再生纤维素纤维.ppt

**************************************************************************************在蒸汽闪爆处理中，纤维素超分子形态的变化程度取决于纤维素原料的孔隙度。浆粕纤维素在高压蒸汽作用下产生的解聚，在动力学机理上与常见的纤维素酸解过程相似。因此，经过蒸汽闪爆处理后，可获得能完全溶解于NaOH的碱溶性纤维素。第158页，课件共167页，创作于2023年2月碱溶性纤维素（含水8-12%）溶解于9.1%（wt）NaOH水溶液中，4℃下间歇搅拌保持8小时。然后，脱除杂质及气泡，送入湿法纺丝机进行纺丝。第一凝固浴槽长80cm，凝固剂采用20%（wt）H2SO4，凝固浴温度5℃,第二凝固浴槽长50cm，用20℃的水洗，水洗槽长100cm。沸水浴槽长50cm。纤维通过上油辊后进入四辊加热器（第一辊180℃，第二辊130℃，第三辊120℃，第四辊30℃），最后卷取得到新纤维素纤维。新纤维素纤维的横截面呈圆形，纤维表皮层较薄且多孔。新纤维内层结构也多孔隙，平均孔径为110nm。新纤维的断裂强度为1.4-1.6cN/dtex，同普通再生纤维素纤维强度差不多；但是抗拉伸伸长则低于普通再生纤维素纤维。第159页，课件共167页，创作于2023年2月溶液从喷丝板出来时受到的剪切速率小于104s-1便能使断裂强度提高。在牵伸比1.1-2.6范围内，纤维的断裂强度不受牵伸比大小的影响。新纤维素纤维的结晶度较高为0.65-0.67，而常规粘胶法再生纤维素纤维只有0.6左右。从x射线衍射分析可知新纤维纤维属于纤维素Ⅱ晶型。新纤维纤维的取向度远低于普通再生纤维素纤维。蒸汽闪爆技术制备碱溶性纤维素的重要意义在于：改变传统的粘胶生产工艺，将大幅度地简化纤维素纤维生产工艺，减轻粘胶法生产对环境的污染。此法可用于生产纤维、玻璃纸、薄膜及其它纤维素制品。第160页，课件共167页，创作于2023年2月

四、纤维素氨基甲酸酯（CC）法生产纤维素纤维三十年代中期，HillandJacobsen首先用纤维素与尿素反应，第一次报道了所获得的产物可溶解于稀的氢氧化钠溶液中，然后，溶液在酸液中析出成纤或成膜。被称为“尿素—纤维素”。七十年代末期和八十年代初期，芬兰Neste和KemiraOY公司合作，开始开发纤维素氨基甲酸酯的潜在应用。如用CC法生产出了纤维素短纤维，商品名为“Cellca”。此方法克服了粘胶纤维生产中的三废问题，扩大了纤维素纤维的应用范围。但是这种生产工艺并不完善，生产过程中需要低温，能量消耗过大，所以还需要对CC法进行进一步的研究。八十年代末期，Teepak公司、IAPTeltow公司及波兰罗兹化学纤维研究所（IWChLodz）对纤维素氨基甲酸酯工艺进行了大量的研究。九十年代，德国的Zimmer公司开始开发自己的技术，即Zimmer的Carbcell(CC)工艺。这一专利在1998年获得了批准。第161页，课件共167页，创作于2023年2月CC法纤维的生产工艺流程如图2-6所示。第162页，课件共167页，创作于2023年2月CC法的基本原理是用尿素与纤维素反应,得到稳定的中间产物纤维素氨基甲酸酯，其反应可用如下化学方程式表示：反应需要在140℃-165℃左右的高温以达到最佳反应效果。反应前浆粕必须进行预处理。用各种活化方法使原料浆粕产生一定的降解，控制纤维素的聚合度大小（一般在400以下），使其晶区发生改变，CC中的氨基甲酸酯基团必须均匀分布在纤维素分子链上，从而使纤维素氨基甲酸酯有较好的溶解性，进而有较理想的可纺性。第163页，课件共167页，创作于2023年2月实际上纤维素和尿素进行反应更为复杂，并有一系列副反应产生，如下式所示。主反应：副反应：在生成纤维素氨基甲酸酯的反应中，异氰酸（HNCO）是中间体，尿素和纤维素的反应实际上是异氰酸和纤维素反应。异氰酸又与主反应中生成的小分子氨发生副反应生成氰胺NH4+NCO-。另一副反应是尿素和异氰酸形成缩二脲，由于副反应生成了大量的副产物，因此，控制好反应条件使反应尽量生成纤维素氨基甲酸酯就非常关键。第164页，课件共167页，创作于2023年2月CC的使用是安全、无毒的,它能很好地溶解在稀碱溶液中制成纺丝原液,利用酸、盐或加热的方法可使纤维素氨基甲酸酯从溶液中析出,经后处理可制成再生纤维素纤维。在该生产流程中，最关键的是合成出一定取代度的纤维素氨基甲酸酯