固浴的组成及浓度一般为：H2SO4为120～140g／L，Na2SO4为260～280g／L，ZnSO4为15～20g／L。 (3)浸没长度：丝条在酸浴中的浸没长度一般为20~38cm，浸没时间为0.1～0.2s。实际浸没长度须根据丝条越粗确定。浸没长度越长，则成形越均匀，纤维的强度越高，柔软性及韧性越好。 (4)凝固浴的循环速度：为了能够更好的保证在整个纺丝机上的凝固浴浓度和温度均匀，凝固浴的循环量每锭不少于40L／h或每千克丝900～950L，控制凝固浴中的硫酸落差不大于2～3g／L。 d.粘胶纤维的后处理 一、粘胶短纤维的后处理 （1）后处理方式及工艺流程 2．后处理各工序的作用 (1)水洗：用清水可洗去纤维上的硫酸、硫酸盐及部分硫黄。 (2)脱硫：除去附着在纤维上的硫黄，常用的脱硫剂有：NaOH (3)漂白：增加白度。一般都会采用次氯酸钠和过氧化氢作为漂白剂，它们能氧化色素使纤维变白。 (4)酸洗：酸洗是为了除去纤维在处理过程中生成的不溶性氢氧化铁及其它重金属，以免影响纤维的质地和外观。常用的酸为盐酸或硫酸。 (5)上油：上油的目的是改善粘胶纤维的纺织加工性能，调节纤维的表面摩擦力，既使纤维具有柔软、平滑的手感，又具有适当的抱合力。 (6)切断：按纺织加工的要求，切为毛、棉型，以便与毛、棉及合成纤维进行混纺 (7)烘干：是含水达到储存和使用上的要求。烘干后纤维含水率一般为6％～8％，产品回潮率控制在8％～13％之间。 (8)打包：短纤维经烘干和开棉后，借助气流或输送带送入打包机，打成一定规格的包装，以便于运输和贮存。成包重量一般为100～200kg。包上应注明生产厂商、纤维规格等级、重量、批号、包号等。 二、粘胶长丝的后处理 粘胶长丝的后处理工艺过程和短纤维基本相同，只是设备及后解决方法不一样。 粘胶长丝后处理完成后还需加捻、络筒、分级和包装等工序，也称为后加工。 一般长丝在成形过程中已加捻，所以加捻工序可省去。 后加工 络筒 络筒是把后处理好的丝饼打成筒子或成丝绞以便丝绸厂使用。大多数打成筒子。对于先染色后织造的品种，使用绞装较为方便。成筒在络筒机上进行，成筒重量一般为1.6～1.7kg。成绞在成绞机上进行，通常单绞重量为120g。 分级和包装 粘胶长丝在出厂前需进行检测验证分级，确定等级，以便用户使用。等级的确定根据部颁标准做。丝筒经分级后，逐个放上代表等级的颜色标签，然后用光滑柔软的包装纸包装，并按品种和等级将18个丝筒分两层装入一个包装箱中。包装箱上注明生产品种、批号、箱号、等级、重量、商标和生产厂名等项目。 4.2.3别的类型粘胶纤维 1.粘胶强力纤维 a.强力纤维生产的工艺特点 (1)浆粕：采用?-纤维素含量高的浆粕，要求纤维素的平均聚合度高而分子量分布均匀。 (2)粘胶制备工艺：碱纤维素一定要进行较强的压榨，以降低游离碱的含量。碱纤维素的老成要缓慢而均匀，黄化时CS2用量比普通粘胶纤维稍多。要求纤维素黄酸酯的酯化度较高，分布较均匀。 (3)粘胶变性剂：在粘胶中加入变性剂以延缓纤维素黄酸酯的再生速度，同时加入表面活性剂，以提高可纺性并防止喷丝头的堵塞。 (4)成形条件：凝固浴中ZnSO4含量与普通粘纤相比，含量显著提升，H2SO4和Na2SO4含量较低。粘胶细流在一浴中凝固，在二浴中分解并进行高度拉伸，以提高纤维的断裂强度。纺丝速度较低，并采用喷丝头负拉伸成形和多级后拉伸。成形时粘胶先经预热并在管中成形。 (5)后处理：强力纤维的后处理不需漂白和脱硫，但需进行加捻。油剂品种的选用与普通粘胶纤维亦不同。 2. 波里诺西克纤维——富强纤维 a. 定义：波里诺西克纤维在我国称为富强纤维，在日本称为虎木棉，国际波里诺西克协会(AIP)规定了凡符合下列指标的纤维才能称为波里诺西克纤维。 未处理纤维润湿时，于0.44dN/dtex负荷下延伸度在4％以下；在20℃下，经质量分数为5％的NaOH溶液处理后，纤维润湿时，于0.44dN／dtex负荷下的延伸度在8％以下； 用质量分数为5％的NaOH溶液处理后，纤维润湿时的断裂强度在1.76dN/dtex以上； 打结强度在0.40dN/dtex以上； 纤维的聚合度在450以上。 b.富强纤维的生产的基本工艺特点 (1)原液制备特点：富强纤维在原液制备中要求保持比较高的聚合度，并尽可能保持天然纤维中的原纤结构。为此要求： ①采用聚合度在650以上、纯度较高的浆粕，取消老成工序，以获得高聚合度的粘胶。 ②为使聚合度高的纤维素溶解良好，黄化时二硫化碳用量一般控制在45％—55％，黄酸酯的酯化度在70以上，所得粘胶的熟成度较低(NH4Cl值较高)，即粘胶较嫩。 ③为尽可能保持纤维素分子间的天然原纤结构，防止纤维素分子间羟基结合被破坏，粘胶中NaOH的含量要低，粘胶熟成时间尽量短。 ④由于粘胶的落球粘度高达300s左右．故需采用快速脱泡装置，同时需要相应增加过滤面积。 4.人造纤维 内容概要 4.1概述 4.2粘胶纤维 4.3醋酯纤维 4.4铜氨纤维 4.5蛋白质纤维 4.1概述 用某些天然高分子化合物或其衍生物做原料，经溶解后制成纺织溶液，然后纺制成纤维，竹子、木材、甘蔗渣、棉子绒等都是制造人造纤维的原料。 根据人造纤维的形状和用途，分为人造丝、人造棉和人造毛三种。重要品种有粘胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维等。其性能与合成纤维相比，纤维强度稍低，吸湿性好，染色非常容易。 可用于制作衣着用品和室内装饰用品，也可用于制作轮胎帘子线粘胶纤维概述 粘胶纤维是以天然纤维素为基本原料，经纤维素黄酸酯溶液纺制而成的再生纤维素纤维 。 最早投入工业化生产的化学纤维。 由于其溶液粘稠而得名（viscous fiber)。 1891年，纤维素黄酸钠盐溶液的成功制备（Cross等） 在1893年发展成为一种制备化学纤维的方法，由这种方法制得的纤维叫做粘胶纤维 1905年Miiller等发明了稀硫酸和硫酸盐组成的凝固浴，使粘胶纤维性能得到较大改善，以此来实现了粘胶纤维的工业化生产。 1930年代末期，出现了强力粘胶纤维 1950年代初期，高湿模量粘胶纤维实现了工业化； 1960年代初期，粘胶纤维的发展达到高峰，其产量占化学纤维总产量的80％以上。 1960年代中期起，粘胶纤维的发展趋于平缓 1968年产量开始落后于合成纤维 2001年世界粘胶纤维的产量约269万吨，约占化学纤维总产量的9％ 2003年中国粘胶纤维总产量达到80多万吨，比2002增长19.6%，2003年四川粘胶纤维产量7.68万吨，比2002年增长28% 粘胶纤维的主要品种 粘胶纤维的挑战 工艺流程长，生产所带来的成本高 “三废”等污染物的排放（需要先进生产的基本工艺） 本身性能的一些缺点（需要改性） 粘胶纤维的机遇 原料为可再生资源 合成纤维的服用性能普遍不及粘胶纤维 4.2.2粘胶纤维的生产的全部过程 (a)纤维素的来源及性质 (b)粘胶的制备及纺前准备； (c)粘胶纤维的纺丝成型； (d)粘胶纤维的后处理 a.纤维素的来源及性质 纤维素来源 粘胶纤维原料的来源-植物纤维 木材纤维：木材纤维可分为针叶木和阔叶木两类。阔叶木如桦木、白杨、栗木飞山毛榉等，针叶木如落叶松、鱼鳞松、云南松、云杉、铁杉、马尾松等。针叶木是制造粘胶纤维的优质原料，阔叶木也能够适用于制造粘胶纤维。 棉纤维：棉纤维属种子纤维，附着在棉籽壳上的短纤维为棉短绒，它不能直接作为纺织原料，而是制造粘胶纤维的优质原料。 禾本科植物纤维：禾本科植物纤维包括竹、芦苇、麦杆、甘蔗渣、高梁秆、玉米秆、棉秆等，目前我国有甘蔗渣和竹纤维被用作粘胶纤维原料。 α-纤维素是纤维素原料在20℃下，浸于17.5%或18%的氢氧化钠溶液中，经过45分钟后不溶解的部分即为α-纤维素，为直径15μm ~20μm、长50μm ~100μm的短纤维柱，其聚合度很大。 纤维素的结构与性能 1.化学结构 纤维素是由D-吡喃型葡萄糖基彼此以1,4-β苷键连接而成的一种均一的高分子。纤维素分子除两个端基外，每个葡萄糖基都有三个羟基。棉花纤维素分子聚合度大约3000左右。由于纤维素羟基的极性，水能进入非晶区，发生结晶区间的有限溶胀。某些酸、碱和盐的水溶液在一定的条件下可渗入结晶区，产生无限溶胀，使纤维素溶解。 2.聚集态结构 早期的微胞结构理论认为，纤维素分子聚集成微胞，每个微胞都有严格整齐的界面，象砖块堆砌起来一样。 缨状微胞结构和缨状原纤结构理论，是目前普遍采用的结构观点。 缨状微胞结构理论认为纤维素结构中包含结晶部分和无定形部分，但结晶区结构及与非晶区的连接方式还有争议。 缨状微胞结构示意图 缨状原纤结构示意图 结晶区较长 晶区是长链分子的小片断构成的 长链分布依次地通过结晶的原纤和它们中间的非晶区 3.纤维素的分类 纤维素纤维素不是一种均一的物质，而是一种不同分子量的混合物。 在工业上分为：?—纤维素， ?—纤维素， ?—纤维素 ?—纤维素是植物纤维素在特定条件下不溶于20℃的17.5％NaOH溶液的部分；溶解的部分称为半纤维素。 ?—纤维素是以上溶解部分用醋酸中和又重新沉淀分离出来的那一部分纤维素。 ?—纤维素是不能沉淀的部分为。 聚合度越低纤维素越易溶解，显然， ?—纤维素的聚合度大于半纤维素的聚合度。 ?—纤维素的聚合度一般在200以上，?—纤维素为140~200，而?—纤维素则为10～140。浆粕的?—纤维素含量越高越好。 4.纤维素的物理性质 外观：白色、无味、无臭的物质 密度：1.50～1.56g/cm3 比热容：0.32～0.33J/g?℃ 溶解性 不溶于水、稀酸、稀碱和一般的有机溶剂 能溶解在浓硫酸和浓氯化锌溶液中，同时发生某些特定的程度的分子链断裂，使聚合度降低。 纤维素能很好地溶解在铜氨溶液和复合有机溶液体系中。 吸附性 纤维素对金属离子具有交换吸附能力。纤维素中含杂质如木质素及半纤维素越多，其对金属离子的吸附能力越强。 纤维素对金属离子的交换吸附能力与溶液的pH值有关，pH值越高，交换吸附能力越强。 纤维素一般拥有非常良好的对水或其它溶液的吸附性。吸附性的强弱与纤维素的结构及毛细管作用有关。 耐热性 纤维素在200℃以下热稳定性尚好；当温度高于200℃时，纤维素的表面性质发生明显的变化，聚合度下降。影响纤维素裂解的因素除温度和时间外，水分和空气的存在亦有很大关系。 5.纤维素的化学性质 氧化反应：受氧化剂作用时，纤维素分子中的部分羟基被氧化成羧基(一COOH)或醛基(一CHO)同时分子链发生断裂，聚合度降低。 与酸反应：纤维素与酸作用时会发生酸性水解。多相水解时纤维素聚合度降低。单相水解时，纤维素首先溶解，然后发生水解，聚合度下降。如条件剧烈，则水解的最终产物为葡萄糖。 与碱反应：纤维素与碱作用时，发生配糖联接碱性降解及端基的“剥皮”反应，导致纤维素的聚合度降低。纤维素与浓NaOH溶液作用，生成碱纤维素。碱纤维素是制备纤维素酯或醚的中间产物。 酯化反应：纤维素与各种无机酸和有机酸反应，生成各种酯化物，如硝化纤维素、醋酸纤维素、纤维素黄酸酯等。 醚化反应：纤维素与卤代烷、卤代羧酸或硫酸酯作用生成纤维素醚，较为重要的有：纤维素甲基醚、乙基醚及羧甲基纤维素(CMC)等，它们有广泛的用途。 b.粘胶的制备及纺前处理 一、粘胶纤维浆粕的制造 浆粕的制作的完整过程基本造纸相同 对浆的化学纯度及反应性能要求严格 对机械强度等物理性质无特别的条件。 备料：保证有足够干净的原料 蒸煮：干净的纤维素原料与蒸煮药剂混合，在规定的温度与压力下进行蒸煮成为浆料。 亚硫酸盐法（适用于结构紧密的纤维原料，如针叶木等） 预水解硫酸盐法（适用于树脂和多缩戊糖含量高的植物纤维原料，如落叶松、阔叶树及甘蔗渣等） 苛性钠法（适用于棉短绒、禾本科植物原料） 精选：蒸煮后的浆料要经过洗涤、打浆、筛选、除砂、浓缩等过程，以提高其纯度和反应性能。 漂白：除去浆料中的有色杂质和残存的木素、灰分、铁质，进一步提升纤维素的反应性能，并最终调节纤维素的聚合度。 漂白精选后的浆料送至抄浆机，在此成型、脱水、烘干、整理并成包，即为成品浆粕。 二、粘胶纤维浆粕的质量发展要求 三、粘胶原液的制备及纺前处理 1、碱纤维素的制备 a.浆粕的准备：增加均匀性，减少批次差 b.纤维素浸渍：碱与纤维素的相互作用 首先生成加成化合物： 加成化合物还可进一步形成醇化物： 浸渍过程的工艺参数 碱液浓度：通常浸渍碱的质量分数控制在18％～20％。 浸渍时间：通常古典法为45~60min，连续法15～20min，五合机法为30min。 浸渍温度：一般古典法为20℃左右，连续法为40～60℃，五合机法为30～60℃。 浸渍浴比：浆粕的绝干重量和碱液体积之比称为浴比。一般连续法为1：20～l：40，五合机法为l：2～1：3。 注：五合机（碱化、粉碎、老成、黄化、初溶解 ） c.碱纤维素的压榨与粉碎 浆粕经过浸渍以后，必须与过剩的碱液加以分离。压榨后，?—纤维素含量在28％~30％，NaOH含量在16％~17％范围内。 粉碎使其成为细小的松屑粒状，从而增加了碱纤维素反应的表面积。 d. 碱纤维素的老成 老成是借空气的氧化作用，使碱纤维素分子链断裂，聚合度下降，以达到适当调整粘胶粘度的目的。 2.纤维素黄酸酯的制备 a.碱纤维素的黄化反应：难溶解的纤维素变成可溶性的纤维素黄酸酯。 b.黄化时的副反应 c.黄化反应的机理 黄化反应主要是气固相反应 反应过程包括二硫化碳蒸气按扩散机理从碱纤维素表面向内部渗透的过程，以及二硫化碳在渗透部分与碱纤维素上的羟基进行反应的过程。 黄化反应是放热反应，所以低温有利黄化反应，而较高温度则容易生成更多的副产物。 黄化反应是可逆反应，主要根据烧碱和二硫化碳的浓度。 二硫化碳对碱纤维素的渗透，在无定形区易于进行，而结晶区的二硫化碳主要在微晶表明上进行局部化学反应。在溶解过程中，甚至在以后的粘胶溶液中，二硫化碳继续向微晶内部渗透，称之为“后黄化”。因此，二硫化碳的扩散和吸附对反应起着重要作用。

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