1、高分子材料加工高分子材料加工工艺学工艺学 第六章第六章 粘胶纤维粘胶纤维第一节：粘胶纤维生产用原料 项项 目目规规 格格每每 吨吨 纤纤 维维 消消 耗耗 量量普通短纤维普通短纤维普通长丝普通长丝富强纤维富强纤维强力纤维强力纤维浆粕浆粕/t/t烧碱烧碱/t/t二硫化碳二硫化碳/t/t硫酸硫酸/t/t硫酸锌硫酸锌/kg/kg水水10%10%100%100%100%100%100%100%1.021.021.061.060.600.600.670.670.300.300.320.320.870.870.890.89545457571.081.081.121.120.650.650.690.690.
2、310.310.320.321.201.201.261.26545460601.041.041.121.120.680.680.770.770.340.340.400.401.051.051.201.20404050501.121.121.161.161.111.111.181.180.300.300.340.341.401.401.501.50370370400400（一）浆粕的结构特点（一）浆粕的结构特点n木浆、棉浆和草木浆、棉浆和草 n生产黏胶纤维的主要原料是木浆和棉浆生产黏胶纤维的主要原料是木浆和棉浆 一、浆粕一、浆粕n纤维素（也称为甲种纤维素，简称甲纤维素（也称为甲种纤维素，简称甲纤
3、）、纤）、纤维素、纤维素、纤维素。纤维素。（二）浆粕的质量控制n1纤维素含量纤维素含量 n用用纤维素和半纤维素来表征浆粕的纯度纤维素和半纤维素来表征浆粕的纯度 n浆粕浸渍在浆粕浸渍在20、17.5%NaOH水溶液中，水溶液中，在在45min内不溶解的部分称为内不溶解的部分称为纤维素，溶纤维素，溶解部分为半纤维素。解部分为半纤维素。n提高浆粕的提高浆粕的纤维素含量，不仅可提高成纤维素含量，不仅可提高成品纤维的得率，提高设备生产能力，降低品纤维的得率，提高设备生产能力，降低化工原料消耗量和简化浸渍碱液回收，而化工原料消耗量和简化浸渍碱液回收，而且还能提高成品纤维质量。且还能提高成品纤维质量。n半纤
4、维素含量高，影响到其后的浸渍、老半纤维素含量高，影响到其后的浸渍、老成、黄化、过滤、熟成等工艺过程，也降成、黄化、过滤、熟成等工艺过程，也降低了成品纤维的品质。低了成品纤维的品质。n主要成分是主要成分是SiO2、铁、镁、钙等、铁、镁、钙等 n2灰分灰分 n它们使黏胶的黏度增高，并能与酸生成不溶性它们使黏胶的黏度增高，并能与酸生成不溶性盐如盐如CaSO4，MgSO4，从而降低酸浴的透明度，从而降低酸浴的透明度或堵塞喷丝头，而且硅酸盐颗粒易将纤维切断，或堵塞喷丝头，而且硅酸盐颗粒易将纤维切断，降低纤维的强力；灰分中的铁、铜、锰等能加降低纤维的强力；灰分中的铁、铜、锰等能加速碱纤维素的老成降解，使工
5、艺不稳定，最终速碱纤维素的老成降解，使工艺不稳定，最终影响黏胶纤维的强度和色泽。影响黏胶纤维的强度和色泽。n灰分的来源主要有两个方面：原料本身；各种灰分的来源主要有两个方面：原料本身；各种溶剂、水、环境条件。溶剂、水、环境条件。n浆粕中含有少量树脂，有利于过滤；树脂浆粕中含有少量树脂，有利于过滤；树脂含量过多，会影响黄化反应的均匀性，使含量过多，会影响黄化反应的均匀性，使黏胶变得浑浊，堵塞喷丝孔。黏胶变得浑浊，堵塞喷丝孔。n3树脂树脂 n4聚合度聚合度 n要求纤维素聚合度适中，聚合度分布分散要求纤维素聚合度适中，聚合度分布分散性小。随着聚合度的增加对纤维的断裂强性小。随着聚合度的增加对纤维的断
6、裂强度、延伸度以及疲劳性能都有好处，故制度、延伸度以及疲劳性能都有好处，故制备高强度、高聚合度纤维（如强力黏胶纤备高强度、高聚合度纤维（如强力黏胶纤维、高性能黏胶纤维），要求较高聚合度。维、高性能黏胶纤维），要求较高聚合度。但聚合度过高，则因制得的黏胶黏度过高但聚合度过高，则因制得的黏胶黏度过高而致过滤困难，或者需要延长碱纤维素的而致过滤困难，或者需要延长碱纤维素的老成。老成。n聚合度通常为聚合度通常为5001000 n5吸碱性吸碱性 n吸碱性通常是以吸碱值（浆粕吸碱后重量增吸碱性通常是以吸碱值（浆粕吸碱后重量增加的百分比）、膨润度（浆粕吸碱后体积增加的百分比）、膨润度（浆粕吸碱后体积增加的百
7、分比）和吸碱厚度（将浆粕条一端浸加的百分比）和吸碱厚度（将浆粕条一端浸入入17.5%NaOH水溶液中，水溶液中，5min碱液被吸碱液被吸上的上的mm数）来表示。数）来表示。n浆粕吸碱值过低，则浆粕浸渍时易上浮，浆粕吸碱值过低，则浆粕浸渍时易上浮，采用连续浸渍压榨机时，投料困难，浆粥采用连续浸渍压榨机时，投料困难，浆粥浓度不均匀；浆粕吸碱值过高，则浆粕表浓度不均匀；浆粕吸碱值过高，则浆粕表面迅速膨润，使纤维毛细管很快被堵塞，面迅速膨润，使纤维毛细管很快被堵塞，碱液渗透困难，碱纤维素不均匀。碱液渗透困难，碱纤维素不均匀。n反应性指浆粕在碱化、黄化及生成的黄酸反应性指浆粕在碱化、黄化及生成的黄酸酯的
8、溶解等性能。它表示浆粕在消耗合理酯的溶解等性能。它表示浆粕在消耗合理数量的数量的NaOH和和CS2之后，是否能得到溶解之后，是否能得到溶解性良好的纤维素黄酸酯和易于过滤的黏胶。性良好的纤维素黄酸酯和易于过滤的黏胶。n6反应性反应性 n反应性能好，反应性能好，NaOH和和CS2的消耗量少，溶的消耗量少，溶解性能和过滤性能好，所得到的黏胶可纺性好。解性能和过滤性能好，所得到的黏胶可纺性好。n长丝浆粕的长丝浆粕的 纤维素含量高，波动范围纤维素含量高，波动范围较小；半纤维素含量低；黏度均匀；树脂较小；半纤维素含量低；黏度均匀；树脂及蜡质含量低；灰分含量低；白度高；尘及蜡质含量低；灰分含量低；白度高；尘
9、埃度低；含铁量低。埃度低；含铁量低。（三）浆粕的制备（三）浆粕的制备n从天然纤维材料制取黏胶纤维浆粕，要经过一从天然纤维材料制取黏胶纤维浆粕，要经过一系列的化学及物理系列的化学及物理-化学过程，以达到下述三化学过程，以达到下述三个目的：个目的：n除去植物中各种非纤维素杂质除去植物中各种非纤维素杂质；n尽可能充分和均匀地破坏纤维的初生壁和纤尽可能充分和均匀地破坏纤维的初生壁和纤维素大分子间的结合键，提高浆粕的反应性能；维素大分子间的结合键，提高浆粕的反应性能；n适当降低纤维素的聚合度。适当降低纤维素的聚合度。n1.碱法制浆碱法制浆n碱法制浆是用烧碱或硫化钠溶液在适当的温度碱法制浆是用烧碱或硫化钠
10、溶液在适当的温度和压力下从纤维原料中分离纤维素的方法。包和压力下从纤维原料中分离纤维素的方法。包括烧碱法、预水解苛性钠法和预水解硫酸盐法。括烧碱法、预水解苛性钠法和预水解硫酸盐法。n（1）苛性钠（烧碱法）苛性钠（烧碱法）n此法多用于制造棉绒浆粕，此法多用于制造棉绒浆粕，生产过程包括备料、生产过程包括备料、蒸煮、精选、精漂、脱水和烘干等蒸煮、精选、精漂、脱水和烘干等。n备料备料n制浆原料要经过预处理。如原料为棉绒，则制浆原料要经过预处理。如原料为棉绒，则要进行开松、除尘，以除去砂粒、矿物性杂要进行开松、除尘，以除去砂粒、矿物性杂质和棉籽壳等；如为蔗渣原料，则要经过开质和棉籽壳等；如为蔗渣原料，则
11、要经过开松和一次或多次除髓，除去其中的蔗髓及其松和一次或多次除髓，除去其中的蔗髓及其它机械杂质（通常还经预水解处理）；如为它机械杂质（通常还经预水解处理）；如为木材原料，则要经过剥皮、除节、切片等。木材原料，则要经过剥皮、除节、切片等。n蒸煮蒸煮n用高温烧碱液蒸煮，纤维原料发生如下作用：用高温烧碱液蒸煮，纤维原料发生如下作用：木素与烧碱作用生成碱木素，树脂被皂成树木素与烧碱作用生成碱木素，树脂被皂成树脂皂，蜡质脂皂，蜡质 被乳化，三者均被溶解，大部分被乳化，三者均被溶解，大部分被除去，使纤维得到分离；纤维细胞发生膨被除去，使纤维得到分离；纤维细胞发生膨润，初生壁被破坏，浆粕润，初生壁被破坏，浆
12、粕 反应性能提高；大反应性能提高；大部分半纤维蒸煮素直接溶解在碱液中，并水部分半纤维蒸煮素直接溶解在碱液中，并水解成戊糖；纤维素发生碱性氧化降解，聚合解成戊糖；纤维素发生碱性氧化降解，聚合度降低。度降低。n蒸煮的主要影响因素如下：蒸煮的主要影响因素如下：n用碱率：指用碱量与原料绝干重量的百分比。用碱率：指用碱量与原料绝干重量的百分比。用碱率高，杂质的溶解程度和溶解速度增加，用碱率高，杂质的溶解程度和溶解速度增加，但纤维素的降聚程度亦增加，浆的得率下降。但纤维素的降聚程度亦增加，浆的得率下降。棉浆蒸煮的用碱率通常为棉浆蒸煮的用碱率通常为15%18%；蔗渣；蔗渣浆为浆为10%12%。n温度和时间：
13、蒸煮温度是指蒸煮时的最高温度和时间：蒸煮温度是指蒸煮时的最高温度。在其它条件不变时，温度升高，蒸温度。在其它条件不变时，温度升高，蒸煮时间可缩短。但温度越高木器的得率越煮时间可缩短。但温度越高木器的得率越低，浆的黏度、硬度和强度均下降。在选低，浆的黏度、硬度和强度均下降。在选择蒸煮温度和时间时，要全面考虑浆的质择蒸煮温度和时间时，要全面考虑浆的质量和产量的要求。通常间歇法蒸煮棉浆用量和产量的要求。通常间歇法蒸煮棉浆用150170，46小时；连续法蒸煮蔗小时；连续法蒸煮蔗渣浆用渣浆用130140，4050分钟。分钟。n浴比：浴比指碱液体积（升）与原料绝干重浴比：浴比指碱液体积（升）与原料绝干重量
14、（公斤）之比。在用碱率相同的情况下，量（公斤）之比。在用碱率相同的情况下，减少浴比，则碱浓度大，化学反应速度快，减少浴比，则碱浓度大，化学反应速度快，蒸煮时间可缩短，用于加热的蒸汽量可减少，蒸煮时间可缩短，用于加热的蒸汽量可减少，但蒸煮的均匀性差。通常棉浆的间歇式蒸煮但蒸煮的均匀性差。通常棉浆的间歇式蒸煮浴比为浴比为34，蔗渣浆连续蒸煮浴比为，蔗渣浆连续蒸煮浴比为45。n蒸煮的方式：有间歇式和连续式两种。间蒸煮的方式：有间歇式和连续式两种。间歇式蒸煮有用立式、卧式、回转式或固定歇式蒸煮有用立式、卧式、回转式或固定式蒸煮锅（或蒸球）；连续式蒸煮常用多式蒸煮锅（或蒸球）；连续式蒸煮常用多段的方式或
15、水平式的管状蒸煮器。连续蒸段的方式或水平式的管状蒸煮器。连续蒸煮具有生产效率高，质量稳定，得率高。煮具有生产效率高，质量稳定，得率高。劳动强度低等优点。劳动强度低等优点。n精选精选n蒸煮后的浆料，经过洗涤、打浆、筛选、除砂、蒸煮后的浆料，经过洗涤、打浆、筛选、除砂、浓缩等过程。以提高其纯度和反应性能。洗涤的浓缩等过程。以提高其纯度和反应性能。洗涤的目的，是除去浆料中蒸煮黑液。打浆就是浆料通目的，是除去浆料中蒸煮黑液。打浆就是浆料通过打浆机的飞刀和底刀之间，使纤维受到剪切作过打浆机的飞刀和底刀之间，使纤维受到剪切作用而横向切断，降低其长度，同时纤维在纵向分用而横向切断，降低其长度，同时纤维在纵向
16、分裂，产生纤维化（又称帚化），提高反应性能。裂，产生纤维化（又称帚化），提高反应性能。筛选是浆料通过筛网，除去未分散的纤维束或浆筛选是浆料通过筛网，除去未分散的纤维束或浆团。除砂是使浆料通过沉砂沟和通过锥形除砂器，团。除砂是使浆料通过沉砂沟和通过锥形除砂器，以除去大小砂粒、金属碎屑和其它机械杂质。以除去大小砂粒、金属碎屑和其它机械杂质。n精漂精漂n精漂的目的，是除去浆料中的有色杂质和残存的木精漂的目的，是除去浆料中的有色杂质和残存的木素、灰分和铁质，进一步提高纤维素的反应性能，素、灰分和铁质，进一步提高纤维素的反应性能，并最终调节纤维素的聚合度。并最终调节纤维素的聚合度。n浆料的精漂浆料的精漂
17、，通常采用综合的化学方法，通常采用综合的化学方法，包括氯化、包括氯化、碱处理（碱精制）次氯酸盐漂白和酸处理四个阶段碱处理（碱精制）次氯酸盐漂白和酸处理四个阶段。上述各过程，可在精漂池中分批进行，亦可在管道上述各过程，可在精漂池中分批进行，亦可在管道中连续进行。中连续进行。n氯化和碱处理：其目的是除去未漂浆的残余木素。氯化和碱处理：其目的是除去未漂浆的残余木素。在酸性介质中，木素被氧化，生成氯化木素，然后在酸性介质中，木素被氧化，生成氯化木素，然后再用碱处理浆料，使氯化木素溶解而除去。再用碱处理浆料，使氯化木素溶解而除去。氯化时，氯化时，一般控制浆料的一般控制浆料的pH值为值为2，常温。，常温。
18、用氯量和氯化时用氯量和氯化时间根据未漂浆的含木素量来控制。间根据未漂浆的含木素量来控制。n漂白：漂白的目的，是进一步除去浆粕中残余的木漂白：漂白的目的，是进一步除去浆粕中残余的木素和有色杂质，提高浆的白度，并调节浆的聚合度。素和有色杂质，提高浆的白度，并调节浆的聚合度。漂白剂有次氯酸钠、二氧化氯、过氯化氢等，它们漂白剂有次氯酸钠、二氧化氯、过氯化氢等，它们可以单独使用，亦可混合使用，分段进行漂白。可以单独使用，亦可混合使用，分段进行漂白。n漂白过程中，纤维素不可避免会发生氧化降解，而漂白过程中，纤维素不可避免会发生氧化降解，而漂白时纤维素降解的均匀性比蒸煮时的降解为差，漂白时纤维素降解的均匀性
19、比蒸煮时的降解为差，为此，在制备聚合度相同的浆粕时，采用重蒸（煮）为此，在制备聚合度相同的浆粕时，采用重蒸（煮）轻漂（白）的工艺，能够使聚合度分布更均匀。故轻漂（白）的工艺，能够使聚合度分布更均匀。故漂白的工艺条件必须严格控制。以次氯酸盐作漂白漂白的工艺条件必须严格控制。以次氯酸盐作漂白剂时，通常用氯量为剂时，通常用氯量为1%2%(以绝干浆重量计以绝干浆重量计)。漂白时间漂白时间12小时，温度小时，温度3540，pH值为值为910。n酸处理：其目的是降低浆粕的灰分酸处理：其目的是降低浆粕的灰分，因为纤，因为纤维素与水溶液接触时带负电荷，能吸附各种维素与水溶液接触时带负电荷，能吸附各种金属离子，
20、当浆料中加入酸，能将纤维素吸金属离子，当浆料中加入酸，能将纤维素吸附的金属离子置换出来，生成可溶性的金属附的金属离子置换出来，生成可溶性的金属盐而被除去，从而降低浆粕的灰分。盐而被除去，从而降低浆粕的灰分。n酸处理可用盐酸或硫酸，而盐酸的效果较好，酸处理可用盐酸或硫酸，而盐酸的效果较好，因为生成的氯化物比硫酸盐有更大的溶解度。因为生成的氯化物比硫酸盐有更大的溶解度。酸处理时，通常用酸量为酸处理时，通常用酸量为23（以绝干浆重（以绝干浆重量计），时间量计），时间1小时，温度为常温。小时，温度为常温。n脱水、烘干脱水、烘干n根据需要，浆料可加工成散浆料或浆板，根据需要，浆料可加工成散浆料或浆板，加
21、工散浆料时，先用压辊或离心机脱水，加工散浆料时，先用压辊或离心机脱水，然后开松和烘干；加工浆板时，先在抄浆然后开松和烘干；加工浆板时，先在抄浆机上成形和烘干，然后切成一定规格的浆机上成形和烘干，然后切成一定规格的浆板。不管是散浆或是浆板，烘干温度对纤板。不管是散浆或是浆板，烘干温度对纤维素的反应性能有很大影响，必须根据浆维素的反应性能有很大影响，必须根据浆粕的不同用途加以调节。粕的不同用途加以调节。n（2）预水解苛性钠法）预水解苛性钠法n其其目的是：使原料中的半纤维素（主要是目的是：使原料中的半纤维素（主要是多缩戊糖）水解溶出，而未溶出的半纤维素多缩戊糖）水解溶出，而未溶出的半纤维素也发生结构
22、的变化，以利于在碱蒸煮时继续也发生结构的变化，以利于在碱蒸煮时继续溶出。使部分木素溶出，纤维结构变得松溶出。使部分木素溶出，纤维结构变得松软，有利于蒸煮时药液渗透到纤维组织内部，软，有利于蒸煮时药液渗透到纤维组织内部，保证蒸煮均匀；使纤维的初生壁受到破坏，保证蒸煮均匀；使纤维的初生壁受到破坏，以利于在碱液蒸煮时初生壁脱落，从而提高以利于在碱液蒸煮时初生壁脱落，从而提高浆料的反应性能；水解废液中生成大量的浆料的反应性能；水解废液中生成大量的还原糖或糠醛等，有利于回收和利用。还原糖或糠醛等，有利于回收和利用。n预水解方法分为水预水解、酸预水解和汽预预水解方法分为水预水解、酸预水解和汽预水解。水解。
23、n水预水解：纤维原料在蒸煮前先在加压条水预水解：纤维原料在蒸煮前先在加压条件下用清水蒸煮，由于原料中原有的和在水件下用清水蒸煮，由于原料中原有的和在水解过程中生成的有机酸的作用，就有选择性解过程中生成的有机酸的作用，就有选择性地将半纤维素进行了水解，实际上是一次用地将半纤维素进行了水解，实际上是一次用有机酸进行的预蒸煮。有机酸进行的预蒸煮。例如蔗渣的水预水解例如蔗渣的水预水解的温度通常为的温度通常为160170，浴比为，浴比为1：34，水解时间，水解时间 23小时。小时。n酸预水解：在一定压力下，纤维原料中酸预水解：在一定压力下，纤维原料中的半纤维素能在酸性介质中水解的半纤维素能在酸性介质中水
24、解。酸预水。酸预水解可用无机酸如盐酸、硫酸、亚硫酸或有解可用无机酸如盐酸、硫酸、亚硫酸或有机酸如醋酸等进行。蔗渣、芒杆等进行酸机酸如醋酸等进行。蔗渣、芒杆等进行酸预水解，以用盐酸为多。酸的种类不同，预水解，以用盐酸为多。酸的种类不同，则对纤维素的水解降解作用亦不同。采用则对纤维素的水解降解作用亦不同。采用离解度大的酸如盐酸、硫酸，则更要严格离解度大的酸如盐酸、硫酸，则更要严格控制酸的用量、水解温度和时间，以防止控制酸的用量、水解温度和时间，以防止过多地损害纤维素。例如蔗渣用盐酸预水过多地损害纤维素。例如蔗渣用盐酸预水解时，采用解时，采用1%盐酸，浴比盐酸，浴比1：1012，温，温度为度为165
25、，保温，保温1.52小时。小时。n汽预水解：就是将含水的纤维原料直接通汽预水解：就是将含水的纤维原料直接通往饱和蒸汽进行预水解。往饱和蒸汽进行预水解。蒸汽预水解的作用蒸汽预水解的作用机理与水预水解相同，但蒸汽预水解的操作机理与水预水解相同，但蒸汽预水解的操作简单，蒸汽耗用量少。由于蒸汽预水解时，简单，蒸汽耗用量少。由于蒸汽预水解时，物料中水分少，酸度相对增高，容易造成水物料中水分少，酸度相对增高，容易造成水解不均匀和局部焦化等缺点。解不均匀和局部焦化等缺点。n经过预水解后纤维原料变成经过预水解后纤维原料变成“半浆料半浆料”，但，但它仍基本上保持原来的形状。半浆料经过碱它仍基本上保持原来的形状。
26、半浆料经过碱蒸煮，分散成粗浆，然后再经过精选、精漂、蒸煮，分散成粗浆，然后再经过精选、精漂、脱水、烘干等过程，制成散浆或浆板。脱水、烘干等过程，制成散浆或浆板。n（3）预水解硫酸盐法）预水解硫酸盐法n预水解硫酸盐法是碱法制浆的一种，此法蒸预水解硫酸盐法是碱法制浆的一种，此法蒸煮所用的药液的主要成分，是煮所用的药液的主要成分，是烧碱和硫化钠烧碱和硫化钠。其生产过程及工艺控制，与预水解荷性钠基其生产过程及工艺控制，与预水解荷性钠基本相同。本相同。n蒸煮过程消耗的烧碱和硫化钠用硫酸钠补充，蒸煮过程消耗的烧碱和硫化钠用硫酸钠补充，硫酸钠是在回收蒸煮液（黑液）时加入的。硫酸钠是在回收蒸煮液（黑液）时加入
27、的。当将黑液浓缩并灼烧时，黑液内的有机物即当将黑液浓缩并灼烧时，黑液内的有机物即能将硫酸钠还原而得硫化钠，反应如下：能将硫酸钠还原而得硫化钠，反应如下：nNa2SO4+2C Na2S+2CO2n2.亚硫酸盐法制浆亚硫酸盐法制浆n亚硫酸盐法制浆的工艺过程与荷性钠法相同，亚硫酸盐法制浆的工艺过程与荷性钠法相同，亦可分为原料的准备、蒸煮、精选、精漂、亦可分为原料的准备、蒸煮、精选、精漂、脱水和烘干等过程。脱水和烘干等过程。n亚硫酸盐蒸煮液是用亚硫酸氢盐的亚硫酸盐亚硫酸盐蒸煮液是用亚硫酸氢盐的亚硫酸盐溶液。盐基有钙、钠、铵或镁。溶液。盐基有钙、钠、铵或镁。蒸煮时，纤蒸煮时，纤维原料主要发生下列变化：维
28、原料主要发生下列变化：n（1）木质互在较低温度（）木质互在较低温度（6070）下）下迅速发生磺化反应，生成固态的木质素磺酸。迅速发生磺化反应，生成固态的木质素磺酸。然后固态的木质素磺酸缓慢地水解而溶出。然后固态的木质素磺酸缓慢地水解而溶出。纤维得以分离；纤维得以分离；n（2）半纤维素局部水解成单糖或寡糖而溶出；）半纤维素局部水解成单糖或寡糖而溶出；n（3）在高温、高压和酸液的作用下，纤维细）在高温、高压和酸液的作用下，纤维细胞的初生壁受到破坏，纤维素的反应性能提胞的初生壁受到破坏，纤维素的反应性能提高高；n（4）纤维素的聚合度下降，尤其是木质素大）纤维素的聚合度下降，尤其是木质素大部分溶解之后
29、，聚合度下降更为迅速。生产上部分溶解之后，聚合度下降更为迅速。生产上往往就利用这段时间往往就利用这段时间 来调节浆料的聚合度。来调节浆料的聚合度。树脂在蒸煮时较难除去，但在蒸煮后用温水洗树脂在蒸煮时较难除去，但在蒸煮后用温水洗涤，可除去树脂的大部分。涤，可除去树脂的大部分。n亚硫酸盐蒸煮，通常是采用立式亚硫酸盐蒸煮，通常是采用立式 的蒸煮锅的蒸煮锅分批地进行。分批地进行。蒸煮过程基本上分为两个阶蒸煮过程基本上分为两个阶段：首先是将物料在段：首先是将物料在34小时内逐步加热小时内逐步加热到到105115，并保温，并保温23小时，然后小时，然后再升温至再升温至140145，蒸煮，蒸煮812小时。小
30、时。n粗浆料的精选、精漂、脱水和烘干过程与粗浆料的精选、精漂、脱水和烘干过程与碱法制浆基本相同。碱法制浆基本相同。n亚硫酸盐法制得浆料的反应性能好，浆的亚硫酸盐法制得浆料的反应性能好，浆的得率（对木材而言）较高。得率（对木材而言）较高。二、其它化工原料二、其它化工原料n（一）烧碱（一）烧碱n烧碱俗称固碱、苛性钠、烧碱、火碱，学名氢烧碱俗称固碱、苛性钠、烧碱、火碱，学名氢氧化钠。无色透明结晶体，吸湿性强，易溶于氧化钠。无色透明结晶体，吸湿性强，易溶于水，溶解时放出大量热。暴露空气中吸湿后呈水，溶解时放出大量热。暴露空气中吸湿后呈黏稠状液体，也溶于甘油、乙醇，不溶于乙醚黏稠状液体，也溶于甘油、乙醇
31、，不溶于乙醚和丙酮。腐蚀性强，能破坏纤维和有机组织。和丙酮。腐蚀性强，能破坏纤维和有机组织。高温下能腐蚀碳钢。吸收空气中二氧化碳后，高温下能腐蚀碳钢。吸收空气中二氧化碳后，生成碳酸氢钠和碳酸钠，能与酸类中和成盐。生成碳酸氢钠和碳酸钠，能与酸类中和成盐。n烧碱制造方法有：苛化法、水银电解法和隔膜烧碱制造方法有：苛化法、水银电解法和隔膜电解法。其中，水银电解法和采用离子交换膜电解法。其中，水银电解法和采用离子交换膜的隔膜电解法所生产的产品纯度高，适宜黏胶的隔膜电解法所生产的产品纯度高，适宜黏胶纤维生产用料。纤维生产用料。n黏胶纤维生产对烧碱质量要求很高，含杂质越黏胶纤维生产对烧碱质量要求很高，含杂
32、质越少越好。盐类杂质，如少越好。盐类杂质，如NaCl、Na2CO3等，影等，影响浆粕浸渍时膨润不匀，使碱纤维素黄化不正响浆粕浸渍时膨润不匀，使碱纤维素黄化不正常；盐类又是强电解质，使黏胶熟成过快；烧常；盐类又是强电解质，使黏胶熟成过快；烧碱中的铁和锰等杂质，能使碱纤维素老成加快；碱中的铁和锰等杂质，能使碱纤维素老成加快；此外。铁质还影响黏胶过滤，或者受氧化作用此外。铁质还影响黏胶过滤，或者受氧化作用生成有色物质，斑染纤维。生成有色物质，斑染纤维。（二）二硫化碳（二）二硫化碳n外观为无色或淡黄色透明油状液体，易燃、外观为无色或淡黄色透明油状液体，易燃、有毒，有恶臭，但纯有毒，有恶臭，但纯CS2并
33、无恶臭，只有微并无恶臭，只有微弱芳香味，弱芳香味，CS2恶臭来自于无机的或有机的恶臭来自于无机的或有机的硫化物杂质。硫化物杂质。nCS2沸点沸点46.4，是一种优良溶剂，也是一，是一种优良溶剂，也是一种无色易挥发的可燃液体。种无色易挥发的可燃液体。CS2气体与空气气体与空气混合后有强烈爆炸性。混合后有强烈爆炸性。CS2对人体有毒性，对人体有毒性，能通过呼吸系统和皮肤进入人体，因此，能通过呼吸系统和皮肤进入人体，因此，在生产、运输、贮存和使用等过程中应采在生产、运输、贮存和使用等过程中应采取特别相应的安全措施。取特别相应的安全措施。nCS2在水中溶解度很小（在水中溶解度很小（20时时0.2%），
34、），比重又大，因此运输、贮存时多用水封。比重又大，因此运输、贮存时多用水封。（三）硫酸（三）硫酸n黏胶生产用硫酸要有较高的纯度，而且其黏胶生产用硫酸要有较高的纯度，而且其中氧化氮、铁、铅等杂质不能过多。黏胶中氧化氮、铁、铅等杂质不能过多。黏胶纤维生产用硫酸主要配置黏胶纤维凝固浴。纤维生产用硫酸主要配置黏胶纤维凝固浴。（四）硫酸钠（四）硫酸钠n硫酸钠（硫酸钠（Na2SO410H2O）又名芒硝，无色）又名芒硝，无色晶体，带苦咸味。相对密度晶体，带苦咸味。相对密度1.462，熔点，熔点324；100时失去全部结晶水转化为晶时失去全部结晶水转化为晶体。工业用无水硫酸钠又名元明粉，含硫体。工业用无水硫酸
35、钠又名元明粉，含硫酸钠酸钠9097%。黏胶纤维生产用硫酸钠主。黏胶纤维生产用硫酸钠主要配置黏胶纤维凝固浴。要配置黏胶纤维凝固浴。（五）硫酸锌（五）硫酸锌n硫酸锌（硫酸锌（ZnSO47H2O）又名白矾，无色晶）又名白矾，无色晶体，相对密度体，相对密度1.966，是黏胶纤维凝固浴组，是黏胶纤维凝固浴组分。分。（六）水（六）水n黏胶纤维生产耗用的水量大，水质要求高，黏胶纤维生产耗用的水量大，水质要求高，根据用途的不同，黏胶纤维用水通常分为根据用途的不同，黏胶纤维用水通常分为工艺用水（用于溶液配制、纤维洗涤等）工艺用水（用于溶液配制、纤维洗涤等）和一般用水（用于冷却、洗涤等）。一般和一般用水（用于冷却
36、、洗涤等）。一般用水是经过混凝和过滤处理的清净水；而用水是经过混凝和过滤处理的清净水；而工艺用水则需经过混凝、过滤并经软化处工艺用水则需经过混凝、过滤并经软化处理的软水，其硬度不超过理的软水，其硬度不超过0.10.3。n1.简述黏胶纤维工艺过程。简述黏胶纤维工艺过程。n1.黏胶纤维生产对浆粕的质量要求是什么？黏胶纤维生产对浆粕的质量要求是什么？n2.简述浆粕的生产工艺过程。简述浆粕的生产工艺过程。n3.黏胶纤维生产所用相关的化工原料有哪黏胶纤维生产所用相关的化工原料有哪些？些？第二节：黏胶短纤维的后处理第二节：黏胶短纤维的后处理n经纺丝、集束、拉伸、切断（或未切断）的经纺丝、集束、拉伸、切断（
37、或未切断）的黏胶纤维含有一系列杂质，包括丝条所带出黏胶纤维含有一系列杂质，包括丝条所带出的硫酸（约占丝束重的硫酸（约占丝束重1%1.2%）、硫酸盐）、硫酸盐（占（占12%14%）、胶态硫磺（占）、胶态硫磺（占1%1.5%）以及附着在纤维上的钙、铁的金属盐，这些以及附着在纤维上的钙、铁的金属盐，这些杂质一部分在纤维表面，一部分包埋在纤维杂质一部分在纤维表面，一部分包埋在纤维内部，会影响纤维外观、手感，严重损害纤内部，会影响纤维外观、手感，严重损害纤维性能，故必须通过后处理过程加以清除。维性能，故必须通过后处理过程加以清除。同时，纤维在必要时所进行的漂白及上油也同时，纤维在必要时所进行的漂白及上油
38、也同样是纤维后处理工艺过程中的一部分。同样是纤维后处理工艺过程中的一部分。n黏胶纤维后处理项目有水洗、脱硫、漂白、酸黏胶纤维后处理项目有水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油、烘干和打包。通常的工艺流程，根洗、上油、烘干和打包。通常的工艺流程，根据丝束是否被切断，后处理可以分成四种方式据丝束是否被切断，后处理可以分成四种方式 n目前很多生产厂采用切断后再进行后处理的方目前很多生产厂采用切断后再进行后处理的方法，其工艺流程如下：法，其工艺流程如下：n 水洗水洗 脱硫脱硫 水洗水洗 漂白漂白 水洗水洗 酸洗酸洗 水洗水洗 上油上油 烘干烘干 打包打包 n其中，漂白过程可根据需要取舍，例如纺制深其中，漂白过程
39、可根据需要取舍，例如纺制深色织物的普通黏胶短纤维就无需要漂白。色织物的普通黏胶短纤维就无需要漂白。（一）黏胶短纤维后处理工艺控制n水洗可除去纤维上的硫酸、硫酸盐和丝条水洗可除去纤维上的硫酸、硫酸盐和丝条表面上部分硫磺，因此后处理的第一步就表面上部分硫磺，因此后处理的第一步就是水洗。而且每经脱硫、漂白、酸洗等化是水洗。而且每经脱硫、漂白、酸洗等化学处理后，仍需进行水洗，以除去药液和学处理后，仍需进行水洗，以除去药液和生成的杂质。在进行水洗时，工艺上控制生成的杂质。在进行水洗时，工艺上控制下列因素：下列因素：1水洗水洗 n水质水质：洗涤水的质量对纤维的质量有很大：洗涤水的质量对纤维的质量有很大的影
40、响。如用硬水处理，则由于水的硬度的影响。如用硬水处理，则由于水的硬度高，水中含有大量的镁盐、钙盐，在以后高，水中含有大量的镁盐、钙盐，在以后上油等处理时所用的油剂往往会与钙盐、上油等处理时所用的油剂往往会与钙盐、镁盐等作用，而生成不溶性的钙皂或镁皂，镁盐等作用，而生成不溶性的钙皂或镁皂，黏附在纤维表面。水中如含有较多的铁质黏附在纤维表面。水中如含有较多的铁质会使纤维在脱硫时产生黑褐色的硫化亚铁。会使纤维在脱硫时产生黑褐色的硫化亚铁。因此，后处理水洗所用的水，必须是具有因此，后处理水洗所用的水，必须是具有较高纯度的软水。较高纯度的软水。n水温水温：一般控制为：一般控制为6070。温度高，杂。温度
41、高，杂质去除较干净，但热能消耗增多，车间散质去除较干净，但热能消耗增多，车间散发的蒸汽雾增大。发的蒸汽雾增大。n水循环量：水循环量：洗水量大，则纤维漂洗得较干洗水量大，则纤维漂洗得较干净，但必然消耗更多水和蒸汽。为了节约净，但必然消耗更多水和蒸汽。为了节约用水，除了第一道水洗和脱硫后洗过的水用水，除了第一道水洗和脱硫后洗过的水全部排放外，其余各道水洗的水一般都经全部排放外，其余各道水洗的水一般都经回收后，部分循环使用。回收后，部分循环使用。2脱硫 n从纺丝机出来的纤维上黏附着从纺丝机出来的纤维上黏附着1%1.2%的的硫磺，这些硫磺的存在会使纤维带有淡黄硫磺，这些硫磺的存在会使纤维带有淡黄色，并
42、使丝条有粗硬的感觉，此外纤维表色，并使丝条有粗硬的感觉，此外纤维表面附着硫磺，在以后的纺织加工中产生灰面附着硫磺，在以后的纺织加工中产生灰尘，恶化车间环境，脱硫不净对机械设备尘，恶化车间环境，脱硫不净对机械设备也有腐蚀作用。也有腐蚀作用。n纤维表面的硫的较大部分能用纤维表面的硫的较大部分能用7080或或更高温度的热水洗去。水洗以后纤维上的更高温度的热水洗去。水洗以后纤维上的含硫量下降至含硫量下降至0.250.4%。纤维内部的胶。纤维内部的胶质硫是以胶体质点状态存在的，不能用水质硫是以胶体质点状态存在的，不能用水洗去，必须借助于化学药剂，使与其生成洗去，必须借助于化学药剂，使与其生成可溶性的多硫
43、化物和硫代硫酸盐而除去。可溶性的多硫化物和硫代硫酸盐而除去。脱硫使纤维上含硫量降低到脱硫使纤维上含硫量降低到0.050.1%或或更低。常用的脱硫剂有氢氧化钠、亚硫酸更低。常用的脱硫剂有氢氧化钠、亚硫酸钠、硫化钠等。钠、硫化钠等。n（1）氢氧化钠脱硫）氢氧化钠脱硫：氢氧化钠与硫作用，其：氢氧化钠与硫作用，其反应式如下：反应式如下：n6NaOH4S2Na2SNa2S2O33H2On氢氧化钠脱硫作用最为强烈。因为它在水溶氢氧化钠脱硫作用最为强烈。因为它在水溶液中的离解度高，液中的离解度高，OH-离子浓度很大，即碱性离子浓度很大，即碱性大，使纤维剧烈膨化，纤维内层的硫容易脱大，使纤维剧烈膨化，纤维内层
44、的硫容易脱出，因此脱硫速度很快。但同时使纤维素大出，因此脱硫速度很快。但同时使纤维素大分子间的键大大变弱，纤维容易被空气中的分子间的键大大变弱，纤维容易被空气中的氧所氧化，使纤维的断裂强度下降（特别是氧所氧化，使纤维的断裂强度下降（特别是湿态强度），断裂延伸率也相应地降低。普湿态强度），断裂延伸率也相应地降低。普通黏胶短纤维厂采用这种方式脱硫，通黏胶短纤维厂采用这种方式脱硫，一般控一般控制温度制温度6575，浓度，浓度37g/L。n（2）亚硫酸钠脱硫）亚硫酸钠脱硫：亚硫酸钠与硫作用，：亚硫酸钠与硫作用，其反应式如下：其反应式如下：nNa2SO34SNa2S2O3n亚硫酸钠脱硫速度慢，作用温和，
45、因它在水亚硫酸钠脱硫速度慢，作用温和，因它在水溶液内的溶液内的OH-离子浓度较低，使纤维膨化较离子浓度较低，使纤维膨化较小，又因为亚硫酸钠是一种还原剂，对纤维小，又因为亚硫酸钠是一种还原剂，对纤维有保护作用，纤维不易被氧化，纤维损伤小，有保护作用，纤维不易被氧化，纤维损伤小，脱硫后纤维手感好，对设备腐蚀小。普通黏脱硫后纤维手感好，对设备腐蚀小。普通黏胶长丝厂采用这种方式脱硫，胶长丝厂采用这种方式脱硫，一般控制温度一般控制温度6575，浓度，浓度1025g/L。n（3）硫化钠脱硫）硫化钠脱硫：硫化钠与硫作用，其反应式如下：硫化钠与硫作用，其反应式如下：nNa2SH20NaHSNaOHnNa2SS
46、Na2S2n应用硫化钠脱硫，其作用与氢氧化钠基本相同。但是应用硫化钠脱硫，其作用与氢氧化钠基本相同。但是它的碱性较氢氧化钠为弱。由于硫化钠本身是一种还它的碱性较氢氧化钠为弱。由于硫化钠本身是一种还原剂，因此在脱硫时能防止纤维素的氧化，使纤维在原剂，因此在脱硫时能防止纤维素的氧化，使纤维在脱硫后有关质量指标不致有很大的下降。硫化钠本身脱硫后有关质量指标不致有很大的下降。硫化钠本身还能溶解硫，所以脱硫比氢氧化钠更充分，使所得纤还能溶解硫，所以脱硫比氢氧化钠更充分，使所得纤维白度较高。用硫化钠脱硫的缺点是，硫化钠内含有维白度较高。用硫化钠脱硫的缺点是，硫化钠内含有大量的硫化亚铁很难从脱硫液中去除，往
47、往会使纤维大量的硫化亚铁很难从脱硫液中去除，往往会使纤维上产生黑色条纹或斑点。普通黏胶短纤维厂可以采用上产生黑色条纹或斑点。普通黏胶短纤维厂可以采用这种方式脱硫，这种方式脱硫，一般控制温度一般控制温度6070，浓度，浓度25g/L。3漂白 n漂白是为了提高纤维白度，以改善织物外观。漂白剂漂白是为了提高纤维白度，以改善织物外观。漂白剂通常采用次氯酸钠、过氧化氢和亚氯酸钠等。近年正通常采用次氯酸钠、过氧化氢和亚氯酸钠等。近年正在研究无氯漂白工艺。在研究无氯漂白工艺。nNaOCl能与纤维上不饱和的有色物质起加成反应，或能与纤维上不饱和的有色物质起加成反应，或使其氯化，从而达到漂白效果。通常控制漂白液
48、的使其氯化，从而达到漂白效果。通常控制漂白液的pH值为值为810，含活性氯，含活性氯11.2g/L，在常温下漂白。使，在常温下漂白。使用用NaOCl做漂白剂的优点是，它在常温下进行漂白，做漂白剂的优点是，它在常温下进行漂白，配制漂白液的方法比较简单。缺点是，配制漂白液的方法比较简单。缺点是，NaOCl溶液不溶液不稳定，在使用过程中稳定，在使用过程中pH值容易发生变化。当值容易发生变化。当pH值小值小于于8，纤维易受到损伤，纤维易受到损伤，NaOCl会大量地分解，而且会大量地分解，而且得到的纤维白度不高；当得到的纤维白度不高；当pH值大于值大于10，纤维素虽不，纤维素虽不致受破坏，但有色物质不易
49、被氧化。此外，致受破坏，但有色物质不易被氧化。此外，NaOCl在在弱碱性溶液中会腐蚀塑料、软橡皮等制成的机器零件。弱碱性溶液中会腐蚀塑料、软橡皮等制成的机器零件。纤维经漂白后需进行水洗。纤维经漂白后需进行水洗。nH2O2在碱性介质中分解，释出原子态氧，将纤维上在碱性介质中分解，释出原子态氧，将纤维上的有色杂质氧化，生成淡色或无色物质，通常控制的有色杂质氧化，生成淡色或无色物质，通常控制漂白浴液含漂白浴液含H2O212g/L，pH值值88.5，浴温，浴温6070。H2O2漂白是在弱碱性介质（漂白是在弱碱性介质（pH88.5）中进行的，此时纤维素不发生分解。为了避免中进行的，此时纤维素不发生分解。
50、为了避免H2O2在碱性介质中分解过多，可在浴液内添加稳定剂，在碱性介质中分解过多，可在浴液内添加稳定剂，如水玻璃、磷酸盐、镁盐等。如水玻璃、磷酸盐、镁盐等。H2O2的漂白作用较的漂白作用较NaOCl缓和，漂白后纤维的白度不很高，但纤维的缓和，漂白后纤维的白度不很高，但纤维的强度降低少。用强度降低少。用H2O2漂白时，不能去除金属氧化物，漂白时，不能去除金属氧化物，如要去除氧化铁，必须进如要去除氧化铁，必须进步进行酸洗。采用步进行酸洗。采用H2O2漂白，可与上油过程同时进行，漂白后不需再进行漂白，可与上油过程同时进行，漂白后不需再进行水洗，纤维上残留的水洗，纤维上残留的H2O2在干燥机中的高温下
