第六章 天然纤维与再生纤维
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2.黏胶纤维的性能
粘胶纤维的基本组成是纤维素 。普通粘胶纤维的截面呈锯齿形皮芯 结构，纵向平直有沟槽。而富纤无皮芯结构，截面呈圆形。 粘胶纤维具有良好的吸湿性，在一般大气条件下，回潮率在13%左 右。吸湿后显著膨胀，直径增加可达50%，所以织物下水后手感发 硬，收缩率大。 普通粘胶纤维的断裂强度比棉小；断裂伸长率大于棉，为16%~22%； 湿强下降多，约为干强的50%，湿态伸长增加约50%。其模量比棉 低，在小负荷下容易变形，而弹性回复性能差，因此织物容易伸长， 尺寸稳定性差。富纤的强度特别是湿强比普通粘胶高，断裂伸长率 较小，尺寸稳定性良好。普通粘胶的耐磨性较差，而富纤则有所改 善。 粘胶纤维的化学组成与棉相似，所以较耐碱而不耐酸，但耐碱耐酸 性均较棉差。富纤则具有良好的耐碱耐酸性。同样粘胶纤维的染色 性与棉相似，染色色谱全，染色性能良好。此外粘胶纤维的热学性 质也与棉相似，密度接近棉为1.50~1.52g/cm3。
素（β纤维素：聚合度50～200；γ纤维素：聚合度＜50）
半纤维素的危害
影响浸渍：半纤维素→溶于碱液→碱液黏度↑→碱液向浆粕 内部的扩散↓→浆粕中半纤维素溶出率↓→碱纤维素质量不 匀
延长老成时间：半纤维素平均聚合度＜纤维素平均聚合度→ 前者链末端基（醛基）潜在数量↑→醛基易被氧化→消耗反 应介质中的氧→碱纤维素老化时间↑
6.2 纤维素纤维
1.概述 再生纤维素纤维—以从木材、棉短绒以及植物茎杆 等提取出的精制天然纤维素为原料，先将其制备成 纤维素或其衍生物的纺丝溶液，后再经纺丝制得的 一类纤维的总称。
CH2OH
HH OH
OH
O
O
H H
H OH
H
OH
OH HH
HH
O
O
CH2OH
CH2OH
H H
O
O
OH H H
H OH
H
倒温黄化：初温30～33℃，终温25～27℃；
黄化温度曲线 1—升温黄化 2—倒温黄化 3—定温黄化
纤维素由大量葡萄糖残基彼此按照一定的联接原则，即通过第一个、 第四个碳原子用β键联接起来的不溶于水的直链状大分子化合物。在纤 维素的化学结构式的构造单元中，含有三个游离醇羟基，这三个游离 醇羟基中，一个是伯羟基，两个是仲羟基，分别处在2、3、6三个碳 原子上 。
2）纤维素的聚集态结构
结晶度：纤维素中结晶区的重量对纤维素总重量的百分比。
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二硫化碳加入量：=30～35%甲纤（此时，酯化度50，溶于稀碱和水）
二硫化碳↑→影响粘胶熟成，生产成本↑ 二硫化碳↓→黄化反应不完全 黄化温度：初温21～22℃，终温28～30℃， 黄化温度↑→黄化反应速度↑ →纤维素氧化裂解速度↑→聚合度 ↓ →黄化反应（放热） ↓ →黄酸钠的酯化度↓ 黄化反应是放热反应，故夹套冷却水升温黄化：初温21～23℃，终温28～ 30℃；
11
（一）浆粕的准备 影响：波动↑→浸渍时渗透到浆粕内的碱液被
稀释的浓度不同→ 浆粕膨润性不均匀→ 碱纤维素不均匀→老成、黄化 不均匀→粘胶 过滤↓→成品纤维质量↓
聚合度：200-1200
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（二）碱纤维素的制备 包括浆粕的浸渍（碱化）、碱纤维素的压榨、碱纤维素的粉碎
（1）碱纤维素制备原理：纤维素的浸渍（碱化），纤维素在碱液中变 成碱纤维素；溶出半纤维素；浆粕膨化，提高反应性
压榨后碱纤维素组成：α-纤维素30～31%，氢氧化钠16～17%
影响压榨的因素： 1、浆粕：棉浆较木浆容易压榨；膨胀度小的较膨胀度大的容易压榨；短纤 维的碱纤维素层的透液能力差，再加上短纤维被压榨液带走而使碱液中悬浮 物增多或堵塞压辊的沟道或孔眼，压榨困难； 2、浸液：浸渍时，凡能使纤维素膨润和使浆粥粘度上升的因素→压榨困难 3、设备：连续式浸压机因压辊的沟槽或网眼堵塞，压榨困难和压榨不匀
浆粥浓度↓→→碱液与纤维素接触↑→碱纤维素生成与半纤维素溶出↑
→浸渍机单机生产能力↓ →回收碱液耗能大、浆粥压榨困难 浆粥浓度↑→碱液与纤维素接触↓→碱纤维素生成与半纤维素溶出↓
（2）压榨
作用：压出多余碱；除去半纤维素及杂质；提高碱纤维素纯度；减少黄化副 反应；
压榨倍数：浆粕浸渍压榨后重量/浆粕干基重量；3倍左右 压榨倍数↑↑→残留在碱纤维素中的碱、半纤维素、杂质↑ 压榨倍数↓↓→碱纤维压得过干，对下道工序不利
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浸渍桶 1—投料口 2—出料口 3—调温水夹套电 4—套筒 5—搅拌轴 6—假底 7—进碱口
（4）碱纤维素的老成
定义：碱纤维素在恒温下保持一定时间，在空气中氧化降解， 聚合度下降至工艺要求。
粘胶纤维制备过程中聚合度的变化：↓
亚硫酸木浆： 800～1000
浸渍
750～900
粉碎
700～850（连续法）；
3
粘胶生产流程
4
表 粘胶纤维主要原材料消耗量
5
4.纤维素的结构与性能
植物纤维是制造浆粕的原料，浆粕是生产再 生纤维素纤维的原料。 植物纤维是植物的一种细胞。植物细胞由细 胞膜、细胞壁、细胞质和细胞核组成。 纤维素是植物中含量最广泛、最普遍的物质 之一，它是构成植物细胞壁的基础物质。它常 和半纤维素、果胶物质、木质素等混合在一起 构成植物纤维的主体。
600～700（古典法）
老成
450～550
黄化
350～400
熟成
350～400
纤维制品
330～400
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老成机理：
纤维素的氧化降解：空气中的氧对纤维素在碱性介质中的氧化反应是 生成游离基的连锁反应（链的引发、连锁反应、自行催化作用、链的 终止）
纤维素的结构降解：纤维素的整列区的结晶组分被破坏→分离成由大 分子组成的丝束
18%～22%（230～245g/L） 碱液浓度↑↑（22%）→纤维素黄酸酯溶解度↓，黏胶过滤↓ 棉浆浸渍比木浆或草浆浸渍有较高的碱浓度 浸渍浴比（浆粥浓度）：古典法浸渍浴比为1∶20，连浸法1∶20～40，五合机法1∶2～3 ——浸渍浴比：浆粕的绝干重量（kg）和浸渍碱液体积（L）之比称为浸渍浴比 ——浆粥浓度：浸渍浴比用百分数表示为浆粥浓度。 ——影响：
影响老成因素：
老成温度：温度↑→老成速度↑ 常温老成（18～25℃）；中温老成（30～34℃），如普
通粘胶长丝；高温老成（50～60℃），如普通粘胶短纤维
老成时间：老成时间↑→碱纤维素的氧化降解↑→聚合度↓ 常温老成40～60h；中温老成12～18h；高温老成1-5h；
注意： 静置老成—老成温度=粉碎后碱纤维素温度 连续老成—老成出料温度=黄化初温
初溶解）在同一设备中完成—原料浆粕纯度要求高，少用 连续法：浸渍、压榨、粉碎连续进行，自动化控制～浸压粉联合机 ，多用
图 LR型连续浸压粉联合机流程示意图 1—浆粕输送带；2—碱液计量桶；3—浸渍桶；4—浆粥泵； 5—压力平衡桶；6—压榨机；7—预粉碎辊；8—输送带；9—粉碎机； 10—压实机；11—冲洗减液泵；12—工作碱液桶；13—碱液泵
黄化机
备注：非均一状态反应：固相（碱纤维素）、液相 （CS2、水）、气相（CS2气、水蒸气）黄化 反应放热反应；水为黄化反应的活化剂，没有 水，反应不能进行
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ห้องสมุดไป่ตู้
黄化工艺控制： 浆粕质量：
同种类型浆粕：浆粕质量差（反应性能↓、含杂↑）→黄化副反应 ↑→粘胶质 量↓→二硫化碳消耗↑ 不同类型浆粕：二硫化碳消耗：草浆＞棉浆＞木浆
结晶度↑→→强度↑、弹性模量↑、硬性↑、脆性↑、密度↑
→伸度↓、勾强↓ 、吸水性↓ 、膨润性↓ 、染料吸收性↓
测定方法：x射线衍射法、密度法、酸水解法等。 取向度：
取向度↑→分子间的互相作用力↑→强度↑ 测定方法：光学双折射法、x射线衍射法
5.粘胶纤维的制备
黏胶纤维是先将植物纤维制成浆粕，再将浆粕处理 成黏胶，然后纺丝成型。
工艺过程：
黏胶的制备： 浸渍、压榨、粉碎、 老成、黄化、溶解
黏胶的纺前准备： 混合、过滤、脱泡
黏胶的纺丝及纤维的拉伸： 黏胶纤维后处理：
水洗、脱硫、漂白、 酸洗、上油、干燥、 （长丝：加捻、络筒； 短纤：切断、打包） 浆粕---碱化---压榨---粉碎---老成---黄化---溶解---熟成--脱泡、过滤---纺丝---后处理---烘干---粘胶纤维
α-纤维素（甲纤）
α-纤维素↑→→制得纤维质量↑
→浆粕生产成本↑
长丝浆：α-纤维素＞95.5%（棉浆）；90%（木浆） 短纤浆：α-纤维素＞92%（棉浆）；88%（木浆） 富强纤维浆：α-纤维素97.8% 强力浆：α-纤维素98.5%
半纤维素
浆粕在20℃，用17.5%NaOH溶液处理45min，溶解的那部分纤维
OH
OH HH
H H
O OH
CH2OH
(n-2)/2
纤维历史
粘纤是古老的纤维品种之一。在1891年，克罗斯 （Cross）、贝文（Bevan）和比德尔（Beadle） 等首先以棉为原料制成了纤维素黄酸钠溶液，由 于这种溶液的粘度很大，因而命名为“粘胶”。 粘胶遇酸后，纤维素又重新析出。
根据这一原理，1893年发展成为一种制造纤维素 纤维的方法，这种纤维就叫做“粘胶纤维”。到 1905年，米勒尔（Muller)等发明了一种稀硫酸和 硫酸盐组成的凝固浴，实现了粘胶纤维的工业化 生产。
纤维素碱化时的结构变化 NaOH浓度10～20%，温度0～30℃时制得的碱纤维素Ⅰ才具有实际
用途， 其组成为：C6H10O5·NaOH·3H2O，纤维素Tg180℃→一般情况下不
结晶→碱化→碱纤维素Tg变化0～20℃→结晶度↑
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影响浸渍的因素：
浸渍时间：碱纤维素生成：2～5min；半纤维素溶出45min（静止）； 古典法浸渍：45～60min； 连续式浸渍：浸渍时搅拌，7～15min（主浸渍）+30min（辅助浸渍） 浸渍时间↑↑→纤维素膨化↑↑→压榨困难
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半纤维素含量：半纤维素↑→争夺空气中氧↑→正常碱纤维 素老成受阻↑→老成速度↓
碱纤维素组成：压榨后碱纤维素中α-纤维素↑、碱和水↓→ 碱纤维素内部空隙↑→碱纤维素与氧接触↑→老成速度↑
杂质：氧化剂或氧化的催化剂（铁、铝、镍、氯、钴、锰） →催化老成反应→老成速度↑
还原剂（金、银）→老成速度↓
碱纤维素的压榨和粉碎度： 压榨倍数↑或游离碱量↑→降解↓→老成速度↓ 粉碎度↑→碱纤维素比表面积↑→老成速度↑
碱纤维素中含游离碱及粉碎度的影响： 游离碱量：碱纤维素压榨↓→含碱↑→黄化时副反应↑ 水量：碱纤维素压榨↓→含水↑→黄酸钠的酯化度↓→粘胶过滤↓ 粉碎度：粉碎度↓→碱纤维素与二硫化碳接触不充分→黄化反应均 匀↓→黄酸钠的酯化度↓→粘胶过滤↓
黄化溶解液浓度及加入量： 预碱化：黄化前加入溶解碱进行预碱化（碱纤维素膨化→有利于碱纤维素与 二硫化碳的黄化反应） 预碱化目的：碱纤维素中α-纤维素的含量29～31%，碱大于13% 黄化溶解液浓度：由粘胶中含碱量决定； 浓度↑→碱纤维素膨化 ↑→有利于黄化 浓度↓→含水↑→黄酸钠的酯化度↓→粘胶过滤↓
大气压力：压力↑→老成速度↑
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（三）纤维素磺酸酯的制备及溶解
黄化：碱纤维素与二硫化碳发生化学反应，生成纤维素黄酸钠的过 程
目的：黄酸基团引入→纤维素大分子间距↑→大分子间作用力↓黄酸基 团（亲水）↑→溶剂化↑→纤维素黄酸酯稀碱溶液 碱纤维素黄化原理：
黄化主反应：碱纤维素+二硫化碳→纤维素黄酸钠+水+热量
与纤维素黄酸钠生成稳定的中间产物纤维素黄酸锌纤维素黄酸锌在凝固浴中的分解速度比纤维素黄酸钠慢得多有利于拉伸纤维强度较高纤维品种凝固凝固浴组成gl1凝固纤维556595120290310131630004000纤维50659310329013011144000500031八纺丝及后处理工艺流程粘胶液计量泵过滤器喷丝头酸浴凝固浴导丝机构集束机塑化浴拉伸粘胶短纤维纺丝拉伸示意图1一粘胶管2一计量泵4一曲管5一烛形滤器6喷丝头组件7一凝固浴8一进酸管9一回酸槽10一导丝杆11一纺丝盘12一前拉伸辊13一塑化浴14一罩盖15一后拉伸辊32物理化学变化丝条凝固
（3）粉碎：
作用：坚硬板块→粉碎→细小、松散屑状→比表面积↑→老成时与空气接触 ↑→老成均匀
粉碎度：连续法110s；五合机90s 粉碎温度：粉碎终温与老成温度相符，20℃（始温）；终温24～25℃
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碱纤维素生产的方法及设备
间歇法（古典法）：各工序分批、间歇进行—少用 五合机法：将碱纤维素制备与粘胶制备过程（碱化、粉碎、老成、黄化、
浸渍碱液温度：碱纤维素的生成反应是放热反应 古典法20～30℃，连续浸渍40～70℃，五合机法30～60℃
浸渍温度↓↓→浆粕膨胀↑↑→→有利于碱纤维素生成和半纤维素溶出
→压榨困难 浸渍温度↑↑→水解速度＞＞分子化合物形成速度
浸渍碱液浓度：实际值=（110%～112%）理论值；（反应生成水、浆粕本身含水）
影响黄化：半纤维素→黄化速度比甲纤快→消耗CS2↑→酯化 度↓→黄酸酯溶解↓
影响黏胶过滤：半纤维素→→碱纤维素酯化度↓→黄酸酯溶 解↓→黏胶 过滤↓ →其末端潜在醛基氧化成的羧基与灰分中 的金属离子形成黏 性极强的络合物→黏胶过滤↓
影响纤维物理机械性能:半纤维素→黏胶纤维物理机械性能↓
1）纤维素的分子结构
2.黏胶纤维的性能
粘胶纤维的基本组成是纤维素 。普通粘胶纤维的截面呈锯齿形皮芯 结构，纵向平直有沟槽。而富纤无皮芯结构，截面呈圆形。 粘胶纤维具有良好的吸湿性，在一般大气条件下，回潮率在13%左 右。吸湿后显著膨胀，直径增加可达50%，所以织物下水后手感发 硬，收缩率大。 普通粘胶纤维的断裂强度比棉小；断裂伸长率大于棉，为16%~22%； 湿强下降多，约为干强的50%，湿态伸长增加约50%。其模量比棉 低，在小负荷下容易变形，而弹性回复性能差，因此织物容易伸长， 尺寸稳定性差。富纤的强度特别是湿强比普通粘胶高，断裂伸长率 较小，尺寸稳定性良好。普通粘胶的耐磨性较差，而富纤则有所改 善。 粘胶纤维的化学组成与棉相似，所以较耐碱而不耐酸，但耐碱耐酸 性均较棉差。富纤则具有良好的耐碱耐酸性。同样粘胶纤维的染色 性与棉相似，染色色谱全，染色性能良好。此外粘胶纤维的热学性 质也与棉相似，密度接近棉为1.50~1.52g/cm3。
素（β纤维素：聚合度50～200；γ纤维素：聚合度＜50）
半纤维素的危害
影响浸渍：半纤维素→溶于碱液→碱液黏度↑→碱液向浆粕 内部的扩散↓→浆粕中半纤维素溶出率↓→碱纤维素质量不 匀
延长老成时间：半纤维素平均聚合度＜纤维素平均聚合度→ 前者链末端基（醛基）潜在数量↑→醛基易被氧化→消耗反 应介质中的氧→碱纤维素老化时间↑
6.2 纤维素纤维
1.概述 再生纤维素纤维—以从木材、棉短绒以及植物茎杆 等提取出的精制天然纤维素为原料，先将其制备成 纤维素或其衍生物的纺丝溶液，后再经纺丝制得的 一类纤维的总称。
CH2OH
HH OH
OH
O
O
H H
H OH
H
OH
OH HH
HH
O
O
CH2OH
CH2OH
H H
O
O
OH H H
H OH
H
倒温黄化：初温30～33℃，终温25～27℃；
黄化温度曲线 1—升温黄化 2—倒温黄化 3—定温黄化
纤维素由大量葡萄糖残基彼此按照一定的联接原则，即通过第一个、 第四个碳原子用β键联接起来的不溶于水的直链状大分子化合物。在纤 维素的化学结构式的构造单元中，含有三个游离醇羟基，这三个游离 醇羟基中，一个是伯羟基，两个是仲羟基，分别处在2、3、6三个碳 原子上 。
2）纤维素的聚集态结构
结晶度：纤维素中结晶区的重量对纤维素总重量的百分比。
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二硫化碳加入量：=30～35%甲纤（此时，酯化度50，溶于稀碱和水）
二硫化碳↑→影响粘胶熟成，生产成本↑ 二硫化碳↓→黄化反应不完全 黄化温度：初温21～22℃，终温28～30℃， 黄化温度↑→黄化反应速度↑ →纤维素氧化裂解速度↑→聚合度 ↓ →黄化反应（放热） ↓ →黄酸钠的酯化度↓ 黄化反应是放热反应，故夹套冷却水升温黄化：初温21～23℃，终温28～ 30℃；
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（一）浆粕的准备 影响：波动↑→浸渍时渗透到浆粕内的碱液被
稀释的浓度不同→ 浆粕膨润性不均匀→ 碱纤维素不均匀→老成、黄化 不均匀→粘胶 过滤↓→成品纤维质量↓
聚合度：200-1200
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（二）碱纤维素的制备 包括浆粕的浸渍（碱化）、碱纤维素的压榨、碱纤维素的粉碎
（1）碱纤维素制备原理：纤维素的浸渍（碱化），纤维素在碱液中变 成碱纤维素；溶出半纤维素；浆粕膨化，提高反应性
压榨后碱纤维素组成：α-纤维素30～31%，氢氧化钠16～17%
影响压榨的因素： 1、浆粕：棉浆较木浆容易压榨；膨胀度小的较膨胀度大的容易压榨；短纤 维的碱纤维素层的透液能力差，再加上短纤维被压榨液带走而使碱液中悬浮 物增多或堵塞压辊的沟道或孔眼，压榨困难； 2、浸液：浸渍时，凡能使纤维素膨润和使浆粥粘度上升的因素→压榨困难 3、设备：连续式浸压机因压辊的沟槽或网眼堵塞，压榨困难和压榨不匀
浆粥浓度↓→→碱液与纤维素接触↑→碱纤维素生成与半纤维素溶出↑
→浸渍机单机生产能力↓ →回收碱液耗能大、浆粥压榨困难 浆粥浓度↑→碱液与纤维素接触↓→碱纤维素生成与半纤维素溶出↓
（2）压榨
作用：压出多余碱；除去半纤维素及杂质；提高碱纤维素纯度；减少黄化副 反应；
压榨倍数：浆粕浸渍压榨后重量/浆粕干基重量；3倍左右 压榨倍数↑↑→残留在碱纤维素中的碱、半纤维素、杂质↑ 压榨倍数↓↓→碱纤维压得过干，对下道工序不利
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浸渍桶 1—投料口 2—出料口 3—调温水夹套电 4—套筒 5—搅拌轴 6—假底 7—进碱口
（4）碱纤维素的老成
定义：碱纤维素在恒温下保持一定时间，在空气中氧化降解， 聚合度下降至工艺要求。
粘胶纤维制备过程中聚合度的变化：↓
亚硫酸木浆： 800～1000
浸渍
750～900
粉碎
700～850（连续法）；
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粘胶生产流程
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表 粘胶纤维主要原材料消耗量
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4.纤维素的结构与性能
植物纤维是制造浆粕的原料，浆粕是生产再 生纤维素纤维的原料。 植物纤维是植物的一种细胞。植物细胞由细 胞膜、细胞壁、细胞质和细胞核组成。 纤维素是植物中含量最广泛、最普遍的物质 之一，它是构成植物细胞壁的基础物质。它常 和半纤维素、果胶物质、木质素等混合在一起 构成植物纤维的主体。
600～700（古典法）
老成
450～550
黄化
350～400
熟成
350～400
纤维制品
330～400
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老成机理：
纤维素的氧化降解：空气中的氧对纤维素在碱性介质中的氧化反应是 生成游离基的连锁反应（链的引发、连锁反应、自行催化作用、链的 终止）
纤维素的结构降解：纤维素的整列区的结晶组分被破坏→分离成由大 分子组成的丝束
18%～22%（230～245g/L） 碱液浓度↑↑（22%）→纤维素黄酸酯溶解度↓，黏胶过滤↓ 棉浆浸渍比木浆或草浆浸渍有较高的碱浓度 浸渍浴比（浆粥浓度）：古典法浸渍浴比为1∶20，连浸法1∶20～40，五合机法1∶2～3 ——浸渍浴比：浆粕的绝干重量（kg）和浸渍碱液体积（L）之比称为浸渍浴比 ——浆粥浓度：浸渍浴比用百分数表示为浆粥浓度。 ——影响：
影响老成因素：
老成温度：温度↑→老成速度↑ 常温老成（18～25℃）；中温老成（30～34℃），如普
通粘胶长丝；高温老成（50～60℃），如普通粘胶短纤维
老成时间：老成时间↑→碱纤维素的氧化降解↑→聚合度↓ 常温老成40～60h；中温老成12～18h；高温老成1-5h；
注意： 静置老成—老成温度=粉碎后碱纤维素温度 连续老成—老成出料温度=黄化初温
初溶解）在同一设备中完成—原料浆粕纯度要求高，少用 连续法：浸渍、压榨、粉碎连续进行，自动化控制～浸压粉联合机 ，多用
图 LR型连续浸压粉联合机流程示意图 1—浆粕输送带；2—碱液计量桶；3—浸渍桶；4—浆粥泵； 5—压力平衡桶；6—压榨机；7—预粉碎辊；8—输送带；9—粉碎机； 10—压实机；11—冲洗减液泵；12—工作碱液桶；13—碱液泵
黄化机
备注：非均一状态反应：固相（碱纤维素）、液相 （CS2、水）、气相（CS2气、水蒸气）黄化 反应放热反应；水为黄化反应的活化剂，没有 水，反应不能进行
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ห้องสมุดไป่ตู้
黄化工艺控制： 浆粕质量：
同种类型浆粕：浆粕质量差（反应性能↓、含杂↑）→黄化副反应 ↑→粘胶质 量↓→二硫化碳消耗↑ 不同类型浆粕：二硫化碳消耗：草浆＞棉浆＞木浆
结晶度↑→→强度↑、弹性模量↑、硬性↑、脆性↑、密度↑
→伸度↓、勾强↓ 、吸水性↓ 、膨润性↓ 、染料吸收性↓
测定方法：x射线衍射法、密度法、酸水解法等。 取向度：
取向度↑→分子间的互相作用力↑→强度↑ 测定方法：光学双折射法、x射线衍射法
5.粘胶纤维的制备
黏胶纤维是先将植物纤维制成浆粕，再将浆粕处理 成黏胶，然后纺丝成型。
工艺过程：
黏胶的制备： 浸渍、压榨、粉碎、 老成、黄化、溶解
黏胶的纺前准备： 混合、过滤、脱泡
黏胶的纺丝及纤维的拉伸： 黏胶纤维后处理：
水洗、脱硫、漂白、 酸洗、上油、干燥、 （长丝：加捻、络筒； 短纤：切断、打包） 浆粕---碱化---压榨---粉碎---老成---黄化---溶解---熟成--脱泡、过滤---纺丝---后处理---烘干---粘胶纤维
α-纤维素（甲纤）
α-纤维素↑→→制得纤维质量↑
→浆粕生产成本↑
长丝浆：α-纤维素＞95.5%（棉浆）；90%（木浆） 短纤浆：α-纤维素＞92%（棉浆）；88%（木浆） 富强纤维浆：α-纤维素97.8% 强力浆：α-纤维素98.5%
半纤维素
浆粕在20℃，用17.5%NaOH溶液处理45min，溶解的那部分纤维
OH
OH HH
H H
O OH
CH2OH
(n-2)/2
纤维历史
粘纤是古老的纤维品种之一。在1891年，克罗斯 （Cross）、贝文（Bevan）和比德尔（Beadle） 等首先以棉为原料制成了纤维素黄酸钠溶液，由 于这种溶液的粘度很大，因而命名为“粘胶”。 粘胶遇酸后，纤维素又重新析出。
根据这一原理，1893年发展成为一种制造纤维素 纤维的方法，这种纤维就叫做“粘胶纤维”。到 1905年，米勒尔（Muller)等发明了一种稀硫酸和 硫酸盐组成的凝固浴，实现了粘胶纤维的工业化 生产。
纤维素碱化时的结构变化 NaOH浓度10～20%，温度0～30℃时制得的碱纤维素Ⅰ才具有实际
用途， 其组成为：C6H10O5·NaOH·3H2O，纤维素Tg180℃→一般情况下不
结晶→碱化→碱纤维素Tg变化0～20℃→结晶度↑
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影响浸渍的因素：
浸渍时间：碱纤维素生成：2～5min；半纤维素溶出45min（静止）； 古典法浸渍：45～60min； 连续式浸渍：浸渍时搅拌，7～15min（主浸渍）+30min（辅助浸渍） 浸渍时间↑↑→纤维素膨化↑↑→压榨困难
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半纤维素含量：半纤维素↑→争夺空气中氧↑→正常碱纤维 素老成受阻↑→老成速度↓
碱纤维素组成：压榨后碱纤维素中α-纤维素↑、碱和水↓→ 碱纤维素内部空隙↑→碱纤维素与氧接触↑→老成速度↑
杂质：氧化剂或氧化的催化剂（铁、铝、镍、氯、钴、锰） →催化老成反应→老成速度↑
还原剂（金、银）→老成速度↓
碱纤维素的压榨和粉碎度： 压榨倍数↑或游离碱量↑→降解↓→老成速度↓ 粉碎度↑→碱纤维素比表面积↑→老成速度↑
碱纤维素中含游离碱及粉碎度的影响： 游离碱量：碱纤维素压榨↓→含碱↑→黄化时副反应↑ 水量：碱纤维素压榨↓→含水↑→黄酸钠的酯化度↓→粘胶过滤↓ 粉碎度：粉碎度↓→碱纤维素与二硫化碳接触不充分→黄化反应均 匀↓→黄酸钠的酯化度↓→粘胶过滤↓
黄化溶解液浓度及加入量： 预碱化：黄化前加入溶解碱进行预碱化（碱纤维素膨化→有利于碱纤维素与 二硫化碳的黄化反应） 预碱化目的：碱纤维素中α-纤维素的含量29～31%，碱大于13% 黄化溶解液浓度：由粘胶中含碱量决定； 浓度↑→碱纤维素膨化 ↑→有利于黄化 浓度↓→含水↑→黄酸钠的酯化度↓→粘胶过滤↓
大气压力：压力↑→老成速度↑
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（三）纤维素磺酸酯的制备及溶解
黄化：碱纤维素与二硫化碳发生化学反应，生成纤维素黄酸钠的过 程
目的：黄酸基团引入→纤维素大分子间距↑→大分子间作用力↓黄酸基 团（亲水）↑→溶剂化↑→纤维素黄酸酯稀碱溶液 碱纤维素黄化原理：
黄化主反应：碱纤维素+二硫化碳→纤维素黄酸钠+水+热量
与纤维素黄酸钠生成稳定的中间产物纤维素黄酸锌纤维素黄酸锌在凝固浴中的分解速度比纤维素黄酸钠慢得多有利于拉伸纤维强度较高纤维品种凝固凝固浴组成gl1凝固纤维556595120290310131630004000纤维50659310329013011144000500031八纺丝及后处理工艺流程粘胶液计量泵过滤器喷丝头酸浴凝固浴导丝机构集束机塑化浴拉伸粘胶短纤维纺丝拉伸示意图1一粘胶管2一计量泵4一曲管5一烛形滤器6喷丝头组件7一凝固浴8一进酸管9一回酸槽10一导丝杆11一纺丝盘12一前拉伸辊13一塑化浴14一罩盖15一后拉伸辊32物理化学变化丝条凝固
（3）粉碎：
作用：坚硬板块→粉碎→细小、松散屑状→比表面积↑→老成时与空气接触 ↑→老成均匀
粉碎度：连续法110s；五合机90s 粉碎温度：粉碎终温与老成温度相符，20℃（始温）；终温24～25℃
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碱纤维素生产的方法及设备
间歇法（古典法）：各工序分批、间歇进行—少用 五合机法：将碱纤维素制备与粘胶制备过程（碱化、粉碎、老成、黄化、
浸渍碱液温度：碱纤维素的生成反应是放热反应 古典法20～30℃，连续浸渍40～70℃，五合机法30～60℃
浸渍温度↓↓→浆粕膨胀↑↑→→有利于碱纤维素生成和半纤维素溶出
→压榨困难 浸渍温度↑↑→水解速度＞＞分子化合物形成速度
浸渍碱液浓度：实际值=（110%～112%）理论值；（反应生成水、浆粕本身含水）
影响黄化：半纤维素→黄化速度比甲纤快→消耗CS2↑→酯化 度↓→黄酸酯溶解↓
影响黏胶过滤：半纤维素→→碱纤维素酯化度↓→黄酸酯溶 解↓→黏胶 过滤↓ →其末端潜在醛基氧化成的羧基与灰分中 的金属离子形成黏 性极强的络合物→黏胶过滤↓
影响纤维物理机械性能:半纤维素→黏胶纤维物理机械性能↓
1）纤维素的分子结构