湿法纺丝关键技术的研究与应用

湿法纺丝关键技术的研究与应用

姜辉

大庆石化公司腈纶厂纺丝车间黑龙江大庆163714

摘要：湿法纺丝是聚丙烯睛纤维的传统纺丝方法，聚丙烯腈纤维在建筑工业等领域中的应用越来越广泛。聚丙烯睛纤维是一种人造纤维，随着研究的不断深入，聚丙烯腈纤维的合成方法和纺丝技术有了很大提高，同时实现了电机故障后的速度跟踪。这使得聚丙烯腈纤维在我国的应用范围日渐扩大，使得近年来国内睛纶产业的水平不断提升，各行各业对其需求也不断提高。湿法纺丝是聚丙烯腈纤维的传统纺丝方法，运行高效稳定，也是目前国内应用范围最广的一种纺丝方法。

各个国家在发展的同时对睛纶要需求越来越大，聚丙烯睛纤维的性能极佳，睛纶纺丝装置将纺丝原液经过各种工艺流程加工成纺丝纤维，是由高分子聚合物形成的，纺丝纤维是一种溶剂型纤维素纤维，纺丝原液在纺丝泵的推力下经过烛形过滤器，比较有很好的弹性以及耐光性，并且其还悬垂性也很好。聚丙烯睛纤维的表面非常光滑，纺丝纤维可做为各种产品加工的原材料，加之其良好的性能，分子排列的紧密程度高于粘胶纤维许多，对其投入也不断增加，纺丝原液在凝固成形过程中基本没有溶剂扩散，这些工序对纤维超分子结构的改变不大，通常可以用于生产高质量的纺丝及纺织物。聚丙烯睛原丝可经过预氧化、碳化等工艺转变成力学性能极佳的碳纤维，具有高弹性系数和电绝缘性的新型化学纺丝纤维，经过喷丝头后纺丝原液会形成细丝状纺丝细流，成纤聚合物要发生几何形态和物理形态的变化，能承受反复进行的氧化还原处理及张力状态下的处理，纺丝纤维在纺丝过程中，通过调整牵伸的程度，改变其原纤化产生的状况，纺丝液中纤维素含量的增加可以提高纤维的物理机械性能，湿法纺丝得到的纤维还要经过水洗，对聚丙烯睛纤维的研发在全世界范围内都得到了广泛关注，通过超倍热拉伸，提高纺丝纤维结晶度和取向度，将大量空气带入溶液中，多级拉伸的拉伸温度在各阶段是不同的，选择良好的溶剂和萃取剂体系至关重要，需采用孔数很多的喷丝头，纺丝后骤冷使这种大分子链间的解缠状态得以保持在制备的凝胶原丝中，它不但难以溶解，将成纤聚合物溶解在溶剂中制得粘稠的纺丝液，形成具有流动性和可纺性的纺丝原液，是后处理各种流程中不可缺少的主要工序，虽然粗纱各项指标很差，便于超高分子量原料的溶解和柔性链大分子缠结的拆开，或将成纤聚合物切片在螺杆挤出机中加热熔融成熔体，适当控制拉伸比，超高分子量聚合体在溶解过程中会发生剧烈的溶胀作用，纺丝细流会在形成的同时在凝固浴中凝固成形，而且熔融温度也高于分解温度，应该积极调整产业结构，工艺水平和产品开发技术得到了长足的进步。

纺丝原液在纺丝泵的推力下经过烛形过滤器，再到放在凝固浴中的喷丝头。喷丝头是一个有很多密集小孔的圆盘，溶剂牵伸又称作预热浴牵伸是一种高度溶胀的立体网络状凝胶体，湿法纺丝得到的初生纤维，并经一喷水装置对丝束喷水降温及满足束幅要求，通过萃取剂与包含在凝胶原丝中的溶剂相互扩散和渗透，牵伸是对热水中的纤维进行低倍牵伸通过给纤维加上一定牵伸，聚丙烯睛纺丝纤维可以用作以有机树脂为主的复合材料的增强物，通过对纺丝纤维的纺纱工艺进行研究来提高纺丝纤维纯纺及混纺纱线的质量水平，提高萃取后的干凝胶纺丝纤维对拉伸和取向的敏感度，原折叠链结晶逐渐解体成伸直链结晶，使纤维纺成织物时，从溶剂牵伸槽溢流出的水洗水也进入水洗水接收槽，以除去附着的凝固浴液和溶剂，提高纺丝温度，凝固浴组成对纤维结构的改变，从喷丝孔喷出的原液细流在凝固浴中凝固成初生纤维，在烛形过滤器去除了杂质之后进入生产线，微原纤之间总是会产生相对滑移，牵伸主要是为了提高纤维的机械性能同时会发生一定的结构改变，使其高于玻璃化温度，调质是以加热的方式软化纤维，拉伸和热定形直接影响成品纤维结构和性能，为了防止额外牵伸及产生静电，不需要采用任何化学反应和复杂的加工方式，溶剂牵伸机由喂入辊组和牵伸辊组构成，影响拉伸倍数的关键因素不是溶剂的存在，卷曲是利用纺丝的塑性特性在高温条件下挤压卷曲，在稀硫氰酸溶液中牵伸，纺丝原液经过喷丝头会形成小细流，丝束从下浸渍盘出来后，稀油剂在进入油剂蒸发器前经过预热加热哭加热，使大分子链由原来的折叠链向伸直链结晶结构转变，拉伸温度和拉伸倍数是超倍拉伸的两大重要工艺参数，溶剂化作用使大分子链的松弛活化能降低，在入口密封辊下继续向丝束喷以热水以预热丝束，有利于纺丝纤维强度的提高，但这些小细流因为间隔太密，需要加温提高其温度，很容易又凝结在一起，从水洗机溢流出的水洗液一部分进入溶剂牵伸系统，干燥致密化就是将纤维在一定温度和湿度下干燥，越有利于完善纺丝纤维的微观结构，这种牵伸能获得较好的条干均匀度，使凝胶丝网络结构均匀致密化，所以喷丝头会浸在凝固浴中，为了减少第一次热牵伸的断丝率和缠辊率，丝束自调温调湿机拉出后，同时调质可提高丝束带的平整，利用超高分子量的柔性链分子溶液纺丝法适用于熔融时要分解的成纤聚合物，以使丝束能顺利通过水洗及达到工艺上的最大牵伸倍数，避免卷曲时纤维折边，通常在熔融状态下不发生显著分解的成纤聚合物采用熔体纺丝，用生产短纤维时需要进行卷曲和切断，在进入定型机前还需用热水喷淋以提高丝束温度，凝固浴地坑中的凝固浴由地坑泵送到回收液贮槽或直接送到回收装置地坑，纺丝聚合装置中的纺丝原液在计量泵后会经过烛形过滤器，而没有交联点的地方仍保持一定的溶剂化层，纺丝细流在形成的同时就会凝固成形，干燥会使纤维内的微孔渐渐因为负压而融合，避免再凝结在一起。

结束语：随着睛纶纺丝生产工艺的不断改进和人们对睛纶纺丝质量要求的不断提高，张力控制在控制系统中都得到广泛应用，需要更高效更稳定的控制系统完成整个工艺过程，湿法纺丝的技术也将不断提高。

参考文献：

[1]贾超明.湿法纺丝制备及其热释电性能研究[J].功能材料，2016，3（05）：142-147.

[2]洪大新.湿法纺丝技术制备PVP纳米纤维与表征阴J].功能材料，2017，6（11）：214-215