腈纶纤维的生产

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双扩散原理： 原液进入到稀的硫氢酸钠溶液后，由于浓度差， 会出现双扩散现象：原液中的硫氢酸钠会扩散 到凝固液中，而凝固液中的水也会扩散到原液 中。原液中硫氢酸钠浓度渐渐下降而使聚丙烯 腈析出。 2、纺丝工艺 1）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
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2、凝固浴温度 凝固浴温度是影响成形的重要因素，提高 温度有利于扩散纤维凝固成形快，但温度太高， 会造成与凝固浴浓度过低类似的弊病。 3、凝固浴循环量 凝固浴流量不宜过大或过小，一般控制在 3000～4000L/h 4、浸浴长度 什么叫浸长：从喷丝孔到出凝固浴，丝束 浸在浴液中的长度为浸长。浸长一般为0.8～ 1m，不宜过长或过短。
什么叫失透现象 ：
纺丝凝固过程中由于溶剂和沉淀相互扩散所引起的 结构不均匀，而在丝条内部发生的为数众多，大 小不等的空洞和裂隙结构
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2、工艺 1）温度：高于纤维的玻璃化温度
67℃
以五区干燥机为例： 一区 二区 三区 四区 五区
100℃ 80℃ 70℃ 60℃ 50℃
2）介质相对湿度：含湿量不宜过 低，并要不断更换干燥介质。 3）张力：紧张态，稍有张力。松弛 态自由收缩，具体根据纤 维品种定。
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4）原液浓度的影响 不宜过低，过低时需脱除的溶剂太多，从 皮层到芯层脱除溶剂相隔时间很长，易造成皱 褶的皮层和结构疏松的芯层，造成纤维物理机 械性能变差。原液浓度太低，还必须增加聚合， 溶解、纺丝设备，增加凝固溶液的回收量，使 生产成本提高。 原液浓度高，有利于纤维结构的均匀致密性， 提高纤维物理机械性能，降低成本，提高劳动 生产率，但随原液浓度的提高，原液粘度也增 加，对纺丝过程不利。
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（四）过滤 1、目的 经过脱泡混合后的原液，还含有机械杂 质和不溶微粒，必须将它们除去，以免 在纺丝时堵塞喷丝孔，产生毛丝和断头。 2、方法 • 工业生产中一般采用框板过滤机，过滤 介质通常为绒布，细部，麻绸和脱脂棉 等。
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二、湿法纺丝成形过程
1、成形原理： 湿法纺丝过程是原液经喷丝头小孔细 流状压出后，进入一定的介质凝固成的 纤维（初生纤维）的过程。 聚丙烯腈溶解于浓的硫氢酸钠溶液， 而不溶于稀的硫氢酸钠溶液，纺丝时聚 丙烯腈于浓的硫氢酸钠组成的原液经喷 丝孔呈细流状压出后，进入稀的硫氢酸 钠溶液凝固成纤维。
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第三节 聚丙烯腈纤维的后加工
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 一、拉伸： 一般两道拉伸： 第一道 温度：50～60℃ 拉伸倍数：1.5～2.5 第二道 温度：95～100℃ 拉伸倍数：4～5
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二、水洗 目的：洗去丝条中残余的溶剂，水温控制在50℃ 左右。 三、上油 目的：避免在下道工序中因纤维与机械的摩擦起 电而使纤维过度蓬松和凌乱。 四、干燥致密化 1、目的：消除纤维聚集态中存在的内应 力和纤 维内在的缺陷，提高尺寸稳定性，提高纤维的可 纺性和物理机械性能，同时消除失透现象，提高 纤维染色均匀性。
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② 非均相溶液聚合 指所用的介质（多用水）只能溶解单体，不 能溶解反应所生成的聚合物。反应结束后， 聚合液不可以直接用于纺丝，聚合物需洗 净分离后用适当的溶剂将聚合物溶解，制 成纺丝原液，又叫腈纶生产二步法。 ③ 聚合所用的引发剂 在丙烯腈聚合时，不同的溶剂路线和不同的 的聚合方法，所选择的引发剂是不同的。 硫氰酸钠溶剂路线通常用偶氮二异丁腈作 引发剂；水相聚合法采用氧化-还原体系为 主，如亚氯酸钠-亚硫酸钠等。
影 而
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六、卷曲 1、目的： 增加纤维间的抱合力，改善其 可纺性和柔软性、弹性和保暖性。 2、卷曲度：决定于纤维的不同用途 3、方法：化学卷曲和机械卷曲 七、纤维的切断： 切断长度取决于纤维的不同用途。
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2）工艺参数： 纺丝原液：聚丙烯腈含量12～14％ 原液 温度40℃ 硫氢酸钠44～45％ 计量压力：1.5～2Mpa 凝固浴浓度：10％ 凝固浴温度：6～12℃ 纺丝速度：5～10m/min 拉伸倍数：8～10倍
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4、原液性质对纺丝成形的影响： 1）原液中聚合物分子量和分子量分布： 分子量一般控制在6000～8000之间， 分子量分布不宜过宽 2）原液中气泡和杂质的影响 3）原液粘度对纺丝成形的影响 粘度要控制在工艺规定的范围内，不 宜过高，过高会给原液脱泡、过滤、输 送带来困难，还会增加原液压出喷丝头 时的困难。
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五、热定型
1、目的： 进一步改善纤维的超分子结构，提高纤维的 形状稳定性，进一步改善纤维的机械性能、染色 性能和可纺性。
2、工艺条件： 1）介质种类： 热板、空气浴、水浴、饱和蒸汽。
以饱和蒸汽效果最好。
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2）温度： 定型温度对纤维的物理机械性能 响较大，要根据定型设备全面考虑 定。 3）时间：一般为10分钟 4）张力：根据具体品种和要求来定
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（三）脱泡 1、脱泡的目的： 原液在输送过程中会混入气泡；引发剂分解时也 会产生氮气而形成气泡。
气泡的存在易造成细流断裂，形成毛丝或气泡丝， 阻塞喷丝孔眼。 2、脱泡原理: 利用气泡比浆液的比重小，在一定条件下能逐渐 上升的性质使其上升到液面将其排除。 3、脱泡方法 在一定温度和真空度下，使原液以薄膜状态，连 续经过脱泡塔的伞面，达到排除气泡的目的。
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④ 第二单体，第三单体加入的意义： 第二单体: 丙烯酸甲酯，可使纤维物理结构不 过于紧密，染色可在常温下进行。 第三单体: 丙烯磺酸钠，衣康酸，主要目的： 引入酸性基因，提高上染能力。 其他参与反应的有一、腈纶原液制备 （一）脱单体 1、原因 腈纶一步法生产，通常只有55%~75%的转化率， 因此聚合液中还残留很大一部分单体，需要分离 脱去。 2、方法 在脱单体塔中进行。经过一到两道脱单体之后， 原液中单体的含量降到0.2-0.3%。 （二）原液混合 1、目的：保证原液性质稳定，并起贮浆作用。 2、方法：在一个大储液槽中进行。周围配置 10台左右的泵，将各个时期各个部分的原液混合 均匀。
第五章 聚丙烯腈纤维的生产
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第一节 聚丙烯腈纤维原料的生产
一、丙烯腈的合成 丙烯氨氧化法制取丙烯腈
气固催化反应，然后精制分离生成的副 产品
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二、丙烯腈的聚合 1、丙烯腈的聚合方法 在生产中大多采用溶液聚合法，根据 所用溶剂的不同，又分为均相溶液聚合 和非均相溶液聚合。
① 均相溶液聚合 指所用的溶剂既能溶解单体，又能溶解反 应所生成的聚合物。反应结束后，聚合液 可以直接用于纺丝，又叫腈纶生产一步法。 目前多用的溶剂为硫氰酸钠（NaSCN）浓溶 液。
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5）原液温度的影响 提高温度可以降低原液粘度，有利于纺 丝过程，但温度过高易产生气泡丝，因此 一般控制在40℃左右。
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三、凝固浴液对纺丝成形的影响 1、凝固浴浓度 凝固浴过低或过高都不利于纺丝。 凝固浴浓度过低，纤维外层凝固太快， 阻碍内层溶剂与凝固剂之间的进一步扩散， 反而影响了凝固速度，也影响丝的质量： 过高，纤维成形速度减慢，造成纤维凝固 不充分，丝条嫩。 一般来说，溶液中硫氢酸钠浓度应控 制在10～12％范围内。