干法纺丝及其他纺丝方法原理及工艺.ppt
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1、化学化学纤维生生产原理及工原理及工艺干法干法纺丝原理及工原理及工艺n将聚合物溶于挥发性溶剂中,通过喷丝孔喷出细将聚合物溶于挥发性溶剂中,通过喷丝孔喷出细流,在热空气中形成纤维的纺丝方法。流,在热空气中形成纤维的纺丝方法。n分解温度低于熔点或加热时易变色,但能溶解在分解温度低于熔点或加热时易变色,但能溶解在适当溶剂中的聚合物适用于干法纺丝适当溶剂中的聚合物适用于干法纺丝.例:二醋酯纤维例:二醋酯纤维 对于既能用干法纺丝,又能用湿法纺丝成形的纤对于既能用干法纺丝,又能用湿法纺丝成形的纤维,如聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、聚乙烯醇、维,如聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、聚乙烯醇、聚氨酯等纤维,干法纺丝更适
2、合于纺长丝。聚氨酯等纤维,干法纺丝更适合于纺长丝。干法纺丝工艺干法纺丝工艺熔纺、湿纺、干纺的比较熔纺、湿纺、干纺的比较熔纺、湿纺、干纺的比较熔纺、湿纺、干纺的比较干法纺丝原理干法纺丝原理干法纺丝的运动学和动力学干法纺丝的运动学和动力学a.干法纺丝线上的直径分布和速度分布干法纺丝线上的直径分布和速度分布近喷头区域:近喷头区域:沿纺程沿纺程dx,V,Vx x(胀大区基本消失胀大区基本消失)离喷头稍远区:离喷头稍远区:沿纺程沿纺程dx,V Vx x(x x有极大值有极大值)近固化区:近固化区:d dx x及及V Vx x均趋于平稳均趋于平稳b.干纺纺丝线上的轴向力平衡分析干纺纺丝线上的轴向力平衡分析
3、若分析从若分析从x=0至至x=x处的一段纺丝线处的一段纺丝线 Fr(x)=Fr(0)+Fs+Fi+Ff-Fg其中:其中:Fi=Fi理论理论+Fi,(Fi0)(溶剂蒸发速率较低时,也可由溶剂蒸发速率较低时,也可由Sakiadis公式求公式求)Fg通常较小,通常较小,Fs可忽略可忽略 对纺程张力的贡献最重要对纺程张力的贡献最重要干纺纺丝中的传热和传质干纺纺丝中的传热和传质I区区(起始蒸发区起始蒸发区)(近喷孔处近喷孔处):溶剂大量挥发溶剂大量挥发 T至至T Tm m附近,且附近,且T T中心中心TT表面表面II区区(恒速蒸发区恒速蒸发区):溶剂恒速挥发溶剂恒速挥发 TTmIII区(区(降速蒸发区)
4、:溶剂降速挥发降速蒸发区):溶剂降速挥发 T表表至至T热风热风干纺成形时沿纺程温度和溶剂的干纺成形时沿纺程温度和溶剂的浓度分布图浓度分布图1纤维表面温度纤维表面温度 2纤维中心温度纤维中心温度 3纤维内溶剂的平均浓度纤维内溶剂的平均浓度CP纤维周围的介质纤维周围的介质 P纺丝溶液纺丝溶液 X(t)纺程(时间)纺程(时间)Tm湿球温度湿球温度干法纺丝中纤维结构的形成干法纺丝中纤维结构的形成1.超分子结构超分子结构 特点:一般存在结晶或准晶,但分子和微晶的取向度很低。特点:一般存在结晶或准晶,但分子和微晶的取向度很低。2.形态结构形态结构(1)截面形状结构特点及影响因素截面形状结构特点及影响因素E
5、/V 1 趋于圆形(无皮层)趋于圆形(无皮层)稍稍1 略偏离圆形(存在皮层)略偏离圆形(存在皮层)1 近梅花形近梅花形 1 呈扁平状,近于大豆形或哑铃形呈扁平状,近于大豆形或哑铃形纺丝液浓度纺丝液浓度,越偏离圆形,越偏离圆形纤维在甬道中的停留时间纤维在甬道中的停留时间(2)其他形态结构特点其他形态结构特点 无明显孔洞和微纤结构,皮芯结构不如湿纺明显无明显孔洞和微纤结构,皮芯结构不如湿纺明显化学化学纤维生生产原理及工原理及工艺其他其他纺丝技技术简介介干湿法纺丝干湿法纺丝与湿法相比,喷丝头拉伸与湿法相比,喷丝头拉伸,使纺速,使纺速与湿法相比,喷丝孔径可与湿法相比,喷丝孔径可与湿法相比,纺丝液浓度及
6、粘度可与湿法相比,纺丝液浓度及粘度可与干法相比,能有效调节纤维结构形成过程与干法相比,能有效调节纤维结构形成过程冻胶纺丝(凝胶纺丝)冻胶纺丝(凝胶纺丝)冻胶纺丝也称凝胶纺丝,是一种通过冻胶态中间物质制得高强冻胶纺丝也称凝胶纺丝,是一种通过冻胶态中间物质制得高强度纤维的新型纺丝方法。度纤维的新型纺丝方法。冻胶纺丝通常采用干湿法纺丝工艺,使挤出细流先通过气隙,冻胶纺丝通常采用干湿法纺丝工艺,使挤出细流先通过气隙,然后进入凝固浴。因此与普通干湿法纺丝的区别,主要不在于然后进入凝固浴。因此与普通干湿法纺丝的区别,主要不在于纺丝工艺,而在于挤出细流在凝固浴中的状态不同纺丝工艺,而在于挤出细流在凝固浴中的
7、状态不同 冻胶纺丝的所有技术要点都是为了减少宏观和微观的缺陷,冻胶纺丝的所有技术要点都是为了减少宏观和微观的缺陷,使结晶结构接近理想的纤维,使分子链几乎完全沿纤维轴取向。使结晶结构接近理想的纤维,使分子链几乎完全沿纤维轴取向。与干法、湿法相比与干法、湿法相比:采用超高分子量原料、半稀溶液(采用超高分子量原料、半稀溶液(2%10%)固化过程主要是冷却过程,溶剂基本不扩散固化过程主要是冷却过程,溶剂基本不扩散 拉伸比大(大于拉伸比大(大于20)产品高强高模产品高强高模液晶纺丝液晶纺丝 具有刚性分子结构的聚合物在适当的溶液浓度和温具有刚性分子结构的聚合物在适当的溶液浓度和温度下,可以形成各向异性溶液
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- 关 键 词:
- 纺丝 及其 方法 原理 工艺
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