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濕法紡絲實驗前紡絲溶液的制備——四川致研科技

更新時間:2023-09-19      點擊次數:1210

目前,在采用溶液紡絲法生產的主要化學纖維品種中,只有聚丙烯睛纖維既可采用一步法又可采用二步法紡絲,其他品種的成纖聚合物,無法采用一步法生產工藝。雖然采用一步法省去了聚合物的分離、干燥、溶解等工序,可簡化工藝流程,提高勞動生產率,但制得的纖維質量不穩定。

采用二步法時需要選擇合適的溶劑將成纖聚合物溶解,所得的溶液在紡絲之前還要經過混合、過濾和脫泡等工序,這些工序總稱為紡前準備。

1. 成纖聚合物的溶解

線型聚合物的溶解過程是先溶脹后溶解。即溶劑先向聚合物內部滲入,聚合物的體積不斷增大,大分子之間的距離增加,最后大分子以分離的狀態進入溶劑,從而完成溶解過程。

用于制備紡絲溶液的溶劑必須滿足下列要求:

a. 在適宜的溫度下有良好的溶解性能,并使所得聚合物溶液在盡可能高的濃度下具有較低的黏度。

b. 沸點不宜太低,也不宜過高。如沸點太低,溶劑揮發性太強,會增加溶劑損耗并惡化勞動條件;沸點太高,則不宜進行干法紡絲,且溶劑回收工藝比較復雜。

c. 有足夠的熱穩定性和化學穩定性,并易于回收。

d. 應盡量無毒、無腐蝕性,并不會引起聚合物分解或發生其他化學變化。

在纖維素纖維生產中,由于纖維素不溶于普通溶劑,所以通常是將其轉變成衍生物(纖維素黃原酸、纖維素醋酸)之后,再溶解制成紡絲溶液。采用溶劑紡絲工藝,可以用 N-甲基嗎-N -氧化物的水溶液,直接溶解纖維素,制成紡絲溶液。

 

化學纖維生產中常用的紡絲溶劑

成纖聚合物

溶劑

纖維素黃原酸醋

氫氧化鈉的水溶液

纖維素

N-甲基嗎啉氧化物一水(NMMO-H2O)、二甲基乙酰胺一氯化鋰(DMAC——LiCl)、液氨一硫氰酸銨(NH3-NH4SCN)、

醋酸纖維素

丙酮

甲殼素

8%氯化鋰的二甲乙胺酰或濃酸及無水甲酸

殼聚糖

礦酸、有機酸及弱酸稀溶液

聚丙烯睛

二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、硫氰酸鈉、硝酸或氯化鋅的水溶液等

聚乙烯醇

聚氯乙烯

丙酮與二硫化碳、丙酮與苯、環己酮、四氫呋喃、、二甲基甲酰胺、丙酮

聚對苯二甲酰對苯二胺

濃硫酸、含有 LiCl的二甲基亞砜



 


,化學纖維生產中采用的有些溶劑或多或少存在著不穩定、有毒、不易回收、價格昂貴等缺點。一種代替易揮發溶劑一一-離子液體,正在研究和開發之中。離子液體是在室溫及相鄰溫度范圍內由離子組成的有機液體。常見的離子液體通常由烷基吡啶或雙烷基咪陽離子與四氟硼酸根、六氟磷酸根、硝酸根、鹵素等陰離子組成。它們具有極性強、不揮發、不易氧化、不易燃易爆、對無機和有機化合物有良好的溶解性和對絕大部分試劑穩定等優良特性,因此被稱為綠色溶劑。

紡絲溶液的濃度根據纖維品種和紡絲方法的不同而異。通常,用于濕法紡絲的紡絲溶液濃度為 3%25%;用于干法紡絲的紡絲溶液濃度一般在 25%~35%

因溶解過程所需時間較長,目前生產中大多采用間歇式分批操作的溶解機,它由帶有夾套(可加熱或冷卻)的圓筒形機身攪拌器及傳動裝置等組成。


2.紡絲溶液的混合、過濾和脫泡

混合的目的是使各批紡絲溶液的性質(主要是濃度和黏度)均勻致。

過濾的目的是除去雜質和未溶解的高分子物。紡絲溶液的過濾,一般采用板框式壓濾機過濾材料選用能承受一定壓力并具有一定緊密度的各種織物,一般要連續進行 2~4 道過濾后一道過濾所用的濾材應比前一道更致密,這樣才能發揮應有的效果。

脫泡是為了除去留存在紡絲溶液中的氣泡。這些氣泡在紡絲過程中會造成斷頭、毛絲和氣泡絲而降低纖維質量,甚至使紡絲無法正常進行。脫泡過程可在常壓或真空狀態下進行。在常壓下靜置脫泡,因氣泡較小,氣泡上升速率很慢,脫泡時間很長。在真空狀態下脫泡,真空度越高,液面上壓力越小,氣泡會迅速脹大,脫泡速度可大大加快。



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