《汉麻杆芯粘胶生产技术研究－张华.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汉麻杆芯粘胶生产技术研究－张华.ppt（65页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、汉麻杆芯粘胶生产技术研究,张 华,总后勤部军需装备研究所,主要内容,再生纤维素纤维现状 汉麻杆芯粘胶生产技术研究 汉麻杆芯粘胶性能研究 汉麻杆芯阻燃粘胶研究,一、再生纤维素纤维现状,再生纤维素纤维现有品种,铜氨纤维 粘胶纤维 醋酸纤维 NMMO溶剂法纤维素纤维 NaOH溶解法纤维素纤维 ZnCl2溶解法纤维素纤维 纤维素氨基甲酸酯纤维 其中粘胶纤维是再生纤维素纤维中产量最大的品种。,纤维素纤维的产量,由于粘胶纤维生产工艺流程长，“三废”污染大，原料资源较紧张，生产成本较高，加上合成纤维发展快等原因，许多国家自20世纪70年代起，就不再把粘胶纤维的生产作为重点发展对象。 然而随着消费重新向天然纤
2、维回归，以及技术进步，粘胶纤维的需求在近十几年来，又逐渐上升。,纤维素纤维的产量,1999年，全世界粘胶纤维的产量约为196.2万吨，随后，由于溶液法纺丝技术的应用，西方发达国家再生纤维素纤维的产能主要转向更环保、高强的Lyocell纤维。 但在我国，粘胶纤维产量却呈现高速增长的态势。自20世纪80年代开始，基本上每10年翻一翻，2000年产量56.42万吨，2003年80.2万吨，2004年96.61万吨，2005年已突破100万吨。目前我国粘胶产量占全球粘胶产量1/4，居世界第一。,粘胶纤维的原料,粘胶纤维的原料主要有两种： 国外多为木材，全世界平均森林履盖率为32.3%，木材是一种紧缺资
3、源。 我国森林履盖率为12.9，木材更是一种稀缺资源。因此粘胶主要原料为棉短绒。但我国是纺织大国，每年棉花加工需求是800多万吨，而实际产量不超过620万吨，每年需进口棉花200万吨。 随着粘胶产能的增加，寻找新的粘胶原料已是当务之急。,粘胶纤维的生产技术,目前，传统的粘胶生产技术没有根本性的变化，粘胶纤维生产中对生态环境的严重污染是环境与发展中 最为突出的矛盾。 因此，采用新的生产工艺，减少生产过程中的污染，是粘胶发展中必须解决的问题。 目前，新的低污染生产技术主要有： 电子束处理浆粕工艺； 连续闪爆处理浆粕工艺； 采用无毒尿素替代二硫化碳工艺； 无锌纺丝工艺等。,二、汉麻杆芯粘胶生产技术研
4、究,汉麻杆芯原料分析,汉麻杆芯粘胶成本分析,从汉麻杆芯原料分析可以看出，理论上22.5公斤汉麻杆芯即可生产1公斤粘胶纤维，实际生产由于不可避免的损耗，1公斤粘胶需耗用3公斤汉麻杆芯。而目前市场上每公斤汉麻杆芯成本不超过0.5元，与棉短绒相比，每吨粘胶的原料成本降低了近几千元。,汉麻杆芯浆粕蒸煮工艺研究,汉麻杆芯浆粕蒸煮法的确定：汉麻杆芯浆粕可以采取几种方法制得，这些方法有：大火碱法、硫酸盐法、预水解硫酸盐法等。我们在有关资料介绍及对上述几种制浆方法分别试验的基础上，确定了预水解硫酸盐法制浆工艺，进行了四因素三水平的正交试验，确定了影响制浆浆粕质量的主要因素。找出了最佳工艺条件，并通过平行试验，
5、确定了最终制浆工艺方案。,汉麻杆芯蒸煮工艺正交试验方案及测试结果,汉麻杆芯浆粕蒸煮工艺影响因素,对甲纤含量：保温时间是重要影响因素； 对粘度：NaOH用量是重要影响因素； 对聚合度：保温时间、NaOH用量均是重要影响因素； 对残碱： NaOH用量是重要影响因素。,汉麻杆芯浆粕蒸煮工艺,根据对汉麻杆芯浆粕蒸煮工艺影响因素的分析研究，并在正交试验的基础上进行了平行试验，确定汉麻杆芯浆粕蒸煮工艺为： NaOH：2426； 硫化度：2025； 保温温度：167175 保温时间：180min左右。,汉麻杆芯浆粕蒸煮工艺流程,备料预浸预水解硫酸盐法蒸煮 水洗（除渣、氯化）脱氯酸处理水 洗碱精制水洗次氯酸钠
6、漂白脱氯 酸处理水洗干燥,汉麻杆芯浆粕质量检测结果,汉麻杆芯浆粕与棉浆粕微分重量分布图,几种浆粕的X光衍射图,汉麻杆芯浆粕成品的电镜照片（180） 汉麻杆芯浆粕成品的电镜照片（200）,汉麻杆芯纺丝工艺研究,汉麻杆芯纺丝工艺流程为：,汉麻杆芯粘胶纺丝过程中主要化学反应,浸渍：浸渍过程中，纤维素与碱发生反应生成碱纤维素 C6H10O5+NaOH C6H10O4ONa+H2O,汉麻浆浸、压、粉后情况,浆粕浸渍液中半纤含量,浆泊浸液的温度变化图,碱纤铜氨粘度与老成数据,磺化：碱纤维素与二硫化碳反应生成纤维素磺酸酯 主反应： C6H10O4ONa+CS2 C6H10O4OSCSNa 副反应： CS2+
7、4NaOH Na2CO3+2NaHS+H2O 2CS2+4NaOH Na2CO3+Na2CS3+H2S+H2O 3CS2+6NaOH 2Na2CS3+Na2CO3+3H2O 2CS2+6NaOH Na2SNa2CO3+Na2CS3+3H2O,过滤值、酯化度测试值,粘胶溶液粘度随熟成时间变化图,粘胶熟成度随时间变化曲线,成形：纤维素磺酸酯与硫酸反应重新生成纤维素纤维 主反应： C6H10O4OSCSNaH2SO4 C6H5O5+NaHSO4+CS2 副反应：各种杂质被硫酸分解 Na2CS3+ H2SO4 Na2SO4+CS2+H2S Na2S + H2SO4 Na2SO4+H2S Na2SX +
8、 H2SO4 Na2SO4+H2S(X-1)S Na2SO3+ H2SO4 Na2SO4+SO2+H2O Na2S2O3+ H2SO4 Na2SO4+H2O+SO2+S,纺丝液温度与纤维强度关系曲线,三、汉麻杆芯粘胶结构与性能研究,汉麻杆芯粘胶的形态结构,汉麻杆芯粘胶横截面电镜照片,汉麻杆芯粘胶纵向电镜照片,棉短绒粘胶横截面电镜照片,棉短绒粘胶纵向电镜照片,X衍射法测取向度结果,几种粘胶长丝的X衍射强度曲线,粘胶长丝力学拉伸测试结果,汉麻杆芯粘胶纤维断口形貌 棉浆粘胶纤维断口形貌,四种粘胶长丝的DSC曲线,四种粘胶长丝的TG曲线(氮气中),相对湿度与回潮率的关系曲线,汉麻杆芯粘胶与棉浆粘胶纤维
9、的干燥曲线,汉麻杆芯粘胶与棉浆粘胶纤维的上染速率曲线,汉麻杆芯粘胶纤维抗菌抑菌性实验结果,抑菌机理,汉麻杆芯粘胶纤维的抗菌抑菌机理尚不完全清楚，但经过试验认为，它的抗菌抑菌性主要有两方面原因 ： 一是化学成分抗菌。汉麻杆芯中含有含有多种活性酚类物质和无机盐，微量的、化学稳定的汉麻酚类物质即使经苛刻的条件，仍然能够残留在汉麻杆芯粘胶纤维之中，以纤维素、木质素为载体，结合在纤维素、木质素的分子链上，形成三维空间网状结构。,二是重金属成份抗菌。通过ICP-AES分析获得了汉麻植株中各种元素含量，发现其中含有Ag、Cu、Zn、Cr等多种抑菌性金属元素，抗菌金属元素接触到细菌时，破坏其细胞壁或穿过细胞壁
10、进入细菌内破坏其传导组织，从而使细菌死亡，起到抗菌作用。,汉麻杆芯中金属元素含量,四、汉麻杆芯阻燃粘胶研究,阻燃粘胶纤维的加工方法一般有反应型和添加型两种。添加型是在粘胶纤维进行纺丝时将阻燃剂成份加入，加工虽然简单，成本较低，只要阻燃剂的筛选合适，也可以取得良好的阻燃效果。目前具有实际应用效果的阻燃剂有数十种之多。,粘胶原液添加型阻燃剂,总后军需装备研究所以汉麻杆芯粘胶为基体，筛选了一添加型有机阻燃剂，通过纺前注射的方法，研制成功一种极限氧指数达到28.1的新型阻燃粘胶纤维，并对其结构、性能进行了研究。,汉麻杆芯粘胶长丝 汉麻杆芯阻燃粘胶长丝,阻燃粘胶的形态结构,阻燃粘胶纤维的结晶结构,X射线
11、衍射强度曲线,从图中可见，添加了阻燃剂后，粘胶的衍射峰强度明显减少，说明阻燃剂的添加导致了结晶度的下降。分析其原因： 1、可能是具有刚性六元环结构的阻燃剂分子分散在大分子之间，与不同的纤维素分子形成氢键，阻碍了纤维素分子间相互靠近，从而使纤维素分子不易结晶，并且降低晶体生长速度，结晶速度的下降使其结晶度降低。,2、由于添加的阻燃剂是疏水性分子，它的存在导致纤维成形过程中Zn2+扩散速度下降，在粘胶细流中渗透深度下降，纤维素磺酸锌形成的数量减少，晶核的生成速度降低，结晶速度下降，结晶度下降。,a、汉麻杆芯粘胶 b、汉麻杆芯阻燃粘胶 汉麻杆芯粘胶和汉麻杆芯阻燃粘胶小角散射图,阻燃粘胶纤维的拉伸性能
12、,两种粘胶长丝纤维的力学性能,阻燃粘胶纤维的热学性能,两种粘胶长丝的TG曲线(空气和氮气中),两种粘胶长丝的TG特征参数,两种粘胶长丝的DSC曲线,阻燃机理,试制的阻燃粘胶，其阻燃机理主要有两种：一是凝聚相阻燃，TG曲线表明，阻燃粘胶分解温度大大提前，实质是含磷阻燃剂在受热时分解释放磷酸、偏磷酸和聚磷酸，形顾一种不挥发的保护膜，从而隔绝空气。且偏磷酸和聚磷酸是强脱水剂，可使纤维脱水而留下焦炭，脱水反应抑制左旋葡萄糖的生产反应，生成的焦炭使内部的纤维素与氧的接触隔绝，使燃烧窒息。同时，阻燃剂分解时产生N2、C2O、NH3和H2O等等气体，这些气体阻断了氧的供应，实现阻燃增效和协同的作用。,二是中断热交换机理类的阻燃，DSC曲线表明，阻燃剂分解后，在温度为在291.03和327.99时生成了发生新的反应，吸收了大量的热量，从而避免了纤维素的分解，起到阻燃的作用。,报告结束，谢谢大家！,