纤维的熔融纺丝

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1、纤维的熔融纺丝摘要：聚对苯二甲酸乙二醇酯化学式为-[OCH2-CH2OCOC6H4CO]-，简称PET，为高分子聚合物，由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应所得。本文对PET的生产进行了详细的概述，包括其原料组成、常用催化剂以及聚合酯化的各种方法和操作流程,同时介绍了涤纶的制备方法和工艺流程，包括纺丝中各组件的作用和控制要点。关键词：涤纶二步纺聚对苯二甲酸乙二醇酯对苯二甲酸乙二醇1引言纤维成形过程包括液体纺丝及液体细流的冷却固化过程。纺丝成形的方法较多，目前工业生产

2、上主要采用熔法、干法及湿法。这三种方法的纺丝及冷却固化过程的基本原理虽有相同之点，但各有其特点。（1）熔法纺丝熔法纺丝是很早就实现了工业化的纺丝法，无论从纺丝原理到生产实际过程都是很成熟的方法。聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚烯烃类纤维等均用此法生产。熔法纺丝是在熔融纺丝机中进行的。聚合物颗粒加入纺丝机后，受热熔融而成为熔体。此熔体通过纺丝泵打入喷丝头，在一定的压力下熔体通过喷丝头的小孔流出，形成液体细流。细流在纺丝通道流出时同空气接触，进行热交换冷却固化成为初生纤维。纺丝中丝线的粗细及根数受到通道冷却速度的限制，所以纺丝的速度也

3、受冷却速度的限制，一般可达1000～1500米／分。如果采取措施，能强化冷却固化过程，改进通道的冷却条件，纺丝的速度可提高到4000～5000米／分。纺成的丝线越粗，成形速度就越低。熔体成形法所制得的纤维的纤度为0.25～20特，（注：9旦为1特）要形成更细的纤维将会增加成形的不稳定性，并降低生产能力。如形成太粗的纤丝则传热困难，并将增加通道的长度。如果用软化聚合物的方法成形，由于熔体的粘度太大，不可能将熔体从直径很小的喷丝孔中压出，所以不能生产很细的丝线。在熔法及软化聚合物法制成纤度大的单丝时为了强化冷却过程，可以采用冷

4、却浴（水浴及水溶液的方法）进行冷却。用此法一般生产聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯及其它聚合物的单丝，成形的速度不大，一般为30米／分左右。（2）干法纺丝聚合物溶液干法成形时用纺丝泵喂料，从喷丝孔流出的液体细流送入成形通道，在此通道中吹入热空气蒸发溶剂，制得的丝线送入卷绕装置。干法成形时溶剂的蒸发使聚合物产生解溶剂化作用，细流的流动性急剧下降，使其转为固态。干法成形的纤维有醋酸纤维、聚烯烃、聚氯乙烯、过氯乙烯等纤维。用挥发性溶剂增塑聚合物的成形与溶液干法原则上区别不大。一般是聚氯乙烯和聚苯乙烯采用此法成形。干法成形时速度由于

5、受到丝线中溶剂挥发速度的限制，一般为100～500米／分，如果增大纺丝通道和降低纺丝的纤度时，可提高到700～1500米／分，但是这样高的速度会引起一系列的困难。在熔法和干法成形时丝线的纤度及其根数有一定的限制，低纤度的纤维由于纺丝液粘度不高，成形的纤维达到1特。用挥发性溶剂增塑聚合物的成形过程中所形成的丝线的纤度大约为10～20特，用水增塑的聚乙烯醇成形的单纤维的纤度可达100特，但由于溶剂蒸发较慢，丝线的纤度一般不大于0.2特。（3）湿法纺丝聚合物溶液湿法成形时用纺丝泵加料，通过过滤器，通人沉浸在凝固池中的喷丝头，从喷

6、丝孔中流出液体细流在凝固浴中与凝固剂产生传质过程。凝固剂向细流扩散，溶剂从细流内向外扩散。在传质过程中由于低分子组分的改变使聚合物凝固并形成固相纤维。在凝固的初期是形成含有大量溶剂的凝胶，再转变为固态纤维。纺丝细流向凝固浴的组分之间产生双扩散过程，使聚合物的溶解度急剧地发生变化，聚合物从纺丝溶液中分离出来形成纤维。有时在湿法形成的凝固浴内还进行聚合物的化学改性。湿法成形的纤维有：聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚乙烯醇、粘胶纤维及其它纤维。在湿法纺丝过程中有较多的生产设备及工艺过程，有不同的纺丝方法，这些方法决定于凝固浴的形式及纺丝的

7、速度。水平式纺丝形成的细流长约为0.8～1米，采用高速或中速的沉淀法沉淀分离出聚合物。如生产聚氯乙烯纤维和聚丙烯腈短纤维时，纺丝板孔数较多，纺丝细流的长度约为2～2.5米。湿法纺丝过程中，由于沉淀中双扩散过程的限制，沉淀的速度一般较慢，所以成形速度一般不高于20米／分，当其能用更快的速度沉淀出聚合物时，纺丝速度可达100～120米／分，更高的成形速度可达200米／分。如像熔融法和干法纺丝一样，在湿法纺丝中的纤度和纤维的根数也是有所限制的，丝线的最低纤度约为0.1特，最大不得大于1～2特，如要在纺丝中形成更细的纤维，则纺丝过

8、程的稳定性下降，纺丝过程很难进行。如形成太粗的纤维，又受到凝固过程中扩散速度的限制。一般水平式纺丝机，丝线根数为10～10000，短纤维的纺丝速度比长纤维要少1.5～2.0倍左右。湿法纺丝的方法较多，有水平式纺丝法，沉淀池纺丝法，漏斗喇叭形纺丝机法，立式纺丝法等。喇叭漏斗形的纺丝法用于凝固速度很慢的聚合