第二章 再生纖維素纖維

1、第二章第二章 再生纖維素纖維再生纖維素纖維 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 纖維素纖維素（CelluloseCellulose）最）最豐富的天然高分子物質(zhì)，它豐富的天然高分子物質(zhì)，它不僅來源豐富，而且是不僅來源豐富，而且是可再生的可再生的資源資源。 自然界自然界通過光合作用每年可產(chǎn)生幾千億噸通過光合作用每年可產(chǎn)生幾千億噸的纖維素，的纖維素，只有大約只有大約六十億噸六十億噸的纖維素被人們所使用。的纖維素被人們所使用。 纖維素可以廣泛應(yīng)用于人類的日常生活中，與人類纖維素可以廣泛應(yīng)用于人類的日常生活中，與人類生活和社會文明息息相關(guān)。生活和社會文明息息相關(guān)。 自古以來自古以來, 棉花織布、木材造紙；棉花織布、

2、木材造紙； 1838年，法國科學(xué)家年，法國科學(xué)家 Anselme Payen 對大量植物細(xì)胞經(jīng)過詳對大量植物細(xì)胞經(jīng)過詳細(xì)的分析細(xì)的分析發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)纖維素纖維素（Cellulose）；）； 1891年，克羅斯（年，克羅斯（Cross），貝文），貝文(Bevan)和比德爾（和比德爾（Beadle）等首先制成了等首先制成了纖維素黃酸鈉溶液纖維素黃酸鈉溶液，由于這種溶液的粘度很大，由于這種溶液的粘度很大，因而命名為因而命名為“粘膠粘膠”。粘膠遇酸后，纖維素又重新析出；。粘膠遇酸后，纖維素又重新析出； 1893年由此發(fā)展成為一種年由此發(fā)展成為一種最早制備化學(xué)纖維最早制備化學(xué)纖維的方法；的方法； 1905年年

3、,Mueller等發(fā)明了稀硫酸和硫酸鹽組成的凝固浴等發(fā)明了稀硫酸和硫酸鹽組成的凝固浴,使粘使粘膠纖維性能得到較大改善膠纖維性能得到較大改善,從而實(shí)現(xiàn)了粘膠纖維的從而實(shí)現(xiàn)了粘膠纖維的工業(yè)化生產(chǎn)工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展歷史自自工業(yè)化以來，粘膠纖維得到了不工業(yè)化以來，粘膠纖維得到了不斷的完善斷的完善和發(fā)展和發(fā)展 本世紀(jì)本世紀(jì) 30 30 年代末期年代末期, ,出現(xiàn)了出現(xiàn)了強(qiáng)力強(qiáng)力粘膠粘膠纖維纖維； 5050年代初期年代初期, ,高濕模量粘膠高濕模量粘膠纖維實(shí)現(xiàn)了纖維實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化工業(yè)化； 6060年代初期年代初期, ,粘膠纖維的發(fā)展達(dá)到高峰粘膠纖維的發(fā)展達(dá)到高峰, ,其產(chǎn)量占化學(xué)纖維總產(chǎn)其產(chǎn)量占化學(xué)纖維總產(chǎn)量的

4、量的80%80%以上以上； 從從6060年代中期起年代中期起, ,粘膠纖維的發(fā)展趨于平緩粘膠纖維的發(fā)展趨于平緩, ,到到19681968年產(chǎn)量開始年產(chǎn)量開始落后于合成纖維落后于合成纖維； 目前世界粘膠纖維的產(chǎn)量約目前世界粘膠纖維的產(chǎn)量約300300萬噸萬噸, ,約占化學(xué)纖維總產(chǎn)量的約占化學(xué)纖維總產(chǎn)量的10%10% ； 在粘膠纖維中在粘膠纖維中, ,短纖維短纖維的產(chǎn)量約占三分之二的產(chǎn)量約占三分之二, , 其余三分之一是其余三分之一是粘膠粘膠長絲和強(qiáng)力纖維長絲和強(qiáng)力纖維 我國自解放后我國自解放后, ,粘膠纖維粘膠纖維的生產(chǎn)才剛剛起步的生產(chǎn)才剛剛起步, ,隨后得到迅速發(fā)隨后得到迅速發(fā)展展, ,先后建

5、成了近先后建成了近5050家中小型粘膠纖維廠家中小型粘膠纖維廠, ,遍及全國遍及全國2020多個省、多個省、市、自治區(qū)市、自治區(qū)； 到到20032003年粘膠纖維總產(chǎn)量達(dá)到年粘膠纖維總產(chǎn)量達(dá)到7070多萬噸多萬噸, ,產(chǎn)量位居世界第一產(chǎn)量位居世界第一。 除普通品種外除普通品種外, ,改性粘膠纖維也有生產(chǎn)。改性粘膠纖維也有生產(chǎn)。 在改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備在改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備, ,及生產(chǎn)工藝方面及生產(chǎn)工藝方面, ,都取得了明顯成就。都取得了明顯成就。再生纖維素纖維的生產(chǎn)方法再生纖維素纖維的生產(chǎn)方法1 1、粘膠法、粘膠法：粘膠纖維：粘膠纖維2 2、溶劑法、溶劑法：銅氨纖維；：銅氨纖維；LyocellLyocell纖

6、維等；纖維等； 3 3、纖維素氨基甲酸酯法、纖維素氨基甲酸酯法（CCCC法）：纖維素氨基甲酸酯法）：纖維素氨基甲酸酯(cellulose (cellulose CarbamateCarbamate) )纖維纖維. .4 4、閃爆法、閃爆法：新纖維素纖維：新纖維素纖維5 5、熔融增塑紡絲法、熔融增塑紡絲法：新纖維素纖維：新纖維素纖維 環(huán)境友好的并可能工業(yè)化生產(chǎn)的為屬于生產(chǎn)第三代纖維素纖環(huán)境友好的并可能工業(yè)化生產(chǎn)的為屬于生產(chǎn)第三代纖維素纖維的維的N N甲基嗎啉甲基嗎啉N N氧化物氧化物（NMMONMMO）法和）法和CCCC法法。但是，目。但是，目前纖維素纖維的主要生產(chǎn)方法還是以前纖維素纖維的主要生

7、產(chǎn)方法還是以粘膠法為主粘膠法為主，產(chǎn)量占，產(chǎn)量占9090以上。以上。粘膠纖維普通纖維高強(qiáng)高濕模類纖維強(qiáng)力纖維改性及特種纖維：接枝纖維、阻燃纖維、中空纖維短纖維：棉型纖維，毛型纖維長絲波里諾西克纖維（polynosic）高強(qiáng)高模纖維高卷曲、高彈性纖維普通強(qiáng)力纖維超強(qiáng)力纖維粘膠纖維是一類歷史悠久、技術(shù)成熟、產(chǎn)量巨大、用途粘膠纖維是一類歷史悠久、技術(shù)成熟、產(chǎn)量巨大、用途廣泛的化學(xué)纖維。據(jù)其結(jié)構(gòu)和性能可分為以下品種廣泛的化學(xué)纖維。據(jù)其結(jié)構(gòu)和性能可分為以下品種: 粘膠纖維粘膠纖維雖然濕強(qiáng)低雖然濕強(qiáng)低, ,織物易變形褶皺織物易變形褶皺, ,但其它具有但其它具有吸濕性好、吸濕性好、透氣性強(qiáng)、染色性好、穿著舒

8、適、易于紡織加工、可以生物降透氣性強(qiáng)、染色性好、穿著舒適、易于紡織加工、可以生物降解解等優(yōu)良等優(yōu)良性能。性能。 這這恰好可以彌補(bǔ)合成纖維的不足。因此恰好可以彌補(bǔ)合成纖維的不足。因此, ,粘膠纖維與合成纖維粘膠纖維與合成纖維按一定比例按一定比例混紡混紡或交織或交織, ,可以相互取長補(bǔ)短可以相互取長補(bǔ)短, ,提高織物的服用性提高織物的服用性能。能。 合成纖維合成纖維主要原料主要原料是是不可再生的石化原料，不可再生的石化原料，本世紀(jì)中葉將要耗本世紀(jì)中葉將要耗盡盡；而粘膠纖維的原料而粘膠纖維的原料纖維素來自纖維素來自植物資源植物資源, ,貯備量很大貯備量很大，可，可再生再生 通過各種方法對粘膠纖維進(jìn)行

9、改性通過各種方法對粘膠纖維進(jìn)行改性, ,可以制得兼有粘膠纖維可以制得兼有粘膠纖維與與合成纖維優(yōu)良性能及特殊功能的合成纖維優(yōu)良性能及特殊功能的纖維素纖維纖維素纖維, ,從而促進(jìn)了粘膠從而促進(jìn)了粘膠纖維的進(jìn)一步發(fā)展。纖維的進(jìn)一步發(fā)展。 第二節(jié)第二節(jié) 生產(chǎn)纖維素纖維的基本原料生產(chǎn)纖維素纖維的基本原料一、一、植物纖維原料的來源及其化學(xué)成分植物纖維原料的來源及其化學(xué)成分 植物纖維是制造植物纖維是制造纖維素纖維素漿粕的原料漿粕的原料, , 纖維素纖維素漿粕是生產(chǎn)漿粕是生產(chǎn)再生纖維素再生纖維素纖維的原料纖維的原料。 制造制造纖維素纖維素纖維的植物纖維原料主要有以下來源纖維的植物纖維原料主要有以下來源p 木材

10、纖維木材纖維p 棉纖維棉纖維p 禾本科植物纖維禾本科植物纖維1 1、木材纖維木材纖維 木材纖維可分為木材纖維可分為針葉木針葉木和和闊葉木闊葉木兩類。兩類。闊葉闊葉木木如樺木、白楊、栗木、山毛如樺木、白楊、栗木、山毛櫸櫸等等, ,針葉針葉木木如落葉松、魚鱗松、云南松如落葉松、魚鱗松、云南松、云杉云杉、鐵杉、馬尾松等。、鐵杉、馬尾松等。針葉木是制造纖維素纖維的優(yōu)質(zhì)原料針葉木是制造纖維素纖維的優(yōu)質(zhì)原料, ,闊葉木也可闊葉木也可以用于制以用于制造造纖維素纖維素纖維。纖維。 木木材的化學(xué)成分因品種材的化學(xué)成分因品種、生長條件及生長部位的不同而有較生長條件及生長部位的不同而有較 大差異。大差異。 我國幾種

11、我國幾種木木材的化學(xué)成分如表材的化學(xué)成分如表2-12-1。 品種品種成分成分針 葉 木闊 葉 木魚鱗松冷杉馬尾松云南松白楊樺木水水 分分9.32118.1711.6013.35灰灰 分分0.310.990.500.341.430.33抽抽出出物物冷水冷水0.961.922.501.52熱水熱水2.354.562.803.393.192.611% 1% NaOHNaOH10.6814.5114.6714.4325.06有機(jī)溶劑抽出物有機(jī)溶劑抽出物0.890.213.063.953.593.93蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)0.590.720.51果膠質(zhì)果膠質(zhì)1.281.08木質(zhì)木質(zhì)29.1231.6527.792

12、7.9423.8423.84戊糖戊糖11.4510.7911.4010.4117.31-纖維素纖維素48.4545.9358.7946.5446.7944.58全纖維素全纖維素58.7960.3359.97表表2-1 2-1 幾種木材的化學(xué)成分幾種木材的化學(xué)成分 （單位：（單位：% %） 2、棉纖維棉纖維 棉纖維屬種子纖維棉纖維屬種子纖維,附著在棉籽殼上的短纖維為棉附著在棉籽殼上的短纖維為棉短絨短絨,它不能直接作為紡織原料它不能直接作為紡織原料,而是制造而是制造纖維素纖維素纖維的纖維的優(yōu)質(zhì)原料。優(yōu)質(zhì)原料。 棉短絨和棉纖維棉短絨和棉纖維的化學(xué)成分無多大差異的化學(xué)成分無多大差異,只是只是纖維纖維素

13、的含量稍低素的含量稍低,灰分等雜質(zhì)較多灰分等雜質(zhì)較多,如表如表 2-2所示所示。成成分分棉纖維棉纖維棉短絨棉短絨成成分分棉纖維棉纖維棉短絨棉短絨纖維素纖維素959597909091果膠質(zhì)和戊糖果膠質(zhì)和戊糖1.21.21.91.9脂肪和蠟脂肪和蠟0.50.50.6 0.50.51.O1.O木木素素3 3 氮氮1.O1.O1.1 0.20.20.3灰分灰分1.141.141.01.01.5 表表 2-2 2-2 一般成熟的棉纖維和棉短絨的化學(xué)成分一般成熟的棉纖維和棉短絨的化學(xué)成分( ( 單位單位：%)%) 3 3、禾本科植物纖維禾本科植物纖維 禾本科植物纖維包括竹、蘆葦、麥桿、禾本科植物纖維包括竹

14、、蘆葦、麥桿、甘蔗甘蔗渣、高渣、高梁梁稈稈、玉米、玉米稈稈、棉、棉稈稈等等, ,這些也可以作為制造這些也可以作為制造纖維素纖維素纖纖維的原料維的原料。目前我國目前我國已經(jīng)已經(jīng)有有用甘蔗用甘蔗渣渣、竹竹子漿粕子漿粕用作粘用作粘膠纖維。膠纖維。 蔗蔗渣的化學(xué)成分與渣的化學(xué)成分與甘蔗甘蔗的品種的品種、生長時間和榨生長時間和榨蔗蔗的的工工藝條藝條件有關(guān)件有關(guān), ,同一根同一根甘蔗甘蔗各部位的化學(xué)成分也有差異各部位的化學(xué)成分也有差異。甘蔗甘蔗渣的化學(xué)成分如表渣的化學(xué)成分如表2-32-3所示所示。 表表2-3 甘蔗渣化學(xué)成分分析表甘蔗渣化學(xué)成分分析表 (單位單位:%) 成分成分 名稱名稱灰灰分分熱水抽出物

15、熱水抽出物1%NaOH1%NaOH抽出物抽出物木素木素樹脂樹脂戊糖戊糖全纖維素全纖維素鐵質(zhì)鐵質(zhì)/mgmgkgkg-1-1未除髓未除髓2 . 42 . 47 72.742.7433.7333.7320.1220.121.681.6827.1327.1343.3143.31168168除髓除髓（45%）1 . 41 . 49 92.572.5731.5931.5920.0120.011.631.6327.6027.6043.5843.58127127蔗髓蔗髓4 . 64 . 67 72.842.8439.3139.3119.5319.532.222.2226.8926.8938.1538.1548

16、3483成 分 名成 分 名稱稱灰分灰分熱水抽出物熱水抽出物1%NaOH1%NaOH抽抽出物出物木素木素樹脂樹脂戊糖戊糖全纖維素全纖維素鐵質(zhì)鐵質(zhì)/mgmgkgkg-1-1未除髓未除髓2.472.472.742.7433.7333.7320.1220.121.681.6827.1327.1343.3143.31168168除髓（除髓（45%） 1.491.492.572.5731.5931.5920.0120.011.631.6327.6027.6043.5843.58127127蔗髓蔗髓4.674.672.842.8439.3139.3119.5319.532.222.2226.8926.89

17、38.1538.15483483成分名稱成分名稱灰分灰分熱水抽出物熱水抽出物1%NaOH1%NaOH抽抽出物出物木素木素樹脂樹脂戊糖戊糖全纖維素全纖維素鐵質(zhì)鐵質(zhì)/mgmgkg-1kg-1未除髓未除髓2.472.472.742.7433.7333.7320.1220.121.681.6827.1327.1343.3143.31168168除髓（除髓（45%） 1.491.492.572.5731.5931.5920.0120.011.631.6327.6027.6043.5843.58127127蔗髓蔗髓4.674.672.842.8439.3139.3119.5319.532.222.2226

18、.8926.8938.1538.15483483成分名稱成分名稱灰分灰分熱水抽出物熱水抽出物1%NaOH1%NaOH抽抽出物出物木素木素樹脂樹脂戊糖戊糖全纖維素全纖維素鐵質(zhì)鐵質(zhì)/mgmgkg-1kg-1未除髓未除髓2.472.472.742.7433.7333.7320.1220.121.681.6827.1327.1343.3143.31168168除髓（除髓（45%） 1.491.492.572.5731.5931.5920.0120.011.631.6327.6027.6043.5843.58127127除髓除髓（45%）1.491.492.572.5731.5931.5920.0120

19、.011.631.6327.6027.6043.5843.58127127蔗髓蔗髓4.674.672.842.8439.3139.3119.5319.532.222.2226.8926.8938.1538.15483483成分名稱成分名稱灰分灰分熱水抽出物熱水抽出物1%NaOH1%NaOH抽抽出物出物木素木素樹脂樹脂戊糖戊糖全纖維素全纖維素鐵質(zhì)鐵質(zhì)/mgmgkg-1kg-1未除髓未除髓2.472.472.742.7433.7333.7320.1220.121.681.6827.1327.1343.3143.31168168除髓除髓（45%）1.491.492.572.5731.5931.592

20、0.0120.011.631.6327.6027.6043.5843.58127127蔗髓蔗髓4.674.672.842.8439.3139.3119.5319.532.222.2226.8926.8938.1538.15483483 纓纓狀微胞結(jié)構(gòu)理論狀微胞結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為纖維素結(jié)構(gòu)存在兩個相態(tài)認(rèn)為纖維素結(jié)構(gòu)存在兩個相態(tài), ,即即所謂的所謂的結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)。 認(rèn)為纖維素的結(jié)構(gòu)是許多大分子形成的連續(xù)結(jié)構(gòu)認(rèn)為纖維素的結(jié)構(gòu)是許多大分子形成的連續(xù)結(jié)構(gòu), ,在在大分子致密的地方大分子致密的地方, ,它們平行排列定向良好它們平行排列定向良好, ,并構(gòu)成纖并構(gòu)成纖維素的高序維素的高序結(jié)晶結(jié)晶

21、部分部分。 當(dāng)致密度較小時當(dāng)致密度較小時, ,大分子彼此之間的結(jié)合程度亦較弱大分子彼此之間的結(jié)合程度亦較弱, ,有較大的空隙部分有較大的空隙部分, ,分子鏈分布也不完全平行分子鏈分布也不完全平行, ,構(gòu)成纖構(gòu)成纖維素的無定形部分。維素的無定形部分。 纓纓狀微胞結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為纖維素結(jié)構(gòu)中包含結(jié)晶部分和狀微胞結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為纖維素結(jié)構(gòu)中包含結(jié)晶部分和無定形部分無定形部分, ,這是目前普遍被承認(rèn)的這是目前普遍被承認(rèn)的纖維素的纖維素的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)對結(jié)晶部分和無定形部分的對結(jié)晶部分和無定形部分的分布分布, ,則沒有一致的觀點(diǎn)。則沒有一致的觀點(diǎn)。例如例如, , 有人認(rèn)為無定形部分是由結(jié)有人認(rèn)為無定形部分是由結(jié)晶晶部

22、分伸出來的分子鏈所部分伸出來的分子鏈所組成組成, ,結(jié)晶部分和無定形部分之間由分子鏈貫穿結(jié)晶部分和無定形部分之間由分子鏈貫穿, ,而二而二者之間沒有嚴(yán)格的界面者之間沒有嚴(yán)格的界面, ,如圖如圖2-12-1所示所示。 有人則認(rèn)為結(jié)晶部分是由折疊鏈構(gòu)成的有人則認(rèn)為結(jié)晶部分是由折疊鏈構(gòu)成的, ,如圖如圖2-22-2所示所示。 纓纓狀微胞結(jié)構(gòu)是狀微胞結(jié)構(gòu)是普通粘膠纖維普通粘膠纖維的結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)形式圖圖2-1 纖維素的纓狀微胞結(jié)構(gòu)模型纖維素的纓狀微胞結(jié)構(gòu)模型圖圖2-2 修正的纓狀微胞結(jié)構(gòu)模型修正的纓狀微胞結(jié)構(gòu)模型纓纓狀狀原纖原纖結(jié)構(gòu)理論結(jié)構(gòu)理論和和纓纓狀狀微胞微胞結(jié)構(gòu)理論結(jié)構(gòu)理論都認(rèn)為纖維素結(jié)都認(rèn)為纖

23、維素結(jié)構(gòu)中包含結(jié)晶部分和無定形部分構(gòu)中包含結(jié)晶部分和無定形部分；二者的區(qū)別是二者的區(qū)別是：纓纓狀微胞結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為結(jié)晶區(qū)較短狀微胞結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為結(jié)晶區(qū)較短, ,而而纓纓狀原纖結(jié)構(gòu)理論狀原纖結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為結(jié)晶區(qū)較長認(rèn)為結(jié)晶區(qū)較長, , 晶區(qū)是長鏈分子的小片斷構(gòu)成的晶區(qū)是長鏈分子的小片斷構(gòu)成的, ,長鏈長鏈分布依次地通過結(jié)晶的原纖和它們中間的非晶區(qū)分布依次地通過結(jié)晶的原纖和它們中間的非晶區(qū), ,如圖如圖 2-32-3所示所示。天然纖維素纖維、波里諾西克纖維天然纖維素纖維、波里諾西克纖維、高溫模量纖維高溫模量纖維和和LyocellLyocell纖維纖維都具有都具有纓纓狀原纖結(jié)構(gòu)狀原纖結(jié)構(gòu)。 2 2、纖維素

24、的分類纖維素的分類 n 纖維素不是一種均一的物質(zhì)纖維素不是一種均一的物質(zhì), ,而是一種不同相對分子質(zhì)而是一種不同相對分子質(zhì)量的混合物。量的混合物。n 在工業(yè)上分為在工業(yè)上分為: : 纖維素、纖維素、纖維素、纖維素、纖維纖維素素。后兩種纖維素統(tǒng)稱為。后兩種纖維素統(tǒng)稱為半纖維素半纖維素。n 纖維素纖維素是植物纖維素在特定條件下不溶于是植物纖維素在特定條件下不溶于2020的的17.5% 17.5% NaOHNaOH溶液的部分溶液的部分；溶解的部分稱為半纖維素溶解的部分稱為半纖維素。n 纖維素纖維素是以上溶解部分用酯酸中和又重新沉淀分是以上溶解部分用酯酸中和又重新沉淀分離出來的那一部分纖維素。離出來的

25、那一部分纖維素。n 不能不能沉淀的部分為沉淀的部分為纖維素纖維素。聚合度越低纖維素越易溶解，顯然，聚合度越低纖維素越易溶解，顯然，纖維素纖維素的的聚合度高于半纖維素的聚合度。聚合度高于半纖維素的聚合度。 纖維素纖維素的聚合度一般在的聚合度一般在200200以上，以上， 纖維素纖維素為為140140200200, , 纖維素則為纖維素則為 1010140140。漿粕的漿粕的纖維素含量越高越好纖維素含量越高越好。3、纖維素的物理性質(zhì)纖維素的物理性質(zhì) p纖維素是纖維素是白白色色、無味無味、無臭無臭的物質(zhì)。的物質(zhì)。p密度為密度為1.501.56g/cm3, 比熱容為比熱容為 0.320.33, p不溶

26、于水、稀酸、稀堿和一般的有機(jī)溶劑不溶于水、稀酸、稀堿和一般的有機(jī)溶劑 ,p能溶解在能溶解在濃硫酸和濃氯化濃硫酸和濃氯化鋅鋅溶液溶液中中,同時發(fā)生一定同時發(fā)生一定程度的分子鏈斷裂程度的分子鏈斷裂,使聚合度降低。使聚合度降低。p纖維素能很好地溶解在纖維素能很好地溶解在銅氨溶液銅氨溶液和和復(fù)合有機(jī)溶液復(fù)合有機(jī)溶液體體系中。系中。p 纖維素對纖維素對金屬離子金屬離子具有交換吸附能力具有交換吸附能力。纖維素中含雜質(zhì)如纖維素中含雜質(zhì)如木木質(zhì)素及半纖維素越多質(zhì)素及半纖維素越多, ,其對金屬離子的吸附能力越強(qiáng)。其對金屬離子的吸附能力越強(qiáng)。p 纖維素對金屬離子的交換吸附能力與溶液的纖維素對金屬離子的交換吸附能力

27、與溶液的pHpH值有關(guān)值有關(guān),pH,pH值值越高越高, ,交換吸附能力越強(qiáng)。交換吸附能力越強(qiáng)。p 纖維素一般具有良好的對水或其它溶液的吸附性。吸附性的纖維素一般具有良好的對水或其它溶液的吸附性。吸附性的強(qiáng)弱與纖維素的結(jié)構(gòu)及毛細(xì)管作用有關(guān)。強(qiáng)弱與纖維素的結(jié)構(gòu)及毛細(xì)管作用有關(guān)。p 纖維素在纖維素在200200以下熱穩(wěn)定性尚好以下熱穩(wěn)定性尚好；當(dāng)當(dāng)溫度高于溫度高于200200時時, ,纖纖維素的表面性質(zhì)發(fā)生變化維素的表面性質(zhì)發(fā)生變化, ,聚合度下降。聚合度下降。p 影響纖維素影響纖維素裂解的因素裂解的因素除溫度和時間外除溫度和時間外, ,水分和空氣的存在亦水分和空氣的存在亦有很大關(guān)系。有很大關(guān)系。4

28、 4、纖維素的化學(xué)性質(zhì)纖維素的化學(xué)性質(zhì) 在纖維素分子結(jié)構(gòu)中在纖維素分子結(jié)構(gòu)中, ,每個葡萄糖殘基含有每個葡萄糖殘基含有三個三個羥羥基基( (OH)OH)及及一個末端一個末端醛醛基基, ,在某些化學(xué)試劑的作用下在某些化學(xué)試劑的作用下, ,纖維素可發(fā)生一系纖維素可發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)。列化學(xué)反應(yīng)。u 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng): : 纖維素對氧化劑十分敏感。受氧化劑作用時纖維素對氧化劑十分敏感。受氧化劑作用時, , 纖纖維素分子中的部分維素分子中的部分羥羥基被氧化成基被氧化成羧羧基基(-COOH)(-COOH)或或醛醛基基( (CHO),CHO),同時分子鏈發(fā)生斷裂同時分子鏈發(fā)生斷裂, ,聚合度降低聚合度降低

29、；u 與酸反應(yīng)與酸反應(yīng): :纖維素與酸作用時纖維素與酸作用時, ,在適當(dāng)?shù)臈l件下會發(fā)生酸性水在適當(dāng)?shù)臈l件下會發(fā)生酸性水解。這是由于纖維素大分子的配糖聯(lián)接對酸不穩(wěn)定性引起的。解。這是由于纖維素大分子的配糖聯(lián)接對酸不穩(wěn)定性引起的。纖維素的酸性水解纖維素的酸性水解, ,可分為單相及多相水解。多相水解時可分為單相及多相水解。多相水解時, ,水水解后的纖維素形態(tài)仍保持固態(tài)解后的纖維素形態(tài)仍保持固態(tài), ,并不溶解并不溶解；這種不溶解的纖維這種不溶解的纖維素稱為水解纖維素素稱為水解纖維素。水解后水解后，纖維素聚合度降低。單相水解纖維素聚合度降低。單相水解時時, ,纖維素首先溶解纖維素首先溶解, ,然后發(fā)生水

30、解然后發(fā)生水解, ,聚合度下降。如條件劇烈聚合度下降。如條件劇烈, ,則水解的最終產(chǎn)物為葡萄糖。則水解的最終產(chǎn)物為葡萄糖。u 與堿反應(yīng)與堿反應(yīng): :纖維素與堿作用時纖維素與堿作用時, ,在適當(dāng)條件下發(fā)生配糖聯(lián)接在適當(dāng)條件下發(fā)生配糖聯(lián)接堿性降解及端基的堿性降解及端基的“剝皮剝皮”反應(yīng)反應(yīng), , 導(dǎo)致纖維素的聚合度降導(dǎo)致纖維素的聚合度降低低。纖維素與濃纖維素與濃NaOHNaOH溶液作用溶液作用, ,生成堿纖維素。生成堿纖維素。堿纖維素是堿纖維素是制備纖維素酯或制備纖維素酯或醚醚的中間產(chǎn)物。的中間產(chǎn)物。u 酯酯化反應(yīng)化反應(yīng): :纖維素與各種無機(jī)酸和有機(jī)酸反應(yīng)纖維素與各種無機(jī)酸和有機(jī)酸反應(yīng), ,生成各

31、種生成各種酯酯化物化物, ,如硝化纖維素、酯酸纖維素、纖維素黃酸如硝化纖維素、酯酸纖維素、纖維素黃酸酯酯等。等。u 醚醚化反應(yīng)化反應(yīng): :纖維素與鹵代纖維素與鹵代烷烷、鹵代酸或硫酸、鹵代酸或硫酸酯酯作用生成纖維作用生成纖維素素醚醚, ,比較重要的有比較重要的有: :纖維素甲基纖維素甲基醚醚、乙基、乙基醚醚及及羧羧甲基纖維甲基纖維素素(CMC)(CMC)等等, ,它們有廣泛的用途。它們有廣泛的用途。三、三、纖維素纖維素漿粕漿粕1 1、纖維素、纖維素漿漿粕粕的制造的制造 纖維素纖維素漿漿粕粕的生產(chǎn)過程與造紙工業(yè)的制漿過程區(qū)別的生產(chǎn)過程與造紙工業(yè)的制漿過程區(qū)別不大不大 , , 但對漿但對漿粕粕的化學(xué)

32、純度及反應(yīng)性能要求嚴(yán)格的化學(xué)純度及反應(yīng)性能要求嚴(yán)格, ,對機(jī)對機(jī)械強(qiáng)度等物理性質(zhì)無特殊要求械強(qiáng)度等物理性質(zhì)無特殊要求, ,因而生產(chǎn)工藝與造紙工因而生產(chǎn)工藝與造紙工業(yè)有所不同。業(yè)有所不同。其生產(chǎn)工藝流程可用圖其生產(chǎn)工藝流程可用圖2-42-4表示表示。甘蔗渣甘蔗渣棉短絨棉短絨木材木材備料備料蒸煮蒸煮漂前精選漂前精選漂白漂白漂后精選漂后精選抄漿抄漿脫水、烘干脫水、烘干漿粕漿粕圖圖2-42-4漿粕生產(chǎn)流程示意圖漿粕生產(chǎn)流程示意圖備料備料制漿原料要進(jìn)行預(yù)處理。制漿原料要進(jìn)行預(yù)處理。u 甘蔗渣原料要經(jīng)過開松和除髓甘蔗渣原料要經(jīng)過開松和除髓, ,除去其中的除去其中的蔗蔗髓及其它機(jī)髓及其它機(jī)械雜質(zhì)械雜質(zhì)；u

33、棉短絨則要進(jìn)行開松棉短絨則要進(jìn)行開松、除塵除塵, ,除去砂粒和礦物性雜質(zhì)以及除去砂粒和礦物性雜質(zhì)以及棉籽殼等棉籽殼等；u 木材原料則要經(jīng)過剝皮、除節(jié)、切片等處理。木材原料則要經(jīng)過剝皮、除節(jié)、切片等處理。蒸煮蒸煮植物原料經(jīng)過以上的預(yù)處理后與蒸煮藥劑混合植物原料經(jīng)過以上的預(yù)處理后與蒸煮藥劑混合, ,在規(guī)定的溫度與壓力下進(jìn)行蒸在規(guī)定的溫度與壓力下進(jìn)行蒸煮成為漿料。根據(jù)蒸煮藥劑的不同煮成為漿料。根據(jù)蒸煮藥劑的不同, ,粘膠纖維漿粕生產(chǎn)的方法一般可分為三種粘膠纖維漿粕生產(chǎn)的方法一般可分為三種, ,即即亞硫酸鹽法、預(yù)水解硫酸鹽法及苛性鈉法亞硫酸鹽法、預(yù)水解硫酸鹽法及苛性鈉法。亞硫酸鹽法亞硫酸鹽法適用于結(jié)構(gòu)

34、緊密的纖維原料適用于結(jié)構(gòu)緊密的纖維原料, ,如針葉木等。如針葉木等。預(yù)水解硫酸鹽法預(yù)水解硫酸鹽法適用于樹脂和多縮戊糖含量高的植物纖維原料適用于樹脂和多縮戊糖含量高的植物纖維原料 , , 如落葉松、如落葉松、闊葉樹及甘蔗渣等。闊葉樹及甘蔗渣等?？列遭c法苛性鈉法適用于棉短絨制漿。適用于棉短絨制漿。對于禾本科植物原料也有采用預(yù)水解苛性鈉法對于禾本科植物原料也有采用預(yù)水解苛性鈉法和和亞硫酸鹽法制漿。亞硫酸鹽法制漿。在蒸煮過程中在蒸煮過程中, ,纖維細(xì)胞發(fā)生膨潤纖維細(xì)胞發(fā)生膨潤, ,初生壁被破壞初生壁被破壞, ,漿粕反應(yīng)性能提高漿粕反應(yīng)性能提高, ,大部分大部分半半纖維素及其它非纖維素化合物得以除去纖維

35、素及其它非纖維素化合物得以除去, ,漿粕的聚合度降低漿粕的聚合度降低。蒸煮條件則視纖。蒸煮條件則視纖維原料的種類維原料的種類、化學(xué)組成、密度、水分、成熟程度及漿粕品質(zhì)要求不同而異。化學(xué)組成、密度、水分、成熟程度及漿粕品質(zhì)要求不同而異。 精選精選 蒸煮后的漿料要經(jīng)過洗滌、打漿、篩選、除砂、濃縮等過蒸煮后的漿料要經(jīng)過洗滌、打漿、篩選、除砂、濃縮等過程程, ,以提高其純度和反應(yīng)性能。以提高其純度和反應(yīng)性能。 漂白漂白 除去漿料中的有色雜質(zhì)和殘存的木素、灰分、鐵質(zhì)除去漿料中的有色雜質(zhì)和殘存的木素、灰分、鐵質(zhì) , , 進(jìn)一進(jìn)一步提高纖維素的反應(yīng)性能步提高纖維素的反應(yīng)性能, , 并最終調(diào)節(jié)纖維素的聚合度。

36、并最終調(diào)節(jié)纖維素的聚合度。漂白精選后的漿料送至抄漿機(jī)漂白精選后的漿料送至抄漿機(jī), ,在此成型、脫水、烘干、整理并在此成型、脫水、烘干、整理并成包成包, ,即為成品漿即為成品漿粕粕。 2 2、粘膠纖維漿粘膠纖維漿粕粕的質(zhì)量要求的質(zhì)量要求 由于漿由于漿粕粕生產(chǎn)原料不同生產(chǎn)原料不同, ,纖維素纖維纖維素纖維品種及制造方品種及制造方法、工藝、設(shè)備不同法、工藝、設(shè)備不同 , , 因此對因此對纖維素纖維素漿粕的質(zhì)量要求漿粕的質(zhì)量要求也不盡相同。但均應(yīng)具有也不盡相同。但均應(yīng)具有純度高純度高, ,堿化及黃化時能與化堿化及黃化時能與化學(xué)試劑迅速而均勻地反應(yīng)學(xué)試劑迅速而均勻地反應(yīng), ,纖維素纖維素酯酯在堿溶液中擴(kuò)

37、散及在堿溶液中擴(kuò)散及溶解性能良好溶解性能良好, ,并且有良好的過濾性能并且有良好的過濾性能, ,以保證紡絲順利以保證紡絲順利進(jìn)行進(jìn)行。漿漿粕粕的理想質(zhì)量如表的理想質(zhì)量如表2-42-4所示。所示。 表表2-4 漿粕的理想質(zhì)量漿粕的理想質(zhì)量指標(biāo)名稱指標(biāo)名稱理想要求理想要求纖維素纖維素越高越好越高越好雜度雜度越低越好越低越好聚合度分布聚合度分布均勻一致，分布帶越窄越好均勻一致，分布帶越窄越好反應(yīng)性能反應(yīng)性能優(yōu)良優(yōu)良纖維長度分布纖維長度分布均勻均勻漿粕成分均一性漿粕成分均一性好好 纖維素含量纖維素含量高、半纖維素含量低標(biāo)志著漿高、半纖維素含量低標(biāo)志著漿粕粕純度高純度高, ,在纖維在纖維生產(chǎn)中漿生產(chǎn)中漿

38、粕粕及及CSCS 的單位消耗低的單位消耗低, ,也容易進(jìn)行堿的回收。也容易進(jìn)行堿的回收。 漿粕中的漿粕中的雜質(zhì)雜質(zhì)包括包括 SiOSiO、鐵鐵、鎂、鎂等等, ,它們使粘膠的粘度增高它們使粘膠的粘度增高 , ,并能與酸生成不溶性鹽如并能與酸生成不溶性鹽如 CaS0CaS0、MgS0MgS0, ,從而降低酸浴的透明度或堵塞噴絲頭。從而降低酸浴的透明度或堵塞噴絲頭。 鐵、銅、鐵、銅、錳錳等能加速堿纖維素的老成降解等能加速堿纖維素的老成降解, ,使工藝不穩(wěn)定使工藝不穩(wěn)定, ,最終影響粘最終影響粘膠纖維的強(qiáng)度和色澤膠纖維的強(qiáng)度和色澤。 木木質(zhì)素質(zhì)素具有特殊的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)基團(tuán)具有特殊的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)基團(tuán), ,可

39、降低漿可降低漿粕粕的潤濕能力的潤濕能力, ,延緩老成延緩老成速度速度, ,在漂白時生成有色物質(zhì)在漂白時生成有色物質(zhì), ,使纖維產(chǎn)生色斑。使纖維產(chǎn)生色斑。木木質(zhì)素含量過高質(zhì)素含量過高, ,將將最終導(dǎo)致粘膠纖維的柔軟性變差。最終導(dǎo)致粘膠纖維的柔軟性變差。木質(zhì)素（木質(zhì)素（lignin）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu) 漿粕漿粕聚合度聚合度的要求的要求分布均勻分布均勻 聚合度高于聚合度高于12001200及低于及低于200200的部分越少越好。的部分越少越好。 較高聚合度的部分過多較高聚合度的部分過多, ,其反應(yīng)性能差其反應(yīng)性能差, ,并影響過濾性能并影響過濾性能； 聚合度低于聚合度低于200200的部分過多的部分過多,

40、,則成絲質(zhì)量低劣則成絲質(zhì)量低劣, ,纖維品質(zhì)差。纖維品質(zhì)差。 漿粕的反應(yīng)性能好漿粕的反應(yīng)性能好，NaOHNaOH 和和 CSCS的消耗量少的消耗量少, ,溶解性能和過溶解性能和過濾性能好濾性能好, ,所得到的粘膠可紡性好所得到的粘膠可紡性好。漿粕的反應(yīng)性能包括纖維。漿粕的反應(yīng)性能包括纖維素大分子的均一性素大分子的均一性；纖維素形態(tài)結(jié)構(gòu)纖維素形態(tài)結(jié)構(gòu), ,即纖維長度及纖維初生即纖維長度及纖維初生壁破壞程度壁破壞程度, ,以及植物纖維的生長條件等。以及植物纖維的生長條件等。 吸堿性能差吸堿性能差, ,則漿粕浸漬時易上浮則漿粕浸漬時易上浮, ,漿粥濃度不易均勻漿粥濃度不易均勻, ,不利于不利于生產(chǎn)工

41、藝的控制。生產(chǎn)工藝的控制。 漿粕中的漿粕中的樹脂含量樹脂含量少少, ,則有利過濾則有利過濾；樹脂含量多樹脂含量多, ,則影響黃化則影響黃化反應(yīng)的均勻性反應(yīng)的均勻性, ,并容易堵塞噴絲頭。并容易堵塞噴絲頭。 第三節(jié)第三節(jié) 粘膠原液的制備粘膠原液的制備一、粘膠纖維的生產(chǎn)過程一、粘膠纖維的生產(chǎn)過程 粘膠纖維的原料和成品粘膠纖維的原料和成品, ,其化學(xué)組成都是纖維素其化學(xué)組成都是纖維素, ,僅僅僅是形態(tài)僅是形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及物理機(jī)械性質(zhì)發(fā)生了變化結(jié)構(gòu)以及物理機(jī)械性質(zhì)發(fā)生了變化。粘膠纖粘膠纖維的生產(chǎn)任務(wù)維的生產(chǎn)任務(wù), ,就是通過化學(xué)和機(jī)械的方法就是通過化學(xué)和機(jī)械的方法, ,將漿將漿粕粕中很中很短的短的纖維制

42、成各種形態(tài)并具有所要求品質(zhì)纖維制成各種形態(tài)并具有所要求品質(zhì)、適合各種用適合各種用途的纖維成品途的纖維成品。各種粘膠纖維的生產(chǎn)各種粘膠纖維的生產(chǎn)，都必須經(jīng)過下列都必須經(jīng)過下列四個過程四個過程：(1)(1)、粘膠的制備粘膠的制備；(2)(2)、紡前準(zhǔn)備紡前準(zhǔn)備； (3)(3)、纖維成形纖維成形； (4)(4)、纖維的后處理纖維的后處理。其具體生產(chǎn)工藝流程為其具體生產(chǎn)工藝流程為：漿粕漿粕浸漬浸漬壓榨壓榨粉碎粉碎堿纖維素堿纖維素老成老成黃化黃化纖維素磺酸鈉纖維素磺酸鈉溶解溶解粘膠粘膠混合混合過濾過濾熟成熟成脫泡脫泡紡絲紡絲后處理后處理（水洗、脫硫、漂白、酸洗）（水洗、脫硫、漂白、酸洗）上油上油烘干烘干

43、粘膠纖維粘膠纖維二二、堿纖維素的制備、堿纖維素的制備1 1、漿粕的準(zhǔn)備、漿粕的準(zhǔn)備 漿粕的生產(chǎn)一般是分批進(jìn)行的漿粕的生產(chǎn)一般是分批進(jìn)行的, ,各批漿各批漿粕粕之間往往存之間往往存在著一定的差異在著一定的差異, ,特別是當(dāng)漿粕的原料品種或質(zhì)量變化較特別是當(dāng)漿粕的原料品種或質(zhì)量變化較大以及生產(chǎn)工藝控制出現(xiàn)波動時大以及生產(chǎn)工藝控制出現(xiàn)波動時, ,就會對粘膠生產(chǎn)產(chǎn)生很就會對粘膠生產(chǎn)產(chǎn)生很大的影響大的影響。為了減小各批漿粕之間的品質(zhì)差異為了減小各批漿粕之間的品質(zhì)差異, ,通常采用通常采用多批混合的方多批混合的方法法。在混合時在混合時, ,各批漿粕的品質(zhì)差異應(yīng)有一各批漿粕的品質(zhì)差異應(yīng)有一定的允許范圍定的允

44、許范圍。品質(zhì)差異太大品質(zhì)差異太大, ,特別是特別是相對分子質(zhì)量分布相對分子質(zhì)量分布差異太大的漿粕不能相混。差異太大的漿粕不能相混。漿粕的含水率直接影響粘膠生產(chǎn)工藝漿粕的含水率直接影響粘膠生產(chǎn)工藝。 但含水率的高低并不是重要因素但含水率的高低并不是重要因素, ,只要相應(yīng)地改變工藝條件亦可制得符合只要相應(yīng)地改變工藝條件亦可制得符合工藝要求的堿纖維素。工藝要求的堿纖維素。 重要的是漿粕重要的是漿粕含水率的均勻性含水率的均勻性。含水率波動。含水率波動, ,則浸漬時滲透到漿粕內(nèi)的堿則浸漬時滲透到漿粕內(nèi)的堿液被稀釋的濃度不同液被稀釋的濃度不同, ,漿漿粕粕的膨潤不均勻的膨潤不均勻, ,堿纖維素的生成也不均

45、勻堿纖維素的生成也不均勻, , 從而從而使以后的老成和黃化反應(yīng)不均勻使以后的老成和黃化反應(yīng)不均勻, ,制得的粘膠過濾性能變壞制得的粘膠過濾性能變壞, ,成品纖維的品成品纖維的品質(zhì)下降。質(zhì)下降。 所以含水率的波動應(yīng)控制所以含水率的波動應(yīng)控制2%2% 范圍內(nèi)范圍內(nèi), ,否則要進(jìn)行烘干及調(diào)濕處理。否則要進(jìn)行烘干及調(diào)濕處理。 但目前生產(chǎn)廠家一般都沒有專門的調(diào)濕過程但目前生產(chǎn)廠家一般都沒有專門的調(diào)濕過程, ,而是通過加強(qiáng)漿粕的生產(chǎn)、而是通過加強(qiáng)漿粕的生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸和貯存過程的管理包裝、運(yùn)輸和貯存過程的管理, ,在使用前將含水率相近的漿粕進(jìn)行混合和在使用前將含水率相近的漿粕進(jìn)行混合和搭配搭配, ,在使用

46、時根據(jù)漿粕含水率的不在使用時根據(jù)漿粕含水率的不同同而適當(dāng)調(diào)整浸漬工藝而適當(dāng)調(diào)整浸漬工藝, ,以制得符合要以制得符合要求的堿纖維素。求的堿纖維素。2 2、纖維素浸漬、纖維素浸漬( (NaOHNaOH溶液溶液) )(1)(1)、浸漬過程中化學(xué)及物理化學(xué)變化浸漬過程中化學(xué)及物理化學(xué)變化: : 堿堿與纖維素的相互作用與纖維素的相互作用, ,通常可分為兩個階段。通常可分為兩個階段。首先生成加成化合物首先生成加成化合物：加成化合物還可進(jìn)一步形成醇化物加成化合物還可進(jìn)一步形成醇化物： 反應(yīng)反應(yīng)進(jìn)行得極快進(jìn)行得極快,只需只需數(shù)分鐘數(shù)分鐘。生成的堿纖維素的。生成的堿纖維素的值值在在100左左右。即右。即平均一個

47、葡萄糖殘基結(jié)合一個分子的氫氧化鈉平均一個葡萄糖殘基結(jié)合一個分子的氫氧化鈉。 其結(jié)合形式其結(jié)合形式為為醇醇鈉鈉形式形式(C6H9O4ONa)或或分子化合物的形式分子化合物的形式 (C6H10O5NaOHnH2O)。 一般在纖維素大分子上酸性較強(qiáng)的仲一般在纖維素大分子上酸性較強(qiáng)的仲羥羥基有可能生成醇基有可能生成醇鈉鈉,而而在酸性較弱的伯在酸性較弱的伯羥羥基上則生成分子化合物?；蟿t生成分子化合物。 纖維素在浸漬過程中除以上的化學(xué)變化外纖維素在浸漬過程中除以上的化學(xué)變化外,還要發(fā)生溶脹和部還要發(fā)生溶脹和部分低分子溶出分低分子溶出,纖維素的聚合度有所降低纖維素的聚合度有所降低。纖維素的形態(tài)結(jié)構(gòu)纖維素的

48、形態(tài)結(jié)構(gòu)受到破壞受到破壞,超分子結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化。超分子結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化。 纖維素對各種化學(xué)纖維素對各種化學(xué)試試劑的反應(yīng)能力有所提高劑的反應(yīng)能力有所提高,從而有利于黃化從而有利于黃化反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)的進(jìn)行。(2)(2)影響纖維素溶脹作用的因素影響纖維素溶脹作用的因素 漿粕的膨潤作用漿粕的膨潤作用, ,包含了纖維包含了纖維間間毛細(xì)管水的凝聚作用毛細(xì)管水的凝聚作用和和纖維素纖維素分子上分子上羥羥基的溶劑化作用基的溶劑化作用。纖維素大分子的溶劑化程度受溶液。纖維素大分子的溶劑化程度受溶液中離子的中離子的水化能力水化能力和和水化層厚度水化層厚度的影響。的影響。l升高升高溫度溫度, ,使水化層中水分子的

49、熱運(yùn)動加劇使水化層中水分子的熱運(yùn)動加劇, ,破破壞水化層的穩(wěn)定壞水化層的穩(wěn)定性而使其減薄性而使其減薄, ,將導(dǎo)致纖維素的溶脹度減小將導(dǎo)致纖維素的溶脹度減小。l提高提高堿濃度堿濃度會使結(jié)合到纖維素大分子上的離子數(shù)增加會使結(jié)合到纖維素大分子上的離子數(shù)增加, ,溶脹度溶脹度增大增大。但當(dāng)堿濃度超過一定限度時但當(dāng)堿濃度超過一定限度時, ,溶脹度反而減小溶脹度反而減小, ,這是由于這是由于堿液中自由離子數(shù)大量增加堿液中自由離子數(shù)大量增加, ,對結(jié)合到纖維素大分子上的水產(chǎn)對結(jié)合到纖維素大分子上的水產(chǎn)生了競爭生了競爭, ,使離子水化層變薄使離子水化層變薄, ,溶脹度反而減小。溶脹度反而減小。l如果在堿液中含

50、有能降低如果在堿液中含有能降低鈉鈉離子水化作用的各種離子水化作用的各種鹽類鹽類, ,同樣也同樣也會削弱纖維素的膨潤效果。因此會削弱纖維素的膨潤效果。因此, ,當(dāng)碳酸鈉、氯化鈉等雜質(zhì)存當(dāng)碳酸鈉、氯化鈉等雜質(zhì)存在時在時, ,對纖維素的浸漬是不利的。對纖維素的浸漬是不利的。(3)(3)、浸漬過程的工藝參數(shù)浸漬過程的工藝參數(shù)堿液濃度堿液濃度 理論上理論上, ,常溫下當(dāng)堿液中堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在常溫下當(dāng)堿液中堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%10%12%12%時纖維素的時纖維素的溶脹最劇烈。實(shí)際生產(chǎn)中溶脹最劇烈。實(shí)際生產(chǎn)中, ,還必須考慮堿化過程中產(chǎn)生的水分還必須考慮堿化過程中產(chǎn)生的水分和漿粕中的水分。因此和漿粕中的水分。

51、因此, ,通常浸漬堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在通常浸漬堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在18%18%20% 20% 。 浸漬時間浸漬時間 生成堿纖維素的反應(yīng)時間很短生成堿纖維素的反應(yīng)時間很短, ,但漿粕從濕潤到堿液逐步向纖但漿粕從濕潤到堿液逐步向纖維素內(nèi)部滲透達(dá)到均勻的程度維素內(nèi)部滲透達(dá)到均勻的程度, ,需要一定的時間需要一定的時間, ,而半纖維素而半纖維素的溶出則需要更長的時間的溶出則需要更長的時間。浸漬時間的長短主要取決于漿粕浸漬時間的長短主要取決于漿粕的結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)形式, ,浸漬方式以及浸漬工藝。通常古典法為浸漬方式以及浸漬工藝。通常古典法為454560 60 min,min,連續(xù)法連續(xù)法1515 20 min

52、, 20 min, 五合機(jī)法為五合機(jī)法為 3Omin3Omin。浸漬溫度浸漬溫度 堿化反應(yīng)是放熱反應(yīng)堿化反應(yīng)是放熱反應(yīng), ,低溫有利于溶脹和使半纖維素充分溶低溫有利于溶脹和使半纖維素充分溶出。升高溫度會使堿纖維素發(fā)生水解反應(yīng)。因此出。升高溫度會使堿纖維素發(fā)生水解反應(yīng)。因此浸漬溫度不浸漬溫度不宜太高宜太高。對于不同的漿粕原料和設(shè)備。對于不同的漿粕原料和設(shè)備, ,浸漬溫度有較大的差異。浸漬溫度有較大的差異。一般古典法為一般古典法為2020左右左右, ,連續(xù)法為連續(xù)法為40406060, ,五合機(jī)法為五合機(jī)法為303060 60 。浸漬浴比浸漬浴比l 漿粕的絕干重量和堿液體積之比漿粕的絕干重量和堿液

53、體積之比, ,稱為稱為浴比浴比。l 增大浴比增大浴比, ,可以增加堿液與纖維素的接觸機(jī)會可以增加堿液與纖維素的接觸機(jī)會, ,提高浸漬提高浸漬堿的均勻堿的均勻。l 但浴比過大但浴比過大, ,會影響單機(jī)生產(chǎn)能力會影響單機(jī)生產(chǎn)能力, ,反而會造成堿化不勻反而會造成堿化不勻。l 一般連續(xù)法為一般連續(xù)法為1 1：20201 1：4040, ,五合機(jī)法為五合機(jī)法為1 1：2 2l l：3 3。漿粕經(jīng)過浸漬以后漿粕經(jīng)過浸漬以后,必須與過剩的堿液加以分離。必須與過剩的堿液加以分離。因?yàn)檫^量的水和堿會直接因?yàn)檫^量的水和堿會直接影響黃化反應(yīng)的正常進(jìn)行影響黃化反應(yīng)的正常進(jìn)行,還會發(fā)生多還會發(fā)生多種種副反應(yīng)副反應(yīng),消

54、耗大量的二硫化碳消耗大量的二硫化碳,所以浸漬后的纖維素需要進(jìn)行壓所以浸漬后的纖維素需要進(jìn)行壓榨榨,使使-纖維素纖維素含量控制在含量控制在28%30%,NaOH含量控制在含量控制在16%17% 范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。經(jīng)過壓榨后的堿纖維素經(jīng)過壓榨后的堿纖維素非常致密非常致密,表面積減小表面積減小, 所以必須進(jìn)行粉所以必須進(jìn)行粉碎碎,使其成為細(xì)小的松屑粒狀使其成為細(xì)小的松屑粒狀,從而增加了堿纖維素反應(yīng)的表面積從而增加了堿纖維素反應(yīng)的表面積,使在以后各工序中的反應(yīng)能夠更加均勻地進(jìn)行。使在以后各工序中的反應(yīng)能夠更加均勻地進(jìn)行。3 3、堿纖維素的壓榨與粉碎、堿纖維素的壓榨與粉碎 4 4、堿纖維素的老成、堿纖維素

55、的老成 p 老成老成是借空氣是借空氣中中的氧化作用的氧化作用, ,使堿纖維素分子鏈斷裂使堿纖維素分子鏈斷裂, ,聚合度下聚合度下降降, ,以以達(dá)到適當(dāng)調(diào)整粘膠粘度的目的。達(dá)到適當(dāng)調(diào)整粘膠粘度的目的。p 堿纖維素老成的程度堿纖維素老成的程度, ,主要通過調(diào)節(jié)老成時間、老成溫度及采主要通過調(diào)節(jié)老成時間、老成溫度及采用氧化劑或催化劑來控制用氧化劑或催化劑來控制。p 延長老成延長老成時間時間, ,可以增加堿纖維素氧化降解的程度可以增加堿纖維素氧化降解的程度；p 提高老成提高老成溫度溫度, ,則可加快堿纖維素氧化降解反應(yīng)進(jìn)行的速度則可加快堿纖維素氧化降解反應(yīng)進(jìn)行的速度, ,但但是溫度過高是溫度過高, ,

56、裂解劇烈裂解劇烈, ,纖維素分子鏈長分布均勻性變差。纖維素分子鏈長分布均勻性變差。p 因此因此, ,低溫長時間比高溫老成效果好。實(shí)際的老成溫度應(yīng)根據(jù)低溫長時間比高溫老成效果好。實(shí)際的老成溫度應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)的纖維品種和設(shè)備而定。生產(chǎn)的纖維品種和設(shè)備而定。p 含含錳、鈷錳、鈷等化合物能明顯加速堿纖維素降解等化合物能明顯加速堿纖維素降解, ,縮短老成時間?？s短老成時間。漿粕漿粕浸漬浸漬壓榨壓榨粉碎粉碎堿纖維素堿纖維素老成老成黃化黃化纖維素磺酸鈉纖維素磺酸鈉溶解溶解粘膠粘膠混合混合過濾過濾熟成熟成脫泡脫泡紡絲紡絲后處理后處理（水洗、脫硫、漂白、酸洗）（水洗、脫硫、漂白、酸洗）上油上油烘干烘干粘膠纖維粘膠纖

57、維三三、纖維素黃酸、纖維素黃酸酯酯的制備的制備三三、纖維素黃酸、纖維素黃酸酯酯的制備的制備1 1、堿纖維素的黃化反應(yīng)堿纖維素的黃化反應(yīng) 黃化是粘膠制造工藝中非常重要的一步。黃化使難溶解的纖維黃化是粘膠制造工藝中非常重要的一步。黃化使難溶解的纖維素變成可溶性的纖維素黃酸酯。反應(yīng)過程如下素變成可溶性的纖維素黃酸酯。反應(yīng)過程如下: :C6H9O4ONa+CS2C6H9O4OCS2Na C6H9O4OCS2Na+(n+1)H2OC6H10O5ONaOHnH2O+CS2黃化反應(yīng)首先發(fā)生在纖維素大分子的無定形區(qū)黃化反應(yīng)首先發(fā)生在纖維素大分子的無定形區(qū), ,以及結(jié)晶區(qū)表面以及結(jié)晶區(qū)表面, ,并逐步向結(jié)晶區(qū)內(nèi)

58、部滲入。與此同時并逐步向結(jié)晶區(qū)內(nèi)部滲入。與此同時，堿纖維素的超分子結(jié)構(gòu)堿纖維素的超分子結(jié)構(gòu)受到破壞受到破壞，從而提高其溶解性。從而提高其溶解性。2CS2+6NaOHNa2S+Na2CO3+Na2CS3+3H2O 2 2、黃化時的副反應(yīng)、黃化時的副反應(yīng) 在黃化時在黃化時, ,堿纖維素中存在的大量游離堿堿纖維素中存在的大量游離堿, ,與二硫化碳可與二硫化碳可發(fā)生一系列的副反應(yīng)發(fā)生一系列的副反應(yīng)2CS2+4NaOHNa2CS3+Na2CO3+H2S+H2O3CS2+6NaOH2 Na2CS3+Na2CO3+3H2OCS2+4NaOHNa2CO3+2NaHS+H2O副反應(yīng)產(chǎn)物三硫代碳酸鈉副反應(yīng)產(chǎn)物三硫

59、代碳酸鈉( (NaNa2 2CSCS3 3) ) 是一種油狀是一種油狀桔紅色桔紅色物質(zhì)物質(zhì), ,它使黃酸它使黃酸酯酯著色。著色。由于黃化反應(yīng)中主、副反應(yīng)是同時進(jìn)行的由于黃化反應(yīng)中主、副反應(yīng)是同時進(jìn)行的, ,所以根據(jù)體系色澤的變化可以判所以根據(jù)體系色澤的變化可以判斷黃化反應(yīng)的終點(diǎn)斷黃化反應(yīng)的終點(diǎn)。 3 3、黃化反應(yīng)的機(jī)理、黃化反應(yīng)的機(jī)理 黃化反應(yīng)主要是黃化反應(yīng)主要是氣固相反應(yīng)氣固相反應(yīng), ,反應(yīng)過程包括反應(yīng)過程包括 （1 1）二硫化碳蒸氣按擴(kuò)散機(jī)理從堿纖維素表面向內(nèi)部滲透的過程二硫化碳蒸氣按擴(kuò)散機(jī)理從堿纖維素表面向內(nèi)部滲透的過程, , （2 2）二硫化碳在滲透部分與堿纖維素上的二硫化碳在滲透部分

60、與堿纖維素上的羥羥基進(jìn)行反應(yīng)的過程?；M(jìn)行反應(yīng)的過程。 黃化反應(yīng)是黃化反應(yīng)是放熱反應(yīng)放熱反應(yīng), ,所以低溫有利黃化反應(yīng)所以低溫有利黃化反應(yīng), ,而較高溫度則而較高溫度則容易生成更多的副產(chǎn)物。容易生成更多的副產(chǎn)物。 黃化反應(yīng)黃化反應(yīng)是是可逆反應(yīng)可逆反應(yīng), ,主要取決于燒堿和二硫化碳的濃度。二主要取決于燒堿和二硫化碳的濃度。二硫化碳對堿纖維素的滲透硫化碳對堿纖維素的滲透，在無定形區(qū)易于進(jìn)行、而結(jié)晶區(qū)在無定形區(qū)易于進(jìn)行、而結(jié)晶區(qū)的二硫化碳主要在微晶表面進(jìn)行局部化學(xué)反應(yīng)的二硫化碳主要在微晶表面進(jìn)行局部化學(xué)反應(yīng)。在溶解過程在溶解過程中中, ,甚至在以后的粘膠溶液中甚至在以后的粘膠溶液中, ,二硫化碳繼續(xù)