第二章再生纤维素纤维

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2、纤维素的分类
根据纤维素在特定条件下在17.5%NaOH溶液中溶解毒的 不同分为：α-纤维素和半纤维素 α-纤维素：植物纤维素在特定的条件下不溶于20℃，用 17.5%NaOH溶液那部分纤维素； 聚合度＞200
半纤维素：浆粕在20℃，用17.5%NaOH溶液处理45min， 溶解的那部分纤维素。 其中溶解部分中用醋酸中和又重新 沉淀分离出来的那部分称β纤维素：聚合度140～200；不能 沉淀出来的称γ纤维素：聚合度10~140）

３．浆粕的混合：

目的：减少或消除各批浆粕间品质的差异 原则：混粕批数：6～16个批号；批数越多→混粕均匀性↑→粘胶质量稳定
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（二）碱纤维素的制备

浆粕在18%左右的烧碱溶液中，纤 维素与烧碱作用，生成碱纤维素；同 时浆粕膨胀，使浆粕中的半纤维素和 其它杂质溶出，这个过程称为浸渍， 又称碱化。
除非纤维素杂质 和提高浆粕的反 应能力
提高纯度和 反应性能
提高白度和 反应能力
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生产车间
棉浆粕
浆粕包装车间
产品检验
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2、浆粕的质量要求
（1）纯度高 α-纤维素↑→制得纤维质量↑ →浆粕生产成本↑ 长丝浆：α-纤维素＞95.5%（棉浆）；90%（木浆）
短纤浆：α-纤维素＞92%（棉浆）；88%（木浆）
羟基发生反应，生成不同的纤维素衍生物。
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酸对纤维素的作用： 甙键具有缩醛键的性质→酸→水解作用→甙键发生断裂→ 聚合度↓ 氧化剂对纤维素的作用： 纤维素是多羟基化合物→氧化剂→分子链断裂→聚合度↓ ——伯羟基（-CH2OH）氧化成醛基（CHO），并可继续 氧化成羧基。 ——链末端环节中的还原性基团氧化成羧基。 ——葡萄糖酐环节中C（2）和C（3）上羟基氧化成醛基， 并可继续氧化成羧基 ——C（2）和C（3）上的羟基在环不破裂下氧化成一个 酮基或二个酮基。 28

（1）浸渍时间： 碱纤维素生成：2～5min；半纤维素溶出45min（静止）；


古典法浸渍：60～120分钟；
连续式浸渍：浸渍时搅拌，7～15min（主浸渍） +30min（辅助浸渍） 浸渍时间↑↑→纤维素膨化↑↑→压榨困难

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粘胶原液的制造：古典法、连续法、五合机法

古典法：
生产工艺流程均需分开进行，属间歇式生产，此 方法浸渍温度低，制得的碱纤维素质量最好，但 生产工序多，浸渍时间长，设备多，生产周期长， 劳动强度大，劳动生产率低，故此法已被淘汰。 其工艺流程如下：
品种 聚合度 品种 聚合度
富纤用浆粕
人造棉用浆粕
780±25
500±20
人造丝用浆粕
帘子线用浆粕
550～600
930±30
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（6）反应性能：
定义：制取粘胶所需的CS2的最小量。 反应性能好的浆粕，消耗较少量的二硫化碳
和烧碱，就能制得过滤性能好的粘胶
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第三节 粘胶原液的制备
四个过程：
尔纤维。 （3）纤维素氨基甲酸酯法：纤维素氨基甲酸 酯纤维 （4）闪爆法：新纤维素纤维 （5）熔融增塑纺丝法：新纤维素纤维
4
四、粘胶纤维概述 1、分类
5
粘 胶 纤 维
粘胶短纤维
普通粘胶长丝
有色粘胶长丝
抗菌粘胶长丝
6
长 丝
短 纤
绣 花 线
7
有光长丝
半光长丝
8
2、粘胶纤维的性能
（1）吸湿性是普通化纤中最好的（通常条件 回潮率13％，比棉好）。 （2）染色性好，色谱齐全，色泽鲜艳。 （3）断裂强度比棉小；湿强小于干强（干强 的40％～50%）,不耐水洗。 （4）易燃烧 （5）耐碱不耐酸（较棉差）。 （6）悬垂性好，易皱，尺寸稳定性差。
马 尾 松
水杉
杉木
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2. 阔叶材（hardwood）
叶子多为宽阔状，材质坚硬，称之为硬木，造纸工业中使用 的是材质较松软的品种，如杨、桉、柳、楹木、相思木等。
三倍体毛白杨
尾叶桉
马占相思12
（二）非木材纤维原料
① 禾本科纤维原料： 竹子、芦苇、荻、芒秆、甘蔗渣、麦草等。
甘蔗渣
芦苇
竹子
麦草
稻草
玉米杆
重复单元：纤维二糖
单元间的键合：1-4苷键 化学式（C6H10O5）n
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（2）纤维素大分子化学结构特征
A、大分子链由β-D-葡萄糖剩基通过1,4-苷键连接而成， 含大量苷键（缩醛性质）。
B、相邻葡萄糖环倒置，大分子对称性良好，结构规整，
具有较高的结晶性能。
C、每个葡萄糖剩基（不包括两端）有3个自由羟基， 其中C2、C3仲醇基，C6伯醇基。具有醇羟基的特性。 分子间可形成氢键。
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（3）半纤维素含量少
半纤维素的危害：

影响浸渍：半纤维素→溶于碱液→碱液粘度↑→碱液向浆粕内部的扩 散↓→浆粕中半纤维素溶出率↓→碱纤维素质量不匀

延长老成时间：半纤维素平均聚合度＜纤维素平均聚合度→潜在链末 端基（醛基）潜在数量↑→醛基易被氧化→消耗反应介质中的氧→碱 纤维素老化时间↑
影响黄化：半纤维素→黄化速度比甲纤快→消耗CS2↑→碱纤维素酯 化↓→黄酸酯溶解↓ 影响粘胶过滤：半纤维素→碱纤维素酯化度↓→黄酸酯溶解↓→粘胶过 滤↓ →其末端潜在醛基氧化成的羧基与灰分中的金属离子（Fe2+、 Mn2+、Ca2+、Mg2+）形成粘性极强的络合物→粘胶过滤↓ 影响纤维物理机械性能：半纤维素→粘胶纤维物理机械性能↓
浆粕→槽式浸渍压榨机→粉碎机→老成箱→黄化鼓→溶解机→混合机→过滤机→脱泡桶
第二章 再生纤维素纤维
一、纤维素来源
第一节 概述
每年可以产生几千亿吨，只有60亿吨被使用。 资源丰富，可以再生
二、历 史
在1891年，克罗斯（Cross）、贝文 （Bevan）和比德尔（Beadle）等首先以棉 为原料制成了纤维素黄酸钠溶液，由于这种 溶液的粘度很大，因而命名为“粘胶”。粘 胶遇酸后，纤维素又重新析出。
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O
H OH H R2
H OH
C
H
O OH C R1 H
E、主链上的苷键对酸较敏感，稀热酸、冷浓 酸都能导致苷键水解断裂，使纤维平均聚合 度下降。 F、主链上的苷键对碱的稳定性好，因此棉织 物可用烧碱退浆、煮练、丝光等加工。但粘 胶的聚合度小，湿强力低，不能用烧碱丝光。
1844年，英国化学家麦瑟(Mercer)在用 棉布过滤浓烧碱中的木屑时，发现棉布变 厚了，知道了浓烧碱可以使棉纤维溶胀的 性质。于1850年申请专利； 1890年洛尔 (Lower)在浓烧碱处理棉布时，发现施加 张力，可提高棉的光泽； 1895年，丝光 开始工业化，为了纪念麦瑟，将丝光整理 22 称为麦瑟处理（Mercerizing)。
H OH OH H H H O CH2OH O
3 2
OH H H
4
CH2OH
5
6
苷键 O
1 4
H
3
OH
2
CH2OH H H O n-2 2 H
1
苷羟基 OH H
O H OH
O H OH 苷键 H OH
H OH H
OH H
5
H O
H
H
6
CH2OH
非还原端
纤维二糖（重复单元）
还原端
结构单元：葡萄糖残基
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（4）木素： 木素→浆粕膨润性↓→反应性↓ 木素→木素中含有易氧化的羰基→消耗反应 介质中的氧→碱纤维素老化时间↑ 木素→漂白生成氯化木素→脱硫浴中形成有 色物→纤维斑点 木素→纤维发硬
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（5）平均聚合度： 影响纤维强度，要求聚合度均匀；500～1000 平均聚合度↑↑→粘度↑↑→过滤困难
（3）纤维素分子链刚柔性： 刚性
a.主链含六元杂环，难以绕单键内旋转。
b.相邻两个葡萄糖剩基相互倒置，大分子对称 性良好，结构规整，具有较高的结晶性能。 c.大分子含有大量的羟基，大分子间可以形成 大量的氢键。
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（4）纤维素大分子的聚集态理论
a.缨状微胞结构理论 b.缨状原纤结构理论 c.折叠链结构理论
富强纤维浆：α-纤维素97.8% 强力浆：α-纤维素98.5%
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2、浆粕的质量要求
（2）灰分： Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+与半纤维素形成粘性极强的络 合物→粘胶过滤↓
Fe2+、Mn2+、Co2+→促进老成→老成工艺难以控制→粘 胶粘度波动
Fe2+→粘胶颜色灰暗、发黑 长丝：灰分＜0.12%（棉浆）；0.1%（木浆） 短纤：灰分＜0.15%（棉浆）；0.12%（木浆）
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第二节 生产纤维素纤维的基本原理
一、植物纤维的原料及其化学成分
植物纤维是制造纤维素浆粕的原料，纤维素浆 粕是生产纤维素纤维的原料。 植物纤维是植物的一种中空细长形态的细胞
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（一）木材纤维原料 1、针叶材（softwood）
这类植物的叶子多呈针状、条状或鳞型，材质比 较松软，纤维较长。代表植物：松、柏、杉等。
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二、历 史
根据这一原理，1893年发展成为一种制 造纤维素纤维的方法，这种纤维就叫做“粘 胶纤维”。到1905年，米勒尔（Muller)等发 明了一种稀硫酸和硫酸盐组成的凝固浴，实 现了粘胶纤维的工业化生产。
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三、再生纤维素纤维的生产方法
（1）粘胶法：粘胶纤维
（2）溶剂法：铜氨纤维；莱赛尔纤维；莫代
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② 韧皮纤维原料：
树皮类：桑皮、檀皮、构皮、棉秆皮等。
麻类：红麻、大麻、黄麻、青麻、亚麻等。