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纤维湿法纺丝实验设备生产厂家成型原理

编辑:无锡市南泉明柳化工设备厂时间:2017-11-03

   纤维湿法纺丝实验设备生产厂家是化学纤维的三种基本成型方法之一。它适用于不能仅在非挥发性或热不稳定性溶剂中熔化的聚合物。聚丙烯腈纤维,聚乙烯醇纤维,聚氯乙烯纤维,粘胶纤维,氨纶和许多刚性链聚合物都是湿纺的。
纤维湿法纺丝要求先用高分子纺丝溶液(纤维增强聚合物溶液)制成聚合物溶液,然后将液体经过混合,过滤,消泡等纺织制备,经计量泵精确测量,将蜡烛形滤嘴,鹅颈管浸渍在凝固浴喷丝头中,喷丝头从毛细管挤出原液进入凝固浴,细液滴向凝固浴流动,凝固浴中的凝固剂扩散到滴流内部,然后聚合物在凝固浴中沉淀形成新生纤维。与熔体纺丝不同,传质是突出的,有时伴随着湿法成型过程中的传热化学反应,所以情况非常复杂。这导致了这样一个事实,即湿纺理论迄今尚未建立一系列定量描述这一过程的基本方程。因此下面仅定性地讨论了将纺丝溶液转化成新生纤维(果冻,也称为凝胶)的一些主要问题。
 为了以粘稠的流动形式加工,纤维湿法纺丝通常要求将成纤聚合物配制成浓缩溶液(浓液)。纺丝原液的制备是湿纺工艺的重要组成部分。聚合物的溶解比小分子的溶解慢得多,并且通常需要数小时甚至数天。所谓溶液是指溶质分子通过分子扩散与溶剂分子均匀混合,甚至成为分子分散均匀体系。由于聚合物和溶剂分子的尺寸差别很大,分子运动的速度有一个数量级的差别。因此,当聚合物与溶剂混合时,溶剂分子迅速渗透到聚合物中,而聚合物分子向溶剂的扩散速度非常慢,这决定了聚合物的溶解过程必须分成两个阶段;首先是体积膨胀的发生,溶剂分子从外层逐渐扩散到聚合物内层;然后,大分子逐渐分散在溶剂中形成均匀的溶液。交联聚合物由于交联化学键,只能膨胀,不能溶解。
在溶解过程中,大分子与溶剂分子之间的作用力减弱,而大分子与溶剂分子之间的作用力增强。同时,大分子和溶剂分子排列在空间上,运动自由度发生变化。从热力学的角度来看,分子间力的变化将使体系改变热熔湿纺的原理;分子自由运动的变化与体系的熵变有关。因此,溶解过程可以自发进行,体系在溶解过程中可以溶解,可以改变纤维湿法纺丝原理来判断原理,如果湿纺成形原理为负,溶解过程可以自发进行,应该服从以下热力学关系:
  通常,成纤聚合物的溶解度由其化学组成和结构,官能团的数量及其在分子链中的分布,以及超分子结构因素(如结晶度和取向)决定。当然,溶剂的化学结构对溶解度的影响也是非常重要的。
 1.高分子链结构聚合物的分子间作用力较强,一般较难溶解;柔性分子链更易溶解,刚性分子链聚合物在室温下只发生有限的溶胀,需要在高温下溶解;在聚合物链中引入少量的化学交联点,会显着降低溶解度;高分子量的聚合物,分子间的相互作用是比较大的,所以随着分子量的增加,聚合物的溶解度下降。低聚物的存在有利于减小分子间的作用力,可以增加溶解度。
 2.超分子结构的影响非晶态聚合物比部分结晶聚合物更易溶解。这是因为前者在大分子的弱力之间,后者是由于分子间的部分晶体较强。然而,极性结晶聚合物也可以在室温下溶解,因为聚合物中非晶与溶剂之间的强烈相互作用将释放大量热量,导致晶体的部分熔融,因此可以进行溶解过程在室温下进行[5]。例如聚酰胺在室温下可溶于甲酚,浓硫酸,甲酸等极性溶剂。
 3.通过纤维纺丝聚合物加工的浓溶液的溶剂的大部分性质是极性聚合物,通常是矿物和极性溶剂。混合溶剂或溶剂与非溶剂的混合物倾向于比单一溶剂更易溶解。这是由于在聚合物的大分子链上存在各种官能团,其可以通过各种性质的分子溶剂化。

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