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《化学纤维成形加工原理》—化纤成形方法

更新更新时间:2025-01-13

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化学纤维的品种繁多,其制造方法和工艺具有很大的差别。从原料到成品纤维,根据基本的工程原理可将化学纤维的制备过程分为以下叁个步骤:

(1) 纺前准备

纺前准备主要指原料的制备纺丝流体的制备原料的制备是指成纤聚合物的合成或天然高分子化合物的化学处理和机械加工。纺丝流体的制备是指高分子熔体或高分子溶液的制备。对于复合纺丝来说还会涉及到无机纳米材料的可控合成及分散等。

(2) 纺丝

化学纤维的加工方法从本质上讲主要有两种方法,一种是将聚合本体加热熔融,然后通过纺丝组件拉丝成形—熔体纺丝。根据原料的来源方式不同又将熔体纺丝分为熔体直纺切片纺,所谓的熔体直纺是指所而合成的聚合物熔体直接输送到纺丝组件进行纺丝,而切片纺是将合成的聚合物熔体制成聚合物小颗粒(切片),然后再熔融后纺丝的的一种方式。另一种是将聚合物溶解到良溶剂中配制成一定浓度的溶液后纺丝成形—溶液纺丝。溶液纺丝根据溶液的分散状态、纺丝凝固机理以及纺丝方式的不同又分为湿法纺丝、干法纺丝、干喷湿纺、液晶纺丝、反应纺丝、离心纺丝、气隙纺丝、静电纺丝、瞬时释压纺丝等。近年来纺丝技术不断发展,新的纺丝方法层出不穷,分类依据也多种多样,但本质上仍然都属于溶液纺丝范畴。


《化学纤维成形加工原理》—化纤成形方法

图1 化学纤维的纺丝成形方法

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图2 熔体纺丝工艺流程图(Carbon,2019, 144, 351-361.

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图3 湿法纺丝工艺流程图(Nat. Nanotechnol. 2022,17, 372–377 )

(3) 后加工

纺丝后得到的纤维称之为初生纤维,此时的纤维内部结构还不完善、物理机械性能较差如伸长率大、强度低、尺寸稳定性差等,还不能直接用于纺织加工,必须经过一系列的后加工,才能满足使用需求。化学纤维后加工的主要工序是拉伸热定型。除了这些主要的工序外,化学纤维的后加工还会涉及到上油、水洗、脱硫、漂白、酸洗、卷曲、切断、加捻、络筒等工艺过程。

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图4 化学纤维后加工拉伸工艺流程

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