聚丙烯腈（jīng）纖（xiān）維的後處理紡絲工（gōng）藝介紹

初生纖維是高聚物（wù）在溶（róng）劑中高（gāo）度溶脹的凍（dòng）膠體,大分子間作用力和取（qǔ）向度都很低,內部包含大量溶劑（jì）(濕紡時還帶大量（liàng）水),物（wù）理機械性能差,必（bì）須經過係列後處理（lǐ）才能製得有實用價值的紡織纖（xiān）維。腈綸（聚丙烯腈纖維）後處（chù）理包括拉伸、水洗、幹燥致密（mì）化、卷曲、熱定型（xíng）、上油、二次幹（gàn）燥（zào）、切斷、打包(裝箱)等工序（xù）。

1.拉伸

拉伸的目的是提高大分子沿纖維軸的取向度,使大分子（zǐ）鏈沿受力方向（xiàng）平行排列,初級沉（chén）積體構成的（de）網絡骨架（jià）發展成大（dà）分子鏈束組成的微纖。在拉伸過程（chéng）中,初生纖維截麵（miàn）變小,微孔被拉長,微纖間距離縮（suō）小,大分子間引力加強,使纖維強（qiáng）度上升,伸度下（xià）降,機械物理性（xìng）能得到改善。腈（jīng）綸生產中（zhōng）拉伸可一次完成，也可分幾次進行（háng）。在無機溶（róng）劑濕法紡絲中,為提高初生（shēng）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,再在（zài）95~100℃的（de）熱水或120℃蒸汽中進行一次或多次拉伸，總拉伸倍（bèi）數可達6~10倍。

2.水洗

水洗（xǐ）的目的是除去纖維中殘（cán）留的溶劑、低聚物等雜質,改善手感、白度與（yǔ）染色性。一般采用40~60℃脫鹽水在立式或長槽式水洗（xǐ）機中完成。在（zài）一些工藝中,為提高白度（dù）,改善染色性,水洗後還用 Na₂SO₄—HNO₃溶液處理凝膠態絲束。

工業生產中拉伸工序與水洗工序設置因工（gōng）藝路線不同而異。高倍拉伸設在水洗前（qián）,由於溶劑增塑作用（yòng）,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對分子（zǐ）質量較高的聚合（hé）物相對分子質量較低的聚合物或溶劑的毒（dú）性、腐蝕性較大時（shí）,可采用先水洗後拉伸的方式,拉伸前絲束在（zài）較低（dī）行進（jìn）速度（dù）下水洗,便於洗淨（jìng）殘留溶劑;因水增塑作用要小於溶（róng）劑增塑,拉伸（shēn）需分（fèn）幾次（cì）實施,故伸能耗較大,但（dàn）對大分子伸展取向有利;先水（shuǐ）洗後拉伸工藝流程中的高速區短,利於穩定生產,提高紡速,改善勞動條件。幹法紡絲中,水洗（xǐ）與拉伸在（zài）密閉的多輥水洗拉伸機中，以95℃熱水一次完成,洗下的DMF溶劑送往回收裝置,可降低（dī）溶劑損（sǔn）耗並減少對（duì）操作（zuò）環境的汙染。

3.幹燥致密化

幹燥致密化是對拉伸、水洗後聚丙烯腈初級溶脹纖維進行熱處理的工序。經拉伸、水洗的初級溶脹纖維皮芯層、截麵間（jiān）存在差異,纖維內部呈多孔結構,在微孔、低序區與大分子表麵（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（dù）、斷裂伸長（zhǎng）率和鉤結強度等機械指標低，不能滿足紡織要（yào）求。幹燥致密化在高於聚丙烯腈（jīng）玻璃化溫度、高含濕（shī）量的熱空氣(100~180℃)環境下進行,以防止高溫下（xià）初級溶脹纖維內（nèi）部水分快蒸發（fā）而造（zào）成纖維表（biǎo）麵紕裂。在（zài）高溫、高濕條件下,隨著水分的蒸（zhēng）發,微孔（kǒng）因自由水脫除逐漸小,直至最終閉（bì）合消失;低（dī）序區的自由水與大分子上（shàng）溶（róng）劑化水逐步脫除,微（wēi）纖相互（hù）靠攏,隨大分子間新（xīn）的次價鍵的建立,堆砌密度提高,有（yǒu）序區比例（lì）擴大;纖維軸向與徑（jìng）向發生（shēng）收縮，皮芯層差異減少,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,纖維含水率（lǜ）低於2%,相對密（mì）度由初生纖維0.5升高到1.16以（yǐ）上，主要機械指標已達到紡織加工要求。幹燥密化對任何紡絲（sī）方法均是十分關鍵的後處理工（gōng）序,其過程可（kě）以在張力式（shì）烘筒型、半鬆馳式圓網（wǎng）型、鬆弛式簾網或簾板型（xíng）幹燥機上（shàng）實（shí）施。

4.熱定型

熱定型的目的是消除凝固成型、拉伸和幹燥（zào）致密化過程中纖（xiān）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（tǐ）玻（bō）璃化溫度下對致密化後絲束進行鬆弛熱處理,由於大分子（zǐ）熱運（yùn）動,大分子（zǐ）間作（zuò）用力部分被削（xuē）弱,過度伸展的大分子得到鬆弛,變得比（bǐ）較卷曲,使高倍（bèi）拉伸時取向應力所造成（chéng）的不穩定（dìng）分子間作用力（lì）得（dé）到舒解,從而消除了內應力不勻,重建（jiàn）和加（jiā）強了較穩定的分子間作用力,使結構均勻化。經熱定型處理,纖維內部準晶區得到加強（qiáng）,大分子序態適度降低,超分子結構得到改善。定型過（guò）程中（zhōng）纖維（wéi）縱向發生收縮,幹（gàn）強度、初始模量有一定程度的下降,但沸水收縮率、鉤結強度、鉤結伸長率和染色性能得到大幅度改善。生產中,熱定型在熱空氣、熱水、蒸汽等介質中（zhōng）進行。常用設備有（yǒu）間歇式蒸汽定型鍋、連（lián）續蒸汽定型機、電熱定型板（bǎn）等。幹法（fǎ）紡絲纖維致密（mì）化程度比濕法（fǎ）高,熱定型與幹燥致密化在同一設（shè）備中完成。

5.上油

上油或稱柔軟處理的目的是（shì）改善纖維的（de）摩擦因數，賦予纖維平滑、柔軟的手感（gǎn）和抗靜電性（xìng）能,以便順利通過紡織加工。柔軟處理一（yī）般在水洗後幹燥致密化前進行,也有在幹燥致密化以後進行的。前者絲束呈凝膠（jiāo）態,有較大比表麵,油（yóu）劑滲入能較好附著,但油劑必須耐溫。可以（yǐ）把柔軟劑與抗靜電（diàn）劑同（tóng）浴加入，亦可分開施加。

6.卷曲、二次幹燥

卷曲的目的是增加纖維間的抱合力、模仿天然纖維自然卷曲、改善腈綸的紡織加工（gōng）性（xìng）能（néng）。工業生產中，一般采用濕熱條件下,機械擠壓完成。采用蒸（zhēng）汽給濕、電熱板加熱的幹卷曲（qǔ）工藝（yì）中，絲束卷曲後不（bú）需（xū）再（zài）烘幹;用熱水加熱的濕卷（juàn）曲工藝中,可將油浴作卷曲前的預熱浴,濕卷絲束需經兩次幹燥去除水分。

7.切斷

切（qiē）斷的目的是將絲束按線密度與最終用途切成所需長度，如（rú）1.65dtex棉型腈綸一般切（qiē）成38mm,2.75dtex以上毛型腈綸切成65mm、100mm、130mm等。為（wéi）減少性能差異,可將不同時間（jiān）絲束相互搭配混切,並將切好的短纖維混合。

8.打包與（yǔ）裝箱

打包或裝箱工序是將成品短纖或絲束（shù）最後包裝,以便運輸或儲存。