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目前,在采用溶液紡絲法生產(chǎn)的主要化學(xué)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(wú)法采用一步法生產(chǎn)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(jiǎn)化工藝流程,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,但制得的纖維質(zhì)量不穩(wěn)定。

采用二步法時(shí)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(jīng)過(guò)混合、過(guò)濾和脫泡等工序,這些工序總稱(chēng)為紡前準(zhǔn)備。

1. 成纖聚合物的溶解

線型聚合物的溶解過(guò)程是先溶脹后溶解。即溶劑先向聚合物內(nèi)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(tài)進(jìn)入溶劑,從而完成溶解過(guò)程。

用于制備紡絲溶液的溶劑必須滿(mǎn)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(diǎn)不宜太低,也不宜過(guò)高。如沸點(diǎn)太低,溶劑揮發(fā)性太強(qiáng),會(huì)增加溶劑損耗并惡化勞動(dòng)條件;沸點(diǎn)太高,則不宜進(jìn)行干法紡絲,且溶劑回收工藝比較復(fù)雜。

c. 有足夠的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,并易于回收。

d. 應(yīng)盡量無(wú)毒、無(wú)腐蝕性,并不會(huì)引起聚合物分解或發(fā)生其他化學(xué)變化。

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

目前,化學(xué)纖維生產(chǎn)中采用的有些溶劑或多或少存在著不穩(wěn)定、有毒、不易回收、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。一種代替易揮發(fā)溶劑一一-離子液體，正在研究和開(kāi)發(fā)之中。離子液體是在室溫及相鄰溫度范圍內(nèi)由離子組成的有機(jī)液體。常見(jiàn)的離子液體通常由烷基吡啶或雙烷基咪唑季銨陽(yáng)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(qiáng)、不揮發(fā)、不易氧化、不易燃易爆、對(duì)無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物有良好的溶解性和對(duì)絕大部分試劑穩(wěn)定等優(yōu)良特性,因此被稱(chēng)為綠色溶劑。

紡絲溶液的濃度根據(jù)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%一25%;用于干法紡絲的紡絲溶液濃度一般在 25%~35%。

因溶解過(guò)程所需時(shí)間較長(zhǎng),目前生產(chǎn)中大多采用間歇式分批操作的溶解機(jī),它由帶有夾套(可加熱或冷卻)的圓筒形機(jī)身、攪拌器及傳動(dòng)裝置等組成。

2.紡絲溶液的混合、過(guò)濾和脫泡

混合的目的是使各批紡絲溶液的性質(zhì)(主要是濃度和黏度)均勻一致。

過(guò)濾的目的是除去雜質(zhì)和未溶解的高分子物。紡絲溶液的過(guò)濾，一般采用板框式壓濾機(jī)，過(guò)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(xù)進(jìn)行 2~4 道過(guò)濾。后一道過(guò)濾所用的濾材應(yīng)比前一道更致密,這樣才能發(fā)揮應(yīng)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(guò)程中會(huì)造成斷頭、毛絲和氣泡絲而降低纖維質(zhì)量,甚至使紡絲無(wú)法正常進(jìn)行。脫泡過(guò)程可在常壓或真空狀態(tài)下進(jìn)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(shí)間很長(zhǎng)。在真空狀態(tài)下脫泡,真空度越高,液面上壓力越小,氣泡會(huì)迅速脹大,脫泡速度可大大加快。

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