再生纖維素纖維制造以及改性

1、關(guān)于再生纖維素纖維制造及改性第一張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月概述植物目前全球天然纖維素產(chǎn)量達(dá)到1000億噸年，而世界紡織業(yè)的纖維素用量不到2200萬噸年。藻類微生物第二張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1838年，法國(guó)科學(xué)家安斯姆佩恩（Anselme Payen）發(fā)現(xiàn)大量植物細(xì)胞都具有相同的一種物質(zhì)，并將其命名為纖維素（Cellulose）。1891年，克羅斯（Cross）、貝文（Bevan）和比德爾（Beadle）等首先制成了纖維素黃酸鈉溶液，因其粘度很大，命名為“粘膠”。1893年，出現(xiàn)最早制備化學(xué)纖維的方法（粘膠遇酸后，纖維素又重新析出）。1905年，穆勒（Muel

2、ler）等發(fā)明了稀硫酸和硫酸鹽組成的凝固浴，使粘膠纖維的性能得到了較大改善，從而實(shí)現(xiàn)了粘膠纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。第三張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月再生纖維素纖維的生產(chǎn)方法有以下幾種： 粘膠法：粘膠纖維。溶劑法：銅氨纖維；萊賽爾（Lyocell）纖維等。 纖維素氨基甲酸酯法（CC法）：纖維素氨基甲酸酯纖維。 閃爆法：新纖維素纖維。 熔融增塑紡絲法：新纖維素纖維。目前，纖維素纖維的主要生產(chǎn)方法以粘膠纖維為主，產(chǎn)量占90%以上。所以，主要介紹粘膠纖維。第四張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月20世紀(jì)30年代末期，出現(xiàn)了強(qiáng)力粘膠纖維；50年代

3、初期，高濕模量粘膠纖維實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化；60年代初期，粘膠纖維的發(fā)展達(dá)到高峰，產(chǎn)量占化學(xué)纖維總產(chǎn)量的80%以上；60年代中期以后，發(fā)展趨于平緩；70年代，發(fā)展處于停滯狀態(tài)（“三廢”問題）；但仍具有不可忽視的地位吸濕性好、透氣性強(qiáng)、染色性好、穿著舒適、易于紡織加工、可生物降解。莫代爾第六張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2009年，世界粘膠纖維的產(chǎn)量約450萬噸，約占化學(xué)纖維總產(chǎn)量（約7000萬噸）的6%。2009年，我國(guó)粘膠纖維總產(chǎn)量達(dá)140多萬噸，居世界第一。改性兼具粘膠纖維與合成纖維優(yōu)良性能和特殊功能的纖維素纖維；開發(fā)環(huán)境友好型非粘膠法纖維素纖維綠色生產(chǎn)工藝。第七張，PPT共七十六頁(yè)，

4、創(chuàng)作于2022年6月生產(chǎn)纖維素纖維的基本原料一、植物纖維的原料來源及其化學(xué)成分 植物纖維（植物的一種細(xì)胞）是制造纖維素漿粕的原料，纖維素漿粕是生產(chǎn)再生纖維素纖維的原料。木材纖維針葉木是制造纖維素纖維的優(yōu)質(zhì)原料闊葉木也可以第八張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第九張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月棉纖維棉短絨（附著在棉籽殼上的短纖維）是制造纖維素纖維的優(yōu)質(zhì)原料。禾本科植物纖維包括竹、蘆葦、麥稈、甘蔗渣、高粱桿、玉米桿和棉桿等。目前，我國(guó)已將甘蔗渣、竹子漿粕用作粘膠纖維的原料。第十張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、纖維素的結(jié)構(gòu)與性能纖維素的結(jié)構(gòu) 纖維素是一種由大量葡萄糖

5、殘基彼此按照一定的聯(lián)接原則，即通過第一個(gè)、第四個(gè)碳原子用鍵連接起來的不溶于水的直鏈狀大分子化合物。分子通式為（C6H10O5）n，n為聚合度。第十一張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月纖維素的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和其它固體高聚物一樣，是十分復(fù)雜的。早期的微胞結(jié)構(gòu)理論 纖維素分子聚集成微胞，每個(gè)微胞都有嚴(yán)格整齊的界面，象磚塊堆砌起來一樣。現(xiàn)代觀點(diǎn)則認(rèn)為這是不確切的。纓狀微胞結(jié)構(gòu)理論 纖維素結(jié)構(gòu)存在兩個(gè)相態(tài)：結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)。 高序部分大分子致密、平行排列、定向良好。 無定形部分致密度較小、大分子結(jié)合程度較弱、有較大的空隙、分子鏈分布不完全平行。第十二張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 爭(zhēng)論：

6、 無定形部分是由結(jié)晶部分伸出來的分子鏈所組成，結(jié)晶部分和無定形部分之間由分子鏈貫穿，而二者之間沒有嚴(yán)格的界面。纖維素的纓狀微胞結(jié)構(gòu)模型第十三張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 有人則認(rèn)為結(jié)晶部分是由折疊鏈構(gòu)成。纓狀微胞結(jié)構(gòu)是普通粘膠纖維的結(jié)構(gòu)形式。修正的纓狀微胞結(jié)構(gòu)模型第十四張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 纓狀原纖結(jié)構(gòu)理論 纓狀微胞結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為結(jié)晶區(qū)較短，而纓狀原纖結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為結(jié)晶區(qū)較長(zhǎng)，晶區(qū)是長(zhǎng)鏈分子的小片斷構(gòu)成的，長(zhǎng)鏈分布依次地通過結(jié)晶的原纖和它們中間的非晶區(qū)。天然纖維素纖維、波里諾西克纖維和高濕模量纖維都具有纓狀原纖結(jié)構(gòu)。纖維素的纓狀原纖結(jié)構(gòu)模型纖維素的纓狀微胞結(jié)構(gòu)模

7、型第十五張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月纖維素的分類纖維素不是一種均一的物質(zhì)，而是一種不同相對(duì)分子質(zhì)量的混合物。在工業(yè)上分為：-纖維素-纖維素-纖維素半纖維素-纖維素（聚合度200以上）：植物纖維素在特定條件下不溶于20的17.5%NaOH溶液的部分，溶解的部分稱為半纖維素。 -纖維素（聚合度140-200）：以上溶解部分用醋酸中和又重新沉淀分離出來的那一部分纖維素。-纖維素（聚合度10-140 ）：不能沉淀的部分。第十六張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月纖維素的物理性質(zhì) 纖維素是白色、無臭、無味的物質(zhì) 不溶于水、稀酸、稀堿和一般的有機(jī)溶劑 能溶解在濃硫酸和濃氯化鋅溶液中，同

8、時(shí)發(fā)生一定程度的分子鏈斷裂，使聚合度降低 能很好地溶解在銅氨溶液和復(fù)合有機(jī)溶液體系中 對(duì)金屬離子具有交換吸附能力（木質(zhì)素和半纖維素的作用） 具有良好的對(duì)水和其他溶液的吸附性，吸附性的強(qiáng)弱與纖維素結(jié)構(gòu)及毛細(xì)管作用有關(guān) 200 以下熱穩(wěn)定性尚好， 200 以上聚合度下降第十七張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月纖維素的化學(xué)性質(zhì)氧化反應(yīng)分子中的部分羥基被氧化成羧基或醛基，同時(shí)分子鏈發(fā)生斷裂。與酸反應(yīng)適當(dāng)條件下發(fā)生酸性水解（纖維素大分子的配糖連接對(duì)酸不穩(wěn)定），如條件劇烈，則水解的最終產(chǎn)物為葡萄糖。與堿反應(yīng)在適當(dāng)條件下發(fā)生配糖連接堿性降解及端基的“剝皮”反應(yīng)，導(dǎo)致纖維素的聚合度降低。與濃NaOH溶

9、液作用，生成堿纖維素。第十八張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月酯化反應(yīng) 與各種無機(jī)酸和有機(jī)酸反應(yīng)，生成各種酯化物，如硝化纖維素、醋酸纖維素、纖維素黃酸酯等。醚化反應(yīng) 與鹵代烷、鹵代酸或硫酸酯作用生成纖維素醚。三、纖維素漿粕的制造及質(zhì)量要求纖維素漿粕的制造與造紙工業(yè)的制漿過程區(qū)別不大。第十九張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月備料 對(duì)制漿原料進(jìn)行預(yù)處理。甘蔗渣要經(jīng)過開松和除髓，棉短絨要進(jìn)行開松、除塵，木材要經(jīng)過剝皮、除節(jié)、切片等處理。蒸煮植物原料經(jīng)過以上預(yù)處理后與蒸煮藥劑混合，在規(guī)定的溫度和壓力下進(jìn)行蒸煮成為漿料。粘膠纖維漿粕生產(chǎn)的方法一般可分為三種 ：亞硫酸鹽法適用于結(jié)構(gòu)緊密原料

10、，如針葉木；預(yù)水解亞硫酸鹽法適用于樹脂和多縮戊糖含量高的原料，如闊葉樹、甘蔗渣等；第二十張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 苛性鈉法適用于棉短絨。 在蒸煮過程中，纖維細(xì)胞發(fā)生膨潤(rùn)，初生壁被破壞，漿粕反應(yīng)性能提高，大部分半纖維素及其他非纖維素混合物得以除去，漿粕的聚合度降低。精選 經(jīng)過洗滌、打漿、篩選、除沙和濃縮等過程，以提高其純度和反應(yīng)性能。漂白 除去漿料中的有色雜質(zhì)和殘存的木質(zhì)素、灰分、鐵質(zhì)，進(jìn)一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。第二十一張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月粘膠纖維漿粕的質(zhì)量要求 應(yīng)具有純度高、堿化及黃化時(shí)能與化學(xué)試劑迅速而均勻地反應(yīng)、纖維素酯在

11、堿溶液中擴(kuò)散及溶解性能良好等特點(diǎn)，并具有良好的過濾性能，以保證紡絲順利進(jìn)行。第二十二張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月-纖維素含量高、半纖維素含量低，標(biāo)志著漿粕純度高。漿粕中的雜質(zhì)包括SiO2、鐵、鎂等，它們使粘膠的粘度升高，并能與酸生成不溶性鹽，從而降低酸浴的透明度或堵塞噴絲頭。雜質(zhì)中的鐵、銅、錳等能加速堿纖維素的老成降解。木質(zhì)素可降低漿粕的潤(rùn)濕能力，延緩老成速度，在漂白時(shí)生成有色物質(zhì)，使纖維產(chǎn)生色斑。聚合度要求：分布均勻，聚合度高于1200及低于200的部分越少越好?？傊?，要求漿粕的反應(yīng)性能好（綜合指標(biāo)）。第二十三張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月粘膠原液的制備各種粘膠纖維

12、的生產(chǎn)都必須經(jīng)過下列四個(gè)過程：粘膠的制備紡前準(zhǔn)備纖維成型纖維的后處理第二十四張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、堿纖維素的制備漿粕的準(zhǔn)備 通常采用多批混合的方法。各批漿粕的品質(zhì)差異應(yīng)有一定的允許范圍。 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，重要的是漿粕含水率的均勻性。含水率波動(dòng)，則浸漬時(shí)滲透到漿粕內(nèi)的堿液被稀釋的濃度不同，漿粕的膨潤(rùn)不均勻，堿纖維素的生成也不均勻，從而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差，成品纖維的品質(zhì)下降。 含水率的波動(dòng)應(yīng)控制在2%范圍內(nèi)。第二十五張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月纖維素浸漬浸漬過程中化學(xué)及物理變化

13、堿與纖維素的相互作用可分為兩個(gè)階段（化學(xué)變化），首先生成加成化合物加成化合物還可進(jìn)一步形成醇化物纖維素大分子上酸性較強(qiáng)的仲羥基生成酸性較弱的伯羥基則生成第二十六張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 物理變化：溶脹和部分低分子溶出，纖維素的聚合度有所降低。影響纖維素溶脹作用的因素 漿粕的膨潤(rùn)作用，包含了纖維間毛細(xì)管水的凝聚作用和纖維素分子上羥基的溶劑化作用。主要受溫度和堿液濃度影響。浸漬過程的工藝參數(shù)堿液濃度 通常浸漬堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在18%20%（最終會(huì)被稀釋到10%12% ，該濃度下溶脹最劇烈）。第二十七張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月浸漬時(shí)間 漿粕從潤(rùn)濕到堿液逐步向纖維素內(nèi)

14、部滲透達(dá)到均勻的程度，需要一定的時(shí)間，半纖維素的溶出則需要更長(zhǎng)的時(shí)間，而生成堿纖維素的反應(yīng)時(shí)間很短。浸漬時(shí)間的長(zhǎng)短主要取決于漿粕的結(jié)構(gòu)形式、浸漬方式及浸漬工藝。一般在1560min。浸漬溫度 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出。升高溫度會(huì)使堿纖維素發(fā)生水解反應(yīng)。對(duì)不同的漿粕原料和設(shè)備，浸漬溫度有較大的差異。第二十八張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月浸漬浴比 漿粕的絕對(duì)干燥重量和堿液體積之比，稱為浴比。堿纖維素的壓榨與粉碎 漿粕經(jīng)過浸漬以后，必須與過剩的堿液分離，因?yàn)檫^量的水和堿會(huì)直接影響黃化反應(yīng)的正常進(jìn)行，還會(huì)發(fā)生多種副反應(yīng)，消耗大量的二硫化碳。所以，要進(jìn)行壓榨，使

15、-纖維素含量控制在28%30%，NaOH含量控制在16%17%。 粉碎成細(xì)小的松屑粒狀（增加反應(yīng)的表面積）。第二十九張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月堿纖維素的老成老成是借空氣中的氧化作用，使堿纖維素分子鏈斷裂，聚合度下降，以達(dá)到適當(dāng)調(diào)整粘膠粘度的目的。（低溫長(zhǎng)時(shí)間老成效果較好）二、纖維素黃酸酯的制備堿纖維素的黃化反應(yīng)使難溶解的纖維素變成可溶性的纖維素黃酸酯?；虻谌畯垼琍PT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月黃化反應(yīng)首先發(fā)生在纖維素大分子的無定形區(qū)及結(jié)晶區(qū)表面，并逐步向結(jié)晶區(qū)內(nèi)部滲入。 與此同時(shí)，堿纖維素的超分子結(jié)構(gòu)受到破壞，從而提高其溶解性。 第三十一張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于20

16、22年6月黃化時(shí)的副反應(yīng) 堿纖維素中存在的大量游離堿與二硫化碳發(fā)生一系列的副反應(yīng)：副反應(yīng)產(chǎn)物三硫代碳酸鈉（Na2CS3）是一種油狀橘紅色物質(zhì)，它使黃酸酯著色。黃化反應(yīng)中主、副反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，可以根據(jù)體系色澤的變化來判斷黃化反應(yīng)的終點(diǎn)。第三十二張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月黃化反應(yīng)的機(jī)理主要是氣固相反應(yīng)，包括二硫化碳蒸汽按擴(kuò)散機(jī)理從堿纖維素表面向內(nèi)部滲透的過程以及二硫化碳在滲透部分與堿纖維素上的羥基進(jìn)行反應(yīng)的過程。是放熱反應(yīng)，低溫有利，高溫易生成更多的副產(chǎn)物。是可逆反應(yīng)。二硫化碳對(duì)纖維素的滲透，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)。在溶解過程中，甚至在以

17、后的粘膠溶液中，二硫化碳繼續(xù)向微晶內(nèi)部滲透，稱之為“后黃化”。因此，二硫化碳的擴(kuò)散和吸附對(duì)反應(yīng)起著重要作用。第三十三張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、纖維素黃酸酯的溶解和混合纖維素黃酸酯的溶解 纖維素黃酸酯與溶劑接觸，首先黃酸基團(tuán)會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的溶劑化重要，纖維素開始溶脹，大分子之間的距離增大，當(dāng)有足夠量的溶劑存在時(shí)，纖維素黃酸酯就大量吸收溶劑分子而無限溶脹，纖維素的晶格徹底破壞，大分子不斷分散，直至形成均相的粘膠溶液。 溶解過程中，甚至溶解結(jié)束后若干小時(shí)內(nèi)，黃酸基團(tuán)沿著纖維素大分子鏈繼續(xù)再分配，使黃化比較充分的黃酸基團(tuán)部分結(jié)合在黃化不充分的部分上，這種作用稱之為脫黃化和再黃化。第三十

18、四張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月堿纖維素黃酸酯的混合 溶解結(jié)束后，為盡量減小各批粘膠間的質(zhì)量差異，需將溶解終了的數(shù)批粘膠進(jìn)行混合，使粘膠均勻，易于紡絲。四、粘膠的紡前準(zhǔn)備粘膠的熟成 纖維素黃酸酯在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的，即使在常溫下放置也會(huì)逐步分解，酯化度下降。粘膠在放置過程中會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)和物理化學(xué)變化，稱之為粘膠的熟成。粘膠在熟成過程中的化學(xué)變化第三十五張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月水解反應(yīng)皂化反應(yīng)第三十六張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 在熟成過程中，水解反應(yīng)和皂化反應(yīng)同時(shí)存在，主要發(fā)生水解反應(yīng)。一些熱力學(xué)上潛能較高的副產(chǎn)物不斷向潛能較低的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化。熟成

19、過程中粘膠粘度的變化先急劇下降（粘膠中游離的二硫化碳進(jìn)入纖維素的結(jié)晶部分，引起后黃化，使部分結(jié)晶區(qū)繼續(xù)分散溶解于堿液中，分散粒子逐漸變小）經(jīng)最低點(diǎn)后緩慢上升（隨熟成繼續(xù)進(jìn)行，酯化度下降，使脫溶劑化和結(jié)構(gòu)化程度增加）急劇上升（隨著副產(chǎn)物的不斷增加，酯化度進(jìn)一步下降，纖維素大分子因氫鍵作用而不斷凝聚，直至形成凝膠） 第三十七張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月熟成過程中黃酸基團(tuán)的再分配及熟成度的變化 由于仲羥基上黃酸基和伯羥基上黃酸基的離解速度不同，隨著熟成的進(jìn)行，總的酯化度呈緩慢下降的趨勢(shì)，仲羥基位置上的酯化度急劇下降，伯羥基位置上的酯化度稍有上升，結(jié)果使黃酸基團(tuán)在纖維素分子鏈上分布均勻，

20、從而使粘膠均勻穩(wěn)定。 粘膠的熟成度是指粘膠對(duì)凝固作用的穩(wěn)定程度，是粘膠的重要指標(biāo)之一，直接影響紡絲成型過程的快慢及成品纖維的性能。第三十八張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月粘膠的過濾需過濾物質(zhì)：大量微粒（未反應(yīng)的纖維及其片斷、未溶解的纖維和溶解不完全的粘膠粒子以及半纖維素與Fe、Ca、Cu的螯合體等）原料、設(shè)備和管道中帶入的各類雜質(zhì)。通常，粘膠在紡絲前要經(jīng)過三道過濾。過濾介質(zhì)一般為絨布和細(xì)布。粘膠的脫泡氣泡的存在將加速粘膠的氧化過程。成型時(shí)氣泡會(huì)使纖維斷頭和產(chǎn)生疵點(diǎn)，微小的氣泡容易形成氣泡絲，降低纖維的強(qiáng)度。一般控制氣泡在粘膠中的體積分?jǐn)?shù)在0.001%以下。第三十九張，PPT共七十六頁(yè)

21、，創(chuàng)作于2022年6月五、粘膠的質(zhì)量指標(biāo)及分析方法過濾性能 漿粕制造、浸漬、壓榨、粉碎、黃化和溶解各工序中存在的質(zhì)量問題，將集中體現(xiàn)在粘膠過濾性能的好壞上。因此，過濾性能是衡量漿粕質(zhì)量和粘膠制造工藝的一個(gè)重要指標(biāo)，并直接影響原材料的消耗和紡絲能否順利進(jìn)行。 在生產(chǎn)中，常采用阻塞值（Kw）表征粘膠的過濾性能。P1恒壓下20min后通過規(guī)定過濾介質(zhì)的粘膠量P2同一實(shí)驗(yàn)中繼續(xù)測(cè)定40min后通過規(guī)定過濾介質(zhì)的粘膠量第四十張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月粘膠的組成 粘膠中纖維素含量會(huì)影響成品纖維的粗細(xì) 游離堿的含量對(duì)粘膠的性能影響很大 粘膠的化學(xué)組成分析比較復(fù)雜，實(shí)際生產(chǎn)中一般通過黃化及溶解

22、工序中加入的堿量、二硫化碳量和水量來控制。粘膠的粘度可間接表示纖維的聚合度，粘膠的粘度直接影響纖維的強(qiáng)度。生產(chǎn)中采用落球法測(cè)定。（低于20s或大于50s，可紡性較差）第四十一張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月粘膠的熟成度熟成度越低，成型速度越慢，所形成的纖維結(jié)構(gòu)緊密，染色越淺；熟成度越高，成型速度越快，纖維結(jié)構(gòu)不均勻，則染色深且不均，纖維強(qiáng)伸度也明顯降低。第四十二張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月普通粘膠短纖維一、凝固浴的組成和作用凝固浴的組成 是由硫酸、硫酸鈉和硫酸鋅按一定比例組成的溶液。單獨(dú)的硫酸也能用于粘膠纖維成型，但所得纖維的質(zhì)量很差，主要是因?yàn)槔w維素黃酸酯的分解速度過

23、快，大分子還來不及經(jīng)受足夠的拉伸定向，纖維素已經(jīng)再生出來，使得纖維的結(jié)構(gòu)疏松，內(nèi)外層結(jié)構(gòu)不勻，強(qiáng)度低，纖維無實(shí)用價(jià)值。第四十三張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月凝固浴的作用硫酸的作用 一是使纖維素黃酸鈉分解，再生出纖維素和CS2；二是中和粘膠中的NaOH，使粘膠凝固；三是使黃化時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)物分解。硫酸鈉的作用 抑制硫酸的解離，從而延緩纖維素黃酸鈉的再生速度。硫酸鈉是一種強(qiáng)電解質(zhì)，能促使粘膠脫水而凝固，這些作用能改善纖維的物理機(jī)械性能。硫酸鋅的作用第四十四張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 改進(jìn)纖維的成型效果，使纖維具有較高的韌性和較優(yōu)良的耐疲勞性能。 兩個(gè)特殊作用：一是能與纖維

24、素黃酸鈉作用生成穩(wěn)定的中間產(chǎn)物纖維素黃酸鋅，其分解速度比纖維素黃酸鈉慢得多，有利于拉伸，從而提高纖維強(qiáng)度；二是纖維素黃酸鋅具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，能形成結(jié)晶中心，生成均勻而細(xì)小的結(jié)晶，避免大塊晶體的形成，從而使纖維結(jié)構(gòu)均勻，強(qiáng)度、延伸度和鉤接強(qiáng)度都得到適當(dāng)提高。第四十五張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、紡絲成型工藝粘膠短纖維的成型特點(diǎn)噴絲頭的選用 采用直徑較大或組合式噴絲頭，單頭孔數(shù)上千乃至數(shù)萬、合并后的絲束總線密度在百萬分特以上，紡絲機(jī)的單臺(tái)生產(chǎn)能力較大。成型條件 噴絲孔有合理的排列和分布，酸浴的分配和流向均勻合理。比長(zhǎng)絲成型條件緩和，凝固浴中硫酸含量略低，而硫酸鈉含量稍高。因此在塑性條件

25、下絲條能經(jīng)受較大的拉伸。第四十六張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月雙浴成型經(jīng)凝固成型后，絲束還要在專門的塑化槽中進(jìn)行拉伸，纖維素在此完全再生，即雙浴成型。從一浴中紡出的絲束，合并成絲束后，在95100的二浴中進(jìn)行60%100%的拉伸，并充分分解成水化纖維素。成型過程中的化學(xué)及物理化學(xué)變化粘膠纖維紡絲是將粘膠溶液通過多孔噴絲頭擠出進(jìn)入凝固浴中，使纖維素黃酸酯凝固成為絲條，然后再分解成水化纖維素。凝固和分解兩個(gè)過程往往同時(shí)發(fā)生，只是前后程度有所不同。第四十七張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月成型過程中的化學(xué)變化纖維素黃酸酯遇酸的分解反應(yīng)粘膠中堿與酸的中和反應(yīng)纖維素黃酸鈉與硫酸鋅的過

26、渡反應(yīng)第四十八張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月粘膠中雜質(zhì)與酸的各種反應(yīng)成型過程中的物理化學(xué)變化當(dāng)粘膠經(jīng)過噴絲孔道時(shí)，在切向力作用下成為各向異性的粘膠細(xì)流。粘膠細(xì)流和凝固浴各組分的雙擴(kuò)散結(jié)果，使纖維素黃酸酯被分解而析出再生纖維素。細(xì)流被離析成雙相，及以第四十九張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月纖維素網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主的凝膠相和以低分子物質(zhì)為主的液相。 在初生的粘膠纖維中，原來在纖維中形成的結(jié)晶粒子首先析出。結(jié)晶粒子進(jìn)一步結(jié)合其他大分子或締合體而不斷增大，并逐步形成較大的結(jié)晶區(qū)域。由于纖維素大分子活動(dòng)性較小，故結(jié)晶過程比較緩慢。另外，溶劑的擴(kuò)散速度常低于反應(yīng)速度，所以在纖維的表面首先形

27、成皮膜，溶劑通過皮膜向內(nèi)部滲透，形成截面結(jié)構(gòu)不均勻的皮芯層結(jié)構(gòu)。第五十張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月拉伸在粘膠短纖維成型中的意義 短纖維拉伸一般由噴絲頭拉伸、導(dǎo)盤拉伸和塑化拉伸三個(gè)階段組成。噴絲頭拉伸 粘膠從噴絲頭噴出時(shí)，粘膠細(xì)流尚處于粘膠態(tài)，不宜施加過大的噴絲頭拉伸，否則容易造成斷頭和毛絲。纖維品種不同，酯化度不同，噴絲頭拉伸率有較大差異（正拉伸、負(fù)拉伸）。第五十一張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月導(dǎo)盤拉伸 也稱空氣浴拉伸，在導(dǎo)盤與第一集束輥之間進(jìn)行。此時(shí)絲束上附著有一部分凝固浴液，纖維素黃酸酯繼續(xù)凝固并分解，大分子活動(dòng)能力降低。經(jīng)拉伸的纖維素大分子可以沿軸向達(dá)到一定程度

28、的排列。但這一階段的拉伸率較小。第五十二張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月塑化拉伸 在第一集束輥與第二集束輥之間進(jìn)行。纖維絲束在高溫酸性塑化浴中一方面得到完全再生，另一方面使絲條處于可塑狀態(tài)，大分子鏈有較大的活動(dòng)余地，加以強(qiáng)烈的拉伸，就能使大分子和締合體沿拉伸方向取向。在拉伸的同時(shí)，纖維素基本全部再生，使拉伸效果得到鞏固。塑化拉伸是拉伸中最有效的部分。三、粘膠短纖維的后處理后處理方式及工藝流程 很多工廠采用切斷后再進(jìn)行后處理的方法，流程：水洗脫硫水洗漂白水洗酸洗水洗上油烘干打包。第五十三張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月后處理各工序的作用水洗洗去纖維上的硫酸、硫酸鹽及部分硫磺。

29、水溫要適當(dāng)。要使用軟水，盡量回收利用。脫硫附著在纖維上的硫磺會(huì)使纖維帶有淡黃色，并使纖維手感粗糙，在以后的紡織加工中產(chǎn)生灰塵，惡化車間環(huán)境。表面硫磺在熱水中容易被洗掉，而內(nèi)部的膠質(zhì)硫磺難以洗去，需要用脫硫劑。第五十四張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月漂白一般采用次氯酸鈉和過氧化氫作為漂白劑，它們能氧化色素使纖維變白。酸洗為了除去纖維在處理過程中生成的不溶性氫氧化鐵及其他重金屬。常用鹽酸或硫酸。上油目的在于改善粘膠纖維的紡織加工性能，調(diào)節(jié)纖維的表面摩擦力，使纖維既具有柔軟、平滑的手感，又具有適當(dāng)?shù)谋Ш狭ΑＩ嫌吐士刂圃?.15%0.3%為宜。第五十五張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6

30、月切斷為使粘膠短纖維能像毛、棉纖維一樣進(jìn)行紡織加工，或與其他纖維進(jìn)行混紡，就要將它切斷成與毛、棉纖維相近的長(zhǎng)度。棉型：38mm，毛型：76114mm，中長(zhǎng)型：5176mm。烘干纖維在烘干前要先進(jìn)行脫水，使含水率由300%400%降至130%150%。一般短纖維用壓輥脫水機(jī)脫水。烘干通常采用熱風(fēng)烘干，速度取決于熱空氣的溫度、濕度、循環(huán)速度以及纖維厚度、開松程度。烘干后纖維含水率一般為6%8%，產(chǎn)品回潮率控制在8%13%。第五十六張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月打包短纖維經(jīng)烘干和干開棉后，借助氣流或輸送帶被送入打包機(jī)，打成一定規(guī)格的包，以便運(yùn)輸和儲(chǔ)存。成包質(zhì)量一般為100200kg。包上

31、應(yīng)注明生產(chǎn)廠家、纖維規(guī)格等級(jí)、重量、批號(hào)和包號(hào)等。第五十七張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月普通粘膠長(zhǎng)絲一、粘膠的制備特點(diǎn) 長(zhǎng)絲用纖維素漿粕的-纖維素含量、粘度均高于粘膠短纖維漿粕，對(duì)樹脂、灰分、白度、含鐵等指標(biāo)的要求也高于粘膠短纖維漿粕。長(zhǎng)絲用纖維素漿粕的質(zhì)量應(yīng)具有如下特點(diǎn)。 -纖維素含量高，波動(dòng)范圍小 我國(guó)規(guī)定長(zhǎng)絲漿粕的-纖維素含量不低于89%。半纖維素含量低第五十八張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 如果半纖維素含量高，會(huì)使浸漬、老成、黃化及堿液回收等工藝發(fā)生困難，影響粘膠質(zhì)量，最終影響長(zhǎng)絲的物理機(jī)械性能。聚合度及其分布要適中雜質(zhì)含量低 漿粕中的樹脂、蠟質(zhì)含量高，尤其是C

32、a、Mg、Fe、Si等灰分含量高，會(huì)增加粘膠過濾和紡絲的困難并降低長(zhǎng)絲的白度。二、粘膠長(zhǎng)絲的成型工藝成型速度 成型速度首先決定于所采用的紡絲機(jī)類型。第五十九張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 筒管式紡絲機(jī)：6590m/min。 某些特殊構(gòu)造的筒管式紡絲機(jī)：125130m/min。 離心式紡絲機(jī)： 60100m/min。 連續(xù)式紡絲機(jī)： 5080m/min。凝固條件 酸浴的溫度一般為4055。溫度過高，黃酸酯分解過快，易產(chǎn)生毛絲，發(fā)生繞輥等現(xiàn)象；溫度過低，則絲條凝固慢，成品中的膠塊多。 凝固浴的組成應(yīng)根據(jù)噴絲頭的規(guī)格、拉伸方式、及其分配、紡絲速度、粘膠組成等確定。第六十張，PPT共七十六

33、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月普通粘膠長(zhǎng)絲成型時(shí)凝固浴的組成及濃度一般為：H2SO4為120140g/L， Na2SO4為260280g/L， ZnSO4為1520g/L。浸沒長(zhǎng)度絲條在酸浴中的浸沒長(zhǎng)度一般為2038cm，浸沒時(shí)間為0.10.2s。絲條越粗，酸浴擴(kuò)散至纖維內(nèi)層的速度就越慢。一般可采用增加絲條浸沒長(zhǎng)度的方法來保證纖維素黃酸酯分解完全。浸沒長(zhǎng)度越長(zhǎng)，成型越均勻，纖維的強(qiáng)度越高，柔軟性及韌性越好。第六十一張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月凝固浴循環(huán)速度為保證在整個(gè)紡絲機(jī)上的凝固浴濃度和溫度均勻，凝固浴的循環(huán)量應(yīng)每錠不少于40L/h或每千克絲900950L，控制凝固浴中的硫酸濃度落差

34、不大于23g/L。三、粘膠長(zhǎng)絲的后處理及加工粘膠長(zhǎng)絲的后處理工藝過程和短纖維的基本相同，只是設(shè)備和后處理方式有所不同。但粘膠長(zhǎng)絲后處理完成后還需進(jìn)行加捻、絡(luò)筒、分級(jí)和包裝等工序，也稱之為后加工。一般長(zhǎng)絲在成型過程中已加捻，所以加捻工序可省去。第六十二張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月絡(luò)筒絡(luò)筒是把后處理好的絲餅打成筒子或成絲絞，以便絲綢廠使用。分級(jí)和包裝粘膠長(zhǎng)絲在出廠前需進(jìn)行檢驗(yàn)分級(jí)，確定等級(jí)，以便用戶使用。絲筒經(jīng)分級(jí)后進(jìn)行必要的包裝。第六十三張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月再生纖維素纖維的改性1、高吸水粘膠纖維 高吸水性粘膠短纖維主要用于醫(yī)療衛(wèi)生方面,如用作藥棉、抹布、繃帶、

35、嬰兒尿布、止血紗布等。它可以通過化學(xué)改性和物理改性方法得到。 化學(xué)改性：粘膠纖維大分子鏈本身具有大量的羥基，對(duì)水分子有很大的吸引力，只是受大分子鏈的緊密度和堆積狀態(tài)所限制。第六十四張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月當(dāng)對(duì)纖維素進(jìn)行醚化處理。在纖維素分子鏈上引入醚鍵，它盡管與羥基的相互吸引力小，但是醚基使大分于鏈之間相互作用力減小，使大分子鏈碓砌密度下降，從而改善了纖維的吸水性。通過在分子鏈上接枝一些吸水性長(zhǎng)鏈聚合物也是一種有效的方法，由于接枝上的長(zhǎng)鏈體積大，使纖維素大分子鏈之間作用力大大減小，結(jié)構(gòu)更加疏松，水分子容易進(jìn)入一般的接枝第六十五張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月單體聚合

36、物有：丙烯酸、丙烯酰胺等吸水性物質(zhì)。另外，其共混紡絲法也是一種重要的方法，將纖維素與一種性質(zhì)完全不同的聚合物混合進(jìn)行紡絲，它不容易產(chǎn)生結(jié)晶，結(jié)構(gòu)疏松，水分子容易滲透進(jìn)去。如果引入親水性聚合物也可以和水分子產(chǎn)生作用。不但吸水量大，而且保水性好。如工業(yè)化了的高吸水性聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇等混合紡絲得到的改性粘膠纖維、保水量約為170%。第六十六張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月物理改性：通過改變成形條件和不同的物理方法生產(chǎn)高吸水性粘膠纖維，主要是使纖維含有很大的內(nèi)表面和外表面。如：中空纖維、扁平纖維和充氣纖維。它們的吸水性很好，保水量達(dá)到 120300%。主要

37、是通過特殊的噴絲頭或在粘膠中添加碳酸鈉、碳酸氫鈉而得到。絲條進(jìn)入凝固浴后，碳酸納或碳酸氫鈉與酸發(fā)生反應(yīng)，二氧化碳?xì)怏w在剛形成的纖維內(nèi)產(chǎn)生，從而其氣體吹人纖維產(chǎn)生空心結(jié)構(gòu)，使其具有更大的表面，它們的吸水性和保水性好。第六十七張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、阻燃粘膠纖維 阻燃粘膠纖維廣泛用于交通工具和賓館的裝飾材料、特殊用途工作服以及兒童和老人的被褥等。制造阻燃纖維素纖維的方法即施加阻燃劑的方法大致有以下三種。（1）后處理法：在紡絲成形的初生纖維中施加阻燃劑，賦于纖維表面具有阻燃性能。此法操作簡(jiǎn)單，成本低，但洗滌時(shí)阻燃劑容易脫落，缺乏耐久性；（2）化學(xué)反應(yīng)法：將阻燃劑與纖維素纖維接枝

38、共聚，阻燃劑與纖維大分子鏈發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。此種方法可使阻燃劑能長(zhǎng)期而穩(wěn)定地存在于纖維表面，阻燃效果耐久。此法工藝方便，生產(chǎn)的成本低，但是，接枝反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的均聚物，從而導(dǎo)致纖維各項(xiàng)物理機(jī)械性能明顯下降；第六十八張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月也可通過酯化、羥化其他反應(yīng)等方法賦予纖維阻燃性能。如用烷基取代的磷酸二酰氯與粘膠纖維進(jìn)行酯化反應(yīng),當(dāng)含磷量占纖維的2%時(shí),其阻燃性良好。 （3）共混法：在紡絲原液中加入阻燃劑進(jìn)行紡絲，使纖維具有永久的阻燃效果，此法目前使用較多。因?yàn)樵诩徑z時(shí)，溶液凝固形成的纖維把阻燃劑包住，成纖后阻燃劑的殘留率一般可達(dá)90左右。在手感、耐洗滌性，耐光性、物理機(jī)械性能、皮膚接觸毒性等方面均較優(yōu)越。第六十九張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月共混法在以上幾種方法中應(yīng)用較多。但對(duì)阻燃劑的要求較高。粘膠纖維用添加型阻燃劑，除了一般要求外，還要求在溶液中的分散性好，穩(wěn)定性好，耐酸耐堿，凝固浴中流失量低，在纖維中滲入率較高（即殘留量高），對(duì)紡絲、凝固及成形沒有不利的影響。因此通常采用相對(duì)分子質(zhì)量較高的疏水性線形含磷化合物為添加型阻燃劑。在粘膠中摻混溴、磷等鹵素化合物后進(jìn)行紡絲,可得到阻燃粘膠纖維。第七十張，PPT共七十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、中空粘膠纖維和充氣中空粘膠纖維 目前，生產(chǎn)纖維素