第二章再生纤维素纤维.ppt

第二章 再生纤维素纤维 第一节 概述,一、纤维素来源 每年可以产生几千亿吨，只有60亿吨被使用。 资源丰富，可以再生,2,二、历 史,在1891年，克罗斯（cross）、贝文（bevan）和比德尔（beadle）等首先以棉为原料制成了纤维素黄酸钠溶液，由于这种溶液的粘度很大，因而命名为“粘胶”。粘胶遇酸后，纤维素又重新析出。,3,根据这一原理，1893年发展成为一种制造纤维素纤维的方法，这种纤维就叫做“粘胶纤维”。到1905年，米勒尔（muller)等发明了一种稀硫酸和硫酸盐组成的凝固浴，实现了粘胶纤维的工业化生产。,二、历 史,4,三、再生纤维素纤维的生产方法,（1）粘胶法：粘胶纤维 （2）溶剂法：铜氨纤维；莱赛尔纤维；莫代尔纤维。 （3）纤维素氨基甲酸酯法：纤维素氨基甲酸酯纤维 （4）闪爆法：新纤维素纤维 （5）熔融增塑纺丝法：新纤维素纤维,5,四、粘胶纤维概述 1、分类,6,粘胶短纤维,普通粘胶长丝 有色粘胶长丝 抗菌粘胶长丝,粘 胶 纤 维,7,短纤,长丝,绣花线,8,有光长丝,半光长丝,9,2、粘胶纤维的性能,（1）吸湿性是普通化纤中最好的（通常条件回潮率13，比棉好）。 （2）染色性好，色谱齐全，色泽鲜艳。 （3）断裂强度比棉小；湿强小于干强（干强的4050%）,不耐水洗。 （4）易燃烧 （5）耐碱不耐酸（较棉差）。 （6）悬垂性好，易皱，尺寸稳定性差。,10,第二节 生产纤维素纤维的基本原理,一、植物纤维的原料及其化学成分 植物纤维是制造纤维素浆粕的原料，纤维素浆粕是生产纤维素纤维的原料。 植物纤维是植物的一种中空细长形态的细胞,11,（一）木材纤维原料 1、针叶材（softwood） 这类植物的叶子多呈针状、条状或鳞型，材质比较松软，纤维较长。代表植物：松、柏、杉等。,水杉,杉木,马尾松,12,2. 阔叶材（hardwood） 叶子多为宽阔状，材质坚硬，称之为硬木，造纸工业中使用的是材质较松软的品种，如杨、桉、柳、楹木、相思木等。,三倍体毛白杨,尾叶桉,马占相思,13,（二）非木材纤维原料, 禾本科纤维原料： 竹子、芦苇、荻、芒秆、甘蔗渣、麦草等。,竹子,玉米杆,甘蔗渣,稻草,芦苇,麦草,14,大麻, 韧皮纤维原料： 树皮类：桑皮、檀皮、构皮、棉秆皮等。 麻类：红麻、大麻、黄麻、青麻、亚麻等。,构树韧皮中含有大量优质纤维,纤维色泽洁白,具有天然丝质外观,手感柔软,具丝和棉的感觉,性能稳定性较好,耐腐蚀性较好,是做宣纸、人造棉、钞票用纸的好材料。,青麻,15,籽毛纤维原料：棉花、棉短绒及棉质破布等。,棉花,16,叶部纤维原料：龙舌兰、香蕉叶、甘蔗叶、 龙须草等。,香蕉叶,甘蔗基地,龙须草,龙舌兰,17,（三） 其它非木材纤维原料 主要指棉杆，结构介于木材和禾本科原料之间。,18,废新闻纸(onp),纸箱与纸板废纸 occ（old corrugated container）,19,二、纤维素的结构与性能 1、结构 （1）结构式：,结构单元：葡萄糖残基 重复单元：纤维二糖 单元间的键合：1-4苷键 化学式（c6h10o5）n,20,（2）纤维素大分子化学结构特征,a、大分子链由-d-葡萄糖剩基通过1,4-苷键连接而成，含大量苷键（缩醛性质）。 b、相邻葡萄糖环倒置，大分子对称性良好，结构规整，具有较高的结晶性能。 c、每个葡萄糖剩基（不包括两端）有3个自由羟基，其中c2、c3仲醇基，c6伯醇基。具有醇羟基的特性。分子间可形成氢键。,21,d、左端（非还原端）葡萄糖剩基有4个自由羟基，右端（还原端）葡萄剩基有3个自由羟基及1个苷羟基（潜在醛基），具有还原性。大分子一端有还原性，另一端没有，整个大分子具有极性并呈现方向性。,潜在醛基情况：,22,e、主链上的苷键对酸较敏感，稀热酸、冷浓酸都能导致苷键水解断裂，使纤维平均聚合度下降。 f、主链上的苷键对碱的稳定性好，因此棉织物可用烧碱退浆、煮练、丝光等加工。但粘胶的聚合度小，湿强力低，不能用烧碱丝光。,1844年，英国化学家麦瑟(mercer)在用棉布过滤浓烧碱中的木屑时，发现棉布变厚了，知道了浓烧碱可以使棉纤维溶胀的性质。于1850年申请专利； 1890年洛尔(lower)在浓烧碱处理棉布时，发现施加张力，可提高棉的光泽； 1895年，丝光开始工业化，为了纪念麦瑟，将丝光整理称为麦瑟处理（mercerizing)。,23,（3）纤维素分子链刚柔性：,刚性,a.主链含六元杂环，难以绕单键内旋转。 b.相邻两个葡萄糖剩基相互倒置，大分子对称性良好，结构规整，具有较高的结晶性能。 c.大分子含有大量的羟基，大分子间可以形成大量的氢键。,24,（4）纤维素大分子的聚集态理论,a.缨状微胞结构理论 b.缨状原纤结构理论 c.折叠链结构理论,25,2、纤维素的分类,根据纤维素在特定条件下在17.5%naoh溶液中溶解毒的不同分为：-纤维素和半纤维素 -纤维素：植物纤维素在特定的条件下不溶于20，用17.5%naoh溶液那部分纤维素； 聚合度200 半纤维素：浆粕在20，用17.5%naoh溶液处理45min，溶解的那部分纤维素。 其中溶解部分中用醋酸中和又重新沉淀分离出来的那部分称纤维素：聚合度140200；不能沉淀出来的称纤维素：聚合度10140）,26,3、纤维素的物理性质,白色、无味、无臭的物质。不溶于水、稀酸、稀碱和一般的有机溶剂，但能溶解在浓硫酸和浓氯化锌溶液中，同时发生一定程度的分子链断裂，使聚合度降低。,27,4、纤维素的化学性质,与大分子截短有关的反应：甙键断裂，纤维素大分子截短，主要指水解反应。 与羟基有关的反应：试剂与葡萄糖基环中的羟基发生反应，生成不同的纤维素衍生物。,28,酸对纤维素的作用： 甙键具有缩醛键的性质酸水解作用甙键发生断裂聚合度 氧化剂对纤维素的作用： 纤维素是多羟基化合物氧化剂分子链断裂聚合度 伯羟基（-ch2oh）氧化成醛基（cho），并可继续氧化成羧基。 链末端环节中的还原性基团氧化成羧基。 葡萄糖酐环节中c（2）和c（3）上羟基氧化成醛基，并可继续氧化成羧基 c（2）和c（3）上的羟基在环不破裂下氧化成一个酮基或二个酮基。,29,碱对纤维素的作用 纤维素+稀碱：稳定 纤维素+浓碱：碱纤维素；丝光。 纤维素的酯化反应 纤维素与各种无机酸和有机酸反应，生成酯化物 纤维素的醚化反应 纤维素与卤代烷、卤代羧酸作用生成纤维素醚,30,三、纤维素的浆粕制造及质量要求：,1、浆粕的制造,原料,备料,蒸煮,精选,漂白,浆粕,除杂质,提高纯度和反应性能,提高白度和反应能力,除非纤维素杂质 和提高浆粕的反应能力,31,浆粕包装车间,产品检验,生产车间,棉浆粕,32,2、浆粕的质量要求 （1）纯度高 -纤维素制得纤维质量 浆粕生产成本 长丝浆：-纤维素95.5%（棉浆）；90%（木浆） 短纤浆：-纤维素92%（棉浆）；88%（木浆） 富强纤维浆：-纤维素97.8% 强力浆：-纤维素98.5%,33,2、浆粕的质量要求,（2）灰分： fe2+、mn2+、ca2+、mg2+与半纤维素形成粘性极强的络合物粘胶过滤 fe2+、mn2+、co2+促进老成老成工艺难以控制粘胶粘度波动 fe2+粘胶颜色灰暗、发黑 长丝：灰分0.12%（棉浆）；0.1%（木浆） 短纤：灰分0.15%（棉浆）；0.12%（木浆）,34,（3）半纤维素含量少 半纤维素的危害： 影响浸渍：半纤维素溶于碱液碱液粘度碱液向浆粕内部的扩散浆粕中半纤维素溶出率碱纤维素质量不匀 延长老成时间：半纤维素平均聚合度纤维素平均聚合度潜在链末端基（醛基）潜在数量醛基易被氧化消耗反应介质中的氧碱纤维素老化时间 影响黄化：半纤维素黄化速度比甲纤快消耗cs2碱纤维素酯化黄酸酯溶解 影响粘胶过滤：半纤维素碱纤维素酯化度黄酸酯溶解粘胶过滤 其末端潜在醛基氧化成的羧基与灰分中的金属离子（fe2+、mn2+、ca2+、mg2+）形成粘性极强的络合物粘胶过滤 影响纤维物理机械性能：半纤维素粘胶纤维物理机械性能,35,（4）木素： 木素浆粕膨润性反应性 木素木素中含有易氧化的羰基消耗反应介质中的氧碱纤维素老化时间 木素漂白生成氯化木素脱硫浴中形成有色物纤维斑点 木素纤维发硬,36,（5）平均聚合度： 影响纤维强度，要求聚合度均匀；5001000 平均聚合度粘度过滤困难,37,（6）反应性能： 定义：制取粘胶所需的cs2的最小量。 反应性能好的浆粕，消耗较少量的二硫化碳和烧碱，就能制得过滤性能好的粘胶,38,第三节 粘胶原液的制备,四个过程：,（1）粘胶的制备 （2）纺前准备 （3）纤维成型 （4）后处理,39,1粘胶的制备（粗）： 浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解 2粘胶的纺前准备（细）： 混合、过滤、脱泡 3粘胶的纺丝（湿纺）及 纤维的拉伸： 4粘胶纤维后处理：水洗、脱硫、漂白、 酸洗、上油、干燥、 （长丝：加捻、络筒； 短纤：切断、打包）,40,粘胶生产流程,41,一、碱纤维素的的制备 （一）浆粕的准备 浆粕的贮存：一个月生产用量 浆粕的调湿： 含水量大小：不重要（只要相应改变工艺条件即可） 含水量波动：2% 影响：波动浸渍时渗透到浆粕内的碱液被稀释的浓度不同浆粕膨润性不均匀 碱纤维素不均匀老成、黄化 不均匀粘胶过滤成品纤维质量 方法：烘干、调湿处理 浆粕的混合： 目的：减少或消除各批浆粕间品质的差异 原则：混粕批数：616个批号；批数越多混粕均匀性粘胶质量稳定,42,（二）碱纤维素的制备 浆粕在18%左右的烧碱溶液中，纤维素与烧碱作用，生成碱纤维素；同时浆粕膨胀，使浆粕中的半纤维素和其它杂质溶出，这个过程称为浸渍，又称碱化。,43,1浸渍的目的 纤维素与烧碱作用，生成碱纤维素； 使浆粕中的半纤维素和其它杂质溶出； 纤维素大分子间的氢键受到破坏，使纤维素的反应性能提高； 碱化后的纤维素能与cs2作用生成纤维素黄酸酯钠盐制取粘胶溶液；,44,2浸渍过程中的物理、化学变化 化学反应 主反应：纤维素葡萄糖基环第二位碳原子上的仲羟基，处于甙键的-位置，负电性极强（较强的酸性），与碱作用容易形成醇化物，纤维素葡萄糖基环第六位上的伯羟基酸性较弱，则容易生成加成物。,副反应：半纤维素碱化反应、部分纤维素的碱性氧化 降解,45,物理变化 浆粕的膨化和半纤维素的溶出 膨化黄化时cs2向内扩散速度黄化反应纤维素大分子间的氢键被破坏羟基游离出来 黄化反应半纤维素的溶出,46,3影响浸渍的因素： （1）浸渍时间： 碱纤维素生成：25min；半纤维素溶出45min（静止）； 古典法浸渍：60120分钟； 连续式浸渍：浸渍时搅拌，715min（主浸渍） +30min（辅助浸渍） 浸渍时间纤维素膨化压榨困难,47,浆粕槽式浸渍压榨机粉碎机老成箱黄化鼓溶解机混合机过滤机脱泡桶,粘胶原液的制造：古典法、连续法、五合机法 古典法： 生产工艺流程均需分开进行，属间歇式生产，此方法浸渍温度低，制得的碱纤维素质量最好，但生产工序多，浸渍时间长，设备多，生产周期长，劳动强度大，劳动生产率低，故此法已被淘汰。其工艺流程如下：,48,连续浸压粉法： 采用连续浸压粉机将浆粕的浸渍、压榨、粉碎三道工序合并在一台机器上进行，此法连续化和自动化程度高，能保证产品质量，劳动强度低，设备投资少，生产能力大，可缩短某些工序，粉碎时能耗低，在粘胶长丝和粘胶短纤维生产中普遍采用。只是碱纤维素的质量比古典法稍差。其生产工艺流程如下：,浆粕连续式浸渍压榨粉碎联合机老成鼓黄化机溶解机混合机过滤机连续快速脱泡桶,49,五合机法： 此法将浸渍、粉碎、老成、黄化、初溶解五道工序合在一个机台内完成。经初溶解后的粘胶直接送后溶解机、混合、过滤、脱泡，此法生产周期短，设备投资少，占地面积小，劳动条件好，但制得的粘胶质量差，仅用于普通粘胶短纤维生产。其生产工艺流程如下：,浆粕五合机后溶解机混合机过滤机脱泡桶,50,（2）浸渍碱液温度： 碱纤维素的生成反应是放热反应 古典法2030， 连续浸渍4070， 五合机法3060 浸渍温度浆粕膨胀有利于碱纤维素生成和半纤维素溶出压榨困难 浸渍温度水解速度分子化合物形成速度,51,（3）浸渍碱液浓度： 理论值=（1012%） 实际值：1822% （反应生成水、浆粕本身含水） 碱液浓度（22%）纤维素黄酸酯溶解度，粘胶过滤,52,（4）浸渍浴比（浆粥浓度）：古典法浸渍浴比为120，连浸法12040，五合机法123 浸渍浴比：浆粕的绝干重量（kg）和浸渍碱液体积（l）之比称为浸渍浴比 浆粥浓度：浸渍浴比用百分数表示为浆粥浓度。 浆粥浓度碱液与纤维素接触碱纤维素生成与半纤维素溶出浸渍机单机生产能力回收碱液耗能大、浆粥压榨困难 浆粥浓度碱液与纤维素接触碱纤维素生成与半纤维素溶出,53,4、碱纤维素的压榨和粉碎 （1）压榨 作用：压出多余碱；除去半纤维素及杂质；提高碱纤维素纯度；减少黄化副反应； （2）粉碎： 作用：坚硬板块粉碎细小、松散屑状比表面积老成时与空气接触 老成均匀,54,55,（三）碱纤维素的老成 1、定义：碱纤维素在恒温下保持一定时间，在空气中氧化降解，聚合度下降至工艺要求。 2、粘胶纤维制备过程中聚合度的变化： 亚硫酸木浆： 8001000 浸渍 750900 粉碎 700850（连续法）； 600700（古典法） 老成 450550 黄化 350400 熟成 350400 纤维制品 330400,56,3、老成机理： 纤维素的氧化降解：空气中的氧对纤维素在碱性介质中的氧化反应是生成游离基的连锁反应（链的引发、连锁反应、自行催化作用、链的终止） 纤维素的结构降解：纤维素的整列区的结晶组分被破坏分离成由大分子组成的丝束,老成方法：,按温度划分,常温老成法：温度1825，时间4060h，用于长丝,中温老成法：温度3034，时间1218h；用于长丝,高温老成法：温度4060，时间15h，用于短纤维,按设备划分,间歇式老成：,连续式老成：,58,4、影响老成因素： 老成温度：温度老成速度 常温老成（1825）；中温老成（3034），如普通粘胶长丝；高温老成（5060），如普通粘胶短纤维 老成时间：老成时间碱纤维素的氧化降解聚合度 常温老成4060h；中温老成1218h；高温老成1-5h； 注意： 静置老成老成温度=粉碎后碱纤维素温度 连续老成老成出料温度=黄化初温,59,半纤维素含量：半纤维素争夺空气中氧正常碱纤维素老成受阻老成速度 碱纤维素组成：压榨后碱纤维素中-纤维素、碱和水碱纤维素内 部空隙碱纤维素与氧接触老成速度 杂质：氧化剂或氧化的催化剂（铁、铝、镍、氯、钴、锰）催化老成反应老成速度 还原剂（金、银）老成速度 碱纤维素的压榨和粉碎度： 压榨倍数或游离碱量降解老成速度 粉碎度碱纤维素比表面积老成速度,60,二、纤维素黄酸酯的制备,碱纤维素在一定条件下与cs2反应，生成纤维素黄酸酯，这一反应过程工艺上称为黄化。 粘胶就是纤维素黄酸酯的稀碱溶液。 目的：黄酸基团引入纤维素大分子间距大分子间 作用力黄酸基团（亲水）溶剂化纤维素黄酸酯稀碱溶液 难溶 可溶,61,（一）碱纤维素黄化原理 1、黄化主反应：碱纤维素与cs2反应生成纤维素黄酸酯。,黄化反应是放热反应，降低温度有利于黄化反应，故在黄化机夹套内通入冷却盐水。 非均一状态反应：固相（碱纤维素）、液相（cs2、水）、气相（cs2气、水蒸气） 水为黄化反应的活化剂，没有水，反应不能进行,62,2黄化副反应： 纤维素黄酸酯的水解和皂化： cs2与naoh反应：是主要的黄化副反应，生成红色油状液体三硫代碳酸钠及其它副产物，反应温度愈高，黄化副反应愈强烈。由于红色油状副产物的存在，使纤维素黄酸钠变成微黄色，甚至变成桔红色。 半纤维素的黄化反应及其黄化产物的分解,3、黄化反应机理 气固相反应，放热反应，可逆反应。 反应包括：扩散过程和与羟基的反应,63,黄化程度表示法： 黄化程度用酯化度或黄化率表示，它是指纤维素分子的100个葡萄糖残基上被结合的cs2分子的个数。一般粘胶纤维酯化度在50左右，粘胶强力丝为70左右，酯化度越高，则纤维素黄酸酯的溶解性能越好。,64,65,三、纤维素黄酸酯的溶解 （1）初溶解：黄化结束后，夹套加入调温溶解水（2 4），物料降温至1014，同时快速搅拌，3040min，送后溶解 （2）后溶解 目的：碱初溶解后的纤维素黄酸钠进一步溶解在稀碱液或软化水中，制成粘胶,r223型后溶解机结构示意图 1转刀 2磨盘 3内胆 4粘胶进口 5，8冷盐水进口 6夹套 7粘胶出口 9冷盐水出口,66,影响因素： 纤维素黄酸酯的酯化度：溶解性粘胶结构度粘度（黄酸基团妨碍大分子在溶液中相互作用） 工业：=5060（酯化度） 溶解温度：放热过程，低温溶解；溶解温度分段控制：2025； 10 12； 溶解温度放热过程溶解性 溶剂与黄酸酯结合能溶剂化溶解性溶解速度生产能力 溶解时间：23h（搅拌研磨速度120150r/min）；1h（搅拌研磨速度 500r/min） 时间溶解效果、但生产效率低 搅拌与研磨：搅拌与研磨黄酸酯颗粒细溶解的比表面积溶解速度,67,三、粘胶的纺前准备 1 、粘胶混合：粘胶质量均匀性；缓冲罐； 2、粘胶的熟成：粘胶在一定温度下，放置一定时间过程中，发生一系列的化学和物理化学变化，称熟成。,熟成中的化学变化： 水解：纤维素黄酸钠+水纤维素+二硫化碳+氢氧化钠 纤维素+碳酸钠+硫代碳酸钠+水 皂化：纤维素黄酸钠+氢氧化钠纤维素+碳酸钠+硫化钠 补充黄化：粘胶中纤维素上未反应的羟基或黄酸酯分解后游离出的羟基吸附游离的二硫化碳 纤维素+二硫化碳+氢氧化钠纤维素黄酸钠+水 熟成后：酯化度下降,69,3.熟成中各项指标的变化： 粘胶熟成度：时间粘胶凝胶程度熟成度 粘胶粘度：熟成开始粘度到最小值 粘度回升 一定熟成时间后 粘度工业：落球粘度40-60s 酯化度：下降。但仲羟基离解速度快，解离下来的 cs2会使伯羟基上的酯化度有所提高，使磺酸基团分布均匀,70,（4）影响因素： 熟成时间：纺前准备2030h（纤维素黄酸酯溶解+纺前准备） 脱泡速度熟成时间 熟成温度熟成速度熟成时间（粘胶稳 定差） 粘胶中碱含量熟成速度熟成时间（ 粘胶稳定性差）,熟成温度：1420（低温熟成） 熟成温度粘度有利于脱泡过滤黄酸酯分解 粘胶均匀性、稳定性黄酸基团的重排黄酸基团分布不匀 熟成温度黄酸酯分解缓慢均匀熟成设备增加、车间面积,71,粘胶的组成： 纤维素黄酸酯：纤维素黄酸酯粘度 碱浓度：78%，熟成度降低，稳定性最高 助剂： 减缓熟成过程的助剂：还原剂（亚硫酸盐、亚硫酸氢盐） 加速熟成过程的助剂：一元醇、多元醇 改变熟成过程中粘胶的粘度和熟成度的助剂：强电介质 （na2cs3）粘度和熟成度,72,73,4、粘胶的过滤： 除去粘胶中不溶解的或半溶解的粒子及机械杂质三道过滤：头道（除去30m）、二道（除去15m）；纺前过滤（保险）,74,影响过滤因素： 浆粕反应性能：反应性能差粘胶溶解过滤 fe3+、cu2+过滤 纤维素碱化不均匀纤维素黄化不均匀过滤 半纤维素过滤 碱纤维素的聚合度：老化不充分、不均匀过滤 粘胶中的氢氧化钠粘胶稳定性过滤 粘胶溶解时间不够或溶解机械搅拌不良过滤,4、粘胶脱泡： 作用：脱出空气，避免气泡丝 方法：静置脱泡、连续脱泡,第四节 普通粘胶短纤维,76,77,一、粘胶短纤维的纺丝及拉伸 (一）工艺流程 粘胶（液）计量泵过滤器喷丝头酸浴（凝固浴）导丝机构集束机塑化浴拉伸 粘胶短纤维纺丝拉伸示意图 1一粘胶管 2一计量泵 3桥架 4一曲管 5一烛形滤器 6喷丝头组件 7一凝固浴 8一进酸管 9一回酸槽 10一导丝杆 11一纺丝盘 12一前拉伸辊 13一塑化浴 14一罩盖 15一后拉伸辊,78,(二)、纺丝 1、化学变化： 主反应： 纤维素黄酸钠+硫酸纤维素+硫酸钠+二硫化碳 碱+硫酸硫酸钠+水 副反应： na2cs3+h2so4na2so4+cs2+h2s na2s+h2so4na2so4+h2s na2sx+h2so4na2so4+h2s+(x-1)s na2so3+h2so4na2so4+h2o+so2 na2co3+h2so4na2so4+h2o+co2,79,2、物理化学变化,丝条凝固： 粘胶溶液酸浴（凝固浴）化学变化，发生形态变化液态变成固态水分脱出 丝条表皮和内层的差异：,普通粘胶横向形态,普通粘胶纵向形态,不规则的锯齿形,平直有不连续的条纹,80,结构特征：皮芯结构（染色时表皮色浅，中心色深） 皮层（外层）和芯层（内层）的结晶度、取向度、晶粒大小、密度等不同。 产生皮芯结构和锯齿形截面的原因： 溶液流体表层先凝固成纤维外层，溶液内层缓慢凝固成纤维内层。拉伸时，皮层受拉伸大，取向度高，结晶时间短，因此皮层和芯层取向和结晶不同； 皮层先凝固芯层后凝固，内外层不同时收缩，形成锯齿形边缘。,81,（三）、凝固浴 1、组成及作用 硫酸： a.使纤维素黄酸钠分解，再生出纤维素； b.中和粘胶中的碱，使粘胶凝固， c.使黄化产生的副产物分解,硫酸钠： a.抑制硫酸的离解 ，减缓纤维素的再生速度； b.促进粘胶盐析脱水而凝固 硫酸锌： a.与纤维素黄酸钠生成稳定的中间产物纤维素黄酸锌，纤维素黄酸锌在凝固浴中的分解速度比纤维素黄酸钠慢得多，有利于拉伸，纤维强度较高,2、凝固浴各组分浓度 h2so4： h2so4粘胶细流凝固距离成形不良胶块、毛丝，单丝断裂 h2so4 粘胶细流凝固纤维脆硬 h2so4落差不得大于57g/l（短纤维），23g/l（长丝）,na2so4、znso4： na2so4、znso4 浴中h+粘胶盐析、交联纤维素再生时间 纤维皮层厚度、柔韧性拉伸性能 na2so4 、 znso4 黄酸酯分解速度丝条带胶块可纺性恶化,3、凝固浴温度 凝固浴温黄酸酯分解速度凝固速度 凝固浴温纤维成型纤维品质纺丝操作困难 凝固浴温粘胶细流凝固不能正常纺丝。 备注：na2so4在凝固浴中的溶解度随着温度降低而减少，常规的凝固浴温低于25 35，则容易析出 na2so4结晶（芒硝），造成纺丝的困难。,86,4、浸浴长度 浸浴长度： 粘胶长丝：离心式纺丝机200300mm，半连续式纺丝机360mm，强力丝500700mm 粘胶短纤维：普通500600mm，富强250500mm （降低纺丝速度来达到凝固良好） 浸浴长度丝条成形均匀纤维强度和柔软性浸浴长度受设备限制，不能无限增加,87,5、凝固浴的循环速度： 粘胶长丝：凝固浴中硫酸浓度落差小于23g/l，循环量大于40l/h，或900950l/kg丝。 粘胶短纤维：循环量200400l/kg纤维。,88,（四）拉伸 1、喷丝头拉伸 定义：第一纺丝导盘的线速度与粘胶从喷丝头喷出速率之间的比率 表达式： 讨论：喷丝头拉伸率毛丝或断头（细流处于粘流态）纤维强度 塑化拉伸 高湿模量或强力粘胶（酯化度高），采用喷丝头负拉伸,喷丝头拉伸,2、导盘拉伸 定义：导盘与第一集束辊之间的拉伸 是最主要的拉伸，能够使纤维素大分子沿轴向达到一定取向。,3、塑化拉伸 定义：塑化浴中进行；塑化浴温度9598，硫酸浓度1030克/升 作用：高温酸浴塑化浴再次再生（再生完全）丝条塑化状态拉伸（纤维大分子链沿纤维轴整齐排列） 讨论：塑化拉伸率取向、伸长要获得品质好的纤维，不能片面提塑化拉伸率，而不顾纤维伸度。,92,三、粘胶短纤维的后加工 （一）工艺流程： 1散状纤维后加工： 精练（水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油）切断干燥打包 2丝束状后加工 切断精练（水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油）干燥打包,粘胶后处理流程示意图,93,（二）工艺控制： 1、水洗： 目的：除去纤维从凝固浴带来的硫酸及硫酸盐，以及附在丝条表面的硫磺； 每经脱硫、漂白、酸洗等化学处理后均需水洗，除去生成的水溶性杂质 用水要求：纯净的软水 水硬度纤维表面粘着沉淀的cao和mgo上油时生成不溶性 钙、镁皂纤维表面皂斑 水中铁盐脱硫时生成黑褐色fes沉淀而粘污纤维 水中锰盐纤维漂白时，锰的催化作用加速大分子降解 水中碱度铁盐转化成fe(oh)3沉淀粘着纤维表面,短纤维网带式后处理机示意图 1不锈钢网带 2喷淋筛 3压榨辊 4传动辊 5张力辊 6接受浴槽 7托辊,工艺： 温度：7080 温度 杂质在水中溶解度 溶解的杂质从纤维内部扩散到洗液中扩散速度 能耗车间充满蒸汽劳动条件差 水循环量：水循环量洗涤效果 水、电、汽消耗量（工艺上：第一次水洗和脱硫后的第一次水洗排出，其余回收利用）,95,2、脱硫： 纤维含硫情况： 精练前：含硫量=11.5%纤维重 热水洗后：含硫量=0.250.40%纤维重 粘胶帘子线：不需要专门脱硫 民用纤维：脱硫后，含硫量0.050.10%纤 维重。纤维内部的硫以胶体质点存在，要用化学药剂处理，使不溶于水的胶态硫转化成水溶性的硫化物而被除去内部硫 脱硫目的： 影响：硫纤维带暗灰或淡黄的颜色纤维粗糙纺织加工引起灰尘恶化车间内环境,96,3、漂白： 目的：增加纤维白度 漂白剂： 1、naocl： 工艺控制：有效氯0.71.5g/l，2025，ph810 ph：其漂白作用最有效的是不离解的naocl ph8氧化剧烈纤维受损伤naocl大量分解恶化劳动环境 ph10有色物不能被氧化漂白 缓冲剂：nahco3、kh2po4、k2hpo4 效果：漂白效果好，但强度损伤大 2、h2o2： 工艺控制：碱性下ph89：h2o2= h2o+o，原子态o能氧化有色物 ph漂白纤维在碱性中膨胀纤维素大分子氧化降解 强度 弱碱高温漂白，ph89（浴液内加肥皂，硅酸钠等），6070，h2o212g/l,97,4、酸洗： 目的：除去纤维在漂白、水洗后含残余的氯和纤维上所带有的氢氧化铁及其它重金属。 工艺控制： hclo+hclcl2+ h2o fe(oh)3+3hclfecl3+ h2o 盐酸（溶解所有金属盐），2050，0.52g/l，但盐酸腐蚀性大，设备要耐腐蚀 5、上油： 目的：调节纤维表面摩擦力，使纤维具有柔软平滑的手感，又能适当 增加纤维的抱合力 上油原理： 油剂（大分子两端分别由极性基团和非极性链组成）的极性基团与纤维素大分子的游离羟基结合纤维外表面被油剂的非极性链所覆盖纤维与金属表面的摩擦力，纤维柔软、平滑,98,6、干燥： 干燥温度：烘干前区70100；中区100120；后区6070； 干燥温度纤维干燥快纤维发黄、变脆、染色均匀性差120强度、含油、白度 纤维调湿：烘干后纤维在标准回潮率下（回潮率78%）喷雾装置给湿纤 维1013%回潮率 干燥均匀性影响因素： 进入烘干机纤维的回潮均匀性：纤维经轧水后的平均含水率110120%较好；烘干机内纤维层厚、薄均匀性：在烘干过程中对纤维进行中间开松可起 到干湿混合的作用，烘干均匀性提高 。,普通粘胶短纤维生产工艺流程,100,作 业 1、简述粘胶纤维的生产流程（原料浆粕 初生纤维 成品）及各主要工序的作用。 2、粘胶纤维产生皮芯结构的原因是什么？,101,其他类型再生纤维素纤维 1、粘胶强力纤维 全皮层，强度高，耐疲劳