第8章 新型化学纤维

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1、第八章新型化学纤维的性能及生产一、Lyocell纤维（一）概述莱塞尔（Lyocell）纤维是目前已实现工业化生产的使用有机溶剂法的再生纤维素纤维，它是以季铵类氧化物N－甲基吗啉－N－氧化物（简称NMMO）为溶剂，将纤维素浆泊溶解后进行纺丝而成。工艺流程简单，生产周期短：粘胶纤维和Modal纤维：40h；Lyocell：3h生产中不污染环境：溶剂回收率99.9%原材料消耗少：粘胶纤维：1.73～2.50t烧碱等化工料/t纤维Lyocell纤维：0.05～0.08tNMMO/t纤维原料丰富：木材、棉短绒、甘蔗渣产品：棉的舒适性、涤纶的强度、粘胶纤维的悬垂性

2、、蚕丝般的手感第一节新型再生纤维素纤维（二）Lyocell纤维结构及性能1．Lyocell纤维结构分子结构纤维素，聚合度400～700（生产过程物理过程，木浆纤维素结构没有被破坏，聚合度较高→纤维强度较高）形态结构皮芯层结构；截面（椭圆形或圆形）；纵向（光滑均一）聚集态结构高结晶（Lyocell63.9%，粘胶40%）且晶粒较大（使纤维弹性模量、刚性、脆性及织物尺寸稳定性提高）、高取向（Lyocell双折射率0.05～0.07；粘胶0.02）2．性能机械性能——强度：较高（原因：纤维素不降解、结晶度高、取向度高）湿强≥80%干强→生产高支轻薄纱线织物—

3、—伸长：较低，→→织物水洗后变形小——初始模量和湿模量：较高→织物尺寸稳定性↑、抗皱↑——勾结强度：较大沸水收缩率较小（Lyocell2.68%；粘胶4.09%）——原因：Lyocell结晶度较大，晶粒较大对碱溶液的稳定性较高→丝光处理吸湿膨润性吸湿膨润的异向特点（径向40%，轴向0.03%）纺丝牵伸诱导结晶→原纤的结晶化沿纤维轴向排列→轴向结合力↑；径向力↓→层状排列→湿润下→分子进入无定形区→大分子链间的横向结合被切断→分子间距加大→纤维变粗较高的径向膨润率→织物湿加工困难较低的纵向膨润率→在湿加工后尺寸稳定性好舒适性回潮率↑、保水率↑→人出汗时吸

4、收汗液↑→热传导能力和汗湿汽传导能力↑→当人体蒸发的汗液和热量被织物吸收后，又能很快从织物表面扩散出去→人体感到凉爽（三）Lyocell纤维原纤化原纤化定义湿态下纤维与纤维或与金属等物体发生湿磨损时，原纤沿纤维主体剥离成为直径小于1～4μm的巨原纤以及进而裂为更加细小的微原纤的过程原纤化结果微小细原纤部分脱离纤维主体→纤维或织物多毛→染色后：无光、可洗烫性差Lyocell纤维与原纤化——纺丝过程：干湿法纺丝→纤维皮芯结构（皮层结构致密且较薄；芯层结构疏松且较厚）→原纤化——水溶胀作用纤维轴向有排列规则的微孔（直径15～30nm）→水溶胀↑纤维较高的结晶

5、度和取向度，而微纤间的横向结合力较弱→湿润下→非晶态或无定形态的纤维素吸收相当于自身重量几倍的水而膨胀伸长→部分氢键被破坏→结合力减弱→由于连续摩擦及振动→原纤从纤维表面分离出来→原纤化原纤化控制——纤维制造阶段：纺丝中加入交联剂+调整纺丝工艺参数+对纤维进行处理——染整阶段：机械控制+纤维素酶处理+交联处理——染色交联：选用多官能团的染料（活性染料）原纤化应用仿桃皮+仿麂皮（四）Lyocell纤维生产工艺控制及主要设备Lyocell纤维生产工艺流程1．工艺控制原料准备——浆粕：木浆或棉浆，纯度大（α纤维素96.5%～99%），聚合度小（650～700

6、：纤维素降解不明显）——溶剂：NMMO（含水4.5%～19%）纺丝液制备——纤维素的溶解：浆粕+NMMO+水→90～125℃，2h→黏稠溶液（纤维素15%～18%，黏度700～750Pa·s）——过滤脱泡纺丝干喷湿法纺丝，即通过空气夹层的湿法纺丝。Lyocell纤维纺丝拉伸装置示意图1—原液罐2—计量泵3—喷丝头组件4—空气夹层5—凝固浴6—导丝辊7—水洗浴8—卷绕辊——喷丝孔孔经及长径比：0.10～0.15mm，长径比↑→纺丝流体在喷出前取向↑→拉伸↑——气体夹层高度：拉伸和轴向变形主要区段。30mm；高度↑↑→纺丝线的液流段太长→断裂——凝固条件：

7、凝固浴浓度：50%NMMO（浓度↑↑→双扩散速度↓↓→凝固速度↓↓；浓度↓↓→表层凝固↑↑→阻碍双扩散→内层凝固速度↓↓）凝固浴温度：15℃——拉伸倍数：7～12，主要在气体夹层区，拉伸倍数↑↑→纤维双折射率↑↑→断裂强度↑↑——纺丝速度：40～50m/min，纺丝速度↑↑→产量↑↑纤维后处理及后加工Lyocell纤维凝固后，经过水洗、上油、干燥、卷曲、切断、打包就可出厂。溶剂回收2．Lyocell纤维的生产设备.由制浆机、薄膜蒸发机构成的纺丝液制备体系1—称重传送皮带2—电动机3—转子4—物料进口5—加热介质进口6—旋转叶片7—供热夹套8—水蒸气排出

8、口9—浓浆排出泵10—浓缩的浆粕悬浮液11—接受器12—加热介质出口13—内壁14—分配环15