再生纖維素纖維生產工藝及性能特點分析綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u29094再生纖維素纖維生產工藝及性能特點分析綜述 140901.1再生纖維素纖維綜述 1320181.2再生纖維素纖維生產工藝 2216941.2.1再生纖維素纖維生產工藝綜述 219279圖2-1再生纖維素纖維生產工藝流程 380781.2.2粘膠纖維生產工藝綜述 3104751.2.3萊賽爾纖維生產工藝綜述 5124761.2.4醋酸纖維生產工藝綜述 7192001.3再生纖維素纖維性能特點 81.1再生纖維素纖維綜述再生纖維素纖維(cellulosefiber)，以棉、麻、樹、竹子、灌木等天然纖維素作為原料，在不改變原料化學結構的前提下，只改變天然纖維素的物理結構，制造出的性能更佳的新型纖維。再生纖維素纖維的各類產品以天然植物纖維作為原料，使用100%純天然的各類材質，因而可以實現自然生物降解、無重金屬、無添加、無有害化學物、親膚、無刺激，是名副其實的環保型“綠色”纖維。再生普通粘膠纖維纖維素纖維的發展可劃歸為三個階段，并形成三代典型產品。第一代是普通粘膠纖維，20世紀初期為解決棉花短缺問題而面世。第二代是高濕模量粘膠纖維，20世紀中期實現工業化生產，代表產品為美國研發變化型高濕量纖維HWM、日本研發虎木棉(Polynosic)、80年代后期Lenzing(蘭精)公司使用新開發工藝生產的Modal纖維。60年代后期開始，由于合成纖維生產技術的迅速發展，原料來源充足和成本低廉，極大地沖擊了再生纖維素纖維的市場地位，新合纖的開發和應用受到越來越多企業和研究機構的矚目，導致再生纖維素纖維的發展處于停滯的低谷發展期。第三代以20世紀90年代推出的短纖Tencel(天絲)、長絲Newcelh為代表曾紅先.粘膠/甲殼素共混纖維染整加工性能的研究[D].蘇州：蘇州大學,2014.。隨著健康、環保、曾紅先.粘膠/甲殼素共混纖維染整加工性能的研究[D].蘇州：蘇州大學,2014.目前，再生纖維素纖維主要有四類：粘膠纖維（普通粘膠、Modal纖維、萊賽爾纖維等）、醋酸纖維、銅氨纖維、再生蛋白質纖維（牛奶纖維、大豆纖維等）。1.2再生纖維素纖維生產工藝1.2.1再生纖維素纖維生產工藝綜述纖維素是植物細胞壁的關鍵構成部分，是地球上儲備量最豐富的天然聚合物，具有生物可降解性、生物相容性、可衍生化及可再生等諸多特性王莎.高性能纖維素材料的構建與性能研究[D].廣州：華南理工大學,2018.。王莎.高性能纖維素材料的構建與性能研究[D].廣州：華南理工大學,2018.纖維素上的氧原子和羥基非常容易形成分子間和分子內的氫鍵，分子內的氫鍵可穩定纖維素鏈，増加結構的剛性和線性，最終形成多種無定形結構及結晶結構。它們在氫鍵結合穩定性和方式上存在不同，這種結合方式有兩種過程轉變，溶解－再生過程級使用強堿處理進行絲光化陳京環.基于溶解-再生過程纖維素基材料的構建與研究[D].北京：北京林業大學,2016.。陳京環.基于溶解-再生過程纖維素基材料的構建與研究[D].北京：北京林業大學,2016.纖維素分子上的活潑羥基可使再生纖維素纖維在生產中的各個環節與其他分子接枝共聚、進行結合改性，為各種高新技術在再生纖維素纖維上的發展提供廣闊空間。同時纖維素分子內及分子間的氫鍵網絡結構，使其難溶于一般的溶劑，再生纖維素纖維制造的關鍵點就是尋找合適的溶劑體系周永超.江蘇澳洋科技股份有限公司競爭戰略研討[D].南京：南京理工大學,2007.。周永超.江蘇澳洋科技股份有限公司競爭戰略研討[D].南京：南京理工大學,2007.再生纖維素纖維生產工藝簡單概述就是纖維素溶解于溶劑從噴絲孔噴出，粘膠流表層首先接觸凝固浴，溶劑析出，凝固為結構緊密的纖維外層，內層溶劑隨后陸續析出，緩慢凝固，由此形成粘膠的皮芯型結構王蝶.芳香型再生纖維素纖維的研制[D].西安：西安工程大學,2011.。改善溶劑類型，以及加快溶劑的析出時間有利于改善粘膠的性能。目前常見的溶劑有二甲基乙酰胺/氯化裡、NMMO、離子液體、堿溶液體系等。王蝶.芳香型再生纖維素纖維的研制[D].西安：西安工程大學,2011.當前再生纖維素纖維主流生產工藝如下圖：圖2-1再生纖維素纖維生產工藝流程1.2.2粘膠纖維生產工藝綜述普通粘膠纖維的生產步驟主要包括：漿粕準備、堿纖維素制備、堿纖維素老成、纖維素黃酸酯制備及溶解、粘膠過濾、粘膠脫泡、熟成脫落、紡絲、拉伸、后處理十步狄友波.磷腈系抗菌阻燃蛋白粘膠纖維的研究[D].秦皇島：燕山大學,2011.。狄友波.磷腈系抗菌阻燃蛋白粘膠纖維的研究[D].秦皇島：燕山大學,2011.（1）漿粕準備，包括貯存、調濕及混粕等工藝。（2）堿纖維素制備，包括漿粕浸漬、堿纖維素壓榨、堿纖維素粉碎等工藝郭剛.年產三萬噸差別化粘膠短纖維工程的設計[D].天津市：天津工業大學,2007.。郭剛.年產三萬噸差別化粘膠短纖維工程的設計[D].天津市：天津工業大學,2007.（3）堿纖維素老成，借助空氣的氧化作用，使堿纖維素分子鏈斷裂，降低聚合度，進而實現逐漸調整粘膠粘度。漿粕原料的聚合度通常在700-900，老成后堿纖維素平均聚合度通常為400-420。堿纖維素老成的程度由調節老成時間和老成溫度實現控制，延長老成時間可增加堿纖維素氧化降解程度，提高老成溫度可加快堿纖維素氧化降解反應速度。（4）纖維素黃酸酯制備及溶解，包括黃化、溶解等工藝。黃化是二硫化碳與堿纖維素進行化學反應、生成纖維素磺酸鈉的過程，引入磺酸基團到纖維素中，使纖維素黃酸酯融入水或NaOH溶液；將纖維素黃酸酯分散于稀堿溶液中，使之形成均一的溶液即溶解，制成具有一定性質和組成的溶液即粘膠繆志俊.纖維素/不銹鋼粉復合擴張床介質的制備及應用[D].杭州：浙江大學,2005.。繆志俊.纖維素/不銹鋼粉復合擴張床介質的制備及應用[D].杭州：浙江大學,2005.（5）粘膠過濾，通常為3道過濾或4道過濾。過濾目的是去除粘膠中無法溶解或只能半溶解的粒子，避免在紡絲的時候導致纖維斷裂或者堵塞噴絲孔等問題。此外，這些粒子還可能會破壞拉伸性能、導致纖維纖度變異、出現粗纖維和粘膠塊等疵點，影響成品纖維的品質田翠芳.大青葉抗菌粘膠纖維的制備及性能研究[D].青島：青島大學,2013.。田翠芳.大青葉抗菌粘膠纖維的制備及性能研究[D].青島：青島大學,2013.（6）粘膠脫泡，一般采用真空脫泡的工藝。粘膠制造過程中，經常會不可避免的混入大量空氣，大氣泡會在紡絲時使紡絲斷頭，小氣泡會導致部分噴絲孔斷絲、導致噴出單絲數目不足，微小氣泡會保留在纖維中，進而形成“氣泡絲”，造成成品纖維強度降低李秋玲.粘膠連續脫泡系統的研制[J].人造纖維，2009,38（4）:5-7.。李秋玲.粘膠連續脫泡系統的研制[J].人造纖維，2009,38（4）:5-7.（7）熟成脫落。一定溫度下、放置一定時間，能夠提高粘膠的凝固力，達到抽絲要求的粘度。此過程主要化學變化是發生水解反應和皂化反應。（8）紡絲。粘膠自噴絲孔擠出后，形成細流，進入凝固浴并被中和凝固，形成溶脹絲條，纖維素黃酸酯被分解，因而會再生成水化纖維素。（9）拉伸。粘膠纖維經拉伸后，會極大提高纖維素大分子沿纖維軸的取向度，低序區的有序程度得到提高，增加分子之間的氫鍵數以及其他類型的分子間力，有效提高纖維的斷裂強度、對形變的疲勞強度及纖維耐磨性。（10）后處理。粘膠纖維的后處理主要分下列三種方式：圖2-2粘膠纖維后處理方式的主要類型第一方式是切斷纖維的后處理，第二方式及第三方式是絲束狀纖維后處理。后兩種方式的優點是設備簡單，絲條在浴中受處理的均勻性好。缺點是處理后纖維的結構不均勻。第一種方式所得纖維的卷曲性較好。上述三種處理方式各有優缺點，目前生產商都有應用，但切斷-后處理用得更多些。以上粘膠纖維的生產工藝過程基本涵蓋了普通粘膠短纖維（ViscoseFiber，Rayon）、粘膠長絲（ViscoseFilament）、銅氨纖維（CuprammonuiumFiber）以及莫代爾（Modal）纖維。但不同點是①銅氨纖維是采用銅氨溶液溶解漿粕并制成紡絲液，其它3種纖維均采用氫氧化鈉溶液；②銅氨纖維的凝固浴為稀酸浴（一般采用5%的H_2SO_3），而普通粘膠短纖維、普通粘膠長絲、莫代爾（Modal）纖維的不同點在于凝固浴溫度及凝固浴中硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅的含量（或濃度）不同。普通粘膠纖維具有皮芯層結構，對于紡織用纖維來說，皮層占比高則纖維的強度、模量、吸濕性等物理指標較好，芯層占比高則纖維的柔軟性好。凝固浴中的化學成分組成及其含量（濃度）影響皮層占比及纖維截面。凝固浴中含有變形劑時，可以制得全皮層結構的粘膠纖維。1.2.3萊賽爾纖維生產工藝綜述萊賽爾纖維生產工藝指的是將木漿粕溶解于NMMO溶劑，選用干噴濕紡工藝進行紡絲，再對絲束進行處理，如水洗、干燥、卷曲和切斷等。NMMO溶劑可回收后重復利用。溶解為物理過程，幾乎沒有化學反應，具體生產工藝如下圖：圖2-3萊賽爾纖維生產工藝在Lyocell纖維的生產過程中，NMMO（N-甲基嗎啉-N-氧化物）溶劑不論在技術方面（溶解纖維素纖維），還是成本方面（NMMO溶劑目前依賴進口）都起著決定性作用王雪平.年產3萬噸溶劑法纖維素纖維工業設計[D].山東：齊魯工業大學,2016.。王雪平.年產3萬噸溶劑法纖維素纖維工業設計[D].山東：齊魯工業大學,2016.目前萊賽爾（Lyocell）纖維的全球技術來源有三處，蘭精公司（LenzingGroup）、ONE-A工程技術有限公司、中國紡織科學院。其中當屬蘭精公司的技術最成熟，其Lyocell纖維-天絲?為業界最知名，ONE-A工程公司是由原蘭精（Lenzing）公司負責Lyocell產線的工程技術人員所創立，而中國紡織科學院為國內首次突破Lyocell生產技術產業化瓶頸的研究機構。蘭精公司（LenzingGroup）：該公司長時間壟斷萊賽爾纖維各項生產技術并掌握萊賽爾纖維的生產工藝、生產設備等核心萊賽爾纖維專利及技術，同時，該公司的生產技術及專利均不授權使用或對外轉讓。ONE-A工程公司：該公司2007年成立于奧地利，主要業務為裝置工程技術服務及其相關業務，是萊賽爾纖維生產技術裝備的獨家掌握公司。目前，國內引進0NE-A公司萊賽爾技術的公司有山東英利和保定天鵝。中國紡織科學院：中國紡織科學研究院、甘肅藍科石化高新裝備有限公司、新鄉化纖股份有限公司等3家公司，自2014年起，共同組建中紡院綠色化纖股份有限公司(簡稱中紡綠纖)，合作開展萊賽爾纖維的相關生產業務。1.2.4醋酸纖維生產工藝綜述醋酸纖維，即醋酸纖維素纖維或醋酯纖維，為纖維素衍生纖維的一種，是纖維素由乙酰化反應獲得醋酸纖維素，然后經紡絲制成。纖維素每個葡萄糖環上有3個醇羥基可被乙酰基取代，依據羥基取代度不同，可以劃分為二醋酸纖維素及三醋酸纖維素。通常所指的醋酸纖維為二醋酸纖維素。具體生產工藝如下圖：圖2-4醋酸纖維生產工藝流程醋酸纖維的原材料為可再生的棉絨漿或木漿，選用無毒、基本無有機揮發物產生的“綠色”丙酮溶劑。由瑞士Maurer（毛雷爾）工程公司的生產經驗獲知，生產紡織用醋酸纖維長絲的丙酮回收率為95％，實際回收水平已至99％。溶劑單耗已能夠實現控制在100-120kg/t產品。醋酸纖維的縱向為無皮芯結構，表面光滑，有明顯溝槽，其干強比滌綸和粘膠都小，濕態下與粘膠相似，強度損失大，剩余強度為干強70％左右，干濕態斷裂伸長變化相對較大。1.3再生纖維素纖維性能特點再生纖維素纖維的結構組成類似與棉，不同點在于其透氣性和吸濕性優于棉纖維，是所有化學纖維中透氣性和吸濕性最佳的品種，被授予"會呼吸的面料"的殊榮。此外，再生纖維素纖維擁有棉纖維所不具備的、蠶絲的多項優點，如穿著更為舒適，染色靚麗性更佳，手感柔軟、滑爽、豐滿，懸垂性優良，蠶絲光澤等。再生纖維素纖維短纖維可純紡，亦可與其他纖維混紡,在服裝、家紡和產業等領域被廣泛應用。再生纖維素