第六章聚丙烯腈纖維1課件

第六章聚丙烯腈纖維第六章聚丙烯腈纖維1優(yōu)選第六章聚丙烯腈纖維優(yōu)選第六章聚丙烯腈纖維22009年1-12化纖產(chǎn)量完成情況2009年1-12化纖產(chǎn)量完成情況3腈綸纖維有許多優(yōu)點(diǎn)，蓬松性、保暖性好、手感柔軟、近似羊毛，而且具有優(yōu)良的耐光性和耐輻射性。但其強(qiáng)度不高，耐磨性和抗起球性較差。腈綸長(zhǎng)絲腈綸毛條毛衣帽子腈綸纖維有許多優(yōu)點(diǎn)，蓬松性、保暖性好、手感柔軟、近似羊毛，而4第二節(jié)聚丙烯腈的制備及性質(zhì)聚丙烯腈的制備聚丙烯腈的性質(zhì)主要原料及用途丙烯腈的聚合第二節(jié)聚丙烯腈的制備及性質(zhì)聚丙烯腈的制備主要原料及用途丙烯5一、腈綸生產(chǎn)的主要原料及用途⒈單體聚丙烯腈纖維大多由三元共聚物制得第一單體丙烯腈，88％～95％第三單體，0.5％～3％第二單體，5％～10％第二單體的作用：降低大分子間的作用力，降低PAN的結(jié)晶性、增加纖維的柔軟性、改善纖維的彈性。一、腈綸生產(chǎn)的主要原料及用途聚丙烯腈纖維大多第一單體丙烯腈，6常用的第二單體有：丙烯酸甲酯（MA）甲基丙烯酸甲酯（MMA）醋酸乙烯酯（VAC）丙烯酰胺（AAM）常用的第二單體有：丙烯酸甲酯（MA）甲基丙烯酸甲酯醋酸乙烯酯7第三單體的作用引入親染料基團(tuán)，改進(jìn)纖維的染色性和親水性。常用的第三單體有對(duì)陽(yáng)離子染料有親和力對(duì)酸性染料有親和力衣康酸（甲叉丁二酸，ITA）丙烯磺酸鈉甲基丙烯磺酸鈉對(duì)乙烯基苯磺酸鈉乙烯吡啶6、2－甲基－5－乙烯吡啶第三單體的作用引入親染料基團(tuán)，改進(jìn)纖維的染色性和親水性。對(duì)陽(yáng)8其它原料溶劑無(wú)機(jī)溶劑NaSCN水溶液，ZnCl2水溶液有機(jī)溶劑二甲基甲酰胺（DMF）二甲基乙酰胺（DMAc）二甲基亞砜（DMSO）碳酸乙烯酯（EC）引發(fā)劑偶氮類(lèi)偶氮二異丁腈（AIBN）氧化還原體系氯酸鈉－亞硫酸鈉NaClO3－Na2SO3過(guò)硫酸鉀－亞硫酸氫鈉K2S2O8－NaHSO3淺色劑－還原劑可以提高纖維的白度，常用二氧化硫脲（TUD）。其它原料9分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇（IPA）異丙醇分子中仲碳原子特別活潑，易和生長(zhǎng)成的大分子自由基發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。異丙醇自由基的活性強(qiáng)，但由于加入量少，對(duì)反應(yīng)速度沒(méi)影響。二、丙烯腈的聚合聚合機(jī)理丙烯腈的聚合屬自由基型鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，丙烯腈可以進(jìn)行本體聚合、乳液聚合和溶液聚合。對(duì)于腈綸，多采用溶液聚合方法。分子量調(diào)節(jié)劑10干燥溫度應(yīng)高于初級(jí)溶脹纖維的Tg。目的是增加纖維的抱合力，改善柔軟性、彈性和保暖性。第一次可以除去未反應(yīng)單體的90～95％，殘存單體仍高于工藝要求需進(jìn)行第二次再脫，單體含量<0.NaSCN為溶劑的聚合時(shí)間為1.DMF20％～25％；NaSCN為溶劑的聚合時(shí)間為1.雙擴(kuò)散的不斷進(jìn)行，使皮層不斷增厚。通常降低聚合物分子量、改變共聚物組成或加入增塑劑。衣康酸（甲叉丁二酸，ITA）溶劑揮發(fā)較多，勞動(dòng)條件較差。淄博腈綸廠(chǎng)，甬道分四段進(jìn)行溫度控制分別為270℃、250℃、190℃、165℃。偶氮類(lèi)偶氮二異丁腈（AIBN）各種溶劑對(duì)聚丙烯腈溶解能力如DMF法凝固浴中溶劑含量為50％～60％，DMAc為50％左右。NaSCN為溶劑的聚合時(shí)間為1.二甲基乙酰胺（DMAc）均相溶液聚合（一步法）所用的溶劑既能溶解單體、又能溶解反應(yīng)生成的聚合物。反應(yīng)完畢，聚合液可直接用作紡絲。如以濃NaSCN水溶液、DMSO、DMF或DMAc為溶劑的聚合，均為均相溶液聚合。非均相溶液聚合（二步法）可用介質(zhì)只能溶解或部分溶解單體，而不能溶解反應(yīng)生成的聚合物，紡絲前需要用溶劑重新溶解聚合物制成紡絲溶液。因非均相的聚合介質(zhì)通常采用水，所以又稱(chēng)為水相沉淀聚合。干燥溫度應(yīng)高于初級(jí)溶脹纖維的Tg。均相溶液聚合（一步法）所用11⒈NaSCN法均相溶液聚合優(yōu)點(diǎn)聚合后經(jīng)過(guò)濾、脫泡等工序后可直接紡絲，省去分離聚合物的沉淀、過(guò)濾和烘干等工序，國(guó)內(nèi)多采用此法。生產(chǎn)工藝流程硫氰酸鈉一步法丙烯腈聚合流程圖⒈NaSCN法均相溶液聚合硫氰酸鈉一步法丙烯腈聚合流程圖12脫單體的目的減少消耗、減少環(huán)境污染；殘存單體在貯存中發(fā)生再聚合，影響原液粘度；殘存單體會(huì)使纖維的強(qiáng)力和伸度下降。脫單體過(guò)程完成聚合后的漿料由釜頂出料，通往脫單體塔，未反應(yīng)的單體在脫單體器脫單體的目的減少消耗、減少環(huán)境污染；13 的傘面上沸騰逸去，在這里反應(yīng)用的試劑混合液又被作為回收單體的冷凝液，經(jīng)冷凝器把未反應(yīng)的單體冷凝下來(lái)，帶回試劑混合槽。第一次可以除去未反應(yīng)單體的90～95％，殘存單體仍高于工藝要求需進(jìn)行第二次再脫，單體含量<0.3%。聚合反應(yīng)主要影響因素⑴引發(fā)劑用量↑轉(zhuǎn)化率↑↓ 引發(fā)劑用量增加，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的引發(fā)自由基增多，單體聚合速度加快，轉(zhuǎn)化率增加；同時(shí)活性中心增多，不利于提高聚合產(chǎn)物分子量。NaSCN法用AIBN做引發(fā)劑，AIBN為總單體重量的0.2％～0.8％。 的傘面上沸騰逸去，在這里反應(yīng)用的試劑混合液又被作為回收單體14⑵聚合溫度T↑轉(zhuǎn)化率↑↓ 溫度升高，引發(fā)劑分解速度加快，反應(yīng)總速度加快，但自由基濃度增加，聚合物分子量下降。生產(chǎn)上一般為76～78℃。⑶總單體濃度C↑轉(zhuǎn)化率↑↑⑷聚合時(shí)間t↑轉(zhuǎn)化率↑↓ NaSCN為溶劑的聚合時(shí)間為1.5～2小時(shí)。⑸TUD用量↑轉(zhuǎn)化率↓↓ TUD也有鏈轉(zhuǎn)移和阻聚作用，使轉(zhuǎn)化率和分子量下降。⑹IPA用量↑轉(zhuǎn)化率不變↓⑵聚合溫度T↑轉(zhuǎn)化率↑↓15⒉非均相聚合（水相沉淀聚合） 丙烯腈的非均相聚合一般多采用以水為介質(zhì)的水相沉淀聚合法。是指以水為介質(zhì)，單體在水中具有一定的溶解度。當(dāng)水溶性引發(fā)劑引發(fā)聚合時(shí)，聚合產(chǎn)物不溶于水而不斷地從水相中沉淀出來(lái)。水相沉淀聚合具有下列優(yōu)點(diǎn)通常采用水溶性氧化—還原引發(fā)體系，引發(fā)劑分解活化能較低。聚合可在30～50℃之間甚至更低的溫度下進(jìn)行，所得產(chǎn)物色澤較白；反應(yīng)熱容易控制，聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄。⒉非均相聚合（水相沉淀聚合）16然后通過(guò)拉伸使切斷點(diǎn)由平面排布變?yōu)榈谄吖?jié)改性和新型聚丙烯腈纖維絲束經(jīng)洗滌后基本不含溶劑。1％會(huì)使染料沉淀，染色后纖維會(huì)有斑點(diǎn)。45dtex的腈綸短纖維，其保水性為普通腈綸的兩倍多。高吸濕腈綸改變了普通腈綸不適于制作春秋服裝的狀況，可制作四季服裝，內(nèi)衣，運(yùn)動(dòng)衫，兒童服裝，睡衣，毛巾，浴巾，尿布及床上用品等。的傘面上沸騰逸去，在這里反應(yīng)用的試劑混合液又被作為回收單體的冷凝液，經(jīng)冷凝器把未反應(yīng)的單體冷凝下來(lái)，帶回試劑混合槽。脫單體過(guò)程完成聚合后的漿料由釜頂出料，通往脫單體塔，未反應(yīng)的單體在脫單體器反應(yīng)熱容易控制，聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄。⒈NaSCN法均相溶液聚合溶劑揮發(fā)較多，勞動(dòng)條件較差。第七節(jié)改性和新型聚丙烯腈纖維在堿性條件下十分穩(wěn)定，不會(huì)引發(fā)聚合反應(yīng)，其水溶液的PH值在8～9之間，不會(huì)發(fā)生分解。由于NaSCN的腐蝕作用引進(jìn)鐵，二價(jià)、三價(jià)鐵都有阻聚作用，使反應(yīng)速度降低,降低隨凝固浴溫度降低，凝聚速度下降，凝固過(guò)程均勻，初生纖維結(jié)構(gòu)緊密，成品的強(qiáng)度上升。⑴引發(fā)劑用量↑轉(zhuǎn)化率↑↓異丙醇分子中仲碳原子特別活潑，易和生長(zhǎng)成的大分子自由基發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。④在纖維的后加工中，纖維經(jīng)抗靜電劑溶液處理后，能在纖維表面涂覆上一層抗靜電劑，具有暫時(shí)性的抗靜電性能。第七節(jié)改性和新型聚丙烯腈纖維

工藝流程ANMA水溶液→聚合→終止反應(yīng)→真空過(guò)濾→烘干和粉碎→聚合物粉末HNO3NaOH無(wú)離子水引發(fā)劑 水相沉淀聚合采用的是水溶性氧化－還原引發(fā)劑。 在堿性條件下十分穩(wěn)定，不會(huì)引發(fā)聚合反應(yīng)，其水溶液的PH值在8～9之間，不會(huì)發(fā)生分解。只有在pH<4.5時(shí)才能分解為自由基，引發(fā)聚合反應(yīng)最佳pH值是1.9～2.2。聚合時(shí)一般加入HNO3或H2SO4使體系成為強(qiáng)酸性。 反應(yīng)結(jié)束后，在含單體的聚合物淤漿中，在堿性中止釜中加入NaOH，調(diào)整PH值，使反應(yīng)終止。然后通過(guò)拉伸使切斷點(diǎn)由平面排布變?yōu)楣に嚵鞒藺NMA17三、聚丙烯腈的性能聚丙烯腈為白色粉末，密度1.14～1.15g/cm3，220～230℃時(shí)軟化并發(fā)生分解。由于側(cè)氰基作用，聚丙烯腈大分子主鏈呈螺旋狀空間立體構(gòu)象。聚丙烯腈的耐光性非常優(yōu)良，這主要是由于聚丙烯腈大分子上含有氰基，氰基中碳和氮原子間以三價(jià)鍵連接，這種結(jié)構(gòu)可吸收能量較強(qiáng)的光子，并能轉(zhuǎn)化為熱能，從而保護(hù)了主鏈，使其不易發(fā)生降解。丙烯腈均聚物有兩個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，非晶區(qū)中低序區(qū)的80～100℃，高序區(qū)的140～150℃；丙烯腈三元共聚物的兩個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較接近，約在75～100℃范圍。三、聚丙烯腈的性能18第二節(jié)聚丙烯腈纖維的生產(chǎn)聚丙烯腈在220～230℃時(shí)軟化并發(fā)生分解，不能采取熔體紡絲。為實(shí)現(xiàn)PAN增塑熔融紡絲，必須解決的問(wèn)題是降低增塑后聚合物的熔點(diǎn)，使其熔點(diǎn)低于分解溫度。通常降低聚合物分子量、改變共聚物組成或加入增塑劑。濕法紡絲干法紡絲干濕法紡絲凍膠紡絲（增塑熔融紡絲）聚丙烯腈的紡絲成形方法商品化溶液紡絲用螺桿擠出機(jī)第二節(jié)聚丙烯腈纖維的生產(chǎn)聚丙烯腈在220～230℃時(shí)軟化19濕法紡絲工藝流程1-噴絲頭2-凝固浴3-導(dǎo)絲盤(pán)4-卷繞裝置

濕法紡絲工藝流程20第六章聚丙烯腈纖維1課件21第六章聚丙烯腈纖維1課件22一、聚丙烯腈的濕法紡絲成形（以NaSCN一步法生產(chǎn)為例）原液制備紡絲成形后處理溶劑回收一、聚丙烯腈的濕法紡絲成形23⒈原液制備脫單體 聚合漿液中殘存的單體會(huì)緩慢地聚合，使?jié){液粘度上升；單體會(huì)在原液從噴絲孔流出時(shí)氣化逸出，既惡化勞動(dòng)條件，又嚴(yán)重影響纖維的品質(zhì)。要求單體殘留量<0.3％?；旌献饔胊使原液性質(zhì)均一，穩(wěn)定b貯存一定量原液，連接聚合、紡絲脫泡 原因引發(fā)劑AIBN分解時(shí)產(chǎn)生N2↑，機(jī)械攪拌及原液輸送中混入氣體，脫泡塔與脫單體塔類(lèi)似，沒(méi)有夾套，由汽噴射泵組成真空系統(tǒng)。⒈原液制備24噴絲頭拉伸率－58%～－65％。一、聚丙烯腈的濕法紡絲成形堵塞噴絲孔引起斷頭、毛絲；為增加聚丙烯腈纖維的阻燃性，通?？刹捎萌缦氯N方法物理機(jī)械及染色新能較好將片狀絲束經(jīng)專(zhuān)用切絲輥切斷成一定在高倍拉伸前，應(yīng)對(duì)凍膠體的初生纖維進(jìn)行預(yù)熱浴處理以降低其溶脹度，加強(qiáng)纖維結(jié)構(gòu)單元之間的作用力，為進(jìn)一步的高倍拉伸創(chuàng)造條件。DMF20％～25％；甬道中熱空氣溫度和紡絲溫度⑶總單體濃度C↑轉(zhuǎn)化率↑↑凍膠紡絲（增塑熔融紡絲）⑷聚合時(shí)間t↑轉(zhuǎn)化率↑↓①把親水性化合物通過(guò)共聚引入聚合體，制成高吸濕纖維；高吸濕腈綸改變了普通腈綸不適于制作春秋服裝的狀況，可制作四季服裝，內(nèi)衣，運(yùn)動(dòng)衫，兒童服裝，睡衣，毛巾，浴巾，尿布及床上用品等。物理機(jī)械及染色新能較好45dtex的腈綸短纖維，其保水性為普通腈綸的兩倍多。為實(shí)現(xiàn)PAN增塑熔融紡絲，必須解決的問(wèn)題是降低增塑后聚合物的熔點(diǎn)，使其熔點(diǎn)低于分解溫度。原液濃度為加快紡絲原液的凝固，避免初生纖維相互粘結(jié)，干法紡絲的原液采用較高濃度。如初生纖維不經(jīng)預(yù)熱處理直接蒸汽或沸水拉伸，纖維物理機(jī)械性能較差；提高尺寸穩(wěn)定性，消除內(nèi)應(yīng)力，提高物理機(jī)械性能和染色性能。按工藝路線(xiàn)分為先水洗后拉伸或先拉伸后水洗兩種類(lèi)型。調(diào)溫過(guò)濾紡絲原液（NaSCN12~14%；DMF20％～25％；DMSO16～20％）溫度調(diào)至32～35℃，使用板框式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，要保證紡前壓力6×105Pa。原液準(zhǔn)備流程圖噴絲頭拉伸率－58%～－65％。調(diào)溫過(guò)濾原液準(zhǔn)備流程圖25⒉紡絲成形紡絲機(jī)及主要附件工藝流程濕法紡絲成形機(jī)理影響成形速度的因素⑴紡絲機(jī)及主要附件濕法紡絲工藝流程1-噴絲頭2-凝固浴3-導(dǎo)絲盤(pán)4-卷繞裝置

⒉紡絲成形濕法紡絲工藝流程26紡絲機(jī) 斜底水平式紡絲機(jī)和立管式紡絲機(jī)。鵝頸管紡絲機(jī)鵝頸管27計(jì)量泵 計(jì)量泵的作用是在單位時(shí)間內(nèi)均勻地以等量紡絲原液供應(yīng)噴絲頭，使紡成的纖維有均勻而一定的纖度。 計(jì)量泵組成齒數(shù)相同且互相嚙合的齒輪、泵板、一付聯(lián)軸器及泵軸等。計(jì)量泵28噴絲組件 圓形噴絲頭和瓦楞形噴絲頭、分配板、過(guò)濾網(wǎng)等。燭形過(guò)濾器 燭形過(guò)濾器用作噴絲頭之前最后一道過(guò)濾。⑵紡絲成形濕法紡絲成形機(jī)理 凝固介質(zhì)PAN可以采用不同溶劑制備紡絲原液。濕法紡絲時(shí)，一般都用溶劑的水溶液作為凝固浴。噴絲組件29雙擴(kuò)散 紡絲液由噴絲頭噴出進(jìn)入凝固浴后，原液細(xì)流的表面首先與凝固浴接觸，很快凝固成一層膜，凝固浴中的凝固劑（水）不斷通過(guò)這一皮層擴(kuò)散到細(xì)流內(nèi)部，而細(xì)流中的溶劑也通過(guò)皮層不斷擴(kuò)散到凝固浴中。雙擴(kuò)散的不斷進(jìn)行，使皮層不斷增厚。原液細(xì)流析出 當(dāng)細(xì)流中間部分溶劑濃度降低到某一臨界濃度以下時(shí)，原為均相的溶液發(fā)生相分離，PAN從溶液中沉淀出來(lái)，并伴有 一定程度的體積收縮。雙擴(kuò)散30影響成形速度的主要因素成形速度對(duì)纖維質(zhì)量的影響 成形太慢凝固困難，不易升頭，容易并絲，芯層凝固不充分，拉伸容易造成毛絲； 成形太快容易生成缺乏彈性又脆硬的皮層，纖維孔洞多，強(qiáng)伸度差。 成形適當(dāng)初生纖維結(jié)構(gòu)緊密，纖維網(wǎng)絡(luò)骨架較細(xì)，強(qiáng)伸度高。凝固浴濃度 凝固浴中NaSCN的濃度Cb↑雙擴(kuò)散速率↓成形速度↓影響成形速度的主要因素31 以無(wú)機(jī)物水溶液為凝固浴時(shí)，因凝固能力較差，浴中溶劑含量應(yīng)低些，如NaSCN法，NaSCN含量為10％左右。純凝固劑－水以有機(jī)溶劑的水溶液為凝固浴時(shí)，其凝固能力較強(qiáng)，故浴中溶劑含量應(yīng)較高，以抑制高聚物的凝固速度，獲得結(jié)構(gòu)較致密的初生纖維。如DMF法凝固浴中溶劑含量為50％～60％，DMAc為50％左右。溶劑的水溶液 以無(wú)機(jī)物水溶液為凝固浴時(shí)，因凝固能力較差，浴中溶劑含量應(yīng)32 凝固浴溫度T↑擴(kuò)散系數(shù)增大，凝固過(guò)程加速，纖維結(jié)構(gòu)疏松；隨凝固浴溫度降低，凝聚速度下降，凝固過(guò)程均勻，初生纖維結(jié)構(gòu)緊密，成品的強(qiáng)度上升。 NaSCN法20℃，DMF25℃，DMSO35℃，超過(guò)臨界值后，由于凝固過(guò)于劇烈，纖維截面由圓形變?yōu)槟I形。腈綸纖維截面 凝固浴溫度T↑擴(kuò)散系數(shù)增大，凝固過(guò)程加速，纖維結(jié)構(gòu)疏33⑶后處理剛從凝固浴出來(lái)的絲條雖已凝固，但還不夠充分，實(shí)際上還是一種含有一定量溶劑的凍膠，必須經(jīng)過(guò)一系列后加工（或稱(chēng)后處理），才能成為有實(shí)用價(jià)值的纖維。后處理工序包括拉伸、水洗、干燥致密化、卷曲、熱定型、上油、切斷和打包等。按工藝路線(xiàn)分為先水洗后拉伸或先拉伸后水洗兩種類(lèi)型。后加工路線(xiàn)較多，歸納起來(lái)，可分為5種。⑶后處理34濕法紡絲及后處理工藝流程圖濕法紡絲及后處理工藝流程圖35先拉伸后水洗、先水洗后拉伸。如初生纖維不經(jīng)預(yù)熱處理直接蒸汽或沸水拉伸，纖維物理機(jī)械性能較差；在高倍拉伸前，應(yīng)對(duì)凍膠體的初生纖維進(jìn)行預(yù)熱浴處理以降低其溶脹度，加強(qiáng)纖維結(jié)構(gòu)單元之間的作用力，為進(jìn)一步的高倍拉伸創(chuàng)造條件。先拉伸后水洗、先水洗后拉伸。36拉伸噴絲頭拉伸率－58%～－65％。剛凝固的纖維是高度溶脹的凍膠體，一般采取噴絲頭負(fù)拉伸。噴絲頭拉伸率 V0，VL分別為紡絲原液擠出速度和初生纖維在第一導(dǎo)輥上的卷取速度。 熔體紡絲噴絲頭拉伸率PET（POY）130～140；PP60。拉伸37 先預(yù)拉伸，后高倍拉伸。預(yù)拉伸2倍左右，總拉伸8～11倍。 拉伸條件預(yù)拉伸在3％～4％的NaSCN水溶液中，溫度45℃；高倍拉伸在95～100℃熱水或蒸汽介質(zhì)中。 拉伸后纖維的形態(tài)初生纖維的微孔被拉長(zhǎng)變細(xì)。水洗 水洗目的是洗去纖維上殘存的溶劑，否則會(huì)影響纖維質(zhì)量，如纖維上NaSCN>0.1％會(huì)使染料沉淀，染色后纖維會(huì)有斑點(diǎn)。 水洗設(shè)備長(zhǎng)槽式和噴淋式等。 水洗溫度一般控制在50℃左右。 先預(yù)拉伸，后高倍拉伸。預(yù)拉伸2倍左右，總拉伸8～11倍。38洗滌后含有溶劑的洗滌水溢流而出，導(dǎo)入回收車(chē)間回收溶劑。上油上油目的纖維具有平滑性、柔軟性，改善手感和抗靜電性能，以利于后加工。經(jīng)浸漬法或油輪法上油，一般分為柔軟浴和抗靜電浴兩次上油。干燥致密化經(jīng)拉伸后的纖維超分子結(jié)構(gòu)基本形成，但由于成形時(shí)間短，纖維中還存在內(nèi)應(yīng)力和缺陷，經(jīng)干燥致密化和熱定型消除內(nèi)應(yīng)力和結(jié)構(gòu)缺陷。纖維致密化機(jī)理洗滌后含有溶劑的洗滌水溢流而出，導(dǎo)入回收車(chē)間回收溶劑。39 拉伸水洗后的纖維，其微孔被拉長(zhǎng)拉細(xì)，內(nèi)部充滿(mǎn)水，在適當(dāng)溫度下進(jìn)行干燥，大分子鏈段能較自由地運(yùn)動(dòng)，水分逐漸蒸發(fā)產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，使得微孔半徑相應(yīng)收縮，最后微孔融合。干燥溫度應(yīng)高于初級(jí)溶脹纖維的Tg。干燥設(shè)備簾板式干燥機(jī)和圓網(wǎng)式干燥機(jī)。干燥致密化后纖維的物理機(jī)械性能和染色性能有很大提高。卷曲目的是增加纖維的抱合力，改善柔軟性、彈性和保暖性。 拉伸水洗后的纖維，其微孔被拉長(zhǎng)拉細(xì)，內(nèi)部充滿(mǎn)水，在適當(dāng)溫40卷曲前將纖維加熱到Tg以上，按加熱方式可分為干卷曲（蒸汽加熱）和濕卷曲（熱水加熱）。熱定型干燥致密化后，纖維的服用性能還較差，需要通過(guò)熱定型來(lái)進(jìn)一步改善纖維的超分子結(jié)構(gòu)。熱定型的目的是提高纖維尺寸穩(wěn)定性（熱定型后PAN沸水收縮率下降為4％以下），進(jìn)一步改善纖維的機(jī)械性能、染色性能。熱定型中，纖維中大分子鏈段因熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生解取向。熱定型溫度越高，大分子解取向也隨之加劇，纖維的鉤強(qiáng)、沸水收縮率降低。但溫度過(guò)高，纖維發(fā)黃，對(duì)纖維物理機(jī)械性能產(chǎn)生不良影響。卷曲前將纖維加熱到Tg以上，按加熱方式可分為干卷曲（蒸汽加熱41切斷 為了使產(chǎn)品能很好地與棉或羊毛等混紡，須將其切斷成相應(yīng)長(zhǎng)度。⑷溶劑回收溶劑回收的意義節(jié)約消耗，降低成本。 以NaSCN法生產(chǎn)腈綸為例生產(chǎn)1噸纖維聚合時(shí)用7噸51％的NaSCN水溶液紡絲時(shí)用28噸12％的NaSCN水溶液切斷生產(chǎn)1噸纖維聚合時(shí)用7噸51％的NaS42溶劑回收流程N(yùn)aSCN稀溶液→稀溶液蒸發(fā)→除SO42→除鐵離子→供聚合時(shí)用溶劑堵塞噴絲孔引起斷頭、毛絲；蒸發(fā)中易產(chǎn)生鍋垢影響傳熱。由于NaSCN的腐蝕作用引進(jìn)鐵，二價(jià)、三價(jià)鐵都有阻聚作用，使反應(yīng)速度降低,降低三價(jià)鐵與SCN根生成深紅色絡(luò)合物，使纖維白度降低。溶劑回收流程堵塞噴絲孔引起斷頭、毛絲；由于NaSCN的腐蝕作43二、聚丙烯腈的干法紡絲聚丙烯腈的干法紡絲發(fā)展比較迅速，其產(chǎn)量約占腈綸總產(chǎn)量的25％～30％，國(guó)內(nèi)有齊魯石化淄博腈綸廠(chǎng)、秦皇島腈綸廠(chǎng)及撫順石化腈綸廠(chǎng)等采用干法紡絲技術(shù)。PAN纖維的濕法紡絲和干法紡絲 相同點(diǎn)干法紡絲和濕法紡絲均屬于溶液紡絲，均需要將聚合物溶解在溶劑中配置紡絲溶液。 凝固機(jī)理不同 濕法在凝固浴中雙擴(kuò)散成形干法依靠溶劑揮發(fā)成形二、聚丙烯腈的干法紡絲44優(yōu)點(diǎn)聚合后經(jīng)過(guò)濾、脫泡等工序后可直接紡絲，省去分離聚合物的沉淀、過(guò)濾和烘干等工序，國(guó)內(nèi)多采用此法。反應(yīng)熱容易控制，聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄。按長(zhǎng)度，可切斷為棉型或毛型等。甬道中熱空氣溫度和紡絲溫度⑴引發(fā)劑用量↑轉(zhuǎn)化率↑↓脫單體過(guò)程完成聚合后的漿料由釜頂出料，通往脫單體塔，未反應(yīng)的單體在脫單體器這時(shí)細(xì)紗中未回縮過(guò)的纖維就發(fā)生回縮，成為細(xì)紗的中心；一般情況下，甬道中熱空氣的溫度以230～260℃為宜。45dtex的腈綸短纖維，其保水性為普通腈綸的兩倍多。①把親水性化合物通過(guò)共聚引入聚合體，制成高吸濕纖維；6、2－甲基－5－乙烯吡啶密閉循環(huán)式干法紡絲機(jī)除具有干法紡絲機(jī)的功能外，還兼有溶劑回收系統(tǒng)，可使溶劑蒸汽在密閉體系中回收。拉伸水洗后的纖維，其微孔被拉長(zhǎng)拉細(xì)，內(nèi)部充滿(mǎn)水，在適當(dāng)溫度下進(jìn)行干燥，大分子鏈段能較自由地運(yùn)動(dòng)，水分逐漸蒸發(fā)產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，使得微孔半徑相應(yīng)收縮，最后微孔融合。NaSCN為溶劑的聚合時(shí)間為1.①把親水性化合物通過(guò)共聚引入聚合體，制成高吸濕纖維；③與親水性聚合體進(jìn)行共混紡絲；⑴引發(fā)劑用量↑轉(zhuǎn)化率↑↓15g/cm3，220～230℃時(shí)軟化并發(fā)生分解。溶劑揮發(fā)較多，勞動(dòng)條件較差。⒈原液準(zhǔn)備原液配置原液濃度為加快紡絲原液的凝固，避免初生纖維相互粘結(jié)，干法紡絲的原液采用較高濃度。溶劑濕法紡絲可是用多種溶劑，如NaSCN，DMF，DMSO，DMAc等；目前，干法紡絲只用DMF為溶劑。因?yàn)镈MF溶解能力最強(qiáng)，且其沸點(diǎn)較低，易揮發(fā)。 各種溶劑對(duì)聚丙烯腈溶解能力DMF>DMAc>DMSO>EC>NaSCN>ZnCl2成形方法PAN含量干法紡絲（DMF為溶劑）25～30％濕法紡絲（DMF為溶劑）20～25％優(yōu)點(diǎn)聚合后經(jīng)過(guò)濾、脫泡等工序后可直接紡絲，省去分離聚合物的沉45PAN分子量濕法紡絲PAN分子量為5～8萬(wàn)，干法紡絲PAN的分子量3.5～4萬(wàn)。混合、脫泡、調(diào)溫和過(guò)濾（板框式過(guò)濾）⒉紡絲成形紡絲機(jī)及主要附件工藝流程干法紡絲成形機(jī)理影響成形速度的因素PAN分子量濕法紡絲PAN分子量為5～8萬(wàn)，干法紡絲PA46紡絲機(jī)及主要附件 紡絲機(jī)根據(jù)紡絲甬道的不同可分為古典式干法紡絲機(jī)和密閉循環(huán)式干法紡絲機(jī)。古典干法紡絲中熱風(fēng)的送風(fēng)方式可分為順風(fēng)式、逆風(fēng)式、分流式、雙進(jìn)式。原液細(xì)流中的溶劑（DMF）在甬道中受熱而蒸發(fā)，并被流動(dòng)的熱空氣帶走，帶走的溶劑在溶劑回收車(chē)間進(jìn)行冷凝回收。

干法紡絲的示意圖甬道長(zhǎng)5～8米熱風(fēng)的送風(fēng)方式可分：順風(fēng)式、逆風(fēng)式、分流式、雙進(jìn)式。順流式逆流式分流式雙進(jìn)式紡絲機(jī)及主要附件干法紡絲的示意圖順流式逆流式分流式雙進(jìn)式47 密閉循環(huán)式干法紡絲機(jī)除具有干法紡絲機(jī)的功能外，還兼有溶劑回收系統(tǒng)，可使溶劑蒸汽在密閉體系中回收。計(jì)量泵由齒數(shù)相同且互相嚙合的齒輪、泵板、一幅聯(lián)軸器及泵軸等組成。噴絲組件干法紡絲粘度大，故紡絲壓力較濕法高，噴絲頭必須用硬度較大的金屬（鎳或不銹鋼）制造。紡長(zhǎng)絲，孔數(shù)為30～50個(gè)，短纖為200～300孔。燭形過(guò)濾器燭形過(guò)濾器用作噴絲頭前最后一道過(guò)濾。 密閉循環(huán)式干法紡絲機(jī)除具有干法紡絲機(jī)的功能外，還兼有溶劑48干法成形機(jī)理凝固介質(zhì) 熱空氣溶劑蒸發(fā) 紡絲原液從噴絲孔擠出后進(jìn)入紡絲甬道，溶液細(xì)流與甬道中熱空氣的熱交換，使原液細(xì)流溫度上升，當(dāng)細(xì)流表面溫度達(dá)到溶劑沸點(diǎn)時(shí)，便開(kāi)始蒸發(fā)，細(xì)流內(nèi)部的溶劑不斷擴(kuò)散至表面而蒸發(fā)。原液細(xì)流固化 由于溶劑蒸發(fā)，使原液細(xì)流中高聚物濃度增加，而溶劑含量則不斷降低，當(dāng)達(dá)到凝固臨界濃度時(shí)，原液細(xì)流便固化為絲條。干法成形機(jī)理49影響成形速度的因素甬道中溶劑蒸汽的濃度 甬道中溶劑濃度越低，絲條中溶劑蒸發(fā)速度越快，成形的均勻性就越差，纖維橫截面形狀偏離圓形就遠(yuǎn)，所得纖維的機(jī)械性能也差。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，甬道中DMF的濃度控制在35～45g/m3。DMF爆炸的上、下極限分別為200～250，50～55g/m3。甬道中熱空氣溫度和紡絲溫度 適當(dāng)降低甬道內(nèi)熱空氣的溫度，有利于成形均勻；但若溫度過(guò)低，而絲條中溶劑含量較高，將會(huì)造成絲條相互粘結(jié)。溫度過(guò)高，溶劑影響成形速度的因素50 揮發(fā)過(guò)快而造成氣泡絲。一般情況下，甬道中熱空氣的溫度以230～260℃為宜。淄博腈綸廠(chǎng)，甬道分四段進(jìn)行溫度控制分別為270℃、250℃、190℃、165℃。 揮發(fā)過(guò)快而造成氣泡絲。一般情況下，甬道中熱空氣的溫度以2351干法紡絲濕法紡絲聚丙烯腈分子量3.5～4萬(wàn)5～8萬(wàn)紡絲原液濃度25～30％DMF：20％～25％，DMSO:16～20％，NaSCN:12~14%溶劑只用DMF為溶劑有多種溶劑供選擇噴絲頭孔數(shù)200～30010萬(wàn)孔以上絲條凝固機(jī)理在甬道中溶劑揮發(fā)在凝固浴中雙擴(kuò)散成形紡絲速度（m/min）100～3005～10成形成形和緩，纖維結(jié)構(gòu)均勻成形較劇烈，易形成孔洞纖維性能物理機(jī)械及染色新能較好一般不如干法纖維溶劑回收簡(jiǎn)單較復(fù)雜勞動(dòng)條件設(shè)備密閉性高，溶劑揮發(fā)少，勞動(dòng)條件好。溶劑揮發(fā)較多，勞動(dòng)條件較差。聚丙烯腈纖維干法和濕法紡絲比較干法紡絲濕法紡絲聚丙烯腈分子量3.5～4萬(wàn)5～8萬(wàn)紡絲原液濃52三種紡絲成形方法的基本特征

紡絲方法熔紡法干法濕法紡絲液狀態(tài)熔體溶液溶液紡絲液濃度/%10018~35據(jù)所選溶劑12~25紡絲液粘度/Pa·s100~10002×10~4×1022~2×102噴絲頭（板）孔數(shù)1~3000010~400024~160000噴絲孔直徑/mm

0.2~0.80.03~0.20.07~0.1凝固介質(zhì)冷卻空氣，不回收熱空氣，回收，再生凝固浴，回收，再生凝固機(jī)理冷卻溶劑揮發(fā)脫溶劑（或伴有化學(xué)反應(yīng)）卷取速度/(m/min)1000~7000100~150018~380三種紡絲成形方法的基本特征紡絲方法熔紡法干法濕法紡絲液狀53⒊后處理 干法成形的腈綸，因成形條件較緩和，纖維結(jié)構(gòu)較致密，所以絲束的后處理工藝較濕法簡(jiǎn)單。水洗 熱的無(wú)離子水與絲束逆向流動(dòng)，洗滌后含有溶劑的洗滌水溢流而出，導(dǎo)入回收車(chē)間回收溶劑。絲束經(jīng)洗滌后基本不含溶劑。拉伸 一般在水洗－拉伸機(jī)中完成，絲束在水洗－拉伸機(jī)中既洗去纖維中的溶劑，又進(jìn)行拉伸，一般拉伸倍數(shù)為4.5左右。適宜的拉伸⒊后處理54 溫度與絲條中的溶劑含量有關(guān)，絲條中的溶劑相當(dāng)于增塑劑。因此，溶劑含量越高，拉伸溫度越低。如未拉伸纖維中溶劑含量3％（8％），拉伸溫度在140℃（120℃）；上油 減少在纖維卷曲和絲束輸送中摩擦磨損，并增加纖維在卷曲和整理時(shí)的抱合力。卷曲 一般經(jīng)蒸汽箱后進(jìn)入卷曲機(jī)。熱定型 提高尺寸穩(wěn)定性，消除內(nèi)應(yīng)力，提高物理機(jī)械性能和染色性能。 溫度與絲條中的溶劑含量有關(guān)，絲條中的溶劑相當(dāng)于增塑劑。因此55切斷 按長(zhǎng)度，可切斷為棉型或毛型等。干燥 短纖維干燥是絲束經(jīng)上油，切斷后進(jìn)入干燥機(jī)；絲束狀干燥則是絲束直接進(jìn)入干燥機(jī)，干燥后的絲束再牽切加工，或經(jīng)上油、切斷后打包。切斷56第三節(jié)聚丙烯腈纖維的特殊加工一、直接制條（牽切紡）⑴直接成條 為了縮短紡絲工藝、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，可將長(zhǎng)絲束經(jīng)適當(dāng)?shù)募庸?，使其既切斷又不亂而且直接成條的方法。目前切斷法和拉斷法是生產(chǎn)中最常用的兩種直接成條方法。①切斷法 將片狀絲束經(jīng)專(zhuān)用切絲輥切斷成一定 長(zhǎng)度的纖維片。其切斷點(diǎn)排成對(duì)角線(xiàn)， 然后通過(guò)拉伸使切斷點(diǎn)由平面排布變?yōu)?相互交錯(cuò)的狀態(tài)，從而制成條子。第三節(jié)聚丙烯腈纖維的特殊加工一、直接制條（牽切紡）57異丙醇（IPA）①把親水性化合物通過(guò)共聚引入聚合體，制成高吸濕纖維；提高尺寸穩(wěn)定性，消除內(nèi)應(yīng)力，提高物理機(jī)械性能和染色性能。2009年1-12化纖產(chǎn)量完成情況水相沉淀聚合具有下列優(yōu)點(diǎn)聚丙烯腈纖維具有熱塑性，在高溫下可以進(jìn)行高倍拉伸。丙烯腈的非均相聚合一般多采用以水為介質(zhì)的水相沉淀聚合法。在高倍拉伸前，應(yīng)對(duì)凍膠體的初生纖維進(jìn)行預(yù)熱浴處理以降低其溶脹度，加強(qiáng)纖維結(jié)構(gòu)單元之間的作用力，為進(jìn)一步的高倍拉伸創(chuàng)造條件。一、直接制條（牽切紡）聚丙烯腈在220～230℃時(shí)軟化并發(fā)生分解，不能采取熔體紡絲。密閉循環(huán)式干法紡絲機(jī)除具有干法紡絲機(jī)的功能外，還兼有溶劑回收系統(tǒng)，可使溶劑蒸汽在密閉體系中回收。凍膠紡絲（增塑熔融紡絲）后加工路線(xiàn)較多，歸納起來(lái)，可分為5種。紡絲原液（NaSCN12~14%；高倍拉伸在95～100℃熱水或蒸汽介質(zhì)中。將片狀絲束經(jīng)專(zhuān)用切絲輥切斷成一定第七節(jié)改性和新型聚丙烯腈纖維一、直接制條（牽切紡）水溶液→聚合→終止反應(yīng)→真空過(guò)濾→烘干和粉碎→聚合物粉末二、高吸濕吸水聚丙烯腈纖維利用聚丙烯腈纖維的熱可塑性，可制成膨體紗，例如將經(jīng)濕熱處理而回縮過(guò)的纖維條子與未經(jīng)濕熱處理的條子按一定比例混紡成細(xì)紗，并進(jìn)行一次濕熱處理。②拉斷法 聚丙烯腈纖維具有熱塑性，在高溫下可以進(jìn)行高倍拉伸。⑵膨體紗 利用聚丙烯腈纖維的熱可塑性，可制成膨體紗，例如將經(jīng)濕熱處理而回縮過(guò)的纖維條子與未經(jīng)濕熱處理的條子按一定比例混紡成細(xì)紗，并進(jìn)行一次濕熱處理。這時(shí)細(xì)紗中未回縮過(guò)的纖維就發(fā)生回縮，成為細(xì)紗的中心；而已回縮過(guò)的纖維就不再回縮，被推向細(xì)紗外部，并形成小圓圈狀的卷曲，浮在細(xì)紗表面，這樣就成為膨體紗。異丙醇（IPA）②拉斷法58第七節(jié)改性和新型聚丙烯腈纖維一、抗靜電聚丙烯腈纖維 制取抗靜電腈綸，常采用如下措施①把親水性化合物通過(guò)共聚引入聚合體，制成高吸濕纖維；②把聚丙烯腈大分子中的氰基部分水解成羧基；③在紡絲原液中混入少量碳黑或金屬氧化物等導(dǎo)電性物質(zhì)或在后整理時(shí)使纖維表面涂覆金屬物質(zhì)，降低纖維的電阻率。④在纖維的后加工中，纖維經(jīng)抗靜電劑溶液處理后，能在纖維表面涂覆上一層抗靜電劑，具有暫時(shí)性的抗靜電性能。第七節(jié)改性和新型聚丙烯腈纖維一、抗靜電聚丙烯腈纖維59 目前，抗靜電腈綸可用于學(xué)生服裝，夜禮服，抗靜電工作服，無(wú)塵工作服，無(wú)絨毛、無(wú)菌工作服，煉油及石化部門(mén)用的防爆型特殊工作服，以及地毯、被單、復(fù)印帶等。二、高吸濕吸水聚丙烯腈纖維 改善腈綸的吸濕、吸水性的方法主要有①使共聚體大分子含親水基團(tuán)；②與親水化合物接枝或共聚；③與親水性聚合體進(jìn)行共混紡絲；④與親水性聚合體進(jìn)行復(fù)合紡絲；⑤使纖維表面含有親水層； 目前，抗靜電腈綸可用于學(xué)生服裝，夜禮服，抗靜電工作服，無(wú)60成形較劇烈，易形成孔洞溶劑揮發(fā)較多，勞動(dòng)條件較差。2009年1-12化纖產(chǎn)量完成情況聚丙烯腈為白色粉末，密度1.生產(chǎn)上一般為76～78℃。DMF：20％～25％，DMSO:16～20％，NaSCN:12~14%對(duì)于腈綸，多采用溶液聚合方法。先拉伸后水洗、先水洗后拉伸。⑴引發(fā)劑用量↑轉(zhuǎn)化率↑↓④在纖維的后加工中，纖維經(jīng)抗靜電劑溶液處理后，能在纖維表面涂覆上一層抗靜電劑，具有暫時(shí)性的抗靜電性能。古典干法紡絲中熱風(fēng)的送風(fēng)方式可分為順風(fēng)式、逆風(fēng)式、分流式、雙進(jìn)式。⑵聚合溫度T↑轉(zhuǎn)化率↑↓丙烯腈的非均相聚合一般多采用以水為介質(zhì)的水相沉淀聚合法。DMF>DMAc>DMSO>EC>NaSCN>ZnCl2拉伸水洗后的纖維，其微孔被拉長(zhǎng)拉細(xì)，內(nèi)部充滿(mǎn)水，在適當(dāng)溫度下進(jìn)行干燥，大分子鏈段能較自由地運(yùn)動(dòng)，水分逐漸蒸發(fā)產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，使得微孔半徑相應(yīng)收縮，最后微孔融合。為實(shí)現(xiàn)PAN增塑熔融紡絲，必須解決的問(wèn)題是降低增塑后聚合物的熔點(diǎn)，使其熔點(diǎn)低于分解溫度。成形太慢凝固困難，不易升頭，容易并絲，芯層凝固不充分，拉伸容易造成毛絲；在堿性條件下十分穩(wěn)定，不會(huì)引發(fā)聚合反應(yīng)，其水溶液的PH值在8～9之間，不會(huì)發(fā)生分解。成形適當(dāng)初生纖維結(jié)構(gòu)緊密，纖維網(wǎng)絡(luò)骨架較細(xì)，強(qiáng)伸度高。⑥使纖維截面粗糙和異形化；⑦使芯層呈泡沫微孔狀，并有微導(dǎo)管通向皮層；⑧使纖維超細(xì)化；如纖度為0.45dtex的腈綸短纖維，其保水性為普通腈綸的兩倍多。 高吸濕腈綸改變了普通腈綸不適于制作春秋服裝的狀況，可制作四季服裝，內(nèi)衣，運(yùn)動(dòng)衫，兒童服裝，睡衣，毛巾，浴巾，尿布及床上用品等。三、阻燃聚丙烯腈纖維 為增加聚丙烯腈纖維的阻燃性，通?？刹捎萌缦氯N方法①應(yīng)用含氯、溴或磷化合物等阻燃性單體，如氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯以及帶乙烯基的磷酸酯作第二單體，通過(guò)與丙烯腈共聚，制得阻燃腈綸。成形較劇烈，易形成孔洞⑥使纖維截面粗糙和異形化；61第六章聚丙烯腈纖維第六章聚丙烯腈纖維62優(yōu)選第六章聚丙烯腈纖維優(yōu)選第六章聚丙烯腈纖維632009年1-12化纖產(chǎn)量完成情況2009年1-12化纖產(chǎn)量完成情況64腈綸纖維有許多優(yōu)點(diǎn)，蓬松性、保暖性好、手感柔軟、近似羊毛，而且具有優(yōu)良的耐光性和耐輻射性。但其強(qiáng)度不高，耐磨性和抗起球性較差。腈綸長(zhǎng)絲腈綸毛條毛衣帽子腈綸纖維有許多優(yōu)點(diǎn)，蓬松性、保暖性好、手感柔軟、近似羊毛，而65第二節(jié)聚丙烯腈的制備及性質(zhì)聚丙烯腈的制備聚丙烯腈的性質(zhì)主要原料及用途丙烯腈的聚合第二節(jié)聚丙烯腈的制備及性質(zhì)聚丙烯腈的制備主要原料及用途丙烯66一、腈綸生產(chǎn)的主要原料及用途⒈單體聚丙烯腈纖維大多由三元共聚物制得第一單體丙烯腈，88％～95％第三單體，0.5％～3％第二單體，5％～10％第二單體的作用：降低大分子間的作用力，降低PAN的結(jié)晶性、增加纖維的柔軟性、改善纖維的彈性。一、腈綸生產(chǎn)的主要原料及用途聚丙烯腈纖維大多第一單體丙烯腈，67常用的第二單體有：丙烯酸甲酯（MA）甲基丙烯酸甲酯（MMA）醋酸乙烯酯（VAC）丙烯酰胺（AAM）常用的第二單體有：丙烯酸甲酯（MA）甲基丙烯酸甲酯醋酸乙烯酯68第三單體的作用引入親染料基團(tuán)，改進(jìn)纖維的染色性和親水性。常用的第三單體有對(duì)陽(yáng)離子染料有親和力對(duì)酸性染料有親和力衣康酸（甲叉丁二酸，ITA）丙烯磺酸鈉甲基丙烯磺酸鈉對(duì)乙烯基苯磺酸鈉乙烯吡啶6、2－甲基－5－乙烯吡啶第三單體的作用引入親染料基團(tuán)，改進(jìn)纖維的染色性和親水性。對(duì)陽(yáng)69其它原料溶劑無(wú)機(jī)溶劑NaSCN水溶液，ZnCl2水溶液有機(jī)溶劑二甲基甲酰胺（DMF）二甲基乙酰胺（DMAc）二甲基亞砜（DMSO）碳酸乙烯酯（EC）引發(fā)劑偶氮類(lèi)偶氮二異丁腈（AIBN）氧化還原體系氯酸鈉－亞硫酸鈉NaClO3－Na2SO3過(guò)硫酸鉀－亞硫酸氫鈉K2S2O8－NaHSO3淺色劑－還原劑可以提高纖維的白度，常用二氧化硫脲（TUD）。其它原料70分子量調(diào)節(jié)劑異丙醇（IPA）異丙醇分子中仲碳原子特別活潑，易和生長(zhǎng)成的大分子自由基發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。異丙醇自由基的活性強(qiáng)，但由于加入量少，對(duì)反應(yīng)速度沒(méi)影響。二、丙烯腈的聚合聚合機(jī)理丙烯腈的聚合屬自由基型鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，丙烯腈可以進(jìn)行本體聚合、乳液聚合和溶液聚合。對(duì)于腈綸，多采用溶液聚合方法。分子量調(diào)節(jié)劑71干燥溫度應(yīng)高于初級(jí)溶脹纖維的Tg。目的是增加纖維的抱合力，改善柔軟性、彈性和保暖性。第一次可以除去未反應(yīng)單體的90～95％，殘存單體仍高于工藝要求需進(jìn)行第二次再脫，單體含量<0.NaSCN為溶劑的聚合時(shí)間為1.DMF20％～25％；NaSCN為溶劑的聚合時(shí)間為1.雙擴(kuò)散的不斷進(jìn)行，使皮層不斷增厚。通常降低聚合物分子量、改變共聚物組成或加入增塑劑。衣康酸（甲叉丁二酸，ITA）溶劑揮發(fā)較多，勞動(dòng)條件較差。淄博腈綸廠(chǎng)，甬道分四段進(jìn)行溫度控制分別為270℃、250℃、190℃、165℃。偶氮類(lèi)偶氮二異丁腈（AIBN）各種溶劑對(duì)聚丙烯腈溶解能力如DMF法凝固浴中溶劑含量為50％～60％，DMAc為50％左右。NaSCN為溶劑的聚合時(shí)間為1.二甲基乙酰胺（DMAc）均相溶液聚合（一步法）所用的溶劑既能溶解單體、又能溶解反應(yīng)生成的聚合物。反應(yīng)完畢，聚合液可直接用作紡絲。如以濃NaSCN水溶液、DMSO、DMF或DMAc為溶劑的聚合，均為均相溶液聚合。非均相溶液聚合（二步法）可用介質(zhì)只能溶解或部分溶解單體，而不能溶解反應(yīng)生成的聚合物，紡絲前需要用溶劑重新溶解聚合物制成紡絲溶液。因非均相的聚合介質(zhì)通常采用水，所以又稱(chēng)為水相沉淀聚合。干燥溫度應(yīng)高于初級(jí)溶脹纖維的Tg。均相溶液聚合（一步法）所用72⒈NaSCN法均相溶液聚合優(yōu)點(diǎn)聚合后經(jīng)過(guò)濾、脫泡等工序后可直接紡絲，省去分離聚合物的沉淀、過(guò)濾和烘干等工序，國(guó)內(nèi)多采用此法。生產(chǎn)工藝流程硫氰酸鈉一步法丙烯腈聚合流程圖⒈NaSCN法均相溶液聚合硫氰酸鈉一步法丙烯腈聚合流程圖73脫單體的目的減少消耗、減少環(huán)境污染；殘存單體在貯存中發(fā)生再聚合，影響原液粘度；殘存單體會(huì)使纖維的強(qiáng)力和伸度下降。脫單體過(guò)程完成聚合后的漿料由釜頂出料，通往脫單體塔，未反應(yīng)的單體在脫單體器脫單體的目的減少消耗、減少環(huán)境污染；74 的傘面上沸騰逸去，在這里反應(yīng)用的試劑混合液又被作為回收單體的冷凝液，經(jīng)冷凝器把未反應(yīng)的單體冷凝下來(lái)，帶回試劑混合槽。第一次可以除去未反應(yīng)單體的90～95％，殘存單體仍高于工藝要求需進(jìn)行第二次再脫，單體含量<0.3%。聚合反應(yīng)主要影響因素⑴引發(fā)劑用量↑轉(zhuǎn)化率↑↓ 引發(fā)劑用量增加，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的引發(fā)自由基增多，單體聚合速度加快，轉(zhuǎn)化率增加；同時(shí)活性中心增多，不利于提高聚合產(chǎn)物分子量。NaSCN法用AIBN做引發(fā)劑，AIBN為總單體重量的0.2％～0.8％。 的傘面上沸騰逸去，在這里反應(yīng)用的試劑混合液又被作為回收單體75⑵聚合溫度T↑轉(zhuǎn)化率↑↓ 溫度升高，引發(fā)劑分解速度加快，反應(yīng)總速度加快，但自由基濃度增加，聚合物分子量下降。生產(chǎn)上一般為76～78℃。⑶總單體濃度C↑轉(zhuǎn)化率↑↑⑷聚合時(shí)間t↑轉(zhuǎn)化率↑↓ NaSCN為溶劑的聚合時(shí)間為1.5～2小時(shí)。⑸TUD用量↑轉(zhuǎn)化率↓↓ TUD也有鏈轉(zhuǎn)移和阻聚作用，使轉(zhuǎn)化率和分子量下降。⑹IPA用量↑轉(zhuǎn)化率不變↓⑵聚合溫度T↑轉(zhuǎn)化率↑↓76⒉非均相聚合（水相沉淀聚合） 丙烯腈的非均相聚合一般多采用以水為介質(zhì)的水相沉淀聚合法。是指以水為介質(zhì)，單體在水中具有一定的溶解度。當(dāng)水溶性引發(fā)劑引發(fā)聚合時(shí)，聚合產(chǎn)物不溶于水而不斷地從水相中沉淀出來(lái)。水相沉淀聚合具有下列優(yōu)點(diǎn)通常采用水溶性氧化—還原引發(fā)體系，引發(fā)劑分解活化能較低。聚合可在30～50℃之間甚至更低的溫度下進(jìn)行，所得產(chǎn)物色澤較白；反應(yīng)熱容易控制，聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄。⒉非均相聚合（水相沉淀聚合）77然后通過(guò)拉伸使切斷點(diǎn)由平面排布變?yōu)榈谄吖?jié)改性和新型聚丙烯腈纖維絲束經(jīng)洗滌后基本不含溶劑。1％會(huì)使染料沉淀，染色后纖維會(huì)有斑點(diǎn)。45dtex的腈綸短纖維，其保水性為普通腈綸的兩倍多。高吸濕腈綸改變了普通腈綸不適于制作春秋服裝的狀況，可制作四季服裝，內(nèi)衣，運(yùn)動(dòng)衫，兒童服裝，睡衣，毛巾，浴巾，尿布及床上用品等。的傘面上沸騰逸去，在這里反應(yīng)用的試劑混合液又被作為回收單體的冷凝液，經(jīng)冷凝器把未反應(yīng)的單體冷凝下來(lái)，帶回試劑混合槽。脫單體過(guò)程完成聚合后的漿料由釜頂出料，通往脫單體塔，未反應(yīng)的單體在脫單體器反應(yīng)熱容易控制，聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄。⒈NaSCN法均相溶液聚合溶劑揮發(fā)較多，勞動(dòng)條件較差。第七節(jié)改性和新型聚丙烯腈纖維在堿性條件下十分穩(wěn)定，不會(huì)引發(fā)聚合反應(yīng)，其水溶液的PH值在8～9之間，不會(huì)發(fā)生分解。由于NaSCN的腐蝕作用引進(jìn)鐵，二價(jià)、三價(jià)鐵都有阻聚作用，使反應(yīng)速度降低,降低隨凝固浴溫度降低，凝聚速度下降，凝固過(guò)程均勻，初生纖維結(jié)構(gòu)緊密，成品的強(qiáng)度上升。⑴引發(fā)劑用量↑轉(zhuǎn)化率↑↓異丙醇分子中仲碳原子特別活潑，易和生長(zhǎng)成的大分子自由基發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。④在纖維的后加工中，纖維經(jīng)抗靜電劑溶液處理后，能在纖維表面涂覆上一層抗靜電劑，具有暫時(shí)性的抗靜電性能。第七節(jié)改性和新型聚丙烯腈纖維

工藝流程ANMA水溶液→聚合→終止反應(yīng)→真空過(guò)濾→烘干和粉碎→聚合物粉末HNO3NaOH無(wú)離子水引發(fā)劑 水相沉淀聚合采用的是水溶性氧化－還原引發(fā)劑。 在堿性條件下十分穩(wěn)定，不會(huì)引發(fā)聚合反應(yīng)，其水溶液的PH值在8～9之間，不會(huì)發(fā)生分解。只有在pH<4.5時(shí)才能分解為自由基，引發(fā)聚合反應(yīng)最佳pH值是1.9～2.2。聚合時(shí)一般加入HNO3或H2SO4使體系成為強(qiáng)酸性。 反應(yīng)結(jié)束后，在含單體的聚合物淤漿中，在堿性中止釜中加入NaOH，調(diào)整PH值，使反應(yīng)終止。然后通過(guò)拉伸使切斷點(diǎn)由平面排布變?yōu)楣に嚵鞒藺NMA78三、聚丙烯腈的性能聚丙烯腈為白色粉末，密度1.14～1.15g/cm3，220～230℃時(shí)軟化并發(fā)生分解。由于側(cè)氰基作用，聚丙烯腈大分子主鏈呈螺旋狀空間立體構(gòu)象。聚丙烯腈的耐光性非常優(yōu)良，這主要是由于聚丙烯腈大分子上含有氰基，氰基中碳和氮原子間以三價(jià)鍵連接，這種結(jié)構(gòu)可吸收能量較強(qiáng)的光子，并能轉(zhuǎn)化為熱能，從而保護(hù)了主鏈，使其不易發(fā)生降解。丙烯腈均聚物有兩個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，非晶區(qū)中低序區(qū)的80～100℃，高序區(qū)的140～150℃；丙烯腈三元共聚物的兩個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較接近，約在75～100℃范圍。三、聚丙烯腈的性能79第二節(jié)聚丙烯腈纖維的生產(chǎn)聚丙烯腈在220～230℃時(shí)軟化并發(fā)生分解，不能采取熔體紡絲。為實(shí)現(xiàn)PAN增塑熔融紡絲，必須解決的問(wèn)題是降低增塑后聚合物的熔點(diǎn)，使其熔點(diǎn)低于分解溫度。通常降低聚合物分子量、改變共聚物組成或加入增塑劑。濕法紡絲干法紡絲干濕法紡絲凍膠紡絲（增塑熔融紡絲）聚丙烯腈的紡絲成形方法商品化溶液紡絲用螺桿擠出機(jī)第二節(jié)聚丙烯腈纖維的生產(chǎn)聚丙烯腈在220～230℃時(shí)軟化80濕法紡絲工藝流程1-噴絲頭2-凝固浴3-導(dǎo)絲盤(pán)4-卷繞裝置

濕法紡絲工藝流程81第六章聚丙烯腈纖維1課件82第六章聚丙烯腈纖維1課件83一、聚丙烯腈的濕法紡絲成形（以NaSCN一步法生產(chǎn)為例）原液制備紡絲成形后處理溶劑回收一、聚丙烯腈的濕法紡絲成形84⒈原液制備脫單體 聚合漿液中殘存的單體會(huì)緩慢地聚合，使?jié){液粘度上升；單體會(huì)在原液從噴絲孔流出時(shí)氣化逸出，既惡化勞動(dòng)條件，又嚴(yán)重影響纖維的品質(zhì)。要求單體殘留量<0.3％。混合作用a使原液性質(zhì)均一，穩(wěn)定b貯存一定量原液，連接聚合、紡絲脫泡 原因引發(fā)劑AIBN分解時(shí)產(chǎn)生N2↑，機(jī)械攪拌及原液輸送中混入氣體，脫泡塔與脫單體塔類(lèi)似，沒(méi)有夾套，由汽噴射泵組成真空系統(tǒng)。⒈原液制備85噴絲頭拉伸率－58%～－65％。一、聚丙烯腈的濕法紡絲成形堵塞噴絲孔引起斷頭、毛絲；為增加聚丙烯腈纖維的阻燃性，通?？刹捎萌缦氯N方法物理機(jī)械及染色新能較好將片狀絲束經(jīng)專(zhuān)用切絲輥切斷成一定在高倍拉伸前，應(yīng)對(duì)凍膠體的初生纖維進(jìn)行預(yù)熱浴處理以降低其溶脹度，加強(qiáng)纖維結(jié)構(gòu)單元之間的作用力，為進(jìn)一步的高倍拉伸創(chuàng)造條件。DMF20％～25％；甬道中熱空氣溫度和紡絲溫度⑶總單體濃度C↑轉(zhuǎn)化率↑↑凍膠紡絲（增塑熔融紡絲）⑷聚合時(shí)間t↑轉(zhuǎn)化率↑↓①把親水性化合物通過(guò)共聚引入聚合體，制成高吸濕纖維；高吸濕腈綸改變了普通腈綸不適于制作春秋服裝的狀況，可制作四季服裝，內(nèi)衣，運(yùn)動(dòng)衫，兒童服裝，睡衣，毛巾，浴巾，尿布及床上用品等。物理機(jī)械及染色新能較好45dtex的腈綸短纖維，其保水性為普通腈綸的兩倍多。為實(shí)現(xiàn)PAN增塑熔融紡絲，必須解決的問(wèn)題是降低增塑后聚合物的熔點(diǎn)，使其熔點(diǎn)低于分解溫度。原液濃度為加快紡絲原液的凝固，避免初生纖維相互粘結(jié)，干法紡絲的原液采用較高濃度。如初生纖維不經(jīng)預(yù)熱處理直接蒸汽或沸水拉伸，纖維物理機(jī)械性能較差；提高尺寸穩(wěn)定性，消除內(nèi)應(yīng)力，提高物理機(jī)械性能和染色性能。按工藝路線(xiàn)分為先水洗后拉伸或先拉伸后水洗兩種類(lèi)型。調(diào)溫過(guò)濾紡絲原液（NaSCN12~14%；DMF20％～25％；DMSO16～20％）溫度調(diào)至32～35℃，使用板框式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，要保證紡前壓力6×105Pa。原液準(zhǔn)備流程圖噴絲頭拉伸率－58%～－65％。調(diào)溫過(guò)濾原液準(zhǔn)備流程圖86⒉紡絲成形紡絲機(jī)及主要附件工藝流程濕法紡絲成形機(jī)理影響成形速度的因素⑴紡絲機(jī)及主要附件濕法紡絲工藝流程1-噴絲頭2-凝固浴3-導(dǎo)絲盤(pán)4-卷繞裝置

⒉紡絲成形濕法紡絲工藝流程87紡絲機(jī) 斜底水平式紡絲機(jī)和立管式紡絲機(jī)。鵝頸管紡絲機(jī)鵝頸管88計(jì)量泵 計(jì)量泵的作用是在單位時(shí)間內(nèi)均勻地以等量紡絲原液供應(yīng)噴絲頭，使紡成的纖維有均勻而一定的纖度。 計(jì)量泵組成齒數(shù)相同且互相嚙合的齒輪、泵板、一付聯(lián)軸器及泵軸等。計(jì)量泵89噴絲組件 圓形噴絲頭和瓦楞形噴絲頭、分配板、過(guò)濾網(wǎng)等。燭形過(guò)濾器 燭形過(guò)濾器用作噴絲頭之前最后一道過(guò)濾。⑵紡絲成形濕法紡絲成形機(jī)理 凝固介質(zhì)PAN可以采用不同溶劑制備紡絲原液。濕法紡絲時(shí)，一般都用溶劑的水溶液作為凝固浴。噴絲組件90雙擴(kuò)散 紡絲液由噴絲頭噴出進(jìn)入凝固浴后，原液細(xì)流的表面首先與凝固浴接觸，很快凝固成一層膜，凝固浴中的凝固劑（水）不斷通過(guò)這一皮層擴(kuò)散到細(xì)流內(nèi)部，而細(xì)流中的溶劑也通過(guò)皮層不斷擴(kuò)散到凝固浴中。雙擴(kuò)散的不斷進(jìn)行，使皮層不斷增厚。原液細(xì)流析出 當(dāng)細(xì)流中間部分溶劑濃度降低到某一臨界濃度以下時(shí)，原為均相的溶液發(fā)生相分離，PAN從溶液中沉淀出來(lái)，并伴有 一定程度的體積收縮。雙擴(kuò)散91影響成形速度的主要因素成形速度對(duì)纖維質(zhì)量的影響 成形太慢凝固困難，不易升頭，容易并絲，芯層凝固不充分，拉伸容易造成毛絲； 成形太快容易生成缺乏彈性又脆硬的皮層，纖維孔洞多，強(qiáng)伸度差。 成形適當(dāng)初生纖維結(jié)構(gòu)緊密，纖維網(wǎng)絡(luò)骨架較細(xì)，強(qiáng)伸度高。凝固浴濃度 凝固浴中NaSCN的濃度Cb↑雙擴(kuò)散速率↓成形速度↓影響成形速度的主要因素92 以無(wú)機(jī)物水溶液為凝固浴時(shí)，因凝固能力較差，浴中溶劑含量應(yīng)低些，如NaSCN法，NaSCN含量為10％左右。純凝固劑－水以有機(jī)溶劑的水溶液為凝固浴時(shí)，其凝固能力較強(qiáng)，故浴中溶劑含量應(yīng)較高，以抑制高聚物的凝固速度，獲得結(jié)構(gòu)較致密的初生纖維。如DMF法凝固浴中溶劑含量為50％～60％，DMAc為50％左右。溶劑的水溶液 以無(wú)機(jī)物水溶液為凝固浴時(shí)，因凝固能力較差，浴中溶劑含量應(yīng)93 凝固浴溫度T↑擴(kuò)散系數(shù)增大，凝固過(guò)程加速，纖維結(jié)構(gòu)疏松；隨凝固浴溫度降低，凝聚速度下降，凝固過(guò)程均勻，初生纖維結(jié)構(gòu)緊密，成品的強(qiáng)度上升。 NaSCN法20℃，DMF25℃，DMSO35℃，超過(guò)臨界值后，由于凝固過(guò)于劇烈，纖維截面由圓形變?yōu)槟I形。腈綸纖維截面 凝固浴溫度T↑擴(kuò)散系數(shù)增大，凝固過(guò)程加速，纖維結(jié)構(gòu)疏94⑶后處理剛從凝固浴出來(lái)的絲條雖已凝固，但還不夠充分，實(shí)際上還是一種含有一定量溶劑的凍膠，必須經(jīng)過(guò)一系列后加工（或稱(chēng)后處理），才能成為有實(shí)用價(jià)值的纖維。后處理工序包括拉伸、水洗、干燥致密化、卷曲、熱定型、上油、切斷和打包等。按工藝路線(xiàn)分為先水洗后拉伸或先拉伸后水洗兩種類(lèi)型。后加工路線(xiàn)較多，歸納起來(lái)，可分為5種。⑶后處理95濕法紡絲及后處理工藝流程圖濕法紡絲及后處理工藝流程圖96先拉伸后水洗、先水洗后拉伸。如初生纖維不經(jīng)預(yù)熱處理直接蒸汽或沸水拉伸，纖維物理機(jī)械性能較差；在高倍拉伸前，應(yīng)對(duì)凍膠體的初生纖維進(jìn)行預(yù)熱浴處理以降低其溶脹度，加強(qiáng)纖維結(jié)構(gòu)單元之間的作用力，為進(jìn)一步的高倍拉伸創(chuàng)造條件。先拉伸后水洗、先水洗后拉伸。97拉伸噴絲頭拉伸率－58%～－65％。剛凝固的纖維是高度溶脹的凍膠體，一般采取噴絲頭負(fù)拉伸。噴絲頭拉伸率 V0，VL分別為紡絲原液擠出速度和初生纖維在第一導(dǎo)輥上的卷取速度。 熔體紡絲噴絲頭拉伸率PET（POY）130～140；PP60。拉伸98 先預(yù)拉伸，后高倍拉伸。預(yù)拉伸2倍左右，總拉伸8～11倍。 拉伸條件預(yù)拉伸在3％～4％的NaSCN水溶液中，溫度45℃；高倍拉伸在95～100℃熱水或蒸汽介質(zhì)中。 拉伸后纖維的形態(tài)初生纖維的微孔被拉長(zhǎng)變細(xì)。水洗 水洗目的是洗去纖維上殘存的溶劑，否則會(huì)影響纖維質(zhì)量，如纖維上NaSCN>0.1％會(huì)使染料沉淀，染色后纖維會(huì)有斑點(diǎn)。 水洗設(shè)備長(zhǎng)槽式和噴淋式等。 水洗溫度一般控制在50℃左右。 先預(yù)拉伸，后高倍拉伸。預(yù)拉伸2倍左右，總拉伸8～11倍。99洗滌后含有溶劑的洗滌水溢流而出，導(dǎo)入回收車(chē)間回收溶劑。上油上油目的纖維具有平滑性、柔軟性，改善手感和抗靜電性能，以利于后加工。經(jīng)浸漬法或油輪法上油，一般分為柔軟浴和抗靜電浴兩次上油。干燥致密化經(jīng)拉伸后的纖維超分子結(jié)構(gòu)基本形成，但由于成形時(shí)間短，纖維中還存在內(nèi)應(yīng)力和缺陷，經(jīng)干燥致密化和熱定型消除內(nèi)應(yīng)力和結(jié)構(gòu)缺陷。纖維致密化機(jī)理洗滌后含有溶劑的洗滌水溢流而出，導(dǎo)入回收車(chē)間回收溶劑。100 拉伸水洗后的纖維，其微孔被拉長(zhǎng)拉細(xì)，內(nèi)部充滿(mǎn)水，在適當(dāng)溫度下進(jìn)行干燥，大分子鏈段能較自由地運(yùn)動(dòng)，水分逐漸蒸發(fā)產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，使得微孔半徑相應(yīng)收縮，最后微孔融合。干燥溫度應(yīng)高于初級(jí)溶脹纖維的Tg。干燥設(shè)備簾板式干燥機(jī)和圓網(wǎng)式干燥機(jī)。干燥致密化后纖維的物理機(jī)械性能和染色性能有很大提高。卷曲目的是增加纖維的抱合力，改善柔軟性、彈性和保暖性。 拉伸水洗后的纖維，其微孔被拉長(zhǎng)拉細(xì)，內(nèi)部充滿(mǎn)水，在適當(dāng)溫101卷曲前將纖維加熱到Tg以上，按加熱方式可分為干卷曲（蒸汽加熱）和濕卷曲（熱水加熱）。熱定型干燥致密化后，纖維的服用性能還較差，需要通過(guò)熱定型來(lái)進(jìn)一步改善纖維的超分子結(jié)構(gòu)。熱定型的目的是提高纖維尺寸穩(wěn)定性（熱定型后PAN沸水收縮率下降為4％以下），進(jìn)一步改善纖維的機(jī)械性能、染色性能。熱定型中，纖維中大分子鏈段因熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生解取向。熱定型溫度越高，大分子解取向也隨之加劇，纖維的鉤強(qiáng)、沸水收縮率降低。但溫度過(guò)高，纖維發(fā)黃，對(duì)纖維物理機(jī)械性能產(chǎn)生不良影響。卷曲前將纖維加熱到Tg以上，按加熱方式可分為干卷曲（蒸汽加熱102切斷 為了使產(chǎn)品能很好地與棉或羊毛等混紡，須將其切斷成相應(yīng)長(zhǎng)度。⑷溶劑回收溶劑回收的意義節(jié)約消耗，降低成本。 以NaSCN法生產(chǎn)腈綸為例生產(chǎn)1噸纖維聚合時(shí)用7噸51％的NaSCN水溶液紡絲時(shí)用28噸12％的NaSCN水溶液切斷生產(chǎn)1噸纖維聚合時(shí)用7噸51％的NaS103溶劑回收流程N(yùn)aSCN稀溶液→稀溶液蒸發(fā)→除SO42→除鐵離子→供聚合時(shí)用溶劑堵塞噴絲孔引起斷頭、毛絲；蒸發(fā)中易產(chǎn)生鍋垢影響傳熱。由于NaSCN的腐蝕作用引進(jìn)鐵，二價(jià)、三價(jià)鐵都有阻聚作用，使反應(yīng)速度降低,降低三價(jià)鐵與SCN根生成深紅色絡(luò)合物，使纖維白度降低。溶劑回收流程堵塞噴絲孔引起斷頭、毛絲；由于NaSCN的腐蝕作104二、聚丙烯腈的干法紡絲聚丙烯腈的干法紡絲發(fā)展比較迅速，其產(chǎn)量約占腈綸總產(chǎn)量的25％～30％，國(guó)內(nèi)有齊魯石化淄博腈綸廠(chǎng)、秦皇島腈綸廠(chǎng)及撫順石化腈綸廠(chǎng)等采用干法紡絲技術(shù)。PAN纖維的濕法紡絲和干法紡絲 相同點(diǎn)干法紡絲和濕法紡絲均屬于溶液紡絲，均需要將聚合物溶解在溶劑中配置紡絲溶液。 凝固機(jī)理不同 濕法在凝固浴中雙擴(kuò)散成形干法依靠溶劑揮發(fā)成形二、聚丙烯腈的干法紡絲105優(yōu)點(diǎn)聚合后經(jīng)過(guò)濾、脫泡等工序后可直接紡絲，省去分離聚合物的沉淀、過(guò)濾和烘干等工序，國(guó)內(nèi)多采用此法。反應(yīng)熱容易控制，聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄。按長(zhǎng)度，可切斷為棉型或毛型等。甬道中熱空氣溫度和紡絲溫度⑴引發(fā)劑用量↑轉(zhuǎn)化率↑↓脫單體過(guò)程完成聚合后的漿料由釜頂出料，通往脫單體塔，未反應(yīng)的單體在脫單體器這時(shí)細(xì)紗中未回縮過(guò)的纖維就發(fā)生回縮，成為細(xì)紗的中心；一般情況下，甬道中熱空氣的溫度以230～260℃為宜。45dtex的腈綸短纖維，其保水性為普通腈綸的兩倍多。①把親水性化合物通過(guò)共聚引入聚合體，制成高吸濕纖維；6、2－甲基－5－乙烯吡啶密閉循環(huán)式干法紡絲機(jī)除具有干法紡絲機(jī)的功能外，還兼有溶劑回收系統(tǒng)，可使溶劑蒸汽在密閉體系中回收。拉伸水洗后的纖維，其微孔被拉長(zhǎng)拉細(xì)，內(nèi)部充滿(mǎn)水，在適當(dāng)溫度下進(jìn)行干燥，大分子鏈段能較自由地運(yùn)動(dòng)，水分逐漸蒸發(fā)產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，使得微孔半徑相應(yīng)收縮，最后微孔融合。NaSCN為溶劑的聚合時(shí)間為1.①把親水性化合物通過(guò)共聚引入聚合體，制成高吸濕纖維；③與親水性聚合體進(jìn)行共混紡絲；⑴引發(fā)劑用量↑轉(zhuǎn)化率↑↓15g/cm3，220～230℃時(shí)軟化并發(fā)生分解。溶劑揮發(fā)較多，勞動(dòng)條件較差。⒈原液準(zhǔn)備原液配置原液濃度為加快紡絲原液的凝固，避免初生纖維相互粘結(jié)，干法紡絲的原液采用較高濃度。溶劑濕法紡絲可是用多種溶劑，如NaSCN，DMF，DMSO，DMAc等；目前，干法紡絲只用DMF為溶劑。因?yàn)镈MF溶解能力最強(qiáng)，且其沸點(diǎn)較低，易揮發(fā)。 各種溶劑對(duì)聚丙烯腈溶解能力DMF>DMAc>DMSO>EC>NaSCN>ZnCl2成形方法PAN含量干法紡絲（DMF為溶劑）25～30％濕法紡絲（DMF為溶劑）20～25％優(yōu)點(diǎn)聚合后經(jīng)過(guò)濾、脫泡等工序后可直接紡絲，省去分離聚合物的沉106PAN分子量濕法紡絲PAN分子量為5～8萬(wàn)，干法紡絲PAN的分子量3.5～4萬(wàn)?；旌?、脫泡、調(diào)溫和過(guò)濾（板框式過(guò)濾）⒉紡絲成形紡絲機(jī)及主要附件工藝流程干法紡絲成形機(jī)理影響成形速度的因素PAN分子量濕法紡絲PAN分子量為5～8萬(wàn)，干法紡絲PA107紡絲機(jī)及主要附件 紡絲機(jī)根據(jù)紡絲甬道的不同可分為古典式干法紡絲機(jī)和密閉循環(huán)式干法紡絲機(jī)。古典干法紡絲中熱風(fēng)的送風(fēng)方式可分為順風(fēng)式、逆風(fēng)式、分流式、雙進(jìn)式。原液細(xì)流中的溶劑（DMF）在甬道中受熱而蒸發(fā)，并被流動(dòng)的熱空氣帶走，帶走的溶劑在溶劑回收車(chē)間進(jìn)行冷凝回收。

干法紡絲的示意圖甬道長(zhǎng)5～8米熱風(fēng)的送風(fēng)方式可分：順風(fēng)式、逆風(fēng)式、分流式、雙進(jìn)式。順流式逆流式分流式雙進(jìn)式紡絲機(jī)及主要附件干法紡絲的示意圖順流式逆流式分流式雙進(jìn)式108 密閉循環(huán)式干法紡絲機(jī)除具有干法紡絲機(jī)的功能外，還兼有溶劑回收系統(tǒng)，可使溶劑蒸汽在密閉體系中回收。計(jì)量泵由齒數(shù)相同且互相嚙合的齒輪、泵板、一幅聯(lián)軸器及泵軸等組成。噴絲組件干法紡絲粘度大，故紡絲壓力較濕法高，噴絲頭必須用硬度較大的金屬（鎳或不銹鋼）制造。紡長(zhǎng)絲，孔數(shù)為30～50個(gè)，短纖為200～300孔。燭形過(guò)濾器燭形過(guò)濾器用作噴絲頭前最后一道過(guò)濾。 密閉循環(huán)式干法紡絲機(jī)除具有干法紡絲機(jī)的功能外，還兼有溶劑109干法成形機(jī)理凝固介質(zhì) 熱空氣溶劑蒸發(fā) 紡絲原液從噴絲孔擠出后進(jìn)入紡絲甬道，溶液細(xì)流與甬道中熱空氣的熱交換，使原液細(xì)流溫度上升，當(dāng)細(xì)流表面溫度達(dá)到溶劑沸點(diǎn)時(shí)，便開(kāi)始蒸發(fā)，細(xì)流內(nèi)部的溶劑不斷擴(kuò)散至表面而蒸發(fā)。原液細(xì)流固化 由于溶劑蒸發(fā)，使原液細(xì)流中高聚物濃度增加，而溶劑含量則不斷降低，當(dāng)達(dá)到凝固臨界濃度時(shí)，原液細(xì)流便固化為絲條。干法成形機(jī)理110影響成形速度的因素甬道中溶劑蒸汽的濃度 甬道中溶劑濃度越低，絲條中溶劑蒸發(fā)速度越快，成形的均勻性就越差，纖維橫截面形狀偏離圓形就遠(yuǎn)，所得纖維的機(jī)械性能也差。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，甬道中DMF的濃度控制在35～45g/m3。DMF爆炸的上、下極限分別為200～250，50～55g/m3。甬道中熱空氣溫度和紡絲溫度 適當(dāng)降低甬道內(nèi)熱空氣的溫度，有利于成形均勻；但若溫度過(guò)低，而絲條中溶劑含量較高，將會(huì)造成絲條相互粘結(jié)。溫度過(guò)高，溶劑影響成形速度的因素111 揮發(fā)過(guò)快而造成氣泡絲。一般情況下，甬道中熱空氣的溫度以230～260℃為宜。淄博腈綸廠(chǎng)，甬道分四段進(jìn)行溫度控制分別為270℃、250℃、190℃、165℃。 揮發(fā)過(guò)快而造成氣泡絲。一般情況下，甬道中熱空氣的溫度以23112干法紡絲濕法紡絲聚丙烯腈分子量3.5～4萬(wàn)5～8萬(wàn)紡絲原液濃度25～30％DMF：20％～25％，DMSO:16～20％，NaSCN:12~14%溶劑只用DMF為溶劑有多種溶劑供選擇噴絲頭孔數(shù)200～30010萬(wàn)孔以上絲條凝固機(jī)理在甬道中溶劑揮發(fā)在凝固浴中雙擴(kuò)散成形紡絲速度（m/min）100～3005～10成形成形和緩，纖維結(jié)構(gòu)均勻成形較劇烈，易形成孔洞纖維性能物理機(jī)械及染色新能較好一般不如干法纖維溶劑回收簡(jiǎn)單較復(fù)雜勞動(dòng)條件設(shè)備密閉性高，溶劑揮發(fā)少，勞動(dòng)條件好。溶劑揮發(fā)較多，勞動(dòng)條件較差。聚丙烯腈纖維干法和濕法紡絲比較干法紡絲濕法紡絲聚丙烯腈分子量3.5～4萬(wàn)5～8萬(wàn)紡絲原液濃113三種紡絲成形方法的基本特征

紡絲方法熔紡法干法濕法紡絲液狀態(tài)熔體溶液溶液紡絲液濃度/%10018~35據(jù)所選溶劑12~25紡絲液粘度/Pa·s100~10002×10~4×1022~2×102噴絲頭（板）孔數(shù)1~3000010~400024~160000噴絲孔直徑/mm

0.2~0.80.03~0.20.07~0.1凝固介質(zhì)冷卻空氣，不回收熱空氣，回收，再生凝固浴，回收，再生凝固機(jī)理冷卻溶劑揮發(fā)脫溶劑（或伴有化學(xué)反應(yīng)）卷取速度/(m/min)1000~7000100~150018~380三種紡絲成形方法的基本特征紡絲方法熔紡法干法濕法紡絲液狀114⒊后處理 干法成形的腈綸，因成形條件較緩和，纖維結(jié)構(gòu)較致密，所以絲束的后處理工藝較濕法簡(jiǎn)單。水洗 熱的無(wú)離子水與絲束逆向流動(dòng)，洗滌后含有溶劑的洗滌水溢流而出，導(dǎo)入回收車(chē)間回收溶劑。絲束經(jīng)洗滌后基本不含溶劑。拉伸 一般在水洗－拉伸機(jī)中完成