再生纖維素纖維

關(guān)于再生纖維素纖維第一頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日纖維素（Cellulose）最豐富的天然高分子物質(zhì)，它不僅來源豐富，而且是可再生的資源。自然界通過光合作用每年可產(chǎn)生幾千億噸的纖維素，只有大約六十億噸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，與人類生活和社會文明息息相關(guān)。第二頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日自古以來,棉花織布、木材造紙；1838年，法國科學(xué)家AnselmePayen

對大量植物細(xì)胞經(jīng)過詳細(xì)的分析發(fā)現(xiàn)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，由于這種溶液的粘度很大，因而命名為“粘膠”。粘膠遇酸后，纖維素又重新析出；1893年由此發(fā)展成為一種最早制備化學(xué)纖維的方法；1905年,Mueller等發(fā)明了稀硫酸和硫酸鹽組成的凝固浴,使粘膠纖維性能得到較大改善,從而實現(xiàn)了粘膠纖維的工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展歷史第三頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日自工業(yè)化以來，粘膠纖維得到了不斷的完善和發(fā)展本世紀(jì)

30年代末期,出現(xiàn)了強力粘膠纖維；50年代初期,高濕模量粘膠纖維實現(xiàn)了工業(yè)化；60年代初期,粘膠纖維的發(fā)展達到高峰,其產(chǎn)量占化學(xué)纖維總產(chǎn)量的80%以上；從60年代中期起,粘膠纖維的發(fā)展趨于平緩,到1968年產(chǎn)量開始落后于合成纖維；目前世界粘膠纖維的產(chǎn)量約300萬噸,約占化學(xué)纖維總產(chǎn)量的10%

；在粘膠纖維中,短纖維的產(chǎn)量約占三分之二,其余三分之一是粘膠長絲和強力纖維第四頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日我國自解放后,粘膠纖維的生產(chǎn)才剛剛起步,隨后得到迅速發(fā)展,先后建成了近50家中小型粘膠纖維廠,遍及全國20多個省、市、自治區(qū)；到2003年粘膠纖維總產(chǎn)量達到70多萬噸,產(chǎn)量位居世界第一。除普通品種外,改性粘膠纖維也有生產(chǎn)。在改進生產(chǎn)設(shè)備,及生產(chǎn)工藝方面,都取得了明顯成就。第五頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日再生纖維素纖維的生產(chǎn)方法1、粘膠法：粘膠纖維2、溶劑法：銅氨纖維；Lyocell纖維等；

3、纖維素氨基甲酸酯法（CC法）：纖維素氨基甲酸酯(celluloseCarbamate)纖維.4、閃爆法：新纖維素纖維5、熔融增塑紡絲法：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)第三代纖維素纖維的N－甲基嗎啉－N－氧化物（NMMO）法和CC法。但是，目前纖維素纖維的主要生產(chǎn)方法還是以粘膠法為主，產(chǎn)量占90％以上。第六頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日粘膠纖維普通纖維高強高濕模類纖維強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）高強高模纖維高卷曲、高彈性纖維普通強力纖維超強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:第七頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日粘膠纖維雖然濕強低,織物易變形褶皺,但其它具有吸濕性好、透氣性強、染色性好、穿著舒適、易于紡織加工、可以生物降解等優(yōu)良性能。這恰好可以彌補合成纖維的不足。因此,粘膠纖維與合成纖維按一定比例混紡或交織,可以相互取長補短,提高織物的服用性能。合成纖維主要原料是不可再生的石化原料，本世紀(jì)中葉將要耗盡；而粘膠纖維的原料纖維素來自植物資源,貯備量很大，可再生通過各種方法對粘膠纖維進行改性,可以制得兼有粘膠纖維與合成纖維優(yōu)良性能及特殊功能的纖維素纖維,從而促進了粘膠纖維的進一步發(fā)展。

第八頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

第二節(jié)生產(chǎn)纖維素纖維的基本原料一、植物纖維原料的來源及其化學(xué)成分植物纖維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。制造纖維素纖維的植物纖維原料主要有以下來源木材纖維棉纖維禾本科植物纖維第九頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日1、木材纖維

木材纖維可分為針葉木和闊葉木兩類。闊葉木如樺木、白楊、栗木、山毛櫸等,針葉木如落葉松、魚鱗松、云南松、云杉、鐵杉、馬尾松等。針葉木是制造纖維素纖維的優(yōu)質(zhì)原料,闊葉木也可以用于制造纖維素纖維。木材的化學(xué)成分因品種、生長條件及生長部位的不同而有較

大差異。

我國幾種木材的化學(xué)成分如表2-1。第十頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

品種成分針

葉

木闊

葉

木魚鱗松冷杉馬尾松云南松白楊樺木水

分9.32118.1711.6013.35——灰

分0.310.990.500.341.430.33抽出物冷水0.961.922.50——1.52——熱水2.354.562.803.393.192.611%NaOH10.6814.5114.6714.43——25.06有機溶劑抽出物0.890.213.063.953.593.93蛋白質(zhì)0.590.72————0.51——果膠質(zhì)1.281.08————————木質(zhì)29.1231.6527.7927.9423.8423.84戊糖11.4510.7911.4010.4117.31——α-纖維素48.4545.9358.7946.5446.7944.58全纖維素————58.79——60.3359.97表2-1幾種木材的化學(xué)成分（單位：%）第十一頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

2、棉纖維

棉纖維屬種子纖維,附著在棉籽殼上的短纖維為棉短絨,它不能直接作為紡織原料,而是制造纖維素纖維的優(yōu)質(zhì)原料。

棉短絨和棉纖維的化學(xué)成分無多大差異,只是纖維素的含量稍低,灰分等雜質(zhì)較多,如表

2-2所示。第十二頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日成分棉纖維棉短絨成分棉纖維棉短絨纖維素95～9790～91果膠質(zhì)和戊糖1.21.9脂肪和蠟0.5～0.60.5～1.O木素3

氮1.O～1.10.2～0.3灰分1.141.0～1.5表

2-2一般成熟的棉纖維和棉短絨的化學(xué)成分(單位：%)第十三頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

3、禾本科植物纖維

禾本科植物纖維包括竹、蘆葦、麥桿、甘蔗渣、高梁稈、玉米稈、棉稈等,這些也可以作為制造纖維素纖維的原料。目前我國已經(jīng)有用甘蔗渣、竹子漿粕用作粘膠纖維。蔗渣的化學(xué)成分與甘蔗的品種、生長時間和榨蔗的工藝條件有關(guān),同一根甘蔗各部位的化學(xué)成分也有差異。第十四頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日甘蔗渣的化學(xué)成分如表2-3所示。

表2-3甘蔗渣化學(xué)成分分析表

(單位:%)

成分

名稱灰分熱水抽出物1%NaOH抽出物木素樹脂戊糖全纖維素鐵質(zhì)/mg·kg-1未除髓2.472.7433.7320.121.6827.1343.31168除髓（45%）1.492.5731.5920.011.6327.6043.58127蔗髓4.672.8439.3119.532.2226.8938.15483第十五頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日成分名稱灰分熱水抽出物1%NaOH抽出物木素樹脂戊糖全纖維素鐵質(zhì)/mg·kg-1未除髓2.472.7433.7320.121.6827.1343.31168除髓（45%）1.492.5731.5920.011.6327.6043.58127蔗髓4.672.8439.3119.532.2226.8938.15483成分名稱灰分熱水抽出物1%NaOH抽出物木素樹脂戊糖全纖維素鐵質(zhì)/mg·kg-1未除髓2.472.7433.7320.121.6827.1343.31168除髓（45%）1.492.5731.5920.011.6327.6043.58127蔗髓4.672.8439.3119.532.2226.8938.15483成分名稱灰分熱水抽出物1%NaOH抽出物木素樹脂戊糖全纖維素鐵質(zhì)/mg·kg-1未除髓2.472.7433.7320.121.6827.1343.31168除髓（45%）1.492.5731.5920.011.6327.6043.58127第十六頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日除髓（45%）1.492.5731.5920.011.6327.6043.58127蔗髓4.672.8439.3119.532.2226.8938.15483成分名稱灰分熱水抽出物1%NaOH抽出物木素樹脂戊糖全纖維素鐵質(zhì)/mg·kg-1未除髓2.472.7433.7320.121.6827.1343.31168除髓（45%）1.492.5731.5920.011.6327.6043.58127蔗髓4.672.8439.3119.532.2226.8938.15483第十七頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日纓狀微胞結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為纖維素結(jié)構(gòu)存在兩個相態(tài),即所謂的結(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),在大分子致密的地方,它們平行排列定向良好,并構(gòu)成纖維素的高序結(jié)晶部分。當(dāng)致密度較小時,大分子彼此之間的結(jié)合程度亦較弱,有較大的空隙部分,分子鏈分布也不完全平行,構(gòu)成纖維素的無定形部分。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)晶部分和無定形部分,這是目前普遍被承認(rèn)的纖維素的結(jié)構(gòu)第十八頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日對結(jié)晶部分和無定形部分的分布,則沒有一致的觀點。例如,有人認(rèn)為無定形部分是由結(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,如圖2-1所示。有人則認(rèn)為結(jié)晶部分是由折疊鏈構(gòu)成的,如圖2-2所示。纓狀微胞結(jié)構(gòu)是普通粘膠纖維的結(jié)構(gòu)形式第十九頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日圖2-1纖維素的纓狀微胞結(jié)構(gòu)模型圖2-2修正的纓狀微胞結(jié)構(gòu)模型第二十頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日纓狀原纖結(jié)構(gòu)理論和纓狀微胞結(jié)構(gòu)理論都認(rèn)為纖維素結(jié)構(gòu)中包含結(jié)晶部分和無定形部分；二者的區(qū)別是：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,晶區(qū)是長鏈分子的小片斷構(gòu)成的,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),如圖

2-3所示。天然纖維素纖維、波里諾西克纖維、高溫模量纖維和Lyocell纖維都具有纓狀原纖結(jié)構(gòu)。第二十一頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

第二十二頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日2、纖維素的分類

纖維素不是一種均一的物質(zhì),而是一種不同相對分子質(zhì)量的混合物。在工業(yè)上分為:α－纖維素、β－纖維素、γ－纖維素。后兩種纖維素統(tǒng)稱為半纖維素。α－纖維素是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。β－纖維素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。不能沉淀的部分為γ－纖維素。第二十三頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日聚合度越低纖維素越易溶解，顯然，α－纖維素的聚合度高于半纖維素的聚合度。

α－纖維素的聚合度一般在200以上，

β－纖維素為140～200,

γ－纖維素則為10～140。漿粕的α－纖維素含量越高越好。第二十四頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日3、纖維素的物理性質(zhì)

纖維素是白色、無味、無臭的物質(zhì)。密度為1.50～1.56g/cm3,比熱容為

0.32～0.33,

不溶于水、稀酸、稀堿和一般的有機溶劑,能溶解在濃硫酸和濃氯化鋅溶液中,同時發(fā)生一定程度的分子鏈斷裂,使聚合度降低。纖維素能很好地溶解在銅氨溶液和復(fù)合有機溶液體系中。第二十五頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日纖維素對金屬離子具有交換吸附能力。纖維素中含雜質(zhì)如木質(zhì)素及半纖維素越多,其對金屬離子的吸附能力越強。纖維素對金屬離子的交換吸附能力與溶液的pH值有關(guān),pH值越高,交換吸附能力越強。纖維素一般具有良好的對水或其它溶液的吸附性。吸附性的強弱與纖維素的結(jié)構(gòu)及毛細(xì)管作用有關(guān)。纖維素在200℃以下熱穩(wěn)定性尚好；當(dāng)溫度高于200℃時,纖維素的表面性質(zhì)發(fā)生變化,聚合度下降。影響纖維素裂解的因素除溫度和時間外,水分和空氣的存在亦有很大關(guān)系。第二十六頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日4、纖維素的化學(xué)性質(zhì)

在纖維素分子結(jié)構(gòu)中,每個葡萄糖殘基含有三個羥基(－OH)及一個末端醛基,在某些化學(xué)試劑的作用下,纖維素可發(fā)生一系列化學(xué)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,纖維素分子中的部分羥基被氧化成羧基(-COOH)或醛基(－CHO),同時分子鏈發(fā)生斷裂,聚合度降低；與酸反應(yīng):纖維素與酸作用時,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。纖維素的酸性水解,可分為單相及多相水解。多相水解時,水解后的纖維素形態(tài)仍保持固態(tài),并不溶解；這種不溶解的纖維素稱為水解纖維素。水解后，纖維素聚合度降低。單相水解時,纖維素首先溶解,然后發(fā)生水解,聚合度下降。如條件劇烈,則水解的最終產(chǎn)物為葡萄糖。第二十七頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日與堿反應(yīng):纖維素與堿作用時,在適當(dāng)條件下發(fā)生配糖聯(lián)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。纖維素與濃NaOH溶液作用,生成堿纖維素。堿纖維素是制備纖維素酯或醚的中間產(chǎn)物。酯化反應(yīng):纖維素與各種無機酸和有機酸反應(yīng),生成各種酯化物,如硝化纖維素、酯酸纖維素、纖維素黃酸酯等。醚化反應(yīng):纖維素與鹵代烷、鹵代酸或硫酸酯作用生成纖維素醚,比較重要的有:纖維素甲基醚、乙基醚及羧甲基纖維素(CMC)等,它們有廣泛的用途。第二十八頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日三、纖維素漿粕1、纖維素漿粕的制造

纖維素漿粕的生產(chǎn)過程與造紙工業(yè)的制漿過程區(qū)別不大,但對漿粕的化學(xué)純度及反應(yīng)性能要求嚴(yán)格,對機械強度等物理性質(zhì)無特殊要求,因而生產(chǎn)工藝與造紙工業(yè)有所不同。其生產(chǎn)工藝流程可用圖2-4表示。第二十九頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日甘蔗渣棉短絨木材備料蒸煮漂前精選漂白漂后精選抄漿脫水、烘干漿粕圖2-4漿粕生產(chǎn)流程示意圖第三十頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日備料制漿原料要進行預(yù)處理。甘蔗渣原料要經(jīng)過開松和除髓,除去其中的蔗髓及其它機械雜質(zhì)；棉短絨則要進行開松、除塵,除去砂粒和礦物性雜質(zhì)以及棉籽殼等；木材原料則要經(jīng)過剝皮、除節(jié)、切片等處理。第三十一頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日蒸煮植物原料經(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行蒸煮成為漿料。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,即亞硫酸鹽法、預(yù)水解硫酸鹽法及苛性鈉法。亞硫酸鹽法適用于結(jié)構(gòu)緊密的纖維原料,如針葉木等。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,如落葉松、闊葉樹及甘蔗渣等?？列遭c法適用于棉短絨制漿。對于禾本科植物原料也有采用預(yù)水解苛性鈉法和亞硫酸鹽法制漿。在蒸煮過程中,纖維細(xì)胞發(fā)生膨潤,初生壁被破壞,漿粕反應(yīng)性能提高,大部分半纖維素及其它非纖維素化合物得以除去,漿粕的聚合度降低。蒸煮條件則視纖維原料的種類、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。

第三十二頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日精選

蒸煮后的漿料要經(jīng)過洗滌、打漿、篩選、除砂、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)和殘存的木素、灰分、鐵質(zhì),進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。漂白精選后的漿料送至抄漿機,在此成型、脫水、烘干、整理并成包,即為成品漿粕。

第三十三頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日2、粘膠纖維漿粕的質(zhì)量要求

由于漿粕生產(chǎn)原料不同,纖維素纖維品種及制造方法、工藝、設(shè)備不同,因此對纖維素漿粕的質(zhì)量要求也不盡相同。但均應(yīng)具有純度高,堿化及黃化時能與化學(xué)試劑迅速而均勻地反應(yīng),纖維素酯在堿溶液中擴散及溶解性能良好,并且有良好的過濾性能,以保證紡絲順利進行。漿粕的理想質(zhì)量如表2-4所示。第三十四頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

表2-4漿粕的理想質(zhì)量指標(biāo)名稱理想要求纖維素越高越好雜度越低越好聚合度分布均勻一致，分布帶越窄越好反應(yīng)性能優(yōu)良纖維長度分布均勻漿粕成分均一性好第三十五頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日α－纖維素含量高、半纖維素含量低標(biāo)志著漿粕純度高,在纖維生產(chǎn)中漿粕及CS２的單位消耗低,也容易進行堿的回收。漿粕中的雜質(zhì)包括

SiO２、鐵、鎂等,它們使粘膠的粘度增高

,并能與酸生成不溶性鹽如

CaS0４、MgS0４,從而降低酸浴的透明度或堵塞噴絲頭。鐵、銅、錳等能加速堿纖維素的老成降解,使工藝不穩(wěn)定,最終影響粘膠纖維的強度和色澤。木質(zhì)素具有特殊的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)基團,可降低漿粕的潤濕能力,延緩老成速度,在漂白時生成有色物質(zhì),使纖維產(chǎn)生色斑。木質(zhì)素含量過高,將最終導(dǎo)致粘膠纖維的柔軟性變差。第三十六頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日木質(zhì)素（lignin）結(jié)構(gòu)第三十七頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日漿粕聚合度的要求分布均勻

聚合度高于1200及低于200的部分越少越好。

較高聚合度的部分過多,其反應(yīng)性能差,并影響過濾性能；

聚合度低于200的部分過多,則成絲質(zhì)量低劣,纖維品質(zhì)差。漿粕的反應(yīng)性能好，NaOH和

CS２的消耗量少,溶解性能和過濾性能好,所得到的粘膠可紡性好。漿粕的反應(yīng)性能包括纖維素大分子的均一性；纖維素形態(tài)結(jié)構(gòu),即纖維長度及纖維初生壁破壞程度,以及植物纖維的生長條件等。吸堿性能差,則漿粕浸漬時易上浮,漿粥濃度不易均勻,不利于生產(chǎn)工藝的控制。漿粕中的樹脂含量少,則有利過濾；樹脂含量多,則影響黃化反應(yīng)的均勻性,并容易堵塞噴絲頭。第三十八頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)粘膠原液的制備一、粘膠纖維的生產(chǎn)過程粘膠纖維的原料和成品,其化學(xué)組成都是纖維素,僅僅是形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及物理機械性質(zhì)發(fā)生了變化。粘膠纖維的生產(chǎn)任務(wù),就是通過化學(xué)和機械的方法,將漿粕中很短的纖維制成各種形態(tài)并具有所要求品質(zhì)、適合各種用途的纖維成品。各種粘膠纖維的生產(chǎn)，都必須經(jīng)過下列第三十九頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日四個過程：(1)、粘膠的制備；(2)、紡前準(zhǔn)備；

(3)、纖維成形；(4)、纖維的后處理。其具體生產(chǎn)工藝流程為：漿粕浸漬壓榨粉碎堿纖維素老成黃化纖維素磺酸鈉溶解粘膠混合過濾熟成脫泡紡絲后處理（水洗、脫硫、漂白、酸洗）上油烘干粘膠纖維第四十頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日二、堿纖維素的制備1、漿粕的準(zhǔn)備

漿粕的生產(chǎn)一般是分批進行的,各批漿粕之間往往存在著一定的差異,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)生很大的影響。為了減小各批漿粕之間的品質(zhì)差異,通常采用多批混合的方法。在混合時,各批漿粕的品質(zhì)差異應(yīng)有一定的允許范圍。品質(zhì)差異太大,特別是相對分子質(zhì)量分布差異太大的漿粕不能相混。第四十一頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日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,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。重要的是漿粕含水率的均勻性。含水率波動,則浸漬時滲透到漿粕內(nèi)的堿液被稀釋的濃度不同,漿粕的膨潤不均勻,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壞,成品纖維的品質(zhì)下降。所以含水率的波動應(yīng)控制±2%

范圍內(nèi),否則要進行烘干及調(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,而是通過加強漿粕的生產(chǎn)、包裝、運輸和貯存過程的管理,在使用前將含水率相近的漿粕進行混合和搭配,在使用時根據(jù)漿粕含水率的不同而適當(dāng)調(diào)整浸漬工藝,以制得符合要求的堿纖維素。第四十二頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日2、纖維素浸漬(NaOH溶液)(1)、浸漬過程中化學(xué)及物理化學(xué)變化:堿與纖維素的相互作用,通常可分為兩個階段。首先生成加成化合物：加成化合物還可進一步形成醇化物：第四十三頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日反應(yīng)進行得極快,只需數(shù)分鐘。生成的堿纖維素的γ值在100左右。即平均一個葡萄糖殘基結(jié)合一個分子的氫氧化鈉。其結(jié)合形式為醇鈉形式(C6H9O4ONa)或分子化合物的形式

(C6H10O5·NaOH·nH2O)。一般在纖維素大分子上酸性較強的仲羥基有可能生成醇鈉,而在酸性較弱的伯羥基上則生成分子化合物。纖維素在浸漬過程中除以上的化學(xué)變化外,還要發(fā)生溶脹和部分低分子溶出,纖維素的聚合度有所降低。纖維素的形態(tài)結(jié)構(gòu)受到破壞,超分子結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化。纖維素對各種化學(xué)試劑的反應(yīng)能力有所提高,從而有利于黃化反應(yīng)的進行。第四十四頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(2)影響纖維素溶脹作用的因素

漿粕的膨潤作用,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。纖維素大分子的溶劑化程度受溶液中離子的水化能力和水化層厚度的影響。升高溫度,使水化層中水分子的熱運動加劇,破壞水化層的穩(wěn)定性而使其減薄,將導(dǎo)致纖維素的溶脹度減小。提高堿濃度會使結(jié)合到纖維素大分子上的離子數(shù)增加,溶脹度增大。但當(dāng)堿濃度超過一定限度時,溶脹度反而減小,這是由于堿液中自由離子數(shù)大量增加,對結(jié)合到纖維素大分子上的水產(chǎn)生了競爭,使離子水化層變薄,溶脹度反而減小。如果在堿液中含有能降低鈉離子水化作用的各種鹽類,同樣也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)存在時,對纖維素的浸漬是不利的。第四十五頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(3)、浸漬過程的工藝參數(shù)①堿液濃度

理論上,常溫下當(dāng)堿液中堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%～12%時纖維素的溶脹最劇烈。實際生產(chǎn)中,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,通常浸漬堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在18%～20%。②浸漬時間

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維素內(nèi)部滲透達到均勻的程度,需要一定的時間,而半纖維素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的結(jié)構(gòu)形式,浸漬方式以及浸漬工藝。通常古典法為45～60min,連續(xù)法15～20min,五合機法為

3Omin。第四十六頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日③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。升高溫度會使堿纖維素發(fā)生水解反應(yīng)。因此浸漬溫度不宜太高。對于不同的漿粕原料和設(shè)備,浸漬溫度有較大的差異。一般古典法為20℃左右,連續(xù)法為40～60℃,五合機法為30～60℃。④浸漬浴比漿粕的絕干重量和堿液體積之比,稱為浴比。增大浴比,可以增加堿液與纖維素的接觸機會,提高浸漬堿的均勻。但浴比過大,會影響單機生產(chǎn)能力,反而會造成堿化不勻。

一般連續(xù)法為1：20～1：40,五合機法為1：2～l：3。第四十七頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日漿粕經(jīng)過浸漬以后,必須與過剩的堿液加以分離。因為過量的水和堿會直接影響黃化反應(yīng)的正常進行,還會發(fā)生多種副反應(yīng),消耗大量的二硫化碳,所以浸漬后的纖維素需要進行壓榨,使α-纖維素含量控制在28%～30%,NaOH含量控制在16%～17%

范圍內(nèi)。經(jīng)過壓榨后的堿纖維素非常致密,表面積減小,所以必須進行粉碎,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,使在以后各工序中的反應(yīng)能夠更加均勻地進行。3、堿纖維素的壓榨與粉碎

第四十八頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日4、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,以達到適當(dāng)調(diào)整粘膠粘度的目的。堿纖維素老成的程度,主要通過調(diào)節(jié)老成時間、老成溫度及采用氧化劑或催化劑來控制。延長老成時間,可以增加堿纖維素氧化降解的程度；提高老成溫度,則可加快堿纖維素氧化降解反應(yīng)進行的速度,但是溫度過高,裂解劇烈,纖維素分子鏈長分布均勻性變差。因此,低溫長時間比高溫老成效果好。實際的老成溫度應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)的纖維品種和設(shè)備而定。含錳、鈷等化合物能明顯加速堿纖維素降解,縮短老成時間。第四十九頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日漿粕浸漬壓榨粉碎堿纖維素老成黃化纖維素磺酸鈉溶解粘膠混合過濾熟成脫泡紡絲后處理（水洗、脫硫、漂白、酸洗）上油烘干粘膠纖維三、纖維素黃酸酯的制備第五十頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日三、纖維素黃酸酯的制備1、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素變成可溶性的纖維素黃酸酯。反應(yīng)過程如下:

C6H10O5ONaOH·nH2O+CS2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,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)受到破壞，從而提高其溶解性。第五十一頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

2CS2+6NaOHNa2S+Na2CO3+Na2CS3+3H2O

2、黃化時的副反應(yīng)

在黃化時,堿纖維素中存在的大量游離堿,與二硫化碳可發(fā)生一系列的副反應(yīng)Na2CS3+Na2CO3+H2S+H2O3CS2+6NaOH2Na2CS3+Na2CO3+3H2OCS2+4NaOHNa2CO3+2NaHS+H2O副反應(yīng)產(chǎn)物三硫代碳酸鈉(Na2CS3)是一種油狀桔紅色物質(zhì),它使黃酸酯著色。由于黃化反應(yīng)中主、副反應(yīng)是同時進行的,所以根據(jù)體系色澤的變化可以判斷黃化反應(yīng)的終點。第五十二頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

3、黃化反應(yīng)的機理

黃化反應(yīng)主要是氣固相反應(yīng),反應(yīng)過程包括

（1）二硫化碳蒸氣按擴散機理從堿纖維素表面向內(nèi)部滲透的過程,（2）二硫化碳在滲透部分與堿纖維素上的羥基進行反應(yīng)的過程。黃化反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以低溫有利黃化反應(yīng),而較高溫度則容易生成更多的副產(chǎn)物。黃化反應(yīng)是可逆反應(yīng),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，在無定形區(qū)易于進行、而結(jié)晶區(qū)的二硫化碳主要在微晶表面進行局部化學(xué)反應(yīng)。在溶解過程中,甚至在以后的粘膠溶液中,二硫化碳繼續(xù)向微晶內(nèi)部滲透,稱之為"后黃化"。因此,二硫化碳的擴散和吸附對反應(yīng)起著重要作用。第五十三頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日漿粕浸漬壓榨粉碎堿纖維素老成黃化纖維素磺酸鈉溶解粘膠混合過濾熟成脫泡紡絲后處理（水洗、脫硫、漂白、酸洗）上油烘干粘膠纖維四、纖維素黃酸酯的溶解和混合第五十四頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日1、纖維素黃酸酯的溶解

纖維素黃酸酯與溶劑接觸,首先黃酸基因會發(fā)生強烈的溶劑化作用,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,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。纖維素黃酸酯的溶解過程在帶攪拌的溶解釜內(nèi)進行。塊狀分散的纖維素黃酸酯在此經(jīng)連續(xù)攪拌和循環(huán)研磨,逐步被粉碎成細(xì)小顆粒,從而加速溶解過程。溶解過程中,甚至溶解結(jié)束后若干小時內(nèi),黃酸基團沿著纖維素大分子鏈繼續(xù)再分配,使黃化較充分部分的黃酸基團結(jié)合在黃化不充分的部分,這種作用稱為脫黃化和再黃化。第五十五頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日2、堿纖維素黃酸酯的混合

溶解過程實際包括兩個階段,即粉碎和混合階段。在開始溶解時,存在著黃酸酯團塊,研磨粉碎作用是主要的,隨著黃酸酯團塊的消失,粉碎逐漸不起作用。在溶解的最后階段主要是混合作用。溶解結(jié)束后,為了盡量減小各批粘膠間的質(zhì)量差異,需將溶解終了的數(shù)批粘膠進行混合,使粘膠均勻,易于紡絲。第五十六頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日五、粘膠的紡前準(zhǔn)備：熟成，過濾，脫泡漿粕浸漬壓榨粉碎堿纖維素老成黃化纖維素磺酸鈉溶解粘膠混合過濾熟成脫泡紡絲后處理（水洗、脫硫、漂白、酸洗）上油烘干粘膠纖維第五十七頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(1)粘膠在熟成過程中的化學(xué)變化1、粘膠的熟成

纖維素黃酸酯在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的,既使在常溫下放置也會引起逐步分解,酯化度下降。粘膠在放置過程中發(fā)生一系列的化學(xué)和物理化學(xué)變化,稱為粘膠的熟成。皂化反應(yīng)水解反應(yīng)第五十八頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日水解反應(yīng)和皂化反應(yīng)同時存在。當(dāng)粘膠中堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于8%～9%時,則以水解為主。一般粘膠的堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都在4%～7%,因此,粘膠在熟成過程中主要發(fā)生水解反應(yīng)。除以上反應(yīng)外，在熟成過程中,一些熱力學(xué)上潛能較高的副產(chǎn)物如過硫代碳酸鹽及過渡的硫氧化合物等也不斷地轉(zhuǎn)化為潛能較低的碳酸鈉和硫化鈉等。第五十九頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(2)熟成過程中粘膠粘度的變化粘膠在熟成開始粘度就急劇下降,粘膠中游離的二硫化碳進入纖維素的結(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。粘度經(jīng)最低點緩慢上升,這是因為隨著熟成的繼續(xù)進行,酯化度下降,使溶劑化和結(jié)構(gòu)化程度增加,因而粘膠的粘度開始上升。隨著副產(chǎn)物的不斷增加,酯化度的進一步下降,纖維素大分子因氫鍵的作用而不斷凝集,使粘膠的粘度開始急劇上升。直至形成凝膠。第六十頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(3)熟成過程中黃酸基基團的再分配及熟成度的變化粘膠在熟成過程中,由于仲羥基上的黃酸基和伯羥基上黃酸基的離解速度不同,隨著熟成過程的進行,總的酯化度呈緩慢下降的趨勢,其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)果使黃酸基基因在纖維素分子鏈上分布均勻,從而使粘膠均勻穩(wěn)定。

粘膠的熟成度是指粘膠對凝固作用的穩(wěn)定程度。一般以NH４Cl或NaCl值來表示。熟成開始時,穩(wěn)定值急劇上升,達到最大值后便逐漸減小。隨著黃酸酯分解,粘膠的結(jié)構(gòu)化程度增加,降低了溶液的穩(wěn)定性。熟成度是粘膠的重要指標(biāo)之一,它直接影響紡絲成形過程的快慢及成品纖維的性能。第六十一頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日2、粘膠的過濾

在溶解以后的粘膠溶液中,含有大量的微粒,其數(shù)量可達

3～4萬/cm３,尺寸約0.1～50μm,含量一般不超過粘膠重量的0.01%～0.02%。這些微粒主要是末反應(yīng)的纖維及其片斷、未溶解的纖維和溶解不完全的凝膠粒子,以及半纖維素與Fe、Ca、Cu的螯合體等。此外還有原料、設(shè)備和管道中帶入的各類雜質(zhì)。這些微粒在紡絲過程中會阻塞噴絲孔,造成單絲斷頭，或在成品纖維結(jié)構(gòu)中形成薄弱環(huán)節(jié)，使纖維強伸度下降。

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。目前，大多數(shù)還是采用板框式過濾機，也有采用以PVC粒子作載體的桶式過濾機和連續(xù)篩濾機作為頭道過濾的。

第六十二頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日3、粘膠的脫泡

粘膠的粘度越高,越容易因攪拌、輸送和過濾而帶入大量尺寸不一的氣泡,如果不加以除去將加速粘膠的氧化過程。過濾時氣泡會破壞濾材的毛細(xì)結(jié)構(gòu),使凝膠粒子滲漏。成形時氣泡會使纖維斷頭和產(chǎn)生疵點,而微小的氣泡則容易形成氣泡絲,降低纖維的強度。因此，必須要嚴(yán)格控制粘膠中的氣泡含量。一般采用抽真空的方法加速氣泡的除去,控制氣泡在粘膠中的體積分?jǐn)?shù)為0.001%以下。第六十三頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日六、粘膠的質(zhì)量指標(biāo)及分析方法粘膠的過濾性能及組成、粘度、熟成度是粘膠的主要質(zhì)量指標(biāo),對纖維產(chǎn)量及質(zhì)量有很大影響。1、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。因此，過濾性能是衡量漿粕和粘膠制造工藝的一個重要指標(biāo)，并直接影響原材料的消耗和紡絲能否順利進行。在生產(chǎn)中,常采用阻塞值表征粘膠過濾性能的指標(biāo)。阻塞值(kw)用下式表示:第六十四頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

P1－恒壓下20min后通過規(guī)定過濾介質(zhì)的粘膠量；P2－同一試驗中繼續(xù)測定40min后通過規(guī)定過濾介質(zhì)的粘膠量。

阻塞值越小，表明粘膠的過濾性能越好。第六十五頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日2、粘膠組成

粘膠組成與成品纖維的線密度、染色均勻性和耐多次變形性有關(guān)。纖維的粗細(xì)與粘膠中纖維素含量及泵供量有關(guān)。纖維素含量或泵供量的波動直接影響最終纖維的線密度偏差及不勻率。線密度不勻會造成染色不勻。粘膠中的游離堿含量對粘膠的性質(zhì)影響很大。未與纖維素及其它雜質(zhì)結(jié)合的堿含量增加時,粘膠的粘度降低,過濾性能改善,熟成變緩。粘膠組成的化學(xué)分析比較復(fù)雜,在實際生產(chǎn)中一般通過黃化及溶解工序中加入的堿量、二硫化碳量和水量來控制粘膠的組成。第六十六頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日3、粘膠粘度

纖維的強度隨纖維素聚合度的增加而提高,在實際生產(chǎn)中,粘膠粘度間接表示纖維素聚合度,所以粘膠粘度直接影響纖維的強度。生產(chǎn)中采用落球法測定粘膠的粘度,先將粘膠灌入垂直安放的測定管內(nèi),然后,在粘膠中放入一粒直徑3mm、重約0.12～0.13g的小鋼球,使其靠自重下降,用秒表計測小鋼球在粘膠中沉降20cm所需要的時間S，表示粘膠粘度。粘度低于20s時,粘膠幾乎沒有形成絲條的可能性。粘度大于50s后,最大噴絲頭拉伸則隨粘度的上升而下降,可紡性也變差。第六十七頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日4、熟成度對成品纖維的染色均勻性和強伸度有較大影響。熟成度越低(即NH４Cl值越高),成形速度越慢,所形成的纖維結(jié)構(gòu)緊密,染色越淺；熟成度高,成形速度快,纖維結(jié)構(gòu)不均勻,則染色深且不勻,纖維的強伸度也明顯降低。生產(chǎn)上的測定方法:在燒杯中放入20g粘膠和30mL蒸餾水，攪拌后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NH４Cl溶液滴定。在滴定時一邊用玻璃棒攪拌，一邊徐徐加入NH4Cl溶液，待至玻璃棒上的粘膠在玻璃棒約呈45o傾斜時，

5min鐘內(nèi)不落下為止。此時所消耗的NH4Cl的毫升數(shù)即為粘膠的NH４Cl值，表示粘膠的熟成度。第六十八頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日第六十九頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

第四節(jié)

普通粘膠短纖維一、凝固浴的組成和作用

凝固浴是由硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅按一定比例組成的溶液。單獨的硫酸水溶液雖然也能用于粘膠纖維成形,但所得纖維的質(zhì)量很差。主要是因為纖維素黃酸酯的分解速度過快,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,強度低,纖維無實用價值。故一般要用組合凝固浴。纖維品種不同,凝固浴組成及成形溫度等也不同。第七十頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日1、硫酸

在成形過程中硫酸的作用,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；三是使黃化時產(chǎn)生的副產(chǎn)物分解。凝固浴中三種組分的作用酸的濃度要根據(jù)成形參數(shù)的波動而進行適當(dāng)調(diào)整。凝固浴中硫酸的濃度除與生產(chǎn)纖維品種有關(guān)外,還與粘膠的熟成度、粘膠的組成、紡絲速度以及噴絲頭大小等有關(guān)。第七十一頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日2、硫酸鈉

硫酸鈉的主要作用是抑制硫酸的離解,從而延緩纖維素黃酸鈉的再生速度。硫酸鈉是一種強電解質(zhì),能促使粘膠脫水而凝固,這些作用能改善纖維的物理機械性能。第七十二頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日3、硫酸鋅

當(dāng)凝固浴中只含有硫酸和硫酸鈉時,雖能制得強度較高的纖維,但因其剛性太高,不能全面符合紡織加工的要求。硫酸鋅的加入,可改進纖維的成形效果,使纖維具有較高的韌性和較優(yōu)良的耐疲勞性能。硫酸鋅除具有與硫酸鈉相同的作用外,還有以下兩個特殊的作用。第七十三頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日一是能與纖維素黃酸鈉作用生成穩(wěn)定的中間產(chǎn)物纖維素黃酸鋅。這種中間產(chǎn)物的分解速度比纖維素黃酸鈉慢得多,有利拉伸,從而得到強度較高的纖維。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，避免大塊結(jié)晶體的形成，從而使纖維結(jié)構(gòu)均勻,強度、延伸度和鉤接強度都可得到適當(dāng)提高。第七十四頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日二、紡絲成形工藝1、粘膠短纖維的成形特點(1)、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,紡絲機的單臺生產(chǎn)能力較大。(2)、成形條件:由于噴絲頭孔數(shù)較多,所以除了要求噴絲孔有合理的排列和分布外,還要求酸浴的分配和流向更加合理第七十五頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

(3)、雙浴成形:經(jīng)凝固成形后,絲束還要在專門的塑化槽中進行拉伸,纖維素在此完全再生,即雙浴成形。從一浴中紡出的絲束,合并成絲束后,在95～100℃的二浴中,進行60%～100%的拉伸。并充分分解成為水化纖維素。第七十六頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日凝固浴中,纖維素黃酸酯凝固成為絲條,然后再分解成為水化纖維素。凝固和分解兩個過程往往是同時發(fā)生的,只是前后程度上有所不同。一浴主要成形過程，二浴主要水化分解2、成形過程中的化學(xué)及物理化學(xué)變化

第七十七頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

2NaOH+H2SO4→Na2SO4+2H2O(1)、成形過程中的化學(xué)變化：纖維素黃酸酯遇酸的分解反應(yīng)：C6H9O4OCS2Na+H2SO4→H2SO4C6H10O5+Na2SO4+CS2↑粘膠中的堿與酸的中和反應(yīng)：纖維素黃酸鈉和硫酸鋅的過渡反應(yīng)：第七十八頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日Na2S+H2SO4→Na2SO4+H2S↑Na2Sx+H2SO4→Na2SO4+H2S↑+(x-1)S↓Na2S2O3+H2SO4→Na2SO4+H2S↑+SO2+S↓粘膠中雜質(zhì)與酸的各種副反應(yīng)：Na2CS3+H2SO4→Na2SO4+H2S↑+CS2↑第七十九頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(2)、成形過程中的物理化學(xué)變化：當(dāng)粘膠經(jīng)過噴絲孔道時,在切向力作用下使粘膠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,即以纖維素網(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。在初生的凝膠纖維中,原來在粘膠中已形成的結(jié)晶粒子首先析出。結(jié)晶粒子進一步結(jié)合其它大分子或締臺體而不斷增大,并逐漸形成較大的結(jié)晶區(qū)域。由于纖維素大分子活動性小,結(jié)晶過程比較緩慢。另外,溶劑的擴散速度常低于反應(yīng)速度,因此,在纖維的表面首先形成皮膜,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)。第八十頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日第八十一頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日3、拉伸在粘膠短纖維成形中的意義

粘膠短纖維的成形過程是在兩個浴內(nèi)完成的,由于凝固纖維所處的狀態(tài)不同,因此,不同部位拉伸所獲得的效果亦不同。短纖維拉伸一般由三個階段組成,即噴絲頭拉伸、導(dǎo)盤拉伸和塑化拉伸。(1)、噴絲頭拉伸:噴絲頭拉伸是指第一紡絲導(dǎo)盤的線速度與粘膠從噴絲頭噴出速度之間的比值。第八十二頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日粘膠從噴絲頭噴出時,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。棉型短纖維控制一定的正拉伸,而高濕模量粘膠短纖維因酯化度較高，故常采用噴絲頭負(fù)拉伸。第八十三頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(2)、導(dǎo)盤拉伸:亦稱空氣浴拉伸。導(dǎo)盤拉伸在導(dǎo)盤與第一集束輥之間進行。此時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,大分子活動能力降低。經(jīng)拉伸的纖維素大分子可以沿軸向達到一定程度的排列。但這一階段的拉伸率較小。第八十四頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(3)、塑化拉伸:塑化拉伸在第一集束輥和第二集束輥之間進行。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余地,加以強烈的拉伸,就能使大分子和締合體沿拉伸方向取向。在拉伸的同時,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。

第八十五頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日三、粘膠短纖維的后處理1、后處理方式及工藝流程

短纖維紡絲機紡出的纖維經(jīng)集束、塑化拉伸后,纖維含有一系列雜質(zhì),其中包括絲條所帶出的酸性殘余浴液,成形過程中生成的膠態(tài)硫黃,以及附著在纖維上的鈣、鎂等金屬鹽類。這些雜質(zhì)的存在對纖維質(zhì)量及其紡織加工有很大影響,故必須加以清除。根據(jù)絲束是否被切斷,后處理可以分成四種方式,如表2-5所示。第八十六頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

表2-5粘膠短纖維后處理方式散狀纖維后處理（酸切）長絲束后處理（濕切）長絲束后處理（干切）絲束成形（不切斷）切

斷后處理

上

油

烘

干打

包后處理切

斷

上

油

烘

干打

包后處理上

油

烘

干

切

斷打

包卷

曲后處理

上

油

烘

干卷

取第八十七頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日目前很多生產(chǎn)廠采用切斷后再進行后處理的方法，其工藝流程如下：水洗→脫硫→水洗→漂白→水洗→酸洗→水洗→上油→烘干→打包。2、后處理各工序的作用(1)、水洗：用清水可洗去纖維上的硫酸、硫酸鹽及部分硫黃。每一次化學(xué)處理后,還需進行水洗,以除去化學(xué)第八十八頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日處理藥液及生成的雜質(zhì)。為了提高水洗效果,水洗溫度要適當(dāng)。為了減小用水量,除了第一次洗水排放外,其余各道洗水一般都回收利用,并采用逆流方式,后一道洗水送至前一道使用。此外,硬水會在纖維上產(chǎn)生粘著的沉淀物,在上油時易生成不溶性鈣皂粘附在纖維表面上，因此,后處理過程必須使用軟水。第八十九頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

(2)、脫硫：附著在纖維上的硫黃會使纖維帶有淡黃色，并使纖維手感粗糙,而且在以后的紡織加工中產(chǎn)生灰塵,惡化車間環(huán)境。一般纖維表面的硫黃在熱水中容易被洗掉,而內(nèi)部的膠質(zhì)硫黃卻難以洗去。為此，需要借助化學(xué)藥劑。常用的脫硫劑有:NaOH、NaOH和

Na２S的混合液及Na２S0３,它們能和不溶性的硫黃生成可溶于水的多硫化物和硫代硫酸鹽而被除去。第九十頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

(3)、漂白：由于原料和生產(chǎn)中帶入的各種色素,使纖維的白度較低,如果要求纖維較白時,就需漂白。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。(4)、酸洗：酸洗是為了除去纖維在處理過程中生成的不溶性氫氧化鐵及其它重金屬,以免影響纖維的質(zhì)地和外觀。常用的酸為鹽酸或硫酸。第九十一頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

(5)、上油：上油的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,既使纖維具有柔軟、平滑的手感,又具有適當(dāng)?shù)谋Ш狭?。纖維的上油率直接影響上油效果。通常上油率控制在0.15%～0.3%為宜。作為纖維用油劑,除要求改善纖維的紡織加工性能外,油劑的穩(wěn)定性以及水乳液的穩(wěn)定性要好,并且要求油劑應(yīng)無臭,無腐蝕性,洗滌性好,價廉易得第九十二頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(6)、切斷：為使粘膠短纖維能像毛、棉一樣進行紡織加工,或能與毛、棉及合成纖維進行混紡,就要將它切斷成與毛、棉相近的長度。

棉型纖維的長度38mm左右,毛型纖維的長度通常為76～114mm，中長型纖維的長度為51～76mm。第九十三頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(7)、烘干：纖維在烘干前要先進行脫水,使其含水率由300%～400%降至130%～150%。一般短纖維用軋輥脫水機脫水。烘干通常采用熱風(fēng)烘干,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%之間。第九十四頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(8)、打包：短纖維經(jīng)烘干和干開棉后,借助氣流或輸送帶送入打包機,打成一定規(guī)格的包，以便于運輸和貯存。成包重量一般為100～200kg。包上應(yīng)注明生產(chǎn)廠家、纖維規(guī)格等級、重量、批號、包號等。第九十五頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日第五節(jié)

普通粘膠長絲一、粘膠長絲生產(chǎn)工藝特點1、粘膠的制備特點長絲用纖維素漿粕的α-纖維素含量，粘度均高于粘膠短纖維漿粕,對樹脂、灰分、白度、含鐵等指標(biāo)的要求也高于粘膠短纖維漿粕。纖維素漿粕質(zhì)量應(yīng)具有如下特點。第九十六頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日α-纖維素含量高,波動范圍小。我國規(guī)定長絲漿粕的α-纖維素含量不低于89%；國外粘膠纖維廠常將α-纖維素含量高達95%～96%的優(yōu)質(zhì)木漿用于制造粘膠長絲。半纖維素含量低。如果其含量高,會使浸漬、老成、黃化及堿液回收等工藝過程發(fā)生困難,影響粘膠質(zhì)量,最終影響長絲的物理機械性能。聚合度及其分布要適中,波動范圍盡量小。雜質(zhì)含量低。漿粕中的樹脂、蠟質(zhì)含量高,尤其是漿粕中的Ca、Mg、Fe、Si等灰分含量高,會增加粘膠過濾和紡絲的困難并降低長絲的白度。

第九十七頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日在粘膠制備過程中,工藝條件緩和而嚴(yán)格。長絲系統(tǒng)浸液中半纖維素含量應(yīng)比普通短纖維系統(tǒng)中的含量低。長絲系統(tǒng)的老成溫度不宜過高,適宜低溫或中溫老成,溫度應(yīng)嚴(yán)格控制,不允許有較大波動。長絲系統(tǒng)的粘膠過濾次數(shù)一般不低于三道,也有采用四道的,同時過濾介質(zhì)要密,出口壓力應(yīng)較低。第九十八頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日2、粘膠長絲的成形工藝(1)、成形速度成形速度首先決定于所采用的紡絲機類型。筒管式紡絲機的成形速度為

65～90m/min,某些特殊構(gòu)造的筒管式紡絲機,成形速度可高達125～130m/min。離心式紡絲機的成形速度通常為60～l00m/min。半連續(xù)式紡絲機也屬離心式紡絲機，成形速度相同,只是紡絲得到的絲餅為中性。連續(xù)式紡絲機的成形速度一般為50～80m/min。如提高成形速度,則相應(yīng)也要提高后處理的速度。第九十九頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(2)、凝固條件酸浴的溫度一般為40～55℃。溫度過高,黃酸酯分解太快,易產(chǎn)生毛絲,發(fā)生纏輥等現(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、拉伸的方式及其分配、紡絲速度、粘膠組成等來確定。普通粘膠長絲成形時凝固浴的組成及濃度一般為:H２SO４為120～140g/L,NaSO４為

260～280g/L,ZnSO４為15～20g/L。第一百頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(3)、浸沒長度絲條在酸浴中的浸沒長度一般為20～38cm，浸沒時間為0.1～0.2秒。絲條越粗,則酸浴擴散到纖維內(nèi)層的速度就越慢。一般可采用增加絲條浸沒長度的方法來保證纖維素黃酸酯分解完全。浸沒長度越長,則成形越均勻,纖維的強度越高,柔軟性及韌性越好。

第一百零一頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(4)、凝固浴的循環(huán)速度為了保證在整個紡絲機上的凝固浴濃度和溫度均勻,凝固浴的循環(huán)量每錠不少于40L/h或每千克絲900～950L,控制凝固浴中的硫酸落差不大于2～3g/L。第一百零二頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日二、粘膠長絲的后處理及加工粘膠長絲的后處理工藝過程和短纖維基本相同,只是設(shè)備及后處理方式有所不同。但粘膠長絲后處理完成后還需加捻、絡(luò)筒、分級和包裝等工序,也稱為后加工。一般長絲在成形過程中已加捻,所以加捻工序可省去。目前，我國采用連續(xù)式紡絲生產(chǎn)粘膠長絲發(fā)展速度很快，紡絲、后處理及后加工全部在紡絲機上完成，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。第一百零三頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日1、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。大多數(shù)打成筒子。對于先染色后織造的品種,使用絞裝較為方便。成筒在絡(luò)筒機上進行,成筒重量一般為1.6～1.7kg。成絞在成絞機上進行,通常單絞重量為120g。2、分級和包裝

粘膠長絲在出廠前需進行檢驗分級,確定等級，以便用戶使用。等級的確定根據(jù)部頒標(biāo)準(zhǔn)進行。第一百零四頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

絲筒經(jīng)分級后,逐個放上代表等級的顏色標(biāo)簽,然后用光滑柔軟的包裝紙包裝,并按品種和等級將絲筒裝入一個包裝箱中。包裝箱上注明生產(chǎn)品種、批號、箱號、等級、重量、商標(biāo)和生產(chǎn)廠名等項目。絲絞分級后,同一等級絞裝進一個塑料袋中,并放進一枚顏色等級標(biāo)簽,用繩捆成小包。然后放入紙箱中,進行捆扎,在包裝箱上注明與筒子包裝箱同樣項目的標(biāo)記后即可入庫或出廠。第一百零五頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日第六節(jié)

其它類型粘膠纖維一、粘膠強力纖維1、強力纖維生產(chǎn)的工藝特點（1）、纖維素漿粕:采用α-纖維素含量高的漿粕

,要求纖維素的平均聚合度高而相對分子質(zhì)量分布均勻（2）、粘膠制備工藝:堿纖維素必須進行較強的壓榨,以降低游離堿的含量。堿纖維素的老成要緩慢而均勻,黃化時CS2用量比普通粘膠纖維稍多。要求纖維素黃酸酯的酯化度較高,分布較均勻。第一百零六頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

(3)、粘膠變性劑：在粘膠中加入變性劑以延緩纖維素黃酸酯的再生速度同時加入表面活性劑,以提高可紡性并防止噴絲頭的堵塞。(4)、成形條件：凝固浴中ZnSO4含量與普通粘膠纖維相比,含量明顯提高,H2SO4和Na2SO4含量較低。粘膠細(xì)流在一浴中凝固,在二浴中分解并進行高度拉伸,以提高纖維的斷裂強度。紡絲速度較低,并采用噴絲頭負(fù)拉伸成形和多級后拉伸。由于粘膠粘度高，成形時粘膠先經(jīng)預(yù)熱并在管中成形。(5)、后處理：粘膠強力纖維的后處理不需漂白和脫硫,但需進行加捻。油劑品種的選用與普通粘膠纖維亦不同。第一百零七頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日2、粘膠變性劑的作用機理

粘膠強力纖維在工藝上的最大特點是在粘膠中加入變性劑。粘膠變性劑一般可分為:①含氮化合物；②無氮化合物；③乙氧基含氮化合物；④乙氧基無氮化合物；⑤其它化合物。較普遍采用的是胺類、脂肪胺聚氧乙烯醚和聚氧乙烯衍生物。變性劑的作用機理:鋅的作用使纖維素黃酸鈉轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的纖維素黃酸鋅,變性劑的存在將影響這種轉(zhuǎn)化的速率和轉(zhuǎn)化量,變性劑與鋅和副產(chǎn)物三硫代碳酸鈉相互作用,結(jié)果在凝膠絲條的外表形成一層薄膜,這層薄膜延緩了反應(yīng)離子從初生凝膠絲內(nèi)部向外部酸浴或相反的方向擴散,結(jié)果使中和作用減慢,形成全皮層的結(jié)構(gòu)。第一百零八頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日3、強力纖維生產(chǎn)設(shè)備特點粘膠強力纖維在使用時對外觀沒有什么特殊要求,不需要漂白和脫硫,后處理工序大為簡化。一般只需用熱水洗去絲條上的凝固浴液及機械雜質(zhì),再經(jīng)上油、烘干、初捻后即為成品,故粘膠強力纖維紡絲機一般為連續(xù)式紡絲機。連續(xù)式粘膠強力纖維的紡絲機主要有三種型式:①籠條轉(zhuǎn)鼓式；②納爾生式；③雙面式強力絲紡絲機。第一百零九頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日二、波里諾西克纖維—富強纖維polynosic1、定義

波里諾西克纖維在我國稱為富強纖維,在日本稱為虎木棉,國際波里諾西克協(xié)會

(AIP)規(guī)定了凡符合下列指標(biāo)的纖維才能稱為波里諾西克纖維。(1)、未處理纖維潤濕時,于0.44dN/tex負(fù)荷下延伸度在4%以下；在20℃下,經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

5%的NaOH溶液處理后,纖維潤濕時,于0.44dN/tex負(fù)荷下的延伸度在8%以下；第一百一十頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(2)、用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液處理后,纖維潤濕時的斷裂強度在1.76dN/tex以上；(3)、打結(jié)強度在0.40dN/tex以上；(4)、纖維聚合度在450以上。第一百一十一頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日2、富強纖維生產(chǎn)工藝特點(1)、原液制備特點：富強纖維在原液制備中要求保持較高的聚合度，并盡量保持天然纖維中的原纖結(jié)構(gòu)。為此要求:采用聚合度在650以上、純度較高的漿粕,取消老成工序,以獲得高聚合度的粘膠。為了使聚合度高的纖維素溶解良好,黃化時二硫化碳用量一般控制在45%～55%,黃酸酯的酯化度在70以上,所得粘膠的熟成度較低(NH4Cl值較高),即粘膠較嫩。為了盡量保持纖維素分子間的天然原纖結(jié)構(gòu),防止纖維素分子間羥基結(jié)合被破壞,粘膠中的NaOH含量要低。其次,粘膠熟成時間盡量短。由于粘膠的落球粘度高達30Os左右,故需采用快速脫泡裝置。同時,需要相應(yīng)增加過濾面積。第一百一十二頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(2)、紡絲成形工藝特點:低酸、低鹽、低速的紡絲工藝。因為凝固浴的酸濃度越低,纖維素黃酸酯分解速度越緩慢,容易促進纖維素分子的結(jié)晶化。同理,硫酸鈉的濃度也不宜太高。少量的硫酸鋅存在,可使絲束有較大的塑性,故可改善紡絲可紡性。若凝固浴的酸濃度過高,將生成微細(xì)結(jié)構(gòu),原纖結(jié)構(gòu)遭到破壞,導(dǎo)致纖維的濕強下降。浴溫過高,會加快纖維素黃酸酯的再生速度,使纖維脆弱。紡速不能過高,否則容易形成膠塊。紡絲時采用較大的噴絲頭負(fù)拉伸。由于成形緩慢,靠近噴絲頭處的絲條經(jīng)不起拉伸,故一般采用30%～40%的負(fù)拉伸。然后采用多級拉伸。絲束經(jīng)多級拉伸后,常呈堿性,在此條件下予以松弛,高度取向的分子略有回縮,可以改善纖維的彎曲性能。第一百一十三頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日

第一百一十四頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日3、富強纖維的結(jié)構(gòu)與性能富強纖維的橫截面為圓形的全芯結(jié)構(gòu)，有原纖結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度高。富強纖維的干、濕強度可與棉纖維媲美,大大高于普通粘膠短纖維；耐堿性能好,能夠像棉一樣經(jīng)受絲光處理；形態(tài)穩(wěn)定,具有較高的彈性恢復(fù)率和較低的水中溶脹度,耐穿,耐洗,耐褶皺。(1)、富強纖維的結(jié)構(gòu):富強纖維的結(jié)構(gòu)與普通粘膠短纖維有很大差異，見表2-6。第一百一十五頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日表

2-6富強纖維與普通粘膠短纖維的結(jié)構(gòu)差異

項目普通粘膠纖維富強纖維橫界面皮芯結(jié)構(gòu)，呈鋸齒形全芯結(jié)構(gòu)，呈圓形聚合度（DP）300-400500-600微結(jié)構(gòu)細(xì)原纖結(jié)構(gòu)無或少有原纖結(jié)構(gòu)結(jié)晶度/%3044晶區(qū)長度（DP）80110-130晶區(qū)厚度/nm5.0-7.08.0-10.0取向度/%70-8080-90羥基可及度/%6550第一百一十六頁，共一百六十七頁，2022年，8月28日(2)、富強纖維的性能：富強纖維的主要性能如表2-7所示。

表2-7富強纖維與普通粘膠短纖維及棉纖維的性能比較項目高強纖維普通粘膠短纖維棉纖維干強

/dN·tex-12.73～

4.41.94～

2.642.1～

3.52濕強

/dN·tex-12.1～

3.081.23～

1.582.29～

3.7濕、干強比

/%70～

8050～