第五章 聚丙烯腈纤维.ppt

凝固浴浓度：凝固浴中NaSCN的浓度Cb↑ 双扩散速率↓ 成形速度↓ 以无机物水溶液为凝固浴时，因凝固能力较差，浴 中溶剂含量应低些，如NaSCN法，NaSCN含量为10% 左右。 以有机溶剂的水溶液为凝固浴时，其凝固能力较 强，故浴中溶剂含量应较高，以抑制高聚物的凝固速 度，获得结构较致密的初生纤维。如DMF法凝固浴中 溶剂含量50％～60％，DMA为50％左右。 第五章 聚丙烯腈纤维 第五章 聚丙烯腈纤维 凝固浴温度： T↑ 扩散系数增大，凝固过程加速，纤维结构疏松；随凝固浴温度降低，凝聚速度下降，凝固过程均匀，初生纤维结构紧密，成品的强度上升。NaSCN法20 ℃，DMF25 ℃，DMSO 35 ℃，超过临界值后，由于凝固过于剧烈，纤维截面由圆形变为肾形。 第五章 聚丙烯腈纤维 纤维凝固浴组成不同时纤维电镜照片 第五章 聚丙烯腈纤维 三、后处理 刚从凝固浴出来的丝条虽已凝固，但还不够充分， 实际上还是一种含有多量溶剂的冻胶，必须经过一系列 后加工(或称后处理），才能成为有实用价值的纤维。 后处理工序包括：拉伸、水洗、干燥致密化、卷曲、 热定型、上油、切断和打包等。 按工艺路线分为：先水洗后拉伸、或先拉伸后水洗 两中类型。 第五章 聚丙烯腈纤维 湿法纺丝及后处理工艺流程图 第五章 聚丙烯腈纤维 工业生产中，拉伸方法，可分为5种： 第五章 聚丙烯腈纤维 拉伸 喷丝头拉伸率 －58～－65％。 刚凝固的纤维是高度溶胀的冻胶体一般采取喷丝头负拉伸。 喷丝头拉伸率 V0，VL分别为纺丝原液挤出速度和初生纤维在第 一导辊上的卷取速度 。 熔体纺丝PET（POY）130～140%； PP：60% 先预拉伸，后高倍拉伸。预拉伸2倍左右，总拉伸8～11倍。在高倍拉伸前，应对冻胶体的初生纤维进行预热浴处理以降低其溶胀度，加强纤维结构单元之间的作用力，为进一步的高倍拉伸创造条件。 拉伸条件：预拉伸3％～4%NaSCN中45℃拉伸；高倍拉伸在95～100℃热水或蒸汽介质中拉伸。 拉伸后纤维的形态：初生纤维的微孔被拉长变细。 第五章 聚丙烯腈纤维 水洗目的：是洗去纤维上残存的溶剂，否则会影响 纤维质量，如纤维上NaSCN0.1％会使染料沉淀染得纤 维会有斑点。 水洗设备：长槽式和喷淋式等。 水洗温度：一般控制在50 ℃左右。 洗涤后含有溶剂的洗涤水溢流而出，导入回收车间 回收溶剂。 第五章 聚丙烯腈纤维 水洗 第五章 聚丙烯腈纤维 上油 上油目的：纤维具有平滑性，柔软性改善手感和抗静 电以利于后加工。 经浸渍法或油轮法上油，一般分为柔软浴和抗静电浴 两次上油。 干燥致密化 经拉伸后的纤维超分子结构基本形成，但由于成形时间短，纤维中还存在内应力和缺陷，经干燥致密化和热定型消除内应力和结构缺陷。 纤维致密化机理： 拉伸水洗后的纤维，其微孔被拉长拉细，内部充满水，在适当温度下进行干燥；大分子链段能较自由地运动；水分逐渐蒸发产生毛细管压力，使得微孔半径相应收缩，最后微孔融合。 干燥温度：干燥的温度应高于初级溶胀纤维的Tg。 干燥设备：帘板式干燥机和圆网式干燥机。干燥致密化后纤维的物理机械性能和染色性能具有很大提高。 第五章 聚丙烯腈纤维 第五章 聚丙烯腈纤维 卷曲 目的是增加纤维地抱合力，改善柔软性、弹性合保暖性。 卷曲前将纤维加热到Tg以上，按加热方式可分为干卷曲（蒸汽加热）和湿卷曲（热水加热）。 热定型 干燥致密化后，纤维的服用性能还较差，需要通过热定型来进一步改善纤维的超分子结构。 第五章 聚丙烯腈纤维 热定型的目的是提高纤维尺寸稳定性（热定型后PAN 沸水收缩率下降为4％以下）；进一步改善纤维的机械 性能；染色性能。 热定型中，纤维中大分子链段因热运动而产生解 取向。热定型温度越高，大分子解取向也随之加剧， 纤维的钩强，沸水收缩率降低。但温度过高，纤维发 黄，对纤维物理机械性能产生不良影响。 切断 为了使产品能很好地与棉或羊毛等混纺， 须将其切断成相应长度。 四、溶剂回收 溶剂回收的意义：节约消耗，降低成本 以NaSCN法生产腈纶为例 生产一吨纤维 聚合时 7吨 51％的NaSCN水溶液 纺丝时 28吨 12％的NaSCN水溶液 溶剂回收流程 NaSCN稀溶液→ 稀溶液蒸发→ 除SO4 → 除铁离子→ 供聚合时 用溶剂 由于NaSCN的腐蚀作用引进铁，二价 、三价铁都有阻聚作用，反应速度降低 三价铁与SCN根生成深红色络合物， 使纤维白度降低。 第五章 聚丙烯腈纤维 堵塞喷丝孔引起断头毛丝； 蒸发中易产生锅垢影响