腈纶第四次课

1、第六节第六节 聚丙烯腈纤维后加工聚丙烯腈纤维后加工 （post treatment；post processing）一、湿法成形湿法成形PAN纤维后加工工艺路线纤维后加工工艺路线 （mathod of PAN fiber post processing）初生纤维初生纤维(as-spun fiber) 拉伸拉伸(drawing) 水洗水洗(water flushing) 上油（上油（oiling） 干燥致密化干燥致密化(dry densification) 卷曲卷曲(crimping) 热定型热定型(heat setting) 干燥干燥(drying) 切断切断(cutting) 打包打包(wr

2、apping；packing)预热浴预热浴湿热二段拉伸湿热二段拉伸（drawing in preheating bath and wet-heating drawing）初生纤维初生纤维(as-spun fiber) 预热浴拉伸（预热浴拉伸（drawing in preheating bath） 湿热拉伸（湿热拉伸（wet drawing） 水洗水洗(water flushing) 上油（上油（oiling） 干燥致密化干燥致密化(dry densification)(水或蒸汽；浴温：水或蒸汽；浴温：95100；拉伸；拉伸810倍倍) （水洗到溶剂含量小于（水洗到溶剂含量小于0.1%）(506

3、0；2.53% 溶剂；拉伸溶剂；拉伸 1.52.5倍倍)二、二、 各工序的主要作用及工艺条件各工序的主要作用及工艺条件 （actions of each sequence and process conditions）1、拉伸（、拉伸（drawing）预热浴拉伸（预热浴拉伸（drawing in preheating bath）A、预热浴拉伸的目的（、预热浴拉伸的目的（purpose or aim）(a) 脱溶剂化脱溶剂化(b) 加强结构单元之间的作用力加强结构单元之间的作用力(c) 脱除大分子中氰基与水分子的缔合体脱除大分子中氰基与水分子的缔合体(d) 提高可拉伸性提高可拉伸性 B、预热浴拉

4、伸的温度（、预热浴拉伸的温度（drawing temperature）预热浴拉伸的温度为预热浴拉伸的温度为5565。（2）湿热拉伸）湿热拉伸(wet-heating drawing) A、拉伸介质（、拉伸介质（medium of drawing）先拉伸后水洗先拉伸后水洗一定浓度的溶剂为介质一定浓度的溶剂为介质先水洗后拉伸先水洗后拉伸水为介质水为介质 B、拉伸倍数（、拉伸倍数（drawing ratio） 一般腈纶的总拉伸倍数为一般腈纶的总拉伸倍数为10倍以上倍以上（3）拉伸后纤维形态结构的变化）拉伸后纤维形态结构的变化 （fiber morphology after drawing） a. 初

5、生纤维的微孔拉长变细初生纤维的微孔拉长变细 b. 生成由大分子链束组成的微纤生成由大分子链束组成的微纤 c. 微纤与微纤之间有结点连接微纤与微纤之间有结点连接2、水洗（、水洗（water flushing） 水洗的目的（水洗的目的（purpose）: 主要是除去丝束中含有的一定量的溶剂，一般溶剂含量小于主要是除去丝束中含有的一定量的溶剂，一般溶剂含量小于0.1%。 水洗温度（水洗温度（temperature of water）: 水洗温度一般为水洗温度一般为50左右左右3、上油（、上油（oiling） 上油的目的：上油的目的： 增加纤维之间的抱合力增加纤维之间的抱合力 增加抗静电性，减少摩擦增

6、加抗静电性，减少摩擦 提高纺织加工性能提高纺织加工性能 毛型腈纶的上油率：毛型腈纶的上油率：0.20.3% 棉型腈纶的上油率：棉型腈纶的上油率：0.40.5%4、干燥致密化（关键工序）（、干燥致密化（关键工序）（dry densification）（1）干燥致密化的作用（）干燥致密化的作用（action of dry densification） A、去除水分、去除水分 B、消除拉伸后纤维内部存在的内应力及存在的缺陷，、消除拉伸后纤维内部存在的内应力及存在的缺陷， 并提高尺寸稳定性。并提高尺寸稳定性。 C、使纤维内部孔洞弥和，结构紧密，提高强度及染色均匀性。、使纤维内部孔洞弥和，结构紧密，提高

7、强度及染色均匀性。（2） 干燥致密化后纤维结构的变化干燥致密化后纤维结构的变化 （fiber structure after dry densification） A、 微孔和裂隙融合微孔和裂隙融合 B、纤维密度提高，比表面积下降（、纤维密度提高，比表面积下降（290m2/g下降到下降到0.50.9m2/g） C、序态结构加强，、序态结构加强，Tg升高升高 D、脱溶胀引起纤维径向轴向收缩、脱溶胀引起纤维径向轴向收缩 E、结晶粒子大小和准晶区取向度的变化、结晶粒子大小和准晶区取向度的变化 结晶粒子变大（结晶粒子变大（30A 50A）,准晶区取向度准晶区取向度不变或略下降。不变或略下降。（3）干燥

8、致密化后纤维性能的变化）干燥致密化后纤维性能的变化 （fiber properties after dry densification） A、透光率增加、透光率增加20% 93%，白度下降；，白度下降； B、染色的均匀性增加、染色的均匀性增加 C、物理机械性能提高、物理机械性能提高（4）干燥致密化的机理（）干燥致密化的机理（mechanism of dry densification） A、要有适当的温度、要有适当的温度T Tg，使大分子链段能比较自由地运，使大分子链段能比较自由地运 动，使孔洞压缩并融合；动，使孔洞压缩并融合；B、脱除水分时存在微孔负压（毛细管压力），使水分蒸发。、脱除水分时

9、存在微孔负压（毛细管压力），使水分蒸发。（5）干燥致密化的工艺条件）干燥致密化的工艺条件 （process conditions of dry densification） A、温度和时间、温度和时间 (temperature and time) 干燥的温度：应高于纤维的玻璃化温度。干燥的温度：应高于纤维的玻璃化温度。 对于常用的圆网半松弛式干燥机各区温度控制如下：对于常用的圆网半松弛式干燥机各区温度控制如下： 区：区：130， 区：区：115，区：区：105， 区：区：95， 区：区：80，区：区：70干燥时间：干燥时间：18分钟分钟B、介质的相对湿度（、介质的相对湿度（relative h

10、umidity of medium）C、张力、张力(stress)5、热定型（、热定型（heat setting）热定型的目的热定型的目的 （1）热定型过程中纤维结构的变化）热定型过程中纤维结构的变化 (effect of heat setting on fiber supermolecular structure) 结构主要是发生两种变化：结构主要是发生两种变化： 一是晶粒尺寸变大，二是取向度下降。一是晶粒尺寸变大，二是取向度下降。（2）热定型对腈纶性能的影响）热定型对腈纶性能的影响 (effect of heat setting on fiber property) 沸水收缩率下降（沸水收

11、缩率下降（8%下降到下降到2%）；）； 钩强、钩伸上升；钩强、钩伸上升； 染色均匀性增加。染色均匀性增加。（3）热定型的工艺条件（）热定型的工艺条件（process conditions of heat setting） A、介质的种类（、介质的种类（kind of medium） 常用的热定型传热介质：常用的热定型传热介质： 热板、空气浴、水浴、饱和蒸汽或过热饱和蒸汽浴等五种热板、空气浴、水浴、饱和蒸汽或过热饱和蒸汽浴等五种 腈纶常采用汽蒸定型腈纶常采用汽蒸定型 B、 温度（温度（160）（）（temperature） 热定型温度首先应低于热定型温度首先应低于PAN分解温度，一般为分解温度，一般为160左右。左右。 C、热定型时间（、热定型时间（time） 热定型时间与加热介质、定型温度等有关。热定型时间与加热介质、定型温度等有关。 120时，定型时间时，定型时间14分钟，分钟，160时只要时只要10秒钟，高于秒钟，高于 160时时间更短。时时间更短。6、卷曲（、卷曲（crimping）卷曲的目的卷曲的目的