第二再生纤维素纤维精要.ppt

化学纤维概论 天津工业大学 材料科学与工程学院 高分子材料与工程系 丁长坤 联系方式：材料科学与工程学院 材料系 615室 研究方向：生物医用材料 功能及高性能纤维材料 高分子材料的结构与性能 课程要求 一、课堂纪律 Χ迟到、早退；手机；饮食 二 、考勤 三、作业 自愿完成、不许抄袭 四、教学内容 重点内容随时提醒 五、复习和考试 安排一次复习课 平时以自习为主 六、成绩评定 期末成绩由两部分组成： 平时成绩＋期末考试卷面成绩 ⒈平时成绩（10～20％） ⒉期末考试成绩（90～80％） 第二章 再生纤维素纤维 概述 1838年，法国科学家安斯姆佩恩（Anselme Payen）发现大量植物细胞都具有相同的一种物质，并将其命名为纤维素（Cellulose）。 1891年，克罗斯（Cross）、贝文（Bevan）和比德尔（Beadle）等首先制成了纤维素黄酸钠溶液，因其粘度很大，命名为“粘胶”。 1893年，出现最早制备化学纤维的方法（粘胶遇酸后，纤维素又重新析出）。 1905年，穆勒（Mueller）等发明了稀硫酸和硫酸盐组成的凝固浴，使粘胶纤维的性能得到了较大改善，从而实现了粘胶纤维的工业化生产。 再生纤维素纤维的生产方法有以下几种： ⑴粘胶法：粘胶纤维。 ⑵溶剂法：铜氨纤维；莱赛尔（Lyocell）纤维等。 ⑶纤维素氨基甲酸酯法（CC法）：纤维素氨基甲酸酯纤维。 ⑷闪爆法：新纤维素纤维。 ⑸熔融增塑纺丝法：新纤维素纤维。 目前，纤维素纤维的主要生产方法以粘胶纤维为主，产量占90%以上。所以，主要介绍粘胶纤维。 20世纪30年代末期，出现了强力粘胶纤维； 50年代初期，高湿模量粘胶纤维实现了工业化； 60年代初期，粘胶纤维的发展达到高峰，产量占化学纤维总产量的80%以上； 60年代中期以后，发展趋于平缓； 70年代，发展处于停滞状态（“三废”问题）； 但仍具有不可忽视的地位—吸湿性好、透气性强、染色性好、穿着舒适、易于纺织加工、可生物降解。 目前（2009年），世界粘胶纤维的产量约450万吨，约占化学纤维总产量（约7000万吨）的6%。 2009年，我国粘胶纤维总产量达140多万吨，居世界第一。 发展趋势： 改性—兼具粘胶纤维与合成纤维优良性能和特殊功能的纤维素纤维； 开发环境友好型非粘胶法纤维素纤维绿色生产工艺。 第一节 生产纤维素纤维的基本原料 一、植物纤维的原料来源及其化学成分 植物纤维（植物的一种细胞）是制造纤维素浆粕的原料，纤维素浆粕是生产再生纤维素纤维的原料。 ⒈木材纤维 针叶木是制造纤维素纤维的优质原料 阔叶木也可以 ⒉棉纤维 棉短绒（附着在棉籽壳上的短纤维）是制造纤维素纤维的优质原料。 ⒊禾本科植物纤维 包括竹、芦苇、麦秆、甘蔗渣、高粱杆、玉米杆和棉杆等。目前，我国已将甘蔗渣、竹子浆粕用作粘胶纤维的原料。 二、纤维素的结构与性能 ⒈纤维素的结构 纤维素是一种由大量葡萄糖残基彼此按照一定的联接原则，即通过第一个、第四个碳原子用β键连接起来的不溶于水的直链状大分子化合物。分子通式为（C6H10O5）n，n为聚合度。 纤维素的聚集态结构和其它固体高聚物一样，是十分复杂的。 早期的微胞结构理论 纤维素分子聚集成微胞，每个微胞都有严格整齐的界面，象砖块堆砌起来一样。 现代观点则认为这是不确切的。 缨状微胞结构理论 纤维素结构存在两个相态：结晶区和无定形区。 高序部分—大分子致密、平行排列、定向良好。 无定形部分—致密度较小、大分子结合程度较弱、有较大的空隙、分子链分布不完全平行。 争论 无定形部分是由结晶部分伸出来的分子链所组成，结晶部分和无定形部分之间由分子链贯穿，而二者之间没有严格的界面。 有人则认为结晶部分是由折叠链构成。缨状微胞结构是普通粘胶纤维的结构形式。 缨状原纤结构理论 缨状微胞结构理论认为结晶区较短，而缨状原纤结构理论认为结晶区较长，晶区是长链分子的小片断构成的，长链分布依次地通过结晶的原纤和它们中间的非晶区。天然纤维素纤维、波里诺西克纤维和高湿模量纤维都具有缨状原纤结构。 ⒉纤维素的分类 纤维素不是一种均一的物质，而是一种不同相对分子质量的混合物。在工业上分为： α-纤维素 β-纤维素 γ-纤维素 ⒊纤维素的物理性质 ?纤维素是白色、无臭、无味的物质 ?不溶于水、稀酸、稀碱和一般的有机溶剂 ?能溶解在浓硫酸和浓氯化锌溶液中，同时发生一定程度的分子链断裂，使聚合度降低 ?能很好地溶解在铜氨溶液和复合有机溶液体系中 ?对金属离子具有交换吸附能力（