Lyocell纖維紡絲原液穩(wěn)定性關(guān)鍵影響因素研究.pdf

1、以“制造棉花”取代“種植棉花”的政策在我國(guó)由來(lái)已久，所以，至今我國(guó)仍然是粘膠纖維產(chǎn)量最大的國(guó)家。時(shí)至今日，面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境和能源問(wèn)題，粘膠纖維高污，染高能耗的現(xiàn)實(shí)決定了該產(chǎn)業(yè)終將被淘汰的命運(yùn)。早在上個(gè)世紀(jì)后期，國(guó)外便出現(xiàn)了溶劑法纖維素纖維(Lyocell纖維)生產(chǎn)工藝，然而歷年來(lái)一直對(duì)中國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖。近年來(lái)，國(guó)外相關(guān)專利保護(hù)期限將近，國(guó)外企業(yè)開始向中國(guó)進(jìn)行技術(shù)輸出。相當(dāng)一段時(shí)間以來(lái)，國(guó)內(nèi)關(guān)于Lyocell纖維的研究仍然集中于纖維的結(jié)

2、構(gòu)以及相關(guān)工藝方面，對(duì)紡絲過(guò)程中副反應(yīng)的研究相對(duì)薄弱。然而，在國(guó)內(nèi)Lyocell纖維工廠建設(shè)過(guò)程尤其是設(shè)備的加工定制過(guò)程中，對(duì)紡絲原液化學(xué)穩(wěn)定性問(wèn)題頻頻涉及，所以迫切需要對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的研究。
　　本論文研究中，在實(shí)驗(yàn)室條件下通過(guò)間接溶解工藝制備了不含穩(wěn)定劑、含單一穩(wěn)定劑和含復(fù)合穩(wěn)定劑的三種Lyocell纖維紡絲原液，并分別就產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的金屬離子、酸、高溫等因素對(duì)紡絲原液穩(wěn)定性的影響展開了研究。采用紡絲原液的表觀黏度變化和

3、N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)提取液的紫外-可見吸收光譜分別表征纖維素降解程度以及NMMO分解程度。此外，研究了各影響因素的作用效果以及作用機(jī)理，并將研究結(jié)果轉(zhuǎn)化為與生產(chǎn)相關(guān)的結(jié)論。
　　通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，不含穩(wěn)定劑的Lyocell纖維紡絲原液（本文稱為纖維素/NMMO/水三元體系）自身穩(wěn)定性較差，并不能滿足生產(chǎn)需要。本文將各常用穩(wěn)定劑單獨(dú)使用，并進(jìn)行相關(guān)研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，羥胺(HA)與1，2-環(huán)己二胺四乙酸(CDTA)雖可在一定

4、程度上抑制NMMO的分解，但其對(duì)纖維素的降解有促進(jìn)作用;沒食子酸丙酯在單獨(dú)作用時(shí)雖然不會(huì)引起纖維素的降解，但沒食子酸丙酯的分解產(chǎn)物會(huì)引起NMMO溶液較深的顏色變化，以至于影響最終產(chǎn)品的外觀。即目前單一的穩(wěn)定劑體系并不能制備出高品質(zhì)的Lyocell纖維紡絲原液，為實(shí)現(xiàn)Lyocell纖維紡絲原液的穩(wěn)定化目標(biāo)，需要采用多種穩(wěn)定劑配合使用這一方案。
　　本文采用了一種目前被廣泛使用的，復(fù)合穩(wěn)定劑方案，制備出了含復(fù)合穩(wěn)定劑的堿性Lyocel

5、l纖維紡絲原液，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在無(wú)外界干擾情況下，紡絲原液可在98℃溫度條件下保持性質(zhì)穩(wěn)定;該紡絲原液容許存在的最大鐵含量在0.050mg/g左右，最大銅含量不超過(guò)0.098mg/g;在儲(chǔ)存和輸送過(guò)程中允許的最高溫度為110℃左右;纖維素溶解之前活化階段殘留酸對(duì)紡絲原液穩(wěn)定性的影響可忽略不計(jì)。
　　除了考察各因素的影響效果外，同時(shí)探究了內(nèi)部機(jī)理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了Lyocell纖維紡絲原液中NMMO分解過(guò)程可分為五個(gè)階