濕法紡絲基本原理解析
一、?核心工藝原理?
?1.溶解與紡絲原液制備?
◆ 將成纖聚合物溶解于適當溶劑中,形成具有可紡性的均相溶液(紡絲原液)。溶解過程需滿足χ1<1/2的熱力學條件,確保大分子與溶劑充分作用?。
◆ 原液需經脫泡、過濾處理,去除氣泡和雜質,保證紡絲連續性?。
?2.雙擴散與相分離?
◆ 原液從噴絲孔(孔徑0.05-0.12mm)擠出后進入凝固浴,溶劑向外擴散、凝固劑向內擴散,引發聚合物濃相/稀相分離,最終析出纖維?。
◆ 擴散速率受凝固浴溫度、濃度梯度及聚合物分子量影響,直接決定纖維結構均勻性?。
?3.纖維固化機制?
◆ 物理固化:通過溶劑-凝固劑交換實現相變(如聚丙烯腈纖維)?。
◆ 化學固化:部分體系(如粘膠纖維)伴隨化學反應(如纖維素黃酸鈉分解)?。
二、?關鍵工藝參數?
紡絲速度 | 生產效率與纖維取向度 | 15-150m/min(遠低于熔融紡絲)? |
凝固浴濃度 | 擴散速率與纖維截面形貌 | 如NaSCN需從51%降至33.6%引發相變? |
噴絲頭設計 | 纖維細度與結構均勻性 | 孔數可達數萬,孔徑0.05-0.3mm? |
三、?工藝特點與局限性?
?優勢?:
適用于熱敏性材料(如天然高分子、生物質材料)?。
可制備多孔、中空等特殊結構纖維?。
?局限?:
紡速低且需溶劑回收,成本較高?。
纖維結構易受擴散速率波動影響?。
四、?典型應用材料?
◆ 合成纖維?:聚丙烯腈(PAN)、(PVA)?。
◆ ?再生纖維?:粘膠、銅氨纖維?。
?◆ 高性能纖維?:芳綸(溶致性液晶紡絲)?。
注:濕法紡絲需結合后續熱定型工藝消除內應力,提升纖維穩定性?。
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