濕法紡絲是溶液紡絲中的一種不斷進步,也是化學纖維常用的紡絲方法之一工藝技術。該紡絲技術適用于不能熔融只能溶解于溶劑中的聚合物材料或對溫度敏感易降解的天然高分子、生物質材料規模。根據(jù)物理化學原理不同近年來,濕法紡絲可進一步分為相分離法、凍膠法(凝膠法)和液晶法發展目標奮鬥。在液晶法中技術先進,溶致性聚合物的液晶溶液通過在溶液中固體結晶區(qū)的形成而固化,如凱夫拉纖維的成形延伸。凍膠法中認為,聚合物溶液通過在溶液中分子間鍵的形成而固化,如超高分子量聚乙烯纖維的成形新趨勢。在實際的濕法紡絲中反應能力,多數(shù)是通過相分離法實施的。在相分離法中學習,紡絲原液經(jīng)噴絲板擠入到凝固浴中結構重塑,原液細流中的溶劑向外擴散聽得懂,而沉淀劑向原液細流內部擴散,于是引起相變高質量發展。相變的結果是溶液中出現(xiàn)兩相全方位,一為聚合物濃相,一為聚合物稀相影響力範圍,即濕法紡絲經(jīng)典的雙擴散成形理論大局。
濕法紡絲中溶劑-凝固劑的雙擴散過程示意圖
濕法紡絲過程與熔融紡絲過程不同,濕法成形過程中不僅有熱量傳遞應用提升,質量傳遞也十分突出主動性,有時還伴有化學反應。當紡絲的原液細流進入凝固浴后發展的關鍵,便與凝固浴體系不斷地發(fā)生著傳質基礎、傳熱。而這些傳遞過程的速率大小和劇烈程度對纖維初生結構具有重要的影響多種方式。也正因如此對外開放,濕法紡絲設備都應該具有對紡絲溫度、速度和應力進行精密調節(jié)的功能深入交流研討,這樣才能夠對纖維成形過程及其細微觀結構進行有效的調控資料。
濕法紡絲工藝過程一般是先將成纖高聚物配制成濃溶液(原液),然后把原液過濾關註度、脫泡后通過計量泵從噴絲頭中擠出橫向協同,在凝固劑的作用下,經(jīng)過適當?shù)?span style="color: rgb(0, 68, 253); box-sizing: border-box;">噴絲頭拉伸而形成初生纖維敢於挑戰。根據(jù)原料的來源不同不斷創新,濕法紡絲工藝又分為一步法紡絲和兩步法紡絲。一步法紡絲是將單體聚合得到的聚合物溶液直接輸送到紡絲機處進行紡絲提供了遵循,兩步法紡絲是單體聚合得到的聚合物溶液經(jīng)過分離參與水平、干燥制得固體聚合物,然后將固體聚合物再溶解后再進行紡絲服務效率。
濕法紡絲中的“一步法"與“兩步法"工藝流程說明
溶液的配制是濕法紡絲工藝的一個重要的工藝過程明確相關要求,溶液品質的好壞將直接影響原液的紡絲性能和初生纖維的品質,一般而言濕法紡絲溶液的制備主要關注以下三個指標:
(1) 均勻性
原液均勻性中主要關注的是聚合物的溶解均勻性統籌發展,但是對于多相體系而言還要重點關注體系的分散均勻性深化涉外,比如有機/無機復合體系中,無機粉體在聚合物本體中是否能夠均勻分散是決定該復合體系能夠順利紡絲的關鍵因素創新科技。因此在有機/無機復合體系中服務延伸,要提升紡絲溶液的品質,應該重點從材料的結構設計角度入手具有重要意義,增強無機納米材料與高分子本體間的界面相互作用是提高分散均勻性的關鍵進一步。
(2) 穩(wěn)定性
分散穩(wěn)定性是指紡絲溶液的存放和放置過程是否會發(fā)生降解大部分、分相、沉聚等現(xiàn)象實際需求。特別是無機納米材料與高分子的復合體系中往往因為界面相互作用不強而使納米粒子分散性較差解決方案,進而導致溶液的穩(wěn)定性較弱。評價紡絲體系穩(wěn)定性常用的表征手段是Zeta電位測量善謀新篇,即通過無機納米粒子在高分子稀溶液中的zeta電位數(shù)值來評價分散穩(wěn)定性的好壞增產。其他的表征手段如復合材料的原位TEM、或者分散體系的動態(tài)激光光散射等還不大。
(3) 可紡性
紡絲溶液通過毛細孔擠出后是否具有拉絲成纖的能力稱之為溶液的可紡性高產。可紡性的高低與高分子本體性質(分子量發揮作用、分子量分布)良好、紡絲溶液濃度、溫度銘記囑托、剪切強弱等因素有關引領。紡絲溶液的可紡性好壞也是溶液體系內部結構化程度的宏觀體現(xiàn),通常利用噴絲頭拉伸比和結構粘度指數(shù)評價可紡性好壞示範。溶液的可紡性是高分子溶液流變學范疇應用前景,與溶液流動過程的參量息息相關。
常用濕法紡絲成形的體系有:聚丙烯腈纖維(腈綸)運行好、粘膠纖維首次、萊賽爾纖維、氨綸部署安排、氯綸方案、芳綸、殼聚糖纖維了解情況、海藻纖維、無機纖維(CNT纖維技術研究、石墨烯纖維重要的、MXene纖維)等。
科研用小微型濕法紡絲設備(颯卓科技出品)
參考資料:
[1] 董紀震姿勢,孫桐相互融合,古大治等,合成纖維生產(chǎn)工藝學
[2] 沈新元綠色化,高分子材料加工原理
[3] 沈新元不同需求,化學纖維手冊
[4] 何平笙,新編高聚物的結構與性能
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