2.2湿法纺丝原理及工艺.ppt

成形条件对扩散速率的影响 ①凝固浴浓度及温度的影响 温度对各组分的扩散速率的影响不同 一般有：T↑ ,Di(Ds、DN) ↑ 随着凝固浴浓度的增加， Ds、DN均下降;凝固浴浓度超过临界值得， Di ↑ DS和DN随凝固浴中溶剂含量的变化有极小值（注意凝固浴浓度所指的内容） ② 原液浓度的影响 一般有：原液浓度↑，Di(Ds、DN) ↓ ③ 纤维半径的影响 一般有：R↑，Di ↑ ④ 溶剂和凝固剂种类的影响 以PAN为例： 溶剂 DMSO DMF DMAc NaSCN Sr 6.2 2.1 1.1 0.4 凝固剂分子量↑ ，DN↓ (一般而言) 凝固剂 凝固剂分子量 异丁醇乙醇甲醇H2O DN×106 0.265 0.87 1.86 5.2 ⑤ 纺速的影响 以粘胶生产为例：VL↑ ,扩散速率↑ ⑥添加剂的影响 以粘胶生产为例：使用聚氯乙烯衍生物后，扩散速率↓ ⑦纺程的影响 一般有：沿纺程x↑ ,Di↓ b.相分离过程 求O点组成： ①平行法 ②中线法 S N P p o n s o S 纺丝线组成变化 传质通量比(Js/JN) 相图 组成变化路径直线 相分离曲线 相交 通量比影响因素：凝固剂种类、凝固浴浓度、温度等 Ziabicki 三元相图 图中的圆弧线为相分离线，相分离线下的阴影部分为两相体系，空白区域为均相体系。组成变化线与S－P线间的夹角为? 相图分析 当夹角?＝0时， SD沿S－P线向S靠近，相应的通量比JS/JN＝－∞，即纺丝原液不断地被纯溶剂所稀释 当? ＝π时，SD向P靠近，通量比JS/JN＝∞，相当于干法纺丝，即纺丝原液中的溶剂不断蒸发，使原液中聚合物浓度不断上升，直至完全凝固 ①区: －∞≤ JS/JN ≤u* (第一临界切线)。 沿纺丝线组成变化路径,聚合物浓度下降 (即溶剂扩散速度小于凝固剂的扩散速度) 无相分离 聚合物浓度下降 不固化 ②区: u* JS/JN ≤1 (上限，即溶剂与凝固剂的扩散速度相等)。 沿纺丝线途径聚合物含量下降 (凝固剂浓度增加) 有相分离 聚合物浓度下降 固化 ——稀释凝固成形机理 形成疏松的不均匀结构 ③区: 1 JS/JN ≤u** (第二临界切线) 沿纺丝线途径聚合物浓度增加 有相分离 聚合物含量增加 固化——浓缩凝固成形机理 形成的结构较均匀 ④区: u** JS/JN ≤∞ (上限为干法纺丝) 无相分离 聚合物含量增加 固化 形成致密而均匀的结构 如:冻胶法纺丝溶液发生冻胶化、液晶法溶致性聚合物液晶发生取向结晶 从热力学可能性而言： 在①区是不能纺制成纤维的。 在②、③和④区的原液细流能够固化。 从纤维结构的均匀性和机械性能看: 以④区成形的纤维最为优良 通常的湿法纺丝以③区为多。 湿法成形中，初生纤维的结构不仅取决于平均组成，而且取决于达到这个组成的途径。 相分离法中，浓缩凝固形成的结构比稀释凝固形成的结构较为均匀。 相图小结 2.2.2.4湿法纺丝中纤维结构的形成 熔纺初生纤维一般为圆形，不存在微孔和明显的皮芯结构 湿纺初生纤维有的为非圆形状，存在微孔和皮芯结构 问题 1.是否熔纺纤维是用圆形喷丝孔纺制的，而湿纺纤维是是用异形喷丝孔纺制的？ 2.是否熔纺用异形喷丝孔能纺制与喷丝孔形状相同的异形纤维？ 3 .是否湿纺用异形喷丝孔能纺制与喷丝孔形状相同的异形纤维？ a.熔纺和湿纺纤维成型机理的差别 Wet-spinning sketch 由于湿纺初生纤维含有大量的凝固浴液而溶胀，大分子具有很大的活动性，因此湿纺初生纤维的超分子结构接近于热力学平衡状态，而其形态结构却对纺丝工艺极为敏感。 Melt-spinning sketch 湿法纺丝原理及工艺 2.2湿法纺丝原理及工艺 内容概要 2.2.1湿法纺丝工艺 2.2.2湿法纺丝原理 2.2.2.1聚合物的溶解 2.2.2.2湿法纺丝的运动学和动力学 2.2.2.3湿法纺丝中的传质和相转变 2.2.2.4湿法纺丝中纤维结构的形成 2.2.