聚丙烯腈纖維的後處理紡絲工藝介紹

初生纖維是高聚物在溶劑中高度（dù）溶脹的凍膠（jiāo）體,大分子間（jiān）作用力和（hé）取（qǔ）向度都很低,內部包含大（dà）量溶劑(濕紡時還帶大量水),物理機械（xiè）性能差,必須（xū）經過係列後處理才能製得有實用價值的紡織（zhī）纖維。腈綸（聚丙烯腈（jīng）纖維）後處理包括拉伸、水洗、幹燥致密化、卷曲、熱定型（xíng）、上油、二次幹燥（zào）、切斷（duàn）、打包(裝箱)等工序。

1.拉伸

拉伸的（de）目的是提高大分子沿纖（xiān）維軸的（de）取向度,使大分子鏈（liàn）沿受力方（fāng）向平行排列,初級沉積體構成的網絡骨架發展成大分子鏈束組（zǔ）成的微纖。在拉伸過程（chéng）中,初生纖（xiān）維截麵變小,微孔（kǒng）被拉長,微纖（xiān）間（jiān）距（jù）離縮小,大（dà）分子（zǐ）間引力加強,使纖維強（qiáng）度上升,伸度下降,機械物理性能得到改善。腈綸生產中拉伸可（kě）一次完成，也可分幾次進行（háng）。在無機（jī）溶劑濕法（fǎ）紡絲中,為提高初（chū）生纖維的抗拉性能，在高倍拉伸前，先在50℃左右的稀溶劑介質中進行1~3倍預（yù）拉伸,再進一步脫除溶劑，使初生纖維中大分子預取向,以承受高倍拉伸,再（zài）在95~100℃的熱水或120℃蒸汽中（zhōng）進行一次或多次拉伸，總拉伸倍數可達6~10倍。

2.水洗

水洗的目的是除去纖維中殘留的溶（róng）劑、低聚物（wù）等雜質,改善手感、白度與染色性。一般采用40~60℃脫鹽水在立式或長槽式水洗機中（zhōng）完成。在一（yī）些工藝中（zhōng）,為提高白度,改善染色性,水洗後還用 Na₂SO₄—HNO₃溶液處理凝膠態絲束（shù）。

工業生產中拉伸工序與水洗工序設（shè）置因工藝路線不同而異。高倍拉伸設在水洗前,由於溶劑增塑作用,拉伸時大分子易滑移,拉伸能耗低,流程短,適合一步法工藝中相（xiàng）對分子質量較高的聚合物相對（duì）分子質量較低的（de）聚合物或溶劑的（de）毒性、腐蝕（shí）性（xìng）較大時,可采用先水洗後拉伸的方式（shì）,拉伸前（qián）絲束在較低行進（jìn）速度下水洗,便於洗淨殘留溶劑;因水增（zēng）塑作用要小於溶劑增塑,拉伸需分幾次（cì）實施,故伸能耗較（jiào）大,但對大分子伸展（zhǎn）取向有利;先水洗後拉伸工藝流程中的高（gāo）速區短,利於穩定生產,提高紡速,改善勞動條件。幹法紡絲中,水洗與拉伸在密閉的多輥水洗拉（lā）伸機中，以95℃熱水一次完成,洗下的DMF溶劑送往回收裝置,可降低溶劑損耗並減少對（duì）操作環境的汙染。

3.幹燥致密化

幹燥致密化是對拉伸、水洗後（hòu）聚丙烯（xī）腈初級溶脹纖維進行（háng）熱處理的工序。經（jīng）拉伸、水洗的初（chū）級溶脹纖維皮芯層（céng）、截麵間（jiān）存在差異,纖維內部呈多孔（kǒng）結構,在微（wēi）孔、低序區與（yǔ）大分子表麵（miàn）帶有大量水分,纖維含水率高達150%~200%。纖維外觀泛白失透、染色後色澤不鮮豔，強度、斷裂伸長（zhǎng）率和鉤結強度等（děng）機械指標（biāo）低，不能滿足紡（fǎng）織要求。幹燥致密化在高於聚（jù）丙（bǐng）烯腈玻璃化溫度、高含濕量的熱空氣(100~180℃)環境下（xià）進行,以防（fáng）止高溫下初級溶脹纖維（wéi）內部水分（fèn）快蒸發而造成纖維（wéi）表麵紕裂。在高溫、高濕條件下,隨著水分的蒸發,微孔因自由水脫除逐漸小,直至最終閉合消失;低序（xù）區的自由水與大分子上溶劑化水逐步脫除,微纖相互靠攏,隨大分（fèn）子間新的次價鍵的建立,堆砌密度提高,有序區（qū）比（bǐ）例擴大;纖維軸向與徑向發（fā）生收縮，皮（pí）芯層差異減少,內部結構變得均勻密實,物理機械性能得到改善。經幹燥致密化處理（lǐ）,纖維含水率低於2%,相（xiàng）對（duì）密度由初生（shēng）纖維0.5升（shēng）高到1.16以上，主要機械指標已達到（dào）紡織（zhī）加工要求。幹燥密化對任何紡絲方法均是十分關鍵的後處理工序,其過程（chéng）可以在張力式烘筒型、半鬆馳式圓網型、鬆弛式簾網或簾板型幹燥機上（shàng）實施。

4.熱定型

熱定型的目（mù）的是消除凝固成（chéng）型、拉伸和幹燥致密化過程中纖維內遺留下的結構不均勻和相應的內應力不勻。在高於聚合體玻璃化溫度下對致密化後絲束進行鬆弛熱處理,由於大分子熱運動,大分子間作用力部分被削弱,過度伸展的（de）大分子得到鬆弛,變得比較卷曲,使高倍拉伸（shēn）時（shí）取向應力所造成的不穩（wěn）定分子間作用力得到舒解,從而消除了（le）內應力不勻,重建和加強了較穩（wěn）定的分子間作用力,使結構均勻化。經熱定型處理,纖維內部準晶區得到（dào）加強,大分子序態適度（dù）降低,超分（fèn）子結構得到改善。定型過程中纖維縱向發生收縮,幹強度、初始模量有一（yī）定程（chéng）度的下降,但（dàn）沸水收縮率、鉤結強度、鉤結（jié）伸（shēn）長率和染色性能得到大幅度改善。生產中,熱定（dìng）型（xíng）在熱空氣、熱水、蒸汽等介（jiè）質中進行。常（cháng）用（yòng）設備（bèi）有（yǒu）間（jiān）歇式蒸汽定型（xíng）鍋、連續蒸汽定型機、電熱定型板（bǎn）等。幹法紡絲纖維致（zhì）密化程度比濕法高（gāo）,熱定型與幹（gàn）燥致密化在同一設備中完成。

5.上油

上油或稱柔軟處理的目（mù）的是改善纖維的摩擦因數，賦予纖維平滑、柔軟的手感和抗靜電性能,以便順利通過紡織（zhī）加工。柔軟處理一般在水洗後幹燥致密化前（qián）進行,也有在幹燥致密化以後進行的。前者絲束（shù）呈凝膠態,有較大比表麵,油劑滲入能較好附著,但油（yóu）劑必須耐溫。可以把（bǎ）柔軟劑（jì）與抗靜電劑同浴加入，亦可分開施（shī）加。

6.卷曲、二次幹燥（zào）

卷（juàn）曲的（de）目的是增加纖維間的抱合力、模仿天然纖維自（zì）然卷曲、改（gǎi）善腈綸（lún）的紡織加工性能。工業生產中（zhōng），一般采用濕熱（rè）條件下,機械擠壓完成（chéng）。采（cǎi）用蒸汽給濕、電熱板加（jiā）熱的幹卷曲工藝中，絲束卷曲後不需再烘幹;用熱水加熱的濕卷曲工藝中,可（kě）將油浴作卷曲前的預熱浴,濕卷絲束需經兩次幹燥去（qù）除（chú）水分。

7.切斷

切斷的（de）目的是將絲束（shù）按線密（mì）度與最終用途切（qiē）成所需長度，如1.65dtex棉型腈綸一（yī）般切（qiē）成38mm,2.75dtex以上毛型腈綸切成65mm、100mm、130mm等。為減少性能差異,可將不同時間絲束相互搭配混切,並將切好的（de）短纖維混合。

8.打包與裝箱

打包（bāo）或裝箱工序是（shì）將成品短纖或絲束最後包裝,以便運輸或（huò）儲（chǔ）存。