03粘胶纤维生产用原料.doc

第三节 粘胶纤维生产用原料 粘胶纤维的基本原料是纤维素（浆粕），生产过程中还需用多种化工材料，如烧碱、二硫化碳、硫酸、硫酸钠、硫酸锌、硫化钠、水、油剂、消光剂及各种助剂。表4-2列出了几种粘胶纤维的主要原材料消耗量，仅供参考。 表4-2 几种粘胶纤维的主要原材料消耗量 项? 目 规? 格 每? 吨? 纤? 维? 消? 耗? 量 普通短纤维 普通长丝 富强纤维 强力纤维 浆粕/t烧碱/t二硫化碳/t硫酸/t硫酸锌/kg水分10%100%100%100%1.021.060.600.670.300.320.870.8954571.081.120.650.690.310.321.201.2654601.041.120.680.770.340.401.051.2040501.121.161.111.180.300.341.401.50370400备注：二硫化碳和硫酸锌消耗量中未扣除回收量 一、浆粕 （一）浆粕的结构特点 浆粕是生产粘胶纤维的主要原料，按原料来源，分为木浆、棉浆和草浆（甘蔗渣、芦苇、竹子）。纤维素是浆粕的主要成分。目前生产粘胶纤维的主要原料是木浆和棉浆。 纤维素分子量大，一般在100万以上，其化学结构是由D葡萄糖酐（1-5）以-1，4甙键联接而成的线型大分子，分子式为(C6H10O5)n，结构式为： n代表D葡萄糖酐的数目，即聚合度 纤维素和其它高分子一样，具有分子量的不均一性。纤维素不是一种均一的物质，而是一种不同分子量的混合物。在工业上分为：纤维素（也称为甲种纤维素，简称甲纤）、纤维素、纤维素。后两种纤维素统称为半纤维素。纤维素是植物纤维素在特定条件下不溶于20的17.5%NaOH溶液的部分；溶解的部分称为半纤维素。纤维素是以上溶解部分用醋酸中和又重新沉淀分离出来的那一部分纤维素。仍然溶解而不能沉淀的部分为纤维素。聚合度越低纤维素越易溶解，故纤维素的聚合度在200以上，纤维素的聚合度在140200，纤维素的聚合度在10140。半纤维素含量越高，给粘胶制造工艺带来许多不利因素，同时，制出的产品机械性能较差。 （二）浆粕的质量控制 粘胶浆粕的重要指标是纤维素含量、灰分、树脂含量、粘度、吸碱性能和反应性能。 1纤维素含量 工业上通常用纤维素和半纤维素来表征浆粕的纯度。即浆粕浸渍在20、17.5%NaOH水溶液中，在45min内不溶解的部分称为纤维素，溶解部分为半纤维素。 提高浆粕的纤维素含量，不仅可提高成品纤维的得率，提高设备生产能力，降低化工原料消耗量和简化浸渍碱液回收，而且还能提高成品纤维质量。半纤维素含量高，影响到其后的浸渍、老成、黄化、过滤、熟成等工艺过程，也降低了成品纤维的品质。 2灰分 指浆粕经高温灼烧后的残余物，主要成分是SiO2、铁、镁、钙等，它们使粘胶的粘度增高，并能与酸生成不溶性盐如CaSO4，MgSO4，从而降低酸浴的透明度或堵塞喷丝头，而且硅酸盐颗粒易将纤维切断，降低纤维的强力；灰分中的铁、铜、锰等能加速碱纤维素的老成降解，使工艺不稳定，最终影响粘胶纤维的强度和色泽。 灰分的来源主要有两个方面：原料本身；各种溶剂、水、环境条件。 3树脂 浆粕中含有少量树脂，有利于过滤；树脂含量过多，会影响黄化反应的均匀性，使粘胶变得浑浊，堵塞喷丝孔。 4聚合度 要求纤维素聚合度适中，聚合度分布分散性小。随着聚合度的增加对纤维的断裂强度、延伸度以及疲劳性能都有好处，故制备高强度、高聚合度纤维（如强力粘胶纤维、高性能粘胶纤维），要求较高聚合度。但聚合度过高，则因制得的粘胶粘度过高而致过滤困难，或者需要延长碱纤维素的老成。各种粘胶纤维浆粕中纤维素的聚合度差异较大，其聚合度通常为5001000。实践证明，聚合度大于1200的纤维素由于黄化性能和黄酸酯的溶解性能差会造成粘胶过滤困难；聚合度小于200的纤维素，由于其半纤维素特征，亦会使粘胶过滤困难，且纤维的强度、耐磨性能和耐疲劳性能下降。 5吸碱性 吸碱性通常是以吸碱值（浆粕吸碱后重量增加的百分比）、膨润度（浆粕吸碱后体积增加的百分比）和吸碱厚度（将浆粕条一端浸入17.5%NaOH水溶液中，5min碱液被吸上的mm数）来表示。 浆粕吸碱值过低，则浆粕浸渍时易上浮，采用连续浸渍压榨机时，投料困难，浆粥浓度不均匀；浆粕吸碱值过高，则浆粕表面迅速膨润，使纤维毛细管很快被堵塞，碱液渗透困难，碱纤维素不均匀。 生产上，如果浆粕吸碱值过低，应采取降低浸渍温度，降低浸渍碱液浓度进行调整，还可以在浸渍时加入0.3%（对纤维素）的渗透剂（如聚氧乙烯脂肪胺类）来提高浆粕浸渍时的吸碱能力；如果浆粕吸碱值过高，应采取提高浸渍温度，提高浸渍碱液浓度进行调整，以防止过度膨润。 6反应性 反应性指浆粕在碱化、黄化及生成的黄酸酯的溶解等性能。它表示浆粕在消耗合理数量的NaOH和CS2之后，是否能得到溶解性良好的纤维素黄酸酯和易于过滤的粘胶。反应性能好，NaOH和CS2的消耗量少，溶解性能和过滤性能好，所得到的粘胶可纺性好。 木浆粕质量标准见表4-3，棉浆粕质量标准见表4-4。 表4-3 木浆粕质量标准 指标名称 人造丝浆 短纤维浆 一等 二等 一等 二等 -纤维素/%多缩戊糖/%粘度/10-4Pa?s树脂、脂肪/%灰分/%白度/%尘埃度：500g绝干浆板中尘埃点个数 3mm2以下（个） 35mm2以下（个） 大尘埃：大于5mm2的尘埃 定积重量/g/m2膨润度/%吸碱值/%9041802200.40.1290802不许有 600502604004005508941702300.50.15851004不许有 600502604004005508941902200.40.08801004不许有 600502604004005508841902300.50.18781404不许有 60050260400400550表4-4 棉浆粕质量标准 指标名称 人造丝浆 短纤维浆 一等 二等 一等 二等 -纤维素/%粘度/10-4Pa?s灰分/%白度/%小尘埃：3mm2以下（mm2/500g） 中大尘埃：3mm2以上（个/5m2） 定积重量/g/m2膨润度/%吸碱值/%961051700.0782402500700170400550951071800.0980604不符合一等品 160400550931101300.0880702500700170400550921081320.1278904不符合一等品 160400550从表4-3、表4-4看出，长丝浆粕的纤维素含量高，波动范围较小；半纤维素含量低；粘度均匀；树脂及蜡质含量低；灰分含量低；白度高；尘埃度低；含铁量低。这些良好的指标控制从原料上解决了粘胶长丝对浆粕的质量要求。 二、其它化工原料 （一）烧碱 烧碱俗称固碱、苛性钠、烧碱、火碱，学名氢氧化钠。无色透明结晶体，吸湿性强，易溶于水，溶解时放出大量热。暴露空气中吸湿后呈粘稠状液体，也溶于甘油、乙醇，不溶于乙醚和丙酮。腐蚀性强，能破坏纤维和有机组织。高温下能腐蚀碳钢。吸收空气中二氧化碳后，生成碳酸氢钠和碳酸钠，能与酸类中和成盐。 烧碱制造方法有：苛化法、水银电解法和隔膜电解法。其中，水银电解法和采用离子交换膜的隔膜电解法所生产的产品纯度高，适宜粘胶纤维生产用料。 粘胶纤维生产对烧碱质量要求很高，含杂质越少越好。盐类杂质，如NaCl、Na2CO3等，影响浆粕浸渍时膨润不匀，使碱纤维素黄化不正常；盐类又是强电解质，使粘胶熟成过快；烧碱中的铁和锰等杂质，能使碱纤维素老成加快；此外。铁质还影响粘胶过滤，或者受氧化作用生成有色物质，斑染纤维。 （二）二硫化碳 外观为无色或淡黄色透明油状液体，易燃、有毒，有恶臭，但纯CS2并无恶臭，只有微弱芳香味，CS2恶臭来自于无机的或有机的硫化物杂质。 CS2沸点46.4，是一种优良溶剂，也是一种无色易挥发的可燃液体。CS2气体与空气混合后有强烈爆炸性。CS2对人体有毒性，能通过呼吸系统和皮肤进入人体，因此，在生产、运输、贮存和使用等过程中应采取特别相应的安全措施。 CS2在水中溶解度很小（20时0.2%），比重又大，因此运输、贮存时多用水封。 CS2是由含碳物质（如木炭、焦炭、甲烷、丙烯、石油混合气等）与硫磺蒸气在高温下反应生成。根据加热方式不同，又分为电炉法、外烧炉法、沸腾床法和等离子法。CS2在粘胶纤维生产中用于碱纤维素黄化，生成的纤维素黄酸盐，用稀碱溶解制成粘胶。 （三）硫酸 纯硫酸是无色、透明的油状液体，密度1.834g/cm3，沸点338，凝固点10，硫酸是强酸、强氧化剂和腐蚀剂，硫酸与水混溶时放出大量热量，使用时特别注意。 粘胶生产用硫酸要有较高的纯度，而且其中氧化氮、铁、铅等杂质不能过多。粘胶纤维生产用硫酸主要配置粘胶纤维凝固浴。 （四）硫酸钠 硫酸钠（Na2SO410H2O）又名芒硝，无色晶体，带苦咸味。相对密度1.462，熔点324；100时失去全部结晶水转化为晶体。工业用无水硫酸钠又名元明粉，含硫酸钠9097%。粘胶纤维生产用硫酸钠主要