腈纶80年代,研究了用熔体纺丝法制腈纶,新的是湿法纺丝、干法纺丝、冻胶纺丝、干喷湿法纺丝等,腈纶的主要生产工艺:聚合→纺丝→预热→蒸汽牵伸→水洗→烘干→热定形→卷曲→切断→打包。制成多种毛料、毛线、毛毯、运动服也可:人造毛皮、长毛绒,膨体纱,水龙带,阳伞布做成窗帘、幕布、篷布、炮衣等等。生产方法:聚合,纺丝等
旧工艺:1942年,德国人H.莱因与美国人G.H.莱瑟姆几乎同时发现了二甲基甲酰胺溶剂,并成功地得到了聚丙烯腈纤维。1950年,美国杜邦公司首先进行工业生产。以后,又发现了多种溶剂,形成了多种生产工艺。1954年,联邦德国本拜耳公司用丙烯酸甲酯与丙烯腈的共聚物制得纤维,改进了纤维性能,提高了实用性,促进了聚丙烯腈纤维的发展。
干法纺丝:聚丙烯腈和二甲基甲酰胺分别由储槽和溶剂计量槽分别加入溶解釜中,现在室温下溶胀,然后升温至80~100摄氏度溶解,原液浓度为25%~30%左右,原液经过滤、脱泡后预热至110~120摄氏度,经过计量泵送至喷丝头,纺丝细流由喷丝孔挤出进入温度约165~180摄氏度的纺丝甬道中,溪流中的溶剂在甬道中受热而蒸发,并被流动的热空气带走,在溶剂回收车间进行冷凝回收,丝条经2~4倍的拉伸后以200m/min左右速度进行卷曲,洗涤后再进行2~6倍的热拉伸,继而进行干燥热定型,即得腈纶长丝。聚丙烯腈纤维用高聚物溶液的湿法纺丝和干法纺丝制得。干法纺丝的纺丝液浓度为25%~30%,纺丝速度快,但因喷丝头喷出的细流固化慢,固化前易粘结,不能采用孔数较多的喷丝头,纺丝溶剂仅二甲基甲酰胺一种,所得纤维结构均匀致密,适于织制仿真丝织物。湿法纺丝适于制作短纤维,纤维蓬松柔软,宜织制仿毛织物,所用的纺丝溶剂除溶液聚合用的溶剂外,还有二甲基乙酰胺、碳酸乙烯酯、硝酸等,大部分溶剂的沸点较高,在纺丝过程中不易蒸出。80年代,研究了用熔体纺丝法制聚丙烯腈纤维,以水为聚合体的增塑剂,无需制备聚合体原液,省去溶剂的回收和循环系统,纤维的物理性能与干法或湿法纺丝制得的纤维基本相同,现已进入中间试验阶段。
新技术:突出的有丙烯腈与氯乙烯共聚纤维,是将丙烯腈和氯乙烯共聚所得的共聚物溶于丙酮,再经干法纺丝或湿法纺丝制得。熔纺包括以下步骤:①制备纺丝熔体(将成纤高聚物切片熔融或由连续聚合制得熔体);②熔体通过喷丝孔挤出形成熔体细流;③熔体细流冷却固化形成初生纤维;④初生纤维上油和卷绕。熔纺分直接纺丝法和切片纺丝法。直接纺丝是将聚合后的聚合物熔体直接送往纺丝;切片纺丝则需将高聚物溶体经注带、切粒等纺前准备工序而后送往纺丝。大规模工业生产上常采用直接纺丝,但切片纺丝更换品种容易,灵活性较大,在长丝生产中仍占主要地位。工艺流程:拉伸→水洗→致密化→卷曲→热定型→上油→干燥→切断→打包等,工艺流程,原液制备→计量→过滤→纺丝→凝固→预热→浴凝固脱水→拉伸→水洗→柔软→烘燥→预热→卷曲→切断→打包→成品
新工艺比旧工艺的优点:改进了纤维的弹性,增加了腈纶针织物的‘三口’稳定性,高收缩,抗起球,亲水,抗静电,阻燃等商品问世,开发了硫氰酸钠一步法转向纺丝湿法高收缩腈纶纤维新工艺,可生产等长散纤维和毛涤2种高收缩腈纶新产品,纤维收缩率达26%,收缩率均匀性为±4%,填补了国内腈纶差别化纤维的空白。
用新技术简化了溶液纺丝法的工艺流程,降低纤维生产成本,减少环境污染,可以纺高粘度的纺丝原液,减少溶剂的回收和单耗,成型速度较高,所得纤维结构比较均匀,横截面近似圆形,强度和弹性均有所提高,染色性和光泽性较好。
新产品:抗静电聚丙烯腈纤维,高吸湿吸水聚丙烯腈纤维,阻燃聚丙烯腈纤维,抗起球聚丙烯腈纤维,高收缩聚丙烯腈纤维,着色聚丙烯腈纤维,酸性染料可染聚丙烯腈纤维,抗菌防臭聚丙烯腈纤维,离子交换聚丙烯腈纤维等等(复合,有色,异形,中空,细旦,仿兽毛,酸性可染,增白,超有光,高强高模,防菌防臭,离子交换,远红外纤维等)目前国内一些新品种主要由国外进口。如高收缩纤维、高染色纤维、双组分腈纶纤维、扁平腈纶纤维在国内市场有较好需求。抗静电腈纶,抗菌腈纶、阻燃纤维、抗起球纤维、酸性可染纤维、需求量较小;负离子纤维、香味纤维、高吸湿腈纶、超细旦腈纶纤维、有色腈纶纤维刚刚起步,未来市场有待开发。装饰用腈纶产业,国内还是空白。腈纶新产品的开发
(1)高强度腈纶采用超高分子量PAN,可以制得高强度腈纶。一般超高分子量PAN其重均分子量可达到10万~50万,可分别采用常规方法纺丝和冻胶纺进行纤维生产。常规纺丝,强度通常为常规腈纶的2~4倍,但因其分子量较高,聚合物溶解和原液制备比较困难;冻胶纺丝,由于纤维的缺陷少,取向度高,因此强度更高,通常为常规纺丝的3~10倍,是目前生产高强度纤维普遍采用的方法,此产品可以与碳纤维和芳香族聚酰胺纤维相媲美,该纤维还适合于制作复合材料的增强纤维,有着广阔的市场发展前景。
(2)异型腈纶的开发采用非圆形喷丝孔,并精心控制成型和后处理工艺,可以使成品纤维的截面异型化,从而赋予腈纶新的特性。豆型截面具有马海毛的闪光效果,菊花型表面突起具有麻的手感,三叶型和多叶型不起球,三角形和五角型具有钻石般的光泽,扁平纤维具有抗倒性,酷似天然毛皮。旭化成、东丽等公司,都有异型腈纶纤维生产,产品性能优良,品种已经达到系列化。国内的异型纤维刚刚起步。扁平纤维、三角纤维有一定市场,目前国内使用厂家全部依赖进口。必须增强自主创新能力,加快异形纤维的开发步伐,增加相应的产品系列和品种,以替代进口产品,节省外汇。三叶型、豆型等异型纤维,均有较好的发展前景,可在未来的研究中进行开发,增强企业发展的后劲。
(3)阻燃腈纶的开发阻燃纤维是目前国际上应用最广泛的功能性纤维。美国、西欧和日本等国家的防火法明文规定,凡是制作儿童、老人和残疾者服装,高层建筑的窗帘、地毯、床上用品,交通、旅游业中的装饰物,玩具和假发等必须采用难燃纤维。国内的阻燃纤维开发相对滞后。随着人们对阻燃纺织品的逐渐认识和要求,全民环境意识的增强,阻燃纤维的应用会越来越广,需求会越来越大。但是,目前我国的法律法规还不健全,特别是阻燃品使用律法规还是盲区。从长远发展看,阻燃纤维纺织品的开发力度将不断加强,永久阻燃性织物将成为我国纺织品市场的一个新热点。
(4)高吸湿腈纶的开发腈纶和其他合成纤维一样,其共同缺点就是吸湿和保水性差,穿着有闷热感,极不舒服。所以在内衣、衬衫、睡衣、服用面料及运动服等领域的使用,有很大的局限性。高吸湿腈纶抗污性高于普通腈纶,易于洗涤,保暖性接近羊毛。高吸湿腈纶改变了普通腈纶不能制作春秋服装的弊病,可制作四季服装,应用非常广泛,目前,国外流行的高档面料,大量选配使用多功能、多组合纤维,具有抗静电、高吸水、抗起球、阻燃、抗菌、导电、抗紫外、香味等多种性能。为此,需要开发功能性腈纶纤维,适应市场上高仿真、高性能功能面料的需求。替代进口产品:我国每年进口差别化腈纶纤维20余万吨,特别是高收缩、抗静电、超细进口比例更大。如果国内生产厂家在产品质量和价格具备一定的竞争力,发展空间会更大。纺织产品的更新换代:随着纺织技术的发展和纺织品的高档化、功能化,对抗静电、抗起球、超细等腈纶纤维的需求将会逐年增加差别化纤维在某种程度上具有超前的意识。随着人们日常安全、环保意识的增强,阻燃纤维、抗静电纤维、抗菌纤维,有广阔的市场发展空间,这给企业生产开阔了视野。人造毛皮、腈纶毛毯制品,也是腈纶产品市场未来的主要主打产品。粘胶纤维
由纤维素原料提取出纯净的α-纤维素(称为浆粕),用烧碱、二硫化碳处理,得到橙黄色的纤维素黄原酸钠,再溶解在稀氢氧化钠溶液中,成为粘稠的纺丝原液,称为粘胶。粘胶经过滤、熟成(在一定温度下放置约18~30h,以降低纤维素黄原酸酯的酯化度)、脱泡后,进行湿法纺丝,凝固浴由硫酸、硫酸钠和硫酸锌组成。粘胶中的纤维素黄原酸钠与凝固浴中的硫酸作用而分解,纤维素再生而析出,所得纤维素纤维经水洗、脱硫、漂白、干燥后成为粘胶纤维。在1891年,克罗斯(Cross)、贝文和比德尔(Beadle)等首先以棉为原料制成了纤维素磺酸钠溶液,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。
原液工艺流程:投料――浸渍――压榨――粉碎――碱纤维素――老成――称量――黄化――纤维素磺酸酯――溶解搅拌――过滤――抽真空――黏胶液长丝工艺流程:黏胶液――凝固浴――拉伸――丝饼――后处理(水洗――脱硫――水洗――漂白――水洗――酸洗――水洗――上油)――络筒――分级和包装
粘胶长丝生产过程为:粘胶制备,纺丝,后处理,后加工四大类。粘胶制备是将纤维素溶解的过程,制成纤维素溶液粘胶过程包括;浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、混合、过虑、脱泡和熟成等步骤。具体如下:
浆粕---浸渍---压榨---粉碎---碱纤维素----老成---黄化---纤维素磺酸钠---黏胶----混合---过滤----熟成---脱泡---纺丝----后处理---水洗,脱硫,漂白,酸洗----上油---烘干---粘胶纤维原理:
碱纤维素+CS2→纤维素磺酸钠+水
副反应:NaOH+CS2→NaCS2+NaCO3+H2O纤维素磺酸钠为白色固体,由于副反应产物的存在,颜色会变深,纤维素磺酸钠再稀碱中呈胶状,生产中利用这一性质制成粘胶工艺流程:
1)离心纺丝机:粘胶→计量泵→过滤口→喷丝头→挂丝钩→纺丝盘→漏斗→离心罐
2)连续纺丝机:粘胶→计量泵→过滤口→喷丝头→凝固辊→去酸辊→漏斗→离心罐粘胶纤维的后处理淋洗工艺流程水洗→脱硫→水洗→酸洗→水洗→中和→水洗→上油→脱水→烘干→后加工工艺流程:丝饼调湿