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溶脹的凍膠體(ti) ,大分子間作用力和取向度都很低,內(nei) 部包含大量溶劑(濕紡時還帶大量水),物理機械性能差,必須經過係列後處理才能製得有實用價(jia) 值的紡織纖維。腈綸（聚丙烯腈纖維）後處理包括拉伸、水洗、幹燥致密化、卷曲、熱定型、上油、二次幹燥、切斷、打包(裝箱)等工序。

1.拉伸

拉伸的目的是提高大分子沿纖維軸的取向度,使大分子鏈沿受力方向平行排列,初級沉積體(ti) 構成的網絡骨架發展成大分子鏈束組成的微纖。在拉伸過程中,初生纖維截麵變小,微孔被拉長,微纖間距離縮小,大分子間引力加強,使纖維強度上升,伸度下降,機械物理性能得到改善。腈綸生產(chan) 中拉伸可一次完成，也可分幾次進行。在無機溶劑濕法紡絲(si) 中,為(wei) 提高初生纖維的抗拉性能，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95~100℃的熱水或120℃蒸汽中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劑、低聚物等雜質,改善手感、白度與(yu) 染色性。一般采用40~60℃脫鹽水在立式或長槽式水洗機中完成。在一些工藝中,為(wei) 提高白度,改善染色性,水洗後還用 Na₂SO₄—HNO₃溶液處理凝膠態絲(si) 束。

工業(ye) 生產(chan) 中拉伸工序與(yu) 水洗工序設置因工藝路線不同而異。高倍拉伸設在水洗前,由於(yu) 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對分子質量較高的聚合物相對分子質量較低的聚合物或溶劑的毒性、腐蝕性較大時,可采用先水洗後拉伸的方式,拉伸前絲(si) 束在較低行進速度下水洗,便於(yu) 洗淨殘留溶劑;因水增塑作用要小於(yu) 溶劑增塑,拉伸需分幾次實施,故伸能耗較大,但對大分子伸展取向有利;先水洗後拉伸工藝流程中的高速區短,利於(yu) 穩定生產(chan) ,提高紡速,改善勞動條件。幹法紡絲(si) 中,水洗與(yu) 拉伸在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,可降低溶劑損耗並減少對操作環境的汙染。

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、截麵間存在差異,纖維內(nei) 部呈多孔結構,在微孔、低序區與(yu) 大分子表麵帶有大量水分,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、斷裂伸長率和鉤結強度等機械指標低，不能滿足紡織要求。幹燥致密化在高於(yu) 聚丙烯腈玻璃化溫度、高含濕量的熱空氣(100~180℃)環境下進行,以防止高溫下初級溶脹纖維內(nei) 部水分快蒸發而造成纖維表麵紕裂。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;低序區的自由水與(yu) 大分子上溶劑化水逐步脫除,微纖相互靠攏,隨大分子間新的次價(jia) 鍵的建立,堆砌密度提高,有序區比例擴大;纖維軸向與(yu) 徑向發生收縮，皮芯層差異減少,內(nei) 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,纖維含水率低於(yu) 2%,相對密度由初生纖維0.5升高到1.16以上，主要機械指標已達到紡織加工要求。幹燥密化對任何紡絲(si) 方法均是十分關(guan) 鍵的後處理工序,其過程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實施。

4.熱定型

熱定型的目的是消除凝固成型、拉伸和幹燥致密化過程中纖維內(nei) 遺留下的結構不均勻和相應的內(nei) 應力不勻。在高於(yu) 聚合體(ti) 玻璃化溫度下對致密化後絲(si) 束進行鬆弛熱處理,由於(yu) 大分子熱運動,大分子間作用力部分被削弱,過度伸展的大分子得到鬆弛,變得比較卷曲,使高倍拉伸時取向應力所造成的不穩定分子間作用力得到舒解,從(cong) 而消除了內(nei) 應力不勻,重建和加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(nei) 部準晶區得到加強,大分子序態適度降低,超分子結構得到改善。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(chan) 中,熱定型在熱空氣、熱水、蒸汽等介質中進行。常用設備有間歇式蒸汽定型鍋、連續蒸汽定型機、電熱定型板等。幹法紡絲(si) 纖維致密化程度比濕法高,熱定型與(yu) 幹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,以便順利通過紡織加工。柔軟處理一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(si) 束呈凝膠態,有較大比表麵,油劑滲入能較好附著,但油劑必須耐溫。可以把柔軟劑與(yu) 抗靜電劑同浴加入，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性能。工業(ye) 生產(chan) 中，一般采用濕熱條件下,機械擠壓完成。采用蒸汽給濕、電熱板加熱的幹卷曲工藝中，絲(si) 束卷曲後不需再烘幹;用熱水加熱的濕卷曲工藝中,可將油浴作卷曲前的預熱浴,濕卷絲(si) 束需經兩(liang) 次幹燥去除水分。

7.切斷

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

8.打包與(yu) 裝箱

打包或裝箱工序是將成品短纖或絲(si) 束最後包裝,以便運輸或儲(chu) 存。