Lyocell纖維紡絲原液穩(wěn)定性關鍵影響因素研究.pdf

1、以“制造棉花”取代“種植棉花”的政策在我國由來已久，所以，至今我國仍然是粘膠纖維產量最大的國家。時至今日，面對日益嚴峻的環(huán)境和能源問題，粘膠纖維高污，染高能耗的現實決定了該產業(yè)終將被淘汰的命運。早在上個世紀后期，國外便出現了溶劑法纖維素纖維(Lyocell纖維)生產工藝，然而歷年來一直對中國進行技術封鎖。近年來，國外相關專利保護期限將近，國外企業(yè)開始向中國進行技術輸出。相當一段時間以來，國內關于Lyocell纖維的研究仍然集中于纖維的結

2、構以及相關工藝方面，對紡絲過程中副反應的研究相對薄弱。然而，在國內Lyocell纖維工廠建設過程尤其是設備的加工定制過程中，對紡絲原液化學穩(wěn)定性問題頻頻涉及，所以迫切需要對其進行相關的研究。
　　本論文研究中，在實驗室條件下通過間接溶解工藝制備了不含穩(wěn)定劑、含單一穩(wěn)定劑和含復合穩(wěn)定劑的三種Lyocell纖維紡絲原液，并分別就產業(yè)化生產中可能出現的金屬離子、酸、高溫等因素對紡絲原液穩(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理，并將研究結果轉化為與生產相關的結論。
　　通過研究發(fā)現，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，并不能滿足生產需要。本文將各常用穩(wěn)定劑單獨使用，并進行相關研究。實驗發(fā)現，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，但其對纖維素的降解有促進作用;沒食子酸丙酯在單獨作用時雖然不會引起纖維素的降解，但沒食子酸丙酯的分解產物會引起NMMO溶液較深的顏色變化，以至于影響最終產品的外觀。即目前單一的穩(wěn)定劑體系并不能制備出高品質的Lyocell纖維紡絲原液，為實現Lyocell纖維紡絲原液的穩(wěn)定化目標，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，復合穩(wěn)定劑方案，制備出了含復合穩(wěn)定劑的堿性Lyocel

5、l纖維紡絲原液，并進行相關實驗。實驗結果表明:在無外界干擾情況下，紡絲原液可在98℃溫度條件下保持性質穩(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0.098mg/g;在儲存和輸送過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紡絲原液穩(wěn)定性的影響可忽略不計。
　　除了考察各因素的影響效果外，同時探究了內部機理，通過實驗發(fā)現了Lyocell纖維紡絲原液中NMMO分解過程可分為五個階