合成纖維第四章濕法紡絲課件

1、12濕法紡絲工藝流程濕法紡絲工藝流程3 濕法紡絲要求事先把聚合物制成紡絲原液（成纖濕法紡絲要求事先把聚合物制成紡絲原液（成纖聚合物的濃溶液），然后使原液過濾、脫泡，并經(jīng)聚合物的濃溶液），然后使原液過濾、脫泡，并經(jīng)計(jì)量泵精確計(jì)量后進(jìn)入浸泡在凝固浴中的噴絲頭。計(jì)量泵精確計(jì)量后進(jìn)入浸泡在凝固浴中的噴絲頭。由噴絲孔擠出的原液細(xì)流與凝固浴之間進(jìn)行質(zhì)量交由噴絲孔擠出的原液細(xì)流與凝固浴之間進(jìn)行質(zhì)量交換，換，交換的結(jié)果使原液細(xì)流的低分子組分的組成發(fā)交換的結(jié)果使原液細(xì)流的低分子組分的組成發(fā)生變化，導(dǎo)致聚合物析出成為溶劑含量較高的凝膠生變化，導(dǎo)致聚合物析出成為溶劑含量較高的凝膠。在進(jìn)一步脫溶劑化的同時(shí)，發(fā)生了凝膠

2、的脫水收縮在進(jìn)一步脫溶劑化的同時(shí)，發(fā)生了凝膠的脫水收縮并轉(zhuǎn)變成流動(dòng)性很差的初生纖維。并轉(zhuǎn)變成流動(dòng)性很差的初生纖維。4 紡絲包括的工序是：紡絲包括的工序是： (1)制備紡絲原液；制備紡絲原液； (2)將原液從噴絲孔壓出形成細(xì)流；將原液從噴絲孔壓出形成細(xì)流； (3)原液細(xì)流凝固成初生纖維；原液細(xì)流凝固成初生纖維； (4)初生纖維卷裝或直接進(jìn)行后處理。初生纖維卷裝或直接進(jìn)行后處理。5 特點(diǎn)：特點(diǎn)：濕法紡絲的濕法紡絲的紡絲速度較低紡絲速度較低，一般為，一般為50100m/min，而，而噴絲板的孔數(shù)噴絲板的孔數(shù)較熔體紡絲較熔體紡絲多多，一，一般達(dá)般達(dá)40002000孔。濕法紡絲得到孔。濕法紡絲得到纖維截

3、面大纖維截面大多呈非圓形多呈非圓形，且，且有較明顯的皮芯結(jié)構(gòu)有較明顯的皮芯結(jié)構(gòu)，這主要是由，這主要是由凝固液的固化作用而造成的。凝固液的固化作用而造成的。 濕法紡絲的缺點(diǎn)是濕法紡絲的缺點(diǎn)是工藝流程復(fù)雜，投資大、紡絲速工藝流程復(fù)雜，投資大、紡絲速度低，生產(chǎn)成本較高。度低，生產(chǎn)成本較高。一般在短纖維生產(chǎn)時(shí)，可采一般在短纖維生產(chǎn)時(shí)，可采用多孔噴絲頭或級(jí)裝噴絲孔來提高生產(chǎn)能力，從而用多孔噴絲頭或級(jí)裝噴絲孔來提高生產(chǎn)能力，從而彌補(bǔ)紡絲速度低的缺陷。彌補(bǔ)紡絲速度低的缺陷。 6紡絲原液的制備是濕法紡絲工藝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，紡絲原液的制備是濕法紡絲工藝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，成纖聚合物溶解的好壞不僅影響原液的穩(wěn)定性

4、和成纖聚合物溶解的好壞不僅影響原液的穩(wěn)定性和加工性能，還間接地影響到纖維成品的質(zhì)量指標(biāo)。加工性能，還間接地影響到纖維成品的質(zhì)量指標(biāo)。 聚合物的溶解較之小分子物質(zhì)的溶解過程要慢得聚合物的溶解較之小分子物質(zhì)的溶解過程要慢得多，一般需要幾小時(shí)乃至數(shù)天。多，一般需要幾小時(shí)乃至數(shù)天。所謂溶解就是指所謂溶解就是指溶質(zhì)分子通過分子擴(kuò)散與溶劑分子均勻地混合，溶質(zhì)分子通過分子擴(kuò)散與溶劑分子均勻地混合，以至成為分子分散的均相體系。以至成為分子分散的均相體系。一一 溶解過程的特點(diǎn)溶解過程的特點(diǎn)第一節(jié)第一節(jié) 成纖聚合物溶解的基本規(guī)律成纖聚合物溶解的基本規(guī)律7聚合物的溶解過程分為兩個(gè)階段：聚合物的溶解過程分為兩個(gè)階段：

5、 首先是溶劑分子擴(kuò)散進(jìn)入聚合物的外層，并逐漸由外層首先是溶劑分子擴(kuò)散進(jìn)入聚合物的外層，并逐漸由外層進(jìn)入內(nèi)層，使聚合物體積膨脹，稱為進(jìn)入內(nèi)層，使聚合物體積膨脹，稱為溶脹階段溶脹階段； 然后，大分子逐漸分散到溶劑中去，直至形成均勻的體然后，大分子逐漸分散到溶劑中去，直至形成均勻的體系，達(dá)到系，達(dá)到完全溶解完全溶解。由于聚合物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，如分子量很大并具有多分散性；由于聚合物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，如分子量很大并具有多分散性；高分子形狀有線形的、支化的和交聯(lián)的；高分子的聚集態(tài)高分子形狀有線形的、支化的和交聯(lián)的；高分子的聚集態(tài)有晶態(tài)或非晶態(tài)結(jié)構(gòu)有晶態(tài)或非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；有；有極性聚合物和非極性聚合物極性聚合物和非極

6、性聚合物；有；有柔性高分子和剛性高分子柔性高分子和剛性高分子等，使得聚合物的溶解過程比小等，使得聚合物的溶解過程比小分子物質(zhì)的溶解要復(fù)雜得多。分子物質(zhì)的溶解要復(fù)雜得多。8 若若GmGm為負(fù)值，則溶解過程可以自發(fā)進(jìn)行為負(fù)值，則溶解過程可以自發(fā)進(jìn)行。與小分。與小分子溶解過程一樣，應(yīng)服從下面的熱力學(xué)關(guān)系式：子溶解過程一樣，應(yīng)服從下面的熱力學(xué)關(guān)系式： Gm=Hm-TSm Gm為混合自由能；為混合自由能；Sm為混合熵；為混合熵；Hm為混為混合熱焓；合熱焓；T為絕對(duì)溫度為絕對(duì)溫度 從熱力學(xué)的角度看，分子之間作用力的變化將使體從熱力學(xué)的角度看，分子之間作用力的變化將使體系的熱焓系的熱焓H發(fā)生變化；而分子運(yùn)動(dòng)

7、自由度的改變則發(fā)生變化；而分子運(yùn)動(dòng)自由度的改變則與體系的熵變有關(guān)。因此，與體系的熵變有關(guān)。因此，溶解過程能否自發(fā)進(jìn)行，溶解過程能否自發(fā)進(jìn)行，可以用體系在溶解過程中所發(fā)生的自由能改變可以用體系在溶解過程中所發(fā)生的自由能改變Gm來判斷來判斷 。9 對(duì)于高聚物的溶解過程，可進(jìn)一步表示：對(duì)于高聚物的溶解過程，可進(jìn)一步表示：式中：式中：x1、x2分別表示大分子及溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)；分別表示大分子及溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)；H11、H22 表示溶解過程中大分子及溶劑的熱焓變化；表示溶解過程中大分子及溶劑的熱焓變化；H12表示由于溶劑與大分子之間的溶劑化作用引起的表示由于溶劑與大分子之間的溶劑化作用引起的熱焓變化；熱焓變

8、化；S11、 S22、 S12表示大分子、溶劑以及由溶劑與表示大分子、溶劑以及由溶劑與大分子的溶劑化作用引起的熵變。大分子的溶劑化作用引起的熵變。Gm10 通常根據(jù)聚合物通常根據(jù)聚合物溶劑體系在溶解過程中熱力學(xué)函數(shù)的溶劑體系在溶解過程中熱力學(xué)函數(shù)的變化，可以分為兩種類型的溶解情況：變化，可以分為兩種類型的溶解情況： （一）（一）由熱焓變化決定的溶解過程由熱焓變化決定的溶解過程 在這類體系中，溶解過程所發(fā)生的熵變與過程的熱焓變?cè)谶@類體系中，溶解過程所發(fā)生的熵變與過程的熱焓變化相比非常小，可以忽略?；啾确浅Ｐ?，可以忽略。 極性聚合物極性聚合物在極性溶劑中發(fā)生的溶解過程，由于大分子在極性溶劑中發(fā)生

9、的溶解過程，由于大分子與溶劑分子的強(qiáng)烈相互作用，溶解時(shí)放熱（與溶劑分子的強(qiáng)烈相互作用，溶解時(shí)放熱（Hm0）；同時(shí)溶解過程所發(fā)生的熵）；同時(shí)溶解過程所發(fā)生的熵變很大（變很大（Sm0） 上述只是兩種不同類型體系溶解過程的一般特征。上述只是兩種不同類型體系溶解過程的一般特征。實(shí)際上，極性聚合物在極性溶劑中的溶解也可發(fā)實(shí)際上，極性聚合物在極性溶劑中的溶解也可發(fā)生無熱或吸熱現(xiàn)象，情況比較復(fù)雜。生無熱或吸熱現(xiàn)象，情況比較復(fù)雜。 相似相相似相溶溶12（一）（一） 大分子鏈結(jié)構(gòu)的影響大分子鏈結(jié)構(gòu)的影響大分子鏈的結(jié)構(gòu)決定了分子間作用力的強(qiáng)弱，大分子鏈的結(jié)構(gòu)決定了分子間作用力的強(qiáng)弱，分子間作用力分子間作用力強(qiáng)的聚

10、合物，一般較難溶解強(qiáng)的聚合物，一般較難溶解。若減弱大分子間的作用力，。若減弱大分子間的作用力，將使聚合物的溶解度有顯著增加。將使聚合物的溶解度有顯著增加。例如：用丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等低極性官能團(tuán)的單例如：用丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等低極性官能團(tuán)的單體與丙烯腈共聚，所得到的丙烯腈共聚體的溶解度要比丙體與丙烯腈共聚，所得到的丙烯腈共聚體的溶解度要比丙烯腈均聚物大得多。烯腈均聚物大得多。二二 影響溶解度的結(jié)構(gòu)因素影響溶解度的結(jié)構(gòu)因素13 聚合物的溶解還在很大程度上取決于分子聚合物的溶解還在很大程度上取決于分子鏈的柔性。分子鏈的柔性大的較易溶解。鏈的柔性。分子鏈的柔性大的較易溶解。分子鏈的柔

11、性取決于聚合物的結(jié)構(gòu)。分子鏈的柔性取決于聚合物的結(jié)構(gòu)。 在聚合物分子鏈中若引入化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)，會(huì)在聚合物分子鏈中若引入化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)，會(huì)使溶解度明顯下降，分子量高的聚合物，使溶解度明顯下降，分子量高的聚合物，分子間的作用力比較大，隨著分子量的增分子間的作用力比較大，隨著分子量的增加，溶解度下降。加，溶解度下降。 14 （二）超分子結(jié)構(gòu)的影響（二）超分子結(jié)構(gòu)的影響 無定形聚合物要比部分結(jié)晶聚合物容易溶解無定形聚合物要比部分結(jié)晶聚合物容易溶解原因：前者分子間的作用力較弱，后者因結(jié)晶部分分原因：前者分子間的作用力較弱，后者因結(jié)晶部分分子間的作用力較強(qiáng)，要使其完全溶解需較高的溫度。子間的作用力較強(qiáng)，要使其完全

12、溶解需較高的溫度。例如聚烯烴，一般需高溫溶解，聚四氟乙烯由于高例如聚烯烴，一般需高溫溶解，聚四氟乙烯由于高度的結(jié)晶，即使在加熱的情況下，也難溶解于任何度的結(jié)晶，即使在加熱的情況下，也難溶解于任何一種溶劑。一種溶劑。 但是極性的結(jié)晶聚合物也可以在常溫下溶解但是極性的結(jié)晶聚合物也可以在常溫下溶解，這是，這是因?yàn)榫酆衔镏袩o定形部分與溶劑混合時(shí)，二者強(qiáng)烈因?yàn)榫酆衔镏袩o定形部分與溶劑混合時(shí)，二者強(qiáng)烈的相互作用會(huì)釋放出大量的熱，致使結(jié)晶部分熔融。的相互作用會(huì)釋放出大量的熱，致使結(jié)晶部分熔融。例如聚酰胺在常溫下能溶于甲酚、濃硫酸、甲酸等例如聚酰胺在常溫下能溶于甲酚、濃硫酸、甲酸等極性溶劑中。極性溶劑中。 1

13、5（一）極性相似原則：（一）極性相似原則：相似者相容相似者相容就是說極性的聚合物溶于極性的溶劑中，非極性的就是說極性的聚合物溶于極性的溶劑中，非極性的聚合物溶于非極性的溶劑中?？傊畠烧叩臉O性大小聚合物溶于非極性的溶劑中?？傊畠烧叩臉O性大小越相近，其溶解性越好。越相近，其溶解性越好。三三 溶劑的選擇溶劑的選擇聚苯乙烯聚苯乙烯聚乙烯醇聚乙烯醇汽油，苯，甲苯汽油，苯，甲苯水，乙醇水，乙醇16（二）溶解度參數(shù)理論（二）溶解度參數(shù)理論 對(duì)于非極性聚合物與溶劑混合時(shí)，若無氫對(duì)于非極性聚合物與溶劑混合時(shí)，若無氫鍵的形成，鍵的形成，H 通常為正值，因而通常為正值，因而H 越越小，其自發(fā)溶解的趨向就越大。小，其

14、自發(fā)溶解的趨向就越大。Hildebrand 從理論上推導(dǎo)了混合熱焓的從理論上推導(dǎo)了混合熱焓的計(jì)算公式：計(jì)算公式：17 從上述公式可以看出：當(dāng)從上述公式可以看出：當(dāng)溶劑的溶度參數(shù)與聚合溶劑的溶度參數(shù)與聚合物的溶度參數(shù)相等或接近時(shí)，溶解過程的混合熱物的溶度參數(shù)相等或接近時(shí)，溶解過程的混合熱焓就等于或趨近于零，這時(shí)溶解過程能夠自發(fā)進(jìn)焓就等于或趨近于零，這時(shí)溶解過程能夠自發(fā)進(jìn)行行，一般的，當(dāng)，一般的，當(dāng) 時(shí)，聚合物就不溶于該溶劑。因此從溶劑和聚合時(shí)，聚合物就不溶于該溶劑。因此從溶劑和聚合物的溶度參數(shù)可以判斷溶劑的溶解能力。物的溶度參數(shù)可以判斷溶劑的溶解能力。18 需要注意的是，對(duì)于極性較高的聚合物或易

15、需要注意的是，對(duì)于極性較高的聚合物或易形成氫鍵的溶劑或聚合物，則會(huì)出現(xiàn)反常情形成氫鍵的溶劑或聚合物，則會(huì)出現(xiàn)反常情況。況。 例如：例如：PVC（=9.5），丙酮（），丙酮（=10）雖然二者的溶度參數(shù)接近，但是溶質(zhì)分子與雖然二者的溶度參數(shù)接近，但是溶質(zhì)分子與溶劑分子間的作用力較弱，故溶解難于進(jìn)行。溶劑分子間的作用力較弱，故溶解難于進(jìn)行。19（三）高分子（三）高分子溶劑相互作用參數(shù)溶劑相互作用參數(shù) 為高分子為高分子-溶劑相互作用參數(shù)，它反映了高分子與溶溶劑相互作用參數(shù)，它反映了高分子與溶劑混合過程中相互作用能的變化。從高分子溶液熱力學(xué)理劑混合過程中相互作用能的變化。從高分子溶液熱力學(xué)理論進(jìn)行推導(dǎo)，

16、高分子論進(jìn)行推導(dǎo)，高分子-溶劑相互作用參數(shù)溶劑相互作用參數(shù)的數(shù)值可以作為的數(shù)值可以作為溶劑優(yōu)劣的溶劑優(yōu)劣的半定量判據(jù)半定量判據(jù)。 如果如果0.5，聚合物一般不能溶解，聚合物一般不能溶解; 芯層，芯層收縮時(shí)，皮芯層，芯層收縮時(shí)，皮層相應(yīng)的收縮較小，導(dǎo)致背向浴流的側(cè)面凹進(jìn)。層相應(yīng)的收縮較小，導(dǎo)致背向浴流的側(cè)面凹進(jìn)。用無機(jī)溶劑時(shí)，凝固緩慢，皮層柔軟，能隨芯層一起均勻收用無機(jī)溶劑時(shí)，凝固緩慢，皮層柔軟，能隨芯層一起均勻收縮。縮。維綸的橫截面形狀也明顯受凝固劑組分和濃度的影響。維綸的橫截面形狀也明顯受凝固劑組分和濃度的影響。NaOH為凝固劑成形時(shí)，由于固化緩慢，纖維成圓形截面；為凝固劑成形時(shí)，由于固化緩

17、慢，纖維成圓形截面；以以Na2SO4為凝固劑成形時(shí)，則成彎曲的扁平狀橫截面；為凝固劑成形時(shí)，則成彎曲的扁平狀橫截面；Na2SO4含量高時(shí)，橫截面趨于扁平，低時(shí)，趨于圓整。含量高時(shí)，橫截面趨于扁平，低時(shí)，趨于圓整。44 當(dāng)凝固劇烈時(shí)，濕紡初生纖維內(nèi)部可能會(huì)產(chǎn)生大當(dāng)凝固劇烈時(shí)，濕紡初生纖維內(nèi)部可能會(huì)產(chǎn)生大空洞或毛細(xì)孔，其尺寸可大至幾十微米，經(jīng)拉伸、空洞或毛細(xì)孔，其尺寸可大至幾十微米，經(jīng)拉伸、干燥、熱處理后，這樣的空洞或毛細(xì)孔尺寸會(huì)有干燥、熱處理后，這樣的空洞或毛細(xì)孔尺寸會(huì)有所減小或閉合，但很難根除，最終影響到纖維的所減小或閉合，但很難根除，最終影響到纖維的物理機(jī)械性能。物理機(jī)械性能。 厡纖化厡纖化

18、：具有空洞或閉合空洞的成品纖維在服用：具有空洞或閉合空洞的成品纖維在服用過程中受摩擦易發(fā)生縱向開裂。過程中受摩擦易發(fā)生縱向開裂。 辦法：辦法： 1）在紡絲工藝中選擇合適的沉淀劑；）在紡絲工藝中選擇合適的沉淀劑； 2）提高凝固浴中溶劑含量或降低凝固溫度；）提高凝固浴中溶劑含量或降低凝固溫度； 3)防止紡絲原液中聚合物濃度過低。防止紡絲原液中聚合物濃度過低。（二）空洞和毛細(xì)孔（二）空洞和毛細(xì)孔45 橫截面上輻射狀分布的大空洞和長(zhǎng)形毛細(xì)管形成橫截面上輻射狀分布的大空洞和長(zhǎng)形毛細(xì)管形成的機(jī)理的機(jī)理1）紡絲線凝固激烈時(shí)，表面可能產(chǎn)生一些缺陷或裂縫，沉淀）紡絲線凝固激烈時(shí)，表面可能產(chǎn)生一些缺陷或裂縫，沉淀

19、劑通過此裂縫深入而形成輻射狀空洞或毛細(xì)孔；劑通過此裂縫深入而形成輻射狀空洞或毛細(xì)孔；2）纖維在凝固過程中產(chǎn)生的收縮應(yīng)力集中，也促進(jìn)了輻射狀）纖維在凝固過程中產(chǎn)生的收縮應(yīng)力集中，也促進(jìn)了輻射狀空洞的發(fā)展；空洞的發(fā)展； 3）空洞前沿的進(jìn)展快于凝固層邊界的進(jìn)展，這樣，起初在表）空洞前沿的進(jìn)展快于凝固層邊界的進(jìn)展，這樣，起初在表面產(chǎn)生的小空洞猶如一個(gè)生長(zhǎng)核心，空洞內(nèi)傳質(zhì)過程面產(chǎn)生的小空洞猶如一個(gè)生長(zhǎng)核心，空洞內(nèi)傳質(zhì)過程凝固層凝固層的滲透。的滲透。PAN-DMF紡絲原液在水浴中凝固時(shí)輻射紡絲原液在水浴中凝固時(shí)輻射狀空洞及凝固層的發(fā)展?fàn)羁斩醇澳虒拥陌l(fā)展（a）空洞前沿的位置）空洞前沿的位置（b）凝固邊界的

20、位置）凝固邊界的位置46 總固體含量越高，越不易產(chǎn)生空洞；總固體含量越高，越不易產(chǎn)生空洞；J.P.Knudsen 系統(tǒng)地研究了紡絲工藝對(duì)腈綸初系統(tǒng)地研究了紡絲工藝對(duì)腈綸初生纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明：生纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明：固體含量升高固體含量升高47當(dāng)凝固浴濃度較低時(shí)，因凝固能力過強(qiáng)易產(chǎn)生空洞，相應(yīng)的導(dǎo)當(dāng)凝固浴濃度較低時(shí)，因凝固能力過強(qiáng)易產(chǎn)生空洞，相應(yīng)的導(dǎo)致纖維的汞密度（表觀密度）下降；致纖維的汞密度（表觀密度）下降；表觀密度越表觀密度越低，空隙越低，空隙越多多48 當(dāng)凝固浴的溫度超過當(dāng)凝固浴的溫度超過30時(shí)，纖維中開始出現(xiàn)空洞。時(shí)，纖維中開始出現(xiàn)空洞。49 （三）皮芯結(jié)構(gòu)（三）皮

21、芯結(jié)構(gòu)濕紡初生纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的另一特點(diǎn)是沿徑向有結(jié)構(gòu)濕紡初生纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的另一特點(diǎn)是沿徑向有結(jié)構(gòu)上的差異，這個(gè)差異繼續(xù)保留到成品纖維中。上的差異，這個(gè)差異繼續(xù)保留到成品纖維中。纖維的外表有一層極薄的、密實(shí)的、較難滲透的、纖維的外表有一層極薄的、密實(shí)的、較難滲透的、難于染色的皮膜，皮膜內(nèi)部是纖維的皮層，再向難于染色的皮膜，皮膜內(nèi)部是纖維的皮層，再向里是芯層。里是芯層。皮層的序態(tài)較低，結(jié)構(gòu)比較均一，含有較小的微晶皮層的序態(tài)較低，結(jié)構(gòu)比較均一，含有較小的微晶并具有較高的取向度；并具有較高的取向度；芯層結(jié)構(gòu)比較松散，微晶較粗大。芯層結(jié)構(gòu)比較松散，微晶較粗大。 由于皮層和芯層對(duì)染料親和性的差異，故這一性由

22、于皮層和芯層對(duì)染料親和性的差異，故這一性能被用作觀察皮、芯層的厚度。能被用作觀察皮、芯層的厚度。 如粘膠纖維經(jīng)活性染料染色，再經(jīng)洗滌后，染料如粘膠纖維經(jīng)活性染料染色，再經(jīng)洗滌后，染料主要集中于皮層，芯層的顏色比較淡，通過切片主要集中于皮層，芯層的顏色比較淡，通過切片在顯微鏡下觀察，可測(cè)得皮、芯層的厚度。在顯微鏡下觀察，可測(cè)得皮、芯層的厚度。50 濕紡纖維的橫截面之所以出現(xiàn)皮層與芯層的差異，濕紡纖維的橫截面之所以出現(xiàn)皮層與芯層的差異，主要原因是：主要原因是：（1）在紡絲原液細(xì)流中，處于細(xì)流周邊和內(nèi)部的）在紡絲原液細(xì)流中，處于細(xì)流周邊和內(nèi)部的聚合物的凝固機(jī)理不同，以及凝固劑在纖維內(nèi)部聚合物的凝固機(jī)

23、理不同，以及凝固劑在纖維內(nèi)部分布不勻，導(dǎo)致皮層和芯層結(jié)構(gòu)的不同分布不勻，導(dǎo)致皮層和芯層結(jié)構(gòu)的不同（2）紡絲原液在噴絲孔處的膨化效應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)流）紡絲原液在噴絲孔處的膨化效應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)流外表層的外表層的“拉伸效應(yīng)拉伸效應(yīng)”，對(duì)皮層和芯層的形成也，對(duì)皮層和芯層的形成也有一定的影響有一定的影響（3）在噴絲頭拉伸區(qū)中，皮層已經(jīng)凝固，而芯層）在噴絲頭拉伸區(qū)中，皮層已經(jīng)凝固，而芯層尚處于液流態(tài)，使紡絲張力主要作用在紡絲線表尚處于液流態(tài)，使紡絲張力主要作用在紡絲線表面的凍膠層上，從而使沿纖維徑向分布的各層具面的凍膠層上，從而使沿纖維徑向分布的各層具有不同的取向度。有不同的取向度。51 三三. 微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)微觀形

24、態(tài)結(jié)構(gòu)電鏡的觀察表明，溶液紡絲纖維的表面都有一層皮膜。在皮電鏡的觀察表明，溶液紡絲纖維的表面都有一層皮膜。在皮膜里面，干紡纖維具有均勻的結(jié)構(gòu)，而采用同一聚合物經(jīng)膜里面，干紡纖維具有均勻的結(jié)構(gòu)，而采用同一聚合物經(jīng)濕紡所得的纖維則一般有皮與芯的差異。濕紡初生纖維無濕紡所得的纖維則一般有皮與芯的差異。濕紡初生纖維無論在皮層或芯層都包含了更微細(xì)的聚合物凍膠網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)論在皮層或芯層都包含了更微細(xì)的聚合物凍膠網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中充滿著許多半徑為中充滿著許多半徑為20nm 左右的微孔。初生纖維經(jīng)拉左右的微孔。初生纖維經(jīng)拉伸后，成為初級(jí)溶脹纖維，此時(shí)微孔被拉長(zhǎng)至梭子形，聚伸后，成為初級(jí)溶脹纖維，此時(shí)微孔被拉長(zhǎng)至梭子形

25、，聚合物凍膠網(wǎng)絡(luò)取向而成為微纖結(jié)構(gòu)。合物凍膠網(wǎng)絡(luò)取向而成為微纖結(jié)構(gòu)。 52 合適的濕紡工藝可以避免纖維中空洞或毛合適的濕紡工藝可以避免纖維中空洞或毛細(xì)孔的產(chǎn)生，細(xì)孔的產(chǎn)生，但濕紡纖維中微纖微孔結(jié)構(gòu)但濕紡纖維中微纖微孔結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生是不可避免的的產(chǎn)生是不可避免的。紡絲線沉析過濾中。紡絲線沉析過濾中的相分離伴隨著聚合物相互強(qiáng)烈的體積收的相分離伴隨著聚合物相互強(qiáng)烈的體積收縮，直接導(dǎo)致了凍膠網(wǎng)絡(luò)的形成，從而形縮，直接導(dǎo)致了凍膠網(wǎng)絡(luò)的形成，從而形成微纖微孔結(jié)構(gòu)。凍膠網(wǎng)絡(luò)及微纖微孔結(jié)成微纖微孔結(jié)構(gòu)。凍膠網(wǎng)絡(luò)及微纖微孔結(jié)構(gòu)的粗細(xì)可以通過改變濕紡工藝條件而加構(gòu)的粗細(xì)可以通過改變濕紡工藝條件而加以調(diào)節(jié)。以調(diào)節(jié)。53

26、 微纖微孔結(jié)構(gòu)的粗細(xì)對(duì)初生纖維以至成品微纖微孔結(jié)構(gòu)的粗細(xì)對(duì)初生纖維以至成品纖維的性能都有一定的影響。纖維的性能都有一定的影響。（1）如果纖維的微纖微孔結(jié)構(gòu)較粗大時(shí)，初）如果纖維的微纖微孔結(jié)構(gòu)較粗大時(shí)，初生纖維的最大拉伸倍數(shù)下降，加工性能變生纖維的最大拉伸倍數(shù)下降，加工性能變差，不利制得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品；差，不利制得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品；（2）初級(jí)溶脹纖維的微纖微孔結(jié)構(gòu)越粗大，）初級(jí)溶脹纖維的微纖微孔結(jié)構(gòu)越粗大，則干燥致密化相應(yīng)的溫度越高，否則纖維則干燥致密化相應(yīng)的溫度越高，否則纖維容易失透，且易厡纖化。容易失透，且易厡纖化。54 由于聚合物由于聚合物-溶劑溶劑-凝固劑多組分體系所表現(xiàn)出來凝固劑多組分體系所表現(xiàn)出來

27、的復(fù)雜現(xiàn)象，因此，使用凝固浴成形的紡絲過程的復(fù)雜現(xiàn)象，因此，使用凝固浴成形的紡絲過程是最復(fù)雜的合成纖維的成形方法。是最復(fù)雜的合成纖維的成形方法。 濕紡過程中纖維結(jié)構(gòu)的形成，不是依靠體系的溫濕紡過程中纖維結(jié)構(gòu)的形成，不是依靠體系的溫度變化（熔紡），也不是靠聚合物濃度的變化度變化（熔紡），也不是靠聚合物濃度的變化（干紡）來實(shí)現(xiàn)的，（干紡）來實(shí)現(xiàn)的，而是借助于凝膠化形成的過而是借助于凝膠化形成的過程來實(shí)現(xiàn)的。程來實(shí)現(xiàn)的。 聚合物凝膠化過程使體系分成兩相，其中一相幾聚合物凝膠化過程使體系分成兩相，其中一相幾乎全是純?nèi)軇ň酆衔餄舛群苄。┫?；另一相為乎全是純?nèi)軇ň酆衔餄舛群苄。┫?；另一相為高濃度的凝膠（溶劑化的聚合物），其流動(dòng)性很高濃度的凝膠（溶劑化的聚合物），其流動(dòng)性很小，在凝膠中含有大量的結(jié)合溶劑。小，在凝膠中含有大量的結(jié)合溶劑。小結(jié)小結(jié)55 濕法成形時(shí)纖維結(jié)構(gòu)的形成通?？煞譃閮蓚€(gè)主要濕法成形時(shí)纖維結(jié)構(gòu)的形成通?？煞譃閮蓚€(gè)主要過程，過程，即初級(jí)結(jié)構(gòu)的形成；結(jié)構(gòu)的重建和規(guī)整度即初級(jí)結(jié)構(gòu)的