再生纖維素纖維制造及改性

關于再生纖維素纖維制造及改性第一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日概述植物目前全球天然纖維素產量達到1000億噸／年，而世界紡織業(yè)的纖維素用量不到2200萬噸／年。藻類微生物第二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日1838年，法國科學家安斯姆佩恩（AnselmePayen）發(fā)現(xiàn)大量植物細胞都具有相同的一種物質，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)最早制備化學纖維的方法（粘膠遇酸后，纖維素又重新析出）。1905年，穆勒（Mueller）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，從而實現(xiàn)了粘膠纖維的工業(yè)化生產。第三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日再生纖維素纖維的生產方法有以下幾種： ⑴粘膠法：粘膠纖維。 ⑵溶劑法：銅氨纖維；萊賽爾（Lyocell）纖維等。 ⑶纖維素氨基甲酸酯法（CC法）：纖維素氨基甲酸酯纖維。 ⑷閃爆法：新纖維素纖維。 ⑸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方法以粘膠纖維為主，產量占90%以上。所以，主要介紹粘膠纖維。第四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日第五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日20世紀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，產量占化學纖維總產量的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、染色性好、穿著舒適、易于紡織加工、可生物降解。莫代爾第六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日2009年，世界粘膠纖維的產量約450萬噸，約占化學纖維總產量（約7000萬噸）的6%。2009年，我國粘膠纖維總產量達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工藝。第七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日生產纖維素纖維的基本原料一、植物纖維的原料來源及其化學成分 植物纖維（植物的一種細胞）是制造纖維素漿粕的原料，纖維素漿粕是生產再生纖維素纖維的原料。⒈木材纖維 針葉木是制造纖維素纖維的優(yōu)質原料 闊葉木也可以第八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日第九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒉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)質原料。⒊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，我國已將甘蔗渣、竹子漿粕用作粘膠纖維的原料。第十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日二、纖維素的結構與性能⒈纖維素的結構 纖維素是一種由大量葡萄糖殘基彼此按照一定的聯(lián)接原則，即通過第一個、第四個碳原子用β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。第十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日纖維素的聚集態(tài)結構和其它固體高聚物一樣，是十分復雜的。早期的微胞結構理論

纖維素分子聚集成微胞，每個微胞都有嚴格整齊的界面，象磚塊堆砌起來一樣。

現(xiàn)代觀點則認為這是不確切的。纓狀微胞結構理論

纖維素結構存在兩個相態(tài)：結晶區(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、大分子結合程度較弱、有較大的空隙、分子鏈分布不完全平行。第十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日爭論：

無定形部分是由結晶部分伸出來的分子鏈所組成，結晶部分和無定形部分之間由分子鏈貫穿，而二者之間沒有嚴格的界面。纖維素的纓狀微胞結構模型第十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日

有人則認為結晶部分是由折疊鏈構成。纓狀微胞結構是普通粘膠纖維的結構形式。修正的纓狀微胞結構模型第十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日纓狀原纖結構理論纓狀微胞結構理論認為結晶區(qū)較短，而纓狀原纖結構理論認為結晶區(qū)較長，晶區(qū)是長鏈分子的小片斷構成的，長鏈分布依次地通過結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構。纖維素的纓狀原纖結構模型纖維素的纓狀微胞結構模型第十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒉纖維素的分類 纖維素不是一種均一的物質，而是一種不同相對分子質量的混合物。在工業(yè)上分為：

α-纖維素

β-纖維素 γ-纖維素半纖維素α-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。β-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。γ-纖維素（聚合度10-140）：不能沉淀的部分。第十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒊纖維素的物理性質

纖維素是白色、無臭、無味的物質

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

能很好地溶解在銅氨溶液和復合有機溶液體系中

對金屬離子具有交換吸附能力（木質素和半纖維素的作用） 具有良好的對水和其他溶液的吸附性，吸附性的強弱與纖維素結構及毛細管作用有關

200℃以下熱穩(wěn)定性尚好，200℃以上聚合度下降第十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒋纖維素的化學性質⑴氧化反應 分子中的部分羥基被氧化成羧基或醛基，同時分子鏈發(fā)生斷裂。⑵與酸反應 適當條件下發(fā)生酸性水解（纖維素大分子的配糖連接對酸不穩(wěn)定），如條件劇烈，則水解的最終產物為葡萄糖。⑶與堿反應 在適當條件下發(fā)生配糖連接堿性降解及端基的“剝皮”反應，導致纖維素的聚合度降低。與濃NaOH溶液作用，生成堿纖維素。第十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⑷酯化反應

與各種無機酸和有機酸反應，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。⑸醚化反應 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量要求⒈纖維素漿粕的制造 與造紙工業(yè)的制漿過程區(qū)別不大。第十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⑴備料

對制漿原料進行預處理。甘蔗渣要經過開松和除髓，棉短絨要進行開松、除塵，木材要經過剝皮、除節(jié)、切片等處理。⑵蒸煮 植物原料經過以上預處理后與蒸煮藥劑混合，在規(guī)定的溫度和壓力下進行蒸煮成為漿料。 粘膠纖維漿粕生產的方法一般可分為三種： 亞硫酸鹽法—適用于結構緊密原料，如針葉木； 預水解亞硫酸鹽法—適用于樹脂和多縮戊糖含量高的原料，如闊葉樹、甘蔗渣等；第二十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日

苛性鈉法—適用于棉短絨。 在蒸煮過程中，纖維細胞發(fā)生膨潤，初生壁被破壞，漿粕反應性能提高，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。⑶精選 經過洗滌、打漿、篩選、除沙和濃縮等過程，以提高其純度和反應性能。⑷漂白 除去漿料中的有色雜質和殘存的木質素、灰分、鐵質，進一步提高纖維素的反應性能，并最終調節(jié)纖維素的聚合度。第二十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒉粘膠纖維漿粕的質量要求 應具有純度高、堿化及黃化時能與化學試劑迅速而均勻地反應、纖維素酯在堿溶液中擴散及溶解性能良好等特點，并具有良好的過濾性能，以保證紡絲順利進行。第二十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日α-纖維素含量高、半纖維素含量低，標志著漿粕純度高。漿粕中的雜質包括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。雜質中的鐵、銅、錳等能加速堿纖維素的老成降解。木質素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，使纖維產生色斑。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?，要求漿粕的反應性能好（綜合指標）。第二十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日粘膠原液的制備

各種粘膠纖維的生產都必須經過下列四個過程：⑴粘膠的制備⑵紡前準備⑶纖維成型⑷纖維的后處理第二十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日一、堿纖維素的制備⒈漿粕的準備 通常采用多批混合的方法。各批漿粕的品質差異應有一定的允許范圍。

漿粕的含水率直接影響粘膠生產工藝。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，則浸漬時滲透到漿粕內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不均勻，制得的粘膠過濾性能變差，成品纖維的品質下降。 含水率的波動應控制在±2%范圍內。第二十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒉纖維素浸漬⑴浸漬過程中化學及物理變化 堿與纖維素的相互作用可分為兩個階段（化學變化），首先生成加成化合物加成化合物還可進一步形成醇化物纖維素大分子上酸性較強的仲羥基生成酸性較弱的伯羥基則生成第二十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日

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。⑵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。⑶浸漬過程的工藝參數(shù)①堿液濃度 通常浸漬堿的質量分數(shù)控制在18%～20%（最終會被稀釋到10%～12%，該濃度下溶脹最劇烈）。第二十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日②浸漬時間 漿粕從潤濕到堿液逐步向纖維素內部滲透達到均勻的程度，需要一定的時間，半纖維素的溶出則需要更長的時間，而生成堿纖維素的反應時間很短。浸漬時間的長短主要取決于漿粕的結構形式、浸漬方式及浸漬工藝。一般在15～60min。③浸漬溫度 堿化反應是放熱反應，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。對不同的漿粕原料和設備，浸漬溫度有較大的差異。第二十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日④浸漬浴比 漿粕的絕對干燥重量和堿液體積之比，稱為浴比。⒊堿纖維素的壓榨與粉碎 漿粕經過浸漬以后，必須與過剩的堿液分離，因為過量的水和堿會直接影響黃化反應的正常進行，還會發(fā)生多種副反應，消耗大量的二硫化碳。所以，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%。 粉碎—成細小的松屑粒狀（增加反應的表面積）。第二十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒋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，以達到適當調整粘膠粘度的目的。（低溫長時間老成效果較好）二、纖維素黃酸酯的制備⒈堿纖維素的黃化反應 使難溶解的纖維素變成可溶性的纖維素黃酸酯?；虻谌?，共七十六頁，編輯于2023年，星期日

黃化反應首先發(fā)生在纖維素大分子的無定形區(qū)及結晶區(qū)表面，并逐步向結晶區(qū)內部滲入。 與此同時，堿纖維素的超分子結構受到破壞，從而提高其溶解性。

第三十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒉黃化時的副反應 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：副反應產物三硫代碳酸鈉（Na2CS3）是一種油狀橘紅色物質，它使黃酸酯著色。黃化反應中主、副反應同時進行，可以根據(jù)體系色澤的變化來判斷黃化反應的終點。第三十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒊黃化反應的機理 ⑴主要是氣固相反應，包括二硫化碳蒸汽按擴散機理從堿纖維素表面向內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行反應的過程。 ⑵是放熱反應，低溫有利，高溫易生成更多的副產物。 ⑶是可逆反應。二硫化碳對纖維素的滲透，在無定形區(qū)易于進行，而結晶區(qū)的二硫化碳主要在微晶表面進行局部化學反應。在溶解過程中，甚至在以后的粘膠溶液中，二硫化碳繼續(xù)向微晶內部滲透，稱之為“后黃化”。因此，二硫化碳的擴散和吸附對反應起著重要作用。第三十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日三、纖維素黃酸酯的溶解和混合⒈纖維素黃酸酯的溶解 纖維素黃酸酯與溶劑接觸，首先黃酸基團會發(fā)生強烈的溶劑化重要，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。 溶解過程中，甚至溶解結束后若干小時內，黃酸基團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部分結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。第三十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒉堿纖維素黃酸酯的混合 溶解結束后，為盡量減小各批粘膠間的質量差異，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。四、粘膠的紡前準備⒈粘膠的熟成 纖維素黃酸酯在熱力學上是不穩(wěn)定的，即使在常溫下放置也會逐步分解，酯化度下降。粘膠在放置過程中會發(fā)生一系列的化學和物理化學變化，稱之為粘膠的熟成。⑴粘膠在熟成過程中的化學變化第三十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日①水解反應②皂化反應第三十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日

在熟成過程中，水解反應和皂化反應同時存在，主要發(fā)生水解反應。一些熱力學上潛能較高的副產物不斷向潛能較低的產物轉化。⑵熟成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入纖維素的結晶部分，引起后黃化，使部分結晶區(qū)繼續(xù)分散溶解于堿液中，分散粒子逐漸變?。┙涀畹忘c后緩慢上升（隨熟成繼續(xù)進行，酯化度下降，使脫溶劑化和結構化程度增加）急劇上升（隨著副產物的不斷增加，酯化度進一步下降，纖維素大分子因氫鍵作用而不斷凝聚，直至形成凝膠）

第三十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⑶熟成過程中黃酸基團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，隨著熟成的進行，總的酯化度呈緩慢下降的趨勢，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，結果使黃酸基團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，是粘膠的重要指標之一，直接影響紡絲成型過程的快慢及成品纖維的性能。第三十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒉粘膠的過濾 需過濾物質： ⑴大量微粒（未反應的纖維及其片斷、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） ⑵原料、設備和管道中帶入的各類雜質。 通常，粘膠在紡絲前要經過三道過濾。過濾介質一般為絨布和細布。⒊粘膠的脫泡 氣泡的存在將加速粘膠的氧化過程。成型時氣泡會使纖維斷頭和產生疵點，微小的氣泡容易形成氣泡絲，降低纖維的強度。一般控制氣泡在粘膠中的體積分數(shù)在0.001%以下。第三十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日五、粘膠的質量指標及分析方法⒈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量和粘膠制造工藝的一個重要指標，并直接影響原材料的消耗和紡絲能否順利進行。 在生產中，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)定過濾介質的粘膠量 P2—同一實驗中繼續(xù)測定40min后通過規(guī)定過濾介質的粘膠量第四十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒉粘膠的組成

粘膠中纖維素含量會影響成品纖維的粗細

游離堿的含量對粘膠的性能影響很大

粘膠的化學組成分析比較復雜，實際生產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。⒊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度。 生產中采用落球法測定。（低于20s或大于50s，可紡性較差）第四十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒋粘膠的熟成度 熟成度越低，成型速度越慢，所形成的纖維結構緊密，染色越淺；熟成度越高，成型速度越快，纖維結構不均勻，則染色深且不均，纖維強伸度也明顯降低。第四十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日普通粘膠短纖維一、凝固浴的組成和作用⒈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。單獨的硫酸也能用于粘膠纖維成型，但所得纖維的質量很差，主要是因為纖維素黃酸酯的分解速度過快，大分子還來不及經受足夠的拉伸定向，纖維素已經再生出來，使得纖維的結構疏松，內外層結構不勻，強度低，纖維無實用價值。第四十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒉凝固浴的作用⑴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；三是使黃化時產生的副產物分解。⑵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。硫酸鈉是一種強電解質，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。⑶硫酸鋅的作用第四十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日

改進纖維的成型效果，使纖維具有較高的韌性和較優(yōu)良的耐疲勞性能。 兩個特殊作用：一是能與纖維素黃酸鈉作用生成穩(wěn)定的中間產物—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，從而提高纖維強度；二是纖維素黃酸鋅具有交聯(lián)結構，能形成結晶中心，生成均勻而細小的結晶，避免大塊晶體的形成，從而使纖維結構均勻，強度、延伸度和鉤接強度都得到適當提高。第四十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日二、紡絲成型工藝⒈粘膠短纖維的成型特點⑴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，紡絲機的單臺生產能力較大。⑵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。因此在塑性條件下絲條能經受較大的拉伸。第四十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⑶雙浴成型 經凝固成型后，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，即雙浴成型。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，并充分分解成水化纖維素。⒉成型過程中的化學及物理化學變化 粘膠纖維紡絲是將粘膠溶液通過多孔噴絲頭擠出進入凝固浴中，使纖維素黃酸酯凝固成為絲條，然后再分解成水化纖維素。凝固和分解兩個過程往往同時發(fā)生，只是前后程度有所不同。第四十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⑴成型過程中的化學變化①纖維素黃酸酯遇酸的分解反應②粘膠中堿與酸的中和反應③纖維素黃酸鈉與硫酸鋅的過渡反應第四十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日④粘膠中雜質與酸的各種反應⑵成型過程中的物理化學變化 當粘膠經過噴絲孔道時，在切向力作用下成為各向異性的粘膠細流。粘膠細流和凝固浴各組分的雙擴散結果，使纖維素黃酸酯被分解而析出再生纖維素。細流被離析成雙相，及以第四十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日

纖維素網(wǎng)絡結構為主的凝膠相和以低分子物質為主的液相。 在初生的粘膠纖維中，原來在纖維中形成的結晶粒子首先析出。結晶粒子進一步結合其他大分子或締合體而不斷增大，并逐步形成較大的結晶區(qū)域。由于纖維素大分子活動性較小，故結晶過程比較緩慢。另外，溶劑的擴散速度常低于反應速度，所以在纖維的表面首先形成皮膜，溶劑通過皮膜向內部滲透，形成截面結構不均勻的皮芯層結構。第五十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒊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、導盤拉伸和塑化拉伸三個階段組成。⑴噴絲頭拉伸 粘膠從噴絲頭噴出時，粘膠細流尚處于粘膠態(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、負拉伸）。第五十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⑵導盤拉伸 也稱空氣浴拉伸，在導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。第五十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⑶塑化拉伸 在第一集束輥與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。三、粘膠短纖維的后處理⒈后處理方式及工藝流程 很多工廠采用切斷后再進行后處理的方法，流程：水洗→脫硫→水洗→漂白→水洗→酸洗→水洗→上油→烘干→打包。第五十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒉后處理各工序的作用⑴水洗 洗去纖維上的硫酸、硫酸鹽及部分硫磺。水溫要適當。要使用軟水，盡量回收利用。⑵脫硫 附著在纖維上的硫磺會使纖維帶有淡黃色，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，而內部的膠質硫磺難以洗去，需要用脫硫劑。第五十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⑶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。⑷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。⑸上油 目的在于改善粘膠纖維的紡織加工性能，調節(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?shù)谋Ш狭?。上油率控制?.15%～0.3%為宜。第五十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⑹切斷 為使粘膠短纖維能像毛、棉纖維一樣進行紡織加工，或與其他纖維進行混紡，就要將它切斷成與毛、棉纖維相近的長度。 棉型：38mm，毛型：76～114mm，中長型：51～76mm。⑺烘干 纖維在烘干前要先進行脫水，使含水率由300%～400%降至130%～150%。一般短纖維用壓輥脫水機脫水。烘干通常采用熱風烘干，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%，產品回潮率控制在8%～13%。第五十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⑻打包 短纖維經烘干和干開棉后，借助氣流或輸送帶被送入打包機，打成一定規(guī)格的包，以便運輸和儲存。成包質量一般為100～200kg。包上應注明生產廠家、纖維規(guī)格等級、重量、批號和包號等。第五十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日普通粘膠長絲一、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、含鐵等指標的要求也高于粘膠短纖維漿粕。長絲用纖維素漿粕的質量應具有如下特點。⒈α-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%。⒉半纖維素含量低第五十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日

如果半纖維素含量高，會使浸漬、老成、黃化及堿液回收等工藝發(fā)生困難，影響粘膠質量，最終影響長絲的物理機械性能。⒊聚合度及其分布要適中⒋雜質含量低 漿粕中的樹脂、蠟質含量高，尤其是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。二、粘膠長絲的成型工藝⒈成型速度 成型速度首先決定于所采用的紡絲機類型。第五十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日

筒管式紡絲機：65～90m/min。 某些特殊構造的筒管式紡絲機：125～130m/min。 離心式紡絲機：60～100m/min。 連續(xù)式紡絲機：50～80m/min。⒉凝固條件 酸浴的溫度一般為40～55℃。溫度過高，黃酸酯分解過快，易產生毛絲，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。第六十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日

普通粘膠長絲成型時凝固浴的組成及濃度一般為：H2SO4為120～140g/L，Na2SO4為260～280g/L，ZnSO4為15～20g/L。⒊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0.1～0.2s。 絲條越粗，酸浴擴散至纖維內層的速度就越慢。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，成型越均勻，纖維的強度越高，柔軟性及韌性越好。第六十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒋凝固浴循環(huán)速度 為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)量應每錠不少于40L/h或每千克絲900～950L，控制凝固浴中的硫酸濃度落差不大于2～3g/L。三、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的基本相同，只是設備和后處理方式有所不同。但粘膠長絲后處理完成后還需進行加捻、 絡筒、分級和包裝等工序，也 稱之為后加工。一般長絲在成 型過程中已加捻，所以加捻工 序可省去。第六十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日⒈絡筒 絡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。⒉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。絲筒經分級后進行必要的包裝。第六十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日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、嬰兒尿布、止血紗布等。它可以通過化學改性和物理改性方法得到。

化學改性：粘膠纖維大分子鏈本身具有大量的羥基，對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。第六十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日當對纖維素進行醚化處理。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鏈聚合物也是一種有效的方法，由于接枝上的長鏈體積大，使纖維素大分子鏈之間作用力大大減小，結構更加疏松，水分子容易進入一般的接枝

第六十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日單體聚合物有：丙烯酸、丙烯酰胺等吸水性物質。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完全不同的聚合物混合進行紡絲，它不容易產生結晶，結構疏松，水分子容易滲透進去。如果引入親水性聚合物也可以和水分子產生作用。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%。第六十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日物理改性：通過改變成形條件和不同的物理方法生產高吸水性粘膠纖維，主要是使纖維含有很大的內表面和外表面。如：中空纖維、扁平纖維和充氣纖維。它們的吸水性很好，保水量達到120—300%。主要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。絲條進入凝固浴后，碳酸納或碳酸氫鈉與酸發(fā)生反應，二氧化碳氣體在剛形成的纖維內產生，從而其氣體吹人纖維產生空心結構，使其具有更大的表面，它們的吸水性和保水性好。第六十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日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。此法操作簡單，成本低，但洗滌時阻燃劑容易脫落，缺乏耐久性；

（2）化學反應法：將阻燃劑與纖維素纖維接枝共聚，阻燃劑與纖維大分子鏈發(fā)生了化學反應。此種方法可使阻燃劑能長期而穩(wěn)定地存在于纖維表面，阻燃效果耐久。此法工藝方便，生產的成本低，但是，接枝反應會產生大量的均聚物，從而導致纖維各項物理機械性能明顯下降；第六十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日也可通過酯化、羥化其他反應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行酯化反應,當含磷量占纖維的2%時,其阻燃性良好。

（3）共混法：在紡絲原液中加入阻燃劑進行紡絲，使纖維具有永久的阻燃效果，此法目前使用較多。因為在紡絲時，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90％左右。在手感、耐洗滌性，耐光性、物理機械性能、皮膚接觸毒性等方面均較優(yōu)越。

第六十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期日共混法在以上幾種方法中應用較多。但對阻燃劑的要求較高。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），對紡絲、凝固及成形沒有不利的影響。因此通常采用相對分子質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行紡絲,可得到阻燃粘膠纖維。第七