合成纤维的制备方法0827

合成纤维的制备方法

放肆的目的在于将固体聚合物材料制成纤维。将高分子聚合物材料制成纤维需要经过以下步骤：首先将固态聚合物材料转变成液态；接着，迫使液态聚合物从喷丝板上的细孔中排出成流态纤维状；最后，流态纤维因为空气冷却等方法而固成纤维。

根据聚合物的熔化方法，可将纺丝方法分成两大类：也是利用溶剂的溶液纺丝法；二是利用加热实现聚合物熔化的熔融纺丝法。

一、熔融纺丝法

熔融纺丝法也称熔体纺丝法。首先，粒状聚合物原料经料斗进入螺旋挤出机中，并且由螺旋输送，一边受到加热至熔融状态；接着，由作为计量泵的齿轮泵精密的控制流量，并迫使流态原料通过喷丝板上的细孔喷出，陈伟半熔融态长丝。计量泵的作用是等量、均与的输送聚合物熔体，迫使其通过喷丝板上的细孔进行纺丝。这样便保证了流量无波动、长丝线密度均匀。丝束线密度均匀。

度当熔体纤维从喷丝板刚刚喷出时，立即被快速牵离喷丝孔，以便在冷凝前对其进行拉伸。接着，版熔融状态长丝在纺丝筒中受到横向冷却风的冷却，成为固化纤维。冷却风的速度和温度是恒定的，以确保长丝沿长度方向的均匀度。固化后的长丝在喷丝板下方1-10m处集束。集束的长丝在经过油剂辊时，吸取了棍子表面的油剂，实现了润湿上油。

接着，丝束经过导丝辊。导丝辊的速度决定着纺丝的速度。导丝辊的速度应与喷丝速度互相配合，以调节纺出丝的粗细。如果导丝辊的速度恒定，则纤维的粗细均匀。若是给导丝辊加热，并且使后面的导丝辊的速度稍高于前面的导丝辊，那么就实现了对丝束的拉伸。拉伸能提高聚合物大分子的取向度，从而提高了丝束的强度。卷绕辊的速度影响着导丝辊的速度和丝束的张力，施加小的张力有利于丝束卷绕成型。

应当指出，在喷丝板的上游必须设置过滤器，否则聚合物中的杂质微粒和胶块可能堵塞喷丝孔，也可能混在长丝中造成纤维结构的不连续，导致使用中发生断裂。纺丝前进行过滤还会起混合作用，这有助于降低熔体温度、黏度的不不均匀性、消除“螺纹记忆”。

“螺纹记忆”是由螺旋挤出机的螺杆旋转，造成长链分子聚合物扭曲取向而引起的。二、溶液纺丝法

溶液纺丝法适用于加热根本不熔化的聚合物，可分成干纺丝法、湿纺丝法以及干湿纺丝三类。

1、干法纺丝

干纺丝法首先将聚合物溶解在挥发性溶剂中，制成纺丝液（溶液态）。溶剂中聚合物的浓度大都不超过25%，浓度取决于聚合物一溶剂系统的黏度特性。黏度对于喷丝板喷出均匀的溶液流至关重要。

熔融纺丝时，在吹风固化过程中，丝的体积几乎无变化；而干法纺丝在溶剂蒸发过程中，丝的体积至少减少75%,体积的收缩不利于对丝截面形状的控制。蒸发的溶剂应予回收。

综上可知，干法纺丝与熔融纺丝有两点不同：一是纺丝液的制备方法不同，干法纺丝是将聚合物溶解在挥发性溶剂中制成纺丝液，而熔融纺丝是将聚合物加热成熔体制成纺丝液；二是固化成丝方法不同。干法纺丝是借助喷出丝液中的溶剂蒸发而凝固成丝，无需冷却。

2、湿法纺丝和干喷湿纺法

当聚合物中的溶剂挥发性很小不能迅速蒸发时，便应采用湿法纺丝。

首先将聚合物溶解在低挥发性溶剂中制备成喷丝溶液，然后由计量泵将喷丝液挤入凝固浴中（凝固浴是另一种溶剂）。

用何种凝固浴溶剂，要视聚合物溶剂的极性而定。当聚合物溶剂可溶于水时，应采用

水基溶剂作为凝固浴。高熔点聚合物一般不易溶解，需用强极性溶剂（如无机酸、碱金属盐）进行溶解。聚合物中的极性溶剂，需借助在水中扩散和去除。用过的凝固浴溶剂，应当进行回收；如果排放，应预先处理，以免污染环境。

在湿法纺丝的凝固过程中，丝的收缩非常大。首先从熔体丝的最外层凝固，逐渐向内部扩展，随着丝的内部体积的减小，丝的表面上形成了波纹或皱纹。控制凝固过程的难度虽然大，但可以产生结构复杂的丝，这样的丝很有特点。

三、拉伸和热处理

熔融法纺出的丝大都还要进一步拉伸（冷拉伸）。拉伸可以提高聚合物大分子沿丝轴向的取向度，从而提高丝的强度和减小伸长率。固态拉伸提高取向度的效果明显好于喷丝的液态拉伸。丝束的拉伸必须在玻璃化温度----熔化温度范围内进行。干法纺丝液可冷拉伸，但必须玻璃化温度低并允许大分子位移。

借助加热可控制丝的变形性。加热方式包括导丝辊本身加热、平板状或尖头状的接触加热器、利用高温蒸汽的湿热室、高浴等。最近，提出了利用二氧化碳激光照射的非接触式的快速加热法。

四、纺丝和拉伸的结合

基础纺丝的高新技术是：纺丝工序和拉伸工序无需分离，而是作为一个工序连续地进行，故称为直接纺丝拉伸法。该法由第1级导丝辊来决定熔融纺丝过程的牵引速度，而由第1级导丝辊与第2级导丝辊的速度比来决定拉伸倍率。通过导丝辊的加热，对拉伸阶段的丝进行再加热。

五、纱线的类型

纱线分为长丝纱线和短纤维纱线两类。长丝纱又有单丝（单根连续地长丝）、复丝（由相同的连续长丝形成的丝束）之分。

1、单丝

单丝是通过挤压熔融的聚合物制成。首先由齿轮泵将熔融的聚合物从喷丝板的细孔中挤出，成为熔体丝；接着被冷却成固体丝；再牵引着固体丝通过一系列的导丝辊，使丝的分子定向，从而得到希望的应力/应变特性。

虽然能产生出各种横断面的纤丝，但是单丝滤布常常用圆形断面的纤丝来织造。圆形断面纤丝的直径通常为0.1-0.3mm，但有时可高达0.8mm，甚至更高。

醋酸纤维素单丝的横断面可为鞋底型，而涤纶单丝可制成的断面有圆形、三角形、星形及空心形。

将长丝组合成所需特数，便形成了长丝纱。为了使纱中的长丝合抱在一起而不发散，必须给长丝加少量捻度，一般在每1cm长度上有1捻以下。长丝纱的均匀度良好，又无纤维伸出纱的表面。因而很光滑。

一般，化纤厂只出售集中常用规格的长丝纱，用标准绕轴卷装。而纺织厂3则将够来的长丝纱进一步加工，制成有适当特数、捻度及股数的纱线。同时还要上浆、加油，以适当的卷装待用。这些加工步骤通称为“打线”。将长丝纱按需要的捻向和捻度加捻，再将加捻后的几根长丝纱按相反的捻向捻合在一起，变成了股线。通过加捻，可使股线获得紧密、防擦毛及耐磨损的性能。捻回螺旋线为右旋时，称为“Z”捻；为左旋时，称为“S”捻。

纱线和织物可借助进一步的加热和拉伸来获得较好的热稳定性、提高强度、减小断裂伸长率。

2、复丝

复丝的生产纺丝类似于单丝，只是其喷丝板上有多个更细的孔，能同时喷出相应数目的直径约0.03mm的纤丝。