聚丙烯腈干喷湿纺纺丝技术优化

干喷湿纺法又称干湿法纺丝。由于干喷湿纺法可进行高倍的喷丝头拉伸，因而进入凝固浴的丝条已有一定的取向度，脱溶剂化程度较高，在凝固浴中能较快地固化，使成型速度大幅度提高。干喷湿纺法成型速度可达200～400m/min，也有高达1500m/min的报道。

干喷湿纺法要求高黏度的纺丝原液，其黏度达50～100Pa·s。这就要求提高原液浓度，而这又为减少溶剂的回收和单耗，改善纤维的某些物理-力学性能提供了有利条件。

干喷湿纺法纺制的纤维，结构比较均匀，强度和弹性均有提高，截面结构近似圆形，染色性和光泽比较好。

（一）干喷湿纺法的工艺流程

如图5-16所示，由计量泵提供的纺丝原液经烛形过滤器进入喷丝头，由喷丝孔喷出后穿过空气或其他惰性气体层后进入凝固浴槽。丝条经过位于槽底部的导丝钩导丝，由导丝盘将其牵引出凝固浴。这时丝条取向度很低，需经洗涤后进入热浴进行热拉伸。拉伸后的丝条通过干燥滚筒干燥后进入蒸汽拉伸槽进行第二次拉伸。最后丝条进入松弛干燥辊筒进行松弛热定型。

图5-16　聚丙烯腈的干喷湿纺法成型工艺流程图

1-计量泵　2-烛形过滤器　3-喷丝头　4-凝固浴　5-导丝钩　6-导丝盘　7-拉伸浴　8-干燥辊筒　9-蒸汽拉伸槽　10-松弛干燥辊筒

（二）干喷湿纺法纺丝的工艺控制

1.纺丝原液黏度干喷湿纺法成型的纺丝原液黏度比湿法成型高，在温度为20℃时，适宜于干喷湿纺的原液黏度为50～100Pa·s。黏度的提高可采用提高原液中高聚物的含量或增加高聚物相对分子质量的方法来达到。纺丝原液黏度如低于20Pa·s，喷出的原液细流容易拉断，或发生相互粘连。反之，如果原液的黏度过高则纺丝困难，必须提高原液温度，使黏度降低，方可顺利纺丝。但原液温度如超过100℃，则聚合物容易氧化而着色，使纤维使用价值降低。(www.xing528.com)

2.喷丝头到凝固浴液面的距离喷丝头表面到凝固浴液面之间的距离是干喷湿纺法纺丝的关键参数之一，与纺丝原液黏度密切相关，并存在如下关系式：

Y=2（lgX-1.94）

式中：Y为喷丝头表面到凝固浴液面的距离，cm；X为纺丝原液的黏度，dPa·s。

可见，喷丝头表面到凝固浴液面间的距离随原液黏度的增加而增加。合理选择这一距离，可使纤维力学性能、光泽及染色色差得到改善。

3.纤维的干燥和拉伸离开凝固浴的丝条经洗涤除去溶剂后，在80～100℃热水或蒸汽中进行第一次拉伸；然后使纤维干燥至含水率在15%以下，再进行第二次拉伸（5～10倍），拉伸温度为120～150℃，最后通过松弛干燥辊筒进行干燥和松弛。

第一次拉伸倍数应高于1.5倍。只有这样才能保证丝条顺利通过干燥及后处理，并得到具有较好强度、模量和光泽的圆形截面纤维。

干燥的目的是排出冻胶状初生纤维中的水分，使纤维结构致密化，从而提高第二次拉伸的效果。

第二次拉伸温度不应低于100℃，否则纤维经不起高倍拉伸。但温度如超过170℃，则纤维容易氧化而着色。经第二次拉伸后，纤维不仅强度和伸长率有所提高，而且光泽较好，截面呈圆形，而一次拉伸后所得纤维截面多为不均匀肾形。