合成纖維的成型一實(shí)用教案

1、合成纖維合成纖維(hchngxinwi)的熱定型的熱定型合成纖維合成纖維(hchngxinwi)的拉伸的拉伸幾種幾種(j zhn)纖維的紡絲過程纖維的紡絲過程合成纖維成型原理合成纖維成型原理 概述概述 紡絲液的制備紡絲液的制備 第1頁/共39頁第一頁，共40頁。8.1、概概述述(i sh)纖維：通常人們將長度比直徑（直徑在幾微米或幾十微米）大千倍纖維：通常人們將長度比直徑（直徑在幾微米或幾十微米）大千倍以上且具有一定柔韌性和強(qiáng)力的纖細(xì)物質(zhì)統(tǒng)稱為纖維。以上且具有一定柔韌性和強(qiáng)力的纖細(xì)物質(zhì)統(tǒng)稱為纖維。 纖維可被分作天然纖維及化學(xué)纖維纖維可被分作天然纖維及化學(xué)纖維 天然纖維天然纖維是自然界存在的，可

2、以直接取得纖維，根據(jù)其來天然纖維天然纖維是自然界存在的，可以直接取得纖維，根據(jù)其來源分成植物纖維、動物纖維和礦物纖維三類源分成植物纖維、動物纖維和礦物纖維三類 植物纖維的主要化學(xué)成分是纖維素，故也稱纖維素纖維。植物纖維的主要化學(xué)成分是纖維素，故也稱纖維素纖維。 動物纖維的主要化學(xué)成分是蛋白質(zhì)，故也稱蛋白質(zhì)纖維。動物纖維的主要化學(xué)成分是蛋白質(zhì)，故也稱蛋白質(zhì)纖維。 礦物纖維是從纖維狀結(jié)構(gòu)的礦物巖石中獲得礦物纖維是從纖維狀結(jié)構(gòu)的礦物巖石中獲得(hud)的纖維，主的纖維，主要組成物質(zhì)為各種氧化物，如二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂等。要組成物質(zhì)為各種氧化物，如二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂等。第2頁/共39頁第二頁

3、，共40頁。8.1、概概述述(i sh)l化學(xué)纖維經(jīng)過化學(xué)處理加工而制成的纖維?？煞譃槿嗽炖w維（再生化學(xué)纖維經(jīng)過化學(xué)處理加工而制成的纖維?？煞譃槿嗽炖w維（再生(zishng)纖維），合成纖維和無機(jī)纖維纖維），合成纖維和無機(jī)纖維l 人造纖維：用含有天然纖維或蛋白纖維的物質(zhì)，如木材、甘蔗、人造纖維：用含有天然纖維或蛋白纖維的物質(zhì)，如木材、甘蔗、蘆葦、大豆蛋白質(zhì)纖維等及其他失去紡織加工價值的纖維原料，經(jīng)蘆葦、大豆蛋白質(zhì)纖維等及其他失去紡織加工價值的纖維原料，經(jīng)過化學(xué)加工后制成的紡織纖維。主要用于紡織的人造纖維有：黏膠過化學(xué)加工后制成的紡織纖維。主要用于紡織的人造纖維有：黏膠纖維、醋酸纖維、銅氨纖維。

4、纖維、醋酸纖維、銅氨纖維。 l 合成纖維的化學(xué)組成和天然纖維完全不同，是從一些本身并不合成纖維的化學(xué)組成和天然纖維完全不同，是從一些本身并不含有纖維素或蛋白質(zhì)的物質(zhì)如石油、煤、天然氣、石灰石或農(nóng)副產(chǎn)含有纖維素或蛋白質(zhì)的物質(zhì)如石油、煤、天然氣、石灰石或農(nóng)副產(chǎn)品，先合成，再用化學(xué)合成與機(jī)械加工的方法制成纖維。如滌綸、品，先合成，再用化學(xué)合成與機(jī)械加工的方法制成纖維。如滌綸、錦綸、維綸、腈綸、丙綸、氯綸、氨綸等。錦綸、維綸、腈綸、丙綸、氯綸、氨綸等。 l 無機(jī)纖維是以天然無機(jī)物或含碳高聚物纖維為原料，經(jīng)人工抽無機(jī)纖維是以天然無機(jī)物或含碳高聚物纖維為原料，經(jīng)人工抽絲或直接碳化制成。包括玻璃纖維，金屬纖

5、維和碳纖維。絲或直接碳化制成。包括玻璃纖維，金屬纖維和碳纖維。第3頁/共39頁第三頁，共40頁。8.1、概概述述(i sh)1833年年 法國藥物化學(xué)家泰奧菲爾法國藥物化學(xué)家泰奧菲爾朱爾朱爾佩盧茲（佩盧茲（Theophile Jules Pelouze）和亨利）和亨利.布拉康納特（布拉康納特（Henri Braconnot）首先）首先研制成功硝酸纖維素。研制成功硝酸纖維素。1847年，德國人克里斯琴年，德國人克里斯琴弗里德里斯弗里德里斯.申拜恩（申拜恩（Christian Friedrich Schonbein）研制成火棉后，硝酸纖維素才投入工）研制成火棉后，硝酸纖維素才投入工業(yè)生產(chǎn)。業(yè)生產(chǎn)。

6、1878年，法國化學(xué)家德貝爾尼戈年，法國化學(xué)家德貝爾尼戈.夏爾多內(nèi)（夏爾多內(nèi)（Bemigaud Chardonner）開始進(jìn)行人造纖維的研究）開始進(jìn)行人造纖維的研究(ynji)，于，于1884年第年第一次成功地取得了由硝酸纖維素制造人造纖維的專利權(quán)，后一次成功地取得了由硝酸纖維素制造人造纖維的專利權(quán)，后又經(jīng)多年的研究又經(jīng)多年的研究(ynji)，解決了人造纖維的易燃問題。他于，解決了人造纖維的易燃問題。他于1891年在貝桑松（年在貝桑松（Besanaon）建立了世界上第一家人造絲廠）建立了世界上第一家人造絲廠第4頁/共39頁第四頁，共40頁。8.1、概概述述(i sh)1869年年 法國巴黎大學(xué)

7、醫(yī)學(xué)博士、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室副主任保羅法國巴黎大學(xué)醫(yī)學(xué)博士、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室副主任保羅.舒曾貝爾舒曾貝爾熱（熱（Paul Schutzenberger）讓醋酐與纖維素發(fā)生作用，制成了醋酸纖）讓醋酐與纖維素發(fā)生作用，制成了醋酸纖維素。維素。1884年，英國人查爾斯年，英國人查爾斯.克勞斯（克勞斯（Charles. F. Cross）和愛德華）和愛德華.貝文貝文（Edttard. J. Bet an）申請了第一個醋酯纖維的工業(yè)生產(chǎn)專利。）申請了第一個醋酯纖維的工業(yè)生產(chǎn)專利。1921年，貝文為一種醋酯人造纖維的制造方法年，貝文為一種醋酯人造纖維的制造方法(fngf)申請了專利，這種申請了專利，這種人造絲在法國稱為

8、羅達(dá)絲（人造絲在法國稱為羅達(dá)絲（Rhodia）。）。1890年年 法國法國L. H. 德佩西發(fā)明了銅氨法人造絲（銅氨纖維）生產(chǎn)工德佩西發(fā)明了銅氨法人造絲（銅氨纖維）生產(chǎn)工藝，藝，1891年工業(yè)化生產(chǎn)。年工業(yè)化生產(chǎn)。1891年年 英國英國Cross、Beran、Beadle三人發(fā)明粘膠纖維，三人發(fā)明粘膠纖維，1904年工業(yè)年工業(yè)化生產(chǎn)化生產(chǎn)第5頁/共39頁第五頁，共40頁。8.1、概概述述(i sh)1924年年 德國德國P. H. 赫爾曼（赫爾曼（Herrmann）和）和W. 黑內(nèi)爾（黑內(nèi)爾（Hahnel）最先研究成功維綸最先研究成功維綸(聚乙烯醇纖維聚乙烯醇纖維)，在，在20世紀(jì)世紀(jì)30年代

9、制成纖維，年代制成纖維，稱為津托菲爾（稱為津托菲爾（Synthofil）。由于它溶解于水而不能作為紡織）。由于它溶解于水而不能作為紡織纖維，主要纖維，主要(zhyo)用作外科的手術(shù)縫線。直至用作外科的手術(shù)縫線。直至1939年，日本京年，日本京都大學(xué)櫻田一郎等人研究成功聚乙烯醇的熱處理和縮醛化方法，都大學(xué)櫻田一郎等人研究成功聚乙烯醇的熱處理和縮醛化方法，使維綸成為耐熱水性良好的纖維，并于使維綸成為耐熱水性良好的纖維，并于1940年年6月正式投入工業(yè)月正式投入工業(yè)化生產(chǎn)?；a(chǎn)。第6頁/共39頁第六頁，共40頁。8.1、概概述述(i sh)1928年年 英國皇家化學(xué)工業(yè)公司（英國皇家化學(xué)工業(yè)公司（

10、ICI）經(jīng)過一系列的研究，用高）經(jīng)過一系列的研究，用高壓法制成乙烯聚合物，于壓法制成乙烯聚合物，于1933年合成了一種高分子化合物。年合成了一種高分子化合物。1928年起，美國化學(xué)家華萊士年起，美國化學(xué)家華萊士.休謨休謨.卡羅瑟斯（卡羅瑟斯（Wallace Hume Carothers）在杜邦公司實(shí)驗(yàn)室主持一項(xiàng)高分子研究，用聚合的方法）在杜邦公司實(shí)驗(yàn)室主持一項(xiàng)高分子研究，用聚合的方法測定了高分子量物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和組成測定了高分子量物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和組成(z chn)，這一研究導(dǎo)致他在，這一研究導(dǎo)致他在1930年發(fā)明了聚酰胺，從而奠定了合成纖維工業(yè)的基礎(chǔ)。年發(fā)明了聚酰胺，從而奠定了合成纖維工業(yè)的基礎(chǔ)。19

11、31年年 德國教授克拉特（德國教授克拉特（Klatte）申請了制造聚氯乙烯的第一個）申請了制造聚氯乙烯的第一個專利。自專利。自1931年起，法爾本（年起，法爾本（I. G. Farben）公司重新利用克拉特的）公司重新利用克拉特的專利，試制出普克纖維。專利，試制出普克纖維。1941年，法國人雅克年，法國人雅克科比埃（科比埃（Jacques Corbiere）在羅達(dá)西塔（）在羅達(dá)西塔（Rhodiaceta）工廠生產(chǎn)聚氯乙烯，法國商）工廠生產(chǎn)聚氯乙烯，法國商品名為羅維爾（品名為羅維爾（Rhovyl）。）。第7頁/共39頁第七頁，共40頁。8.1、概概述述(i sh)1935年年 W. H. 卡羅瑟

12、斯又用己二胺、己二酸合成聚酰胺卡羅瑟斯又用己二胺、己二酸合成聚酰胺66，兩年，兩年后又發(fā)明了用熔融法制造聚酰胺后又發(fā)明了用熔融法制造聚酰胺66纖維的技術(shù)，商品名為尼龍纖維的技術(shù)，商品名為尼龍（Nylon），），1938年公開發(fā)表專利，并正式投人工業(yè)化生產(chǎn)。同年，年公開發(fā)表專利，并正式投人工業(yè)化生產(chǎn)。同年，德國的德國的P施拉克發(fā)明了聚酰胺施拉克發(fā)明了聚酰胺6制造技術(shù)，并于制造技術(shù)，并于1940年年1月開始工業(yè)月開始工業(yè)化生產(chǎn)?；a(chǎn)。1938年年 美國杜邦公司工程師羅伊美國杜邦公司工程師羅伊普隆克特（普隆克特（Roy. J. Plunkett）偶）偶然然(u rn)發(fā)現(xiàn)了四氟乙烯聚合物，英國稱之

13、為氟綸（發(fā)現(xiàn)了四氟乙烯聚合物，英國稱之為氟綸（Fluon），法），法國稱為特氟隆（國稱為特氟?。═eflon）。）。特氟隆于特氟隆于1939年獲得專利，于年獲得專利，于1954年開始進(jìn)行商業(yè)性生產(chǎn)。年開始進(jìn)行商業(yè)性生產(chǎn)。 1941年年 英國的英國的J. R. 溫菲爾德（溫菲爾德（Winfield）和）和J. T. 迪克森迪克森（Dickson）以對苯二甲酸和乙二醇為原料在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)首先研究成功）以對苯二甲酸和乙二醇為原料在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)首先研究成功聚酯纖維，命名為特麗綸（聚酯纖維，命名為特麗綸（Terylene），），1950年開始工業(yè)化生產(chǎn)。年開始工業(yè)化生產(chǎn)。1953年，美國開始生產(chǎn)商品名為達(dá)可綸（

14、年，美國開始生產(chǎn)商品名為達(dá)可綸（Dacron）的聚酯纖維。）的聚酯纖維。第8頁/共39頁第八頁，共40頁。8.1、概概述述(i sh)1941年和年和1942年美國杜邦公司化學(xué)家和德國拜耳公司化學(xué)家分別年美國杜邦公司化學(xué)家和德國拜耳公司化學(xué)家分別發(fā)明了聚丙烯腈溶劑。幾年之后，他們又解決了聚丙烯腈的紡絲工發(fā)明了聚丙烯腈溶劑。幾年之后，他們又解決了聚丙烯腈的紡絲工藝問題。藝問題。1953年，杜邦公司實(shí)現(xiàn)了商品化，稱為奧綸。年，杜邦公司實(shí)現(xiàn)了商品化，稱為奧綸。1954年，拜年，拜耳公司也推出新產(chǎn)品耳公司也推出新產(chǎn)品(chnpn)德拉綸。德拉綸。美國杜邦公司美國杜邦公司RC霍茲（霍茲（Houtz）于）

15、于1941年開始進(jìn)行聚丙烯腈年開始進(jìn)行聚丙烯腈系纖維的研究，系纖維的研究，1944年研究成功，并于年研究成功，并于1950年年7月開始工業(yè)化生產(chǎn)。月開始工業(yè)化生產(chǎn)。 1955年年 由由G. 納塔首先采用了典型的納塔首先采用了典型的K. 齊格勒型催化型齊格勒型催化型三乙基三乙基鋁（鋁（Al（C2H5）3和四氯化鈦（和四氯化鈦（TiCl4），成功地制成了等規(guī)結(jié)構(gòu)），成功地制成了等規(guī)結(jié)構(gòu)的聚丙烯纖維，的聚丙烯纖維，1951年由意大利開始工業(yè)化生產(chǎn)。年由意大利開始工業(yè)化生產(chǎn)。1958年年 美國杜邦公司發(fā)明了聚氨酯纖維。美國杜邦公司發(fā)明了聚氨酯纖維。第9頁/共39頁第九頁，共40頁。8.1、概概述述(i

16、 sh)科技的高速發(fā)展科技的高速發(fā)展 人們對衣著的更高要求人們對衣著的更高要求(yoqi)各種高各種高性能纖維性能纖維手段：手段： 新型纖維開發(fā)、傳統(tǒng)化學(xué)纖維物理變性或化學(xué)變性新型纖維開發(fā)、傳統(tǒng)化學(xué)纖維物理變性或化學(xué)變性 差別化纖維差別化纖維 高科技纖維高科技纖維 （功能性纖維、高性能纖維和環(huán)保纖維）（功能性纖維、高性能纖維和環(huán)保纖維）第10頁/共39頁第十頁，共40頁。1、成纖高聚物必須是線型的能夠伸直的的分子、成纖高聚物必須是線型的能夠伸直的的分子(fnz)，支鏈盡可能，支鏈盡可能少，沒有龐大的側(cè)基，大分子少，沒有龐大的側(cè)基，大分子(fnz)之間沒有化學(xué)鍵之間沒有化學(xué)鍵2、聚合物分子、聚合

17、物分子(fnz)之間有適當(dāng)?shù)南嗷プ饔昧?，或具有一定?guī)律性之間有適當(dāng)?shù)南嗷プ饔昧?，或具有一定?guī)律性的化學(xué)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)3、聚合物應(yīng)具有適當(dāng)高的平均分子、聚合物應(yīng)具有適當(dāng)高的平均分子(fnz)量和比較窄的的分子量和比較窄的的分子(fnz)量分布量分布4、聚合物應(yīng)具有一定的熱穩(wěn)定性，其熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)應(yīng)比允許使用溫、聚合物應(yīng)具有一定的熱穩(wěn)定性，其熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)應(yīng)比允許使用溫度高得多度高得多 此外還應(yīng)該具有：染色性、吸附性、耐熱性、耐水性等。此外還應(yīng)該具有：染色性、吸附性、耐熱性、耐水性等。成纖高聚物的性質(zhì)成纖高聚物的性質(zhì)8.1、概概述述(i sh)第11頁/共39頁第十一頁，共40頁。

18、 所謂可紡性指能形成纖維，即適合于制造纖維的意思。所謂可紡性指能形成纖維，即適合于制造纖維的意思。 某種流體在單軸拉伸應(yīng)力的狀態(tài)下能大幅度的出現(xiàn)不可逆某種流體在單軸拉伸應(yīng)力的狀態(tài)下能大幅度的出現(xiàn)不可逆伸長形變，這種流體即為可紡。伸長形變，這種流體即為可紡。 理解理解: 可紡性是指流體承受穩(wěn)定的拉伸操作可紡性是指流體承受穩(wěn)定的拉伸操作(cozu)所具有的形變所具有的形變能力，即流體在拉伸作用下形成細(xì)長絲條的能力。能力，即流體在拉伸作用下形成細(xì)長絲條的能力。 聚合物的可紡性是指材料經(jīng)成型加工為連續(xù)的固態(tài)纖維的能聚合物的可紡性是指材料經(jīng)成型加工為連續(xù)的固態(tài)纖維的能力。力。聚合物的可紡性聚合物的可紡性

19、8.1、概概述述(i sh)第12頁/共39頁第十二頁，共40頁。 作為紡絲體，必須在紡絲的條件下具有足夠的熱穩(wěn)定性和化作為紡絲體，必須在紡絲的條件下具有足夠的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，在形成絲條后容易轉(zhuǎn)化成固態(tài)，且固化的絲條經(jīng)過適學(xué)穩(wěn)定性，在形成絲條后容易轉(zhuǎn)化成固態(tài)，且固化的絲條經(jīng)過適當(dāng)當(dāng)(shdng)的處理后，具有必要的物理力學(xué)性質(zhì)。的處理后，具有必要的物理力學(xué)性質(zhì)。 所以可紡性只是作為所以可紡性只是作為(zuwi)成纖聚合物的必要條件，但成纖聚合物的必要條件，但不是充分的。不是充分的。聚合物的可紡性聚合物的可紡性8.1、概概述述(i sh)第13頁/共39頁第十三頁，共40頁。熔融熔融(rn

20、grng)紡絲（熔紡絲（熔法紡絲）法紡絲）紡絲方法和過程紡絲方法和過程8.1、概概述述(i sh)第14頁/共39頁第十四頁，共40頁。 是采用溶劑是采用溶劑(rngj)和聚合物的溶解配成濃溶液作為紡和聚合物的溶解配成濃溶液作為紡絲原液進(jìn)行的紡絲。絲原液進(jìn)行的紡絲。 主要用于分解溫度低于成型溫度的聚合物，如聚丙烯主要用于分解溫度低于成型溫度的聚合物，如聚丙烯腈，或者特殊要求的。腈，或者特殊要求的。 分為：干法紡絲和濕法紡絲。分為：干法紡絲和濕法紡絲。溶液溶液(rngy)紡絲紡絲8.1、概概述述(i sh)紡絲方法和過程紡絲方法和過程第15頁/共39頁第十五頁，共40頁。干法干法(n (n f)

21、f)紡絲：紡絲：8.1、概概述述(i sh)紡絲方法和過程紡絲方法和過程第16頁/共39頁第十六頁，共40頁。濕法紡絲濕法紡絲(fn s)：8.1、概概述述(i sh)紡絲方法和過程紡絲方法和過程第17頁/共39頁第十七頁，共40頁。8.1、概概述述(i sh)紡絲方法和過程紡絲方法和過程第18頁/共39頁第十八頁，共40頁。8.2、紡絲紡絲(fn s)液液的制的制備備 一、紡絲熔體的制備一、紡絲熔體的制備直接紡絲：聚合反應(yīng)后的聚合物熔體直接紡絲直接紡絲：聚合反應(yīng)后的聚合物熔體直接紡絲切片切片(qi pin)紡絲：聚合物切片紡絲：聚合物切片(qi pin)經(jīng)干燥、熔融制成紡經(jīng)干燥、熔融制成紡絲

22、液后紡絲絲液后紡絲第19頁/共39頁第十九頁，共40頁。8.2、紡絲紡絲(fn s)液液的制的制備備 切片紡絲熔體的制備包括切片干燥和熔融兩個過程。切片紡絲熔體的制備包括切片干燥和熔融兩個過程。 切片干燥目的是去除水分防止造成紡絲斷頭率。切片干燥目的是去除水分防止造成紡絲斷頭率。 但是聚酯切片在干燥前是無定形態(tài)，軟化點(diǎn)低，若干燥時溫但是聚酯切片在干燥前是無定形態(tài)，軟化點(diǎn)低，若干燥時溫度突然升高會使切片粘連。度突然升高會使切片粘連。 如果在如果在120對切片進(jìn)行預(yù)結(jié)晶，當(dāng)其結(jié)晶度達(dá)到對切片進(jìn)行預(yù)結(jié)晶，當(dāng)其結(jié)晶度達(dá)到25%以上時以上時進(jìn)入進(jìn)入(jnr)干燥塔，切片就不會發(fā)生粘連。因此聚酯事先進(jìn)行預(yù)

23、結(jié)干燥塔，切片就不會發(fā)生粘連。因此聚酯事先進(jìn)行預(yù)結(jié)晶。晶。 切片熔融是在螺桿擠出機(jī)中完成的，這一過程同塑料在擠出機(jī)切片熔融是在螺桿擠出機(jī)中完成的，這一過程同塑料在擠出機(jī)中的熔融過程是一樣的。中的熔融過程是一樣的。第20頁/共39頁第二十頁，共40頁。8.2、紡絲紡絲(fn s)液的液的制制備備 二、紡絲溶液的制備二、紡絲溶液的制備 紡絲溶液的制備也分為兩種方法，即一步法和二步法。紡絲溶液的制備也分為兩種方法，即一步法和二步法。 一步法制備紡絲溶液是直接利用溶液聚合法聚合后得到的聚合一步法制備紡絲溶液是直接利用溶液聚合法聚合后得到的聚合物溶液作為物溶液作為(zuwi)紡絲原液。紡絲原液。二步法制

24、備紡絲溶液是將聚合后的聚合物溶液先制成顆粒狀或粉二步法制備紡絲溶液是將聚合后的聚合物溶液先制成顆粒狀或粉末狀的成纖聚合物，然后該成纖聚合物再利用一種或多種溶劑進(jìn)末狀的成纖聚合物，然后該成纖聚合物再利用一種或多種溶劑進(jìn)行溶解，以獲得紡絲液。行溶解，以獲得紡絲液。第21頁/共39頁第二十一頁，共40頁。8.2、紡絲紡絲(fn s)液液的制的制備備 1、成纖聚合物的溶解、成纖聚合物的溶解 溶解機(jī)理：先溶脹，后溶解。溶解機(jī)理：先溶脹，后溶解。溶劑的要求：良好溶劑的要求：良好(lingho)的溶解性的溶解性 適宜的沸點(diǎn)適宜的沸點(diǎn) 足夠的穩(wěn)定性足夠的穩(wěn)定性 安全安全 通常，用于濕法紡絲的紡絲溶液通常，用于

25、濕法紡絲的紡絲溶液(rngy)濃度為濃度為1225，用，用于干法紡絲的紡絲溶液于干法紡絲的紡絲溶液(rngy)濃度則高一些，一般在濃度則高一些，一般在2535之之間。間。第22頁/共39頁第二十二頁，共40頁。8.2、紡絲紡絲(fn s)液的液的制制備備 2、紡絲溶液、紡絲溶液(rngy)的混合、過濾和脫泡的混合、過濾和脫泡 第23頁/共39頁第二十三頁，共40頁。 無論是什么方法的紡絲，紡絲細(xì)流的形成(xngchng)都是紡絲原液經(jīng)過計量泵，以一定的速度和壓力被泵送到紡絲頭的小孔中（噴絲板），在小孔中流動并擠出形成(xngchng)纖維細(xì)流，然后再冷卻固化定型。 關(guān)鍵：成型和冷卻定型。8.3

26、、合成、合成纖維纖維(hchngxinwi)成型原理成型原理 第24頁/共39頁第二十四頁，共40頁。 紡絲細(xì)流是紡絲原液在噴絲孔中形成的。紡絲細(xì)流是紡絲原液在噴絲孔中形成的。 噴絲頭，也稱為紡絲頭，是纖維紡絲的精密機(jī)件。噴絲頭，也稱為紡絲頭，是纖維紡絲的精密機(jī)件。 一般的噴絲孔的長徑比一般的噴絲孔的長徑比1.3，且為圓形，孔徑很小，剪切很高。，且為圓形，孔徑很小，剪切很高。 紡絲原液在噴絲孔中的流動與前述的聚合物流體紡絲原液在噴絲孔中的流動與前述的聚合物流體(lit)在圓管在圓管中的流動是一樣的。中的流動是一樣的。紡絲細(xì)流的形成紡絲細(xì)流的形成8.3、合成、合成纖維纖維成型成型(chngxng

27、)原理原理 第25頁/共39頁第二十五頁，共40頁。 噴絲頭的形狀一般為帽子形、圓板形或瓦楞形，面上有噴絲頭的形狀一般為帽子形、圓板形或瓦楞形，面上有許多許多(xdu)大小一致的孔眼。大小一致的孔眼。 噴絲頭、分配板和過濾材料等合在一起組成噴絲頭組件。噴絲頭、分配板和過濾材料等合在一起組成噴絲頭組件。 分配板把溶液或熔體均勻地分散到許多分配板把溶液或熔體均勻地分散到許多(xdu)細(xì)小的孔細(xì)小的孔中。中。 濾料用來過濾渣滓。濾料用來過濾渣滓。 組件中以噴絲頭最為重要，直接影響成品絲的質(zhì)量。組件中以噴絲頭最為重要，直接影響成品絲的質(zhì)量。8.3、合成、合成纖維纖維(hchngxinwi)成成型原理型

28、原理 第26頁/共39頁第二十六頁，共40頁。 根據(jù)根據(jù)(gnj)紡絲方法的不同噴絲頭分為熔紡、濕紡和干紡三種。紡絲方法的不同噴絲頭分為熔紡、濕紡和干紡三種。 熔紡噴絲頭一般為圓板形，故又稱噴絲板，也有長方形的。熔紡噴絲頭一般為圓板形，故又稱噴絲板，也有長方形的。 圓形噴絲板用耐高溫的不銹鋼制成，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。供熔紡圓形噴絲板用耐高溫的不銹鋼制成，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。供熔紡用的噴絲板上孔徑，與纖維品種和紡絲條件有關(guān)，一般直徑為用的噴絲板上孔徑，與纖維品種和紡絲條件有關(guān)，一般直徑為0.20.5mm。 紡長絲孔數(shù)一般為幾十孔，棕絲一個孔，紡短纖維孔數(shù)一般多達(dá)紡長絲孔數(shù)一般為幾十孔，棕絲一個孔

29、，紡短纖維孔數(shù)一般多達(dá)4002000。8.3、合成、合成纖維纖維(hchngxinwi)成成型原理型原理 第27頁/共39頁第二十七頁，共40頁。 濕法噴絲頭主要為帽子形、又稱噴絲帽，也有圓盤形濕法噴絲頭主要為帽子形、又稱噴絲帽，也有圓盤形和板形（瓦楞形），用耐腐蝕性強(qiáng)的金鉑合金或鈦、鈮、和板形（瓦楞形），用耐腐蝕性強(qiáng)的金鉑合金或鈦、鈮、鉭、不銹鋼等金屬制成。鉭、不銹鋼等金屬制成。 紡制長絲紡制長絲(chn s)時采用孔數(shù)較少的噴絲帽；時采用孔數(shù)較少的噴絲帽； 紡短纖維時則需采用大面積多孔噴絲頭，孔數(shù)可達(dá)紡短纖維時則需采用大面積多孔噴絲頭，孔數(shù)可達(dá)215萬之多；由于孔數(shù)甚多，可以采用組合形式分

30、成若干個萬之多；由于孔數(shù)甚多，可以采用組合形式分成若干個噴絲頭，配在同一塊不銹鋼底板上。噴絲頭，配在同一塊不銹鋼底板上。 濕紡噴絲頭的孔徑比熔紡噴絲板的孔徑小，孔徑一般為濕紡噴絲頭的孔徑比熔紡噴絲板的孔徑小，孔徑一般為0.050.1mm。8.3、合成、合成纖維纖維(hchngxinwi)成成型原理型原理 第28頁/共39頁第二十八頁，共40頁。 常用常用(chn yn)的干紡噴絲頭（板）有帽形和圓形兩種，孔徑為的干紡噴絲頭（板）有帽形和圓形兩種，孔徑為0.070.16mm，孔數(shù)為，孔數(shù)為3001200，由不銹鋼或特種合金鋼制成。，由不銹鋼或特種合金鋼制成。8.3、合成、合成纖維纖維(hchng

31、xinwi)成成型原理型原理 第29頁/共39頁第二十九頁，共40頁。紡絲細(xì)流主要經(jīng)歷以下幾個紡絲細(xì)流主要經(jīng)歷以下幾個(j )階段：階段： 、入口段：、入口段： 噴絲孔入口區(qū)的幾何噴絲孔入口區(qū)的幾何(j h)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)對聚合物的流動特性，特別是彈性對聚合物的流動特性，特別是彈性表現(xiàn)影響比較大。表現(xiàn)影響比較大。 分為平板形入口區(qū)（入口角度分為平板形入口區(qū)（入口角度180，能量效應(yīng)比較大）和錐形，能量效應(yīng)比較大）和錐形入口區(qū)（可以減少入口效應(yīng)）入口區(qū)（可以減少入口效應(yīng)）紡絲細(xì)流的形成原理紡絲細(xì)流的形成原理8.3、合成、合成纖維纖維成型成型(chngxng)原理原理 第30頁/共39頁第三十頁，共40

32、頁。紡絲細(xì)流的形成原理紡絲細(xì)流的形成原理8.3、合成、合成纖維纖維成型成型(chngxng)原理原理 第31頁/共39頁第三十一頁，共40頁。 紡絲細(xì)流的冷卻固化過程是指細(xì)流在降溫或脫除溶劑后細(xì)紡絲細(xì)流的冷卻固化過程是指細(xì)流在降溫或脫除溶劑后細(xì)流的形狀固定階段流的形狀固定階段(jidun)。 這一個過程同時還受到一定的拉伸，其外形及形態(tài)發(fā)生變這一個過程同時還受到一定的拉伸，其外形及形態(tài)發(fā)生變化，此時的纖維稱為初生纖維化，此時的纖維稱為初生纖維(具有一定的初步結(jié)構(gòu)和性能具有一定的初步結(jié)構(gòu)和性能) 紡絲（熔體紡絲和溶液紡絲）過程中，細(xì)流冷卻固化的本質(zhì)紡絲（熔體紡絲和溶液紡絲）過程中，細(xì)流冷卻固化的

33、本質(zhì)就是傳熱和傳質(zhì)過程。就是傳熱和傳質(zhì)過程。紡絲細(xì)流的冷卻及固化過程紡絲細(xì)流的冷卻及固化過程8.3、合成、合成纖維纖維成型成型(chngxng)原理原理 第32頁/共39頁第三十二頁，共40頁。熔法紡絲：熔體熔法紡絲：熔體(rn t)(rn t)細(xì)流與周圍介質(zhì)的熱交換而冷卻細(xì)流與周圍介質(zhì)的熱交換而冷卻固化形成初生纖維，主要是傳熱過程。固化形成初生纖維，主要是傳熱過程。濕法紡絲：主要通過雙擴(kuò)散，把非揮發(fā)性的溶劑帶走，主要濕法紡絲：主要通過雙擴(kuò)散，把非揮發(fā)性的溶劑帶走，主要發(fā)生傳質(zhì)過程，使細(xì)流成為初生纖維。發(fā)生傳質(zhì)過程，使細(xì)流成為初生纖維。干法紡絲：利用加熱的介質(zhì)把揮發(fā)性溶劑帶走，而使細(xì)流固干法紡

34、絲：利用加熱的介質(zhì)把揮發(fā)性溶劑帶走，而使細(xì)流固化，傳熱和傳質(zhì)過程使細(xì)流成為初生纖維。化，傳熱和傳質(zhì)過程使細(xì)流成為初生纖維。紡絲細(xì)流的冷卻及固化過程紡絲細(xì)流的冷卻及固化過程8.3、合成、合成纖維纖維(hchngxinwi)成型原理成型原理 第33頁/共39頁第三十三頁，共40頁。1、傳熱、傳熱(chun r)過過程程紡絲細(xì)流與周圍介質(zhì)的熱交換，主要紡絲線上的速度和應(yīng)紡絲細(xì)流與周圍介質(zhì)的熱交換，主要紡絲線上的速度和應(yīng)力分布，以及分子的取向力分布，以及分子的取向(q xin)和結(jié)晶。和結(jié)晶。紡絲細(xì)流的冷卻及固化過程紡絲細(xì)流的冷卻及固化過程8.3、合成、合成纖維纖維成型成型(chngxng)原理原理 第34頁/共39頁第三十四頁，共40頁。2、傳質(zhì)、傳質(zhì)(chun zh)過程過程 傳質(zhì)過程主要是針對溶液紡絲（濕法紡絲和干法傳質(zhì)過程主要是針對溶液紡絲（濕法紡絲和干法(n f)紡紡絲），主要是細(xì)流固化時去除溶劑的過程。絲），主要是細(xì)流固化時去除溶劑的過程。 傳質(zhì)過程中主要考慮濃度傳質(zhì)過程中主要考慮濃度(nngd)的變化，但是傳質(zhì)過程伴隨傳的變化，但是傳質(zhì)過程伴隨傳熱過程，所以更加復(fù)