第5章化学纤维成型加工原理

1、第五章 化学纤维成型加工原理化学纤维成型加工原理“高分子材料成型原理高分子材料成型原理”之之第一节概述概述成型阶段 一、化学纤维 成型加工的基本过程 (二)成型阶段v熔体纺丝v溶液纺丝 干法纺丝 湿法纺丝 干法纺丝演示图 湿法纺丝演示图熔体纺丝演示图直接纺：单体聚合直接纺：单体聚合 高聚物熔体高聚物熔体切片纺：切片筛选干燥等处理切片纺：切片筛选干燥等处理 螺杆挤出机中熔融螺杆挤出机中熔融纺丝箱体纺丝箱体 泵送至纺丝组件泵送至纺丝组件 由喷由喷丝孔挤出丝孔挤出 在纺丝甬道中冷却在纺丝甬道中冷却(拉伸拉伸) 上油、卷绕或落桶上油、卷绕或落桶 熔体纺丝的主要设备熔体纺丝的主要设备螺杆挤出机螺杆挤出机

2、例：熔体纺丝例：熔体纺丝 纺丝箱体纺丝箱体喷丝头组件喷丝头组件喷丝孔及导孔形状喷丝孔及导孔形状丝条的冷却丝条的冷却上油上油纤维的卷绕成形纤维的卷绕成形 长丝卷绕机长丝卷绕机（三）后成型阶段 一系列的后加工拉伸热定型。 上油。 水洗等。 长丝的后加工长丝的后加工例：熔纺纤维的后加工例：熔纺纤维的后加工拉伸（加捻）拉伸（加捻）加弹（假捻变形）加弹（假捻变形）网络网络 短纤维的后加工包括集束，拉伸，定形，短纤维的后加工包括集束，拉伸，定形，卷曲，上油，切断和打包整个工序。卷曲，上油，切断和打包整个工序。 长丝的后加工拉伸长丝的后加工拉伸F拉伸加捻示意图拉伸加捻示意图1筒子架筒子架 2卷绕丝筒卷绕丝筒

3、 3，8导导丝棒丝棒 4喂入辊喂入辊 5上拉伸盘上拉伸盘 6加热器加热器 7下拉伸盘下拉伸盘 9钢领钢领 10筒管筒管 11废丝轴废丝轴 12钢丝圈钢丝圈 拉伸加捻流程拉伸加捻流程FPOY丝假捻变形的加工丝假捻变形的加工FPOY丝假捻变形的加工原理丝假捻变形的加工原理 利用纤维的热塑性，经利用纤维的热塑性，经过过“变形变形”和热定型而制得和热定型而制得的高度卷曲蓬松的弹力丝。的高度卷曲蓬松的弹力丝。 加捻、热定型、解捻这加捻、热定型、解捻这三个过程在同一台机器上完三个过程在同一台机器上完成。成。F网络丝的加工网络丝的加工 网络丝是指丝条在网络喷嘴中，经喷射气流作网络丝是指丝条在网络喷嘴中，经喷

4、射气流作用，单丝互相缠结而呈周期性网络点的长丝。用，单丝互相缠结而呈周期性网络点的长丝。短纤维集束短纤维集束 F短纤维拉伸短纤维拉伸日本东京湾 42层楼外墙用150吨沥青碳纤维 天然纤维天然纤维 纺织纤维纺织纤维 化学纤维化学纤维 动物纤维：羊毛、驼动物纤维：羊毛、驼毛、蚕丝等毛、蚕丝等植物纤维：棉花、麻植物纤维：棉花、麻等等矿物纤维：石棉等矿物纤维：石棉等天然纤维天然纤维：由纤维状的天然物质直接分离、精制而成。：由纤维状的天然物质直接分离、精制而成。化学纤维化学纤维：用天然或人工合成的聚合物为原料、经化学或物理处理：用天然或人工合成的聚合物为原料、经化学或物理处理 和机械加工而制得的纤维和机

5、械加工而制得的纤维。 (1)按原料分类的纤维按原料分类的纤维2.纤维的分类纤维的分类以天然高分子化合物为原料以天然高分子化合物为原料用石油、天然气、煤及农副产品为原料、经一系列的用石油、天然气、煤及农副产品为原料、经一系列的化学反应制成合成高分子化合物，再经加工而制得化学反应制成合成高分子化合物，再经加工而制得，Lyocell 长丝长丝单丝单丝(小孔丝、鬃丝小孔丝、鬃丝)复丝复丝丝束丝束短纤维短纤维棉型：棉型：2538mm毛型：毛型：70150mm中长：中长：5176mm(2)按尺寸分类的化学纤维按尺寸分类的化学纤维 (3)按表面和纵向形状分类的化学纤维按表面和纵向形状分类的化学纤维 直丝（直

6、丝（Flat yarn） 变形丝（变形变形丝（变形)(TY) 拉伸变形丝拉伸变形丝(DTY) 弹力变形丝弹力变形丝 膨体纱膨体纱(BCF) 定型变形丝定型变形丝 (4)按性能分类的化学纤维按性能分类的化学纤维 差别化纤维差别化纤维 泛指对常规化学纤维产品有所创新或赋予某些特性的化学纤泛指对常规化学纤维产品有所创新或赋予某些特性的化学纤维。维。 主要是指经过化学改性或物理改性，使常规化学纤维的服用主要是指经过化学改性或物理改性，使常规化学纤维的服用性能改善。性能改善。 例例:仿丝纤维、异形纤维、细旦纤维、高收缩纤维、抗起球纤仿丝纤维、异形纤维、细旦纤维、高收缩纤维、抗起球纤维、三维卷曲纤维、高湿

7、模量黏胶纤维、阳离子可染聚酯纤维、维、三维卷曲纤维、高湿模量黏胶纤维、阳离子可染聚酯纤维、酸性可染聚丙烯腈纤维等。酸性可染聚丙烯腈纤维等。 异形纤维异形纤维:由异形喷丝孔纺出的纤维，其断面形状是非圆形的；由异形喷丝孔纺出的纤维，其断面形状是非圆形的； 目的目的获得某些特殊的性质，从而改变织物的服用性能获得某些特殊的性质，从而改变织物的服用性能.例：例： 三角形断面的纤维具有类似于蚕丝的光泽。三角形断面的纤维具有类似于蚕丝的光泽。 星形断面的纤维具有手感好、覆盖性好和星形断面的纤维具有手感好、覆盖性好和 抗起球等优点。抗起球等优点。 中空纤维具有质轻、保暖、放射光线和不中空纤维具有质轻、保暖、放

8、射光线和不 显灰尘等特点。显灰尘等特点。 异形喷丝孔异形喷丝孔 异形喷丝孔与断面形状的关系异形喷丝孔与断面形状的关系复合纤维复合纤维：将两种或两种以上聚合物的熔体或浓将两种或两种以上聚合物的熔体或浓溶液，分别输入同一个纺丝组件，在组件中的适当溶液，分别输入同一个纺丝组件，在组件中的适当部位汇合，从同一喷丝孔中喷出而形成的纤维。部位汇合，从同一喷丝孔中喷出而形成的纤维。高性能纤维高性能纤维 具有高强度、高模量、耐高温、耐化学药品、具有高强度、高模量、耐高温、耐化学药品、耐气候等性能特别优异的一类新型纤维。耐气候等性能特别优异的一类新型纤维。 例例:芳族聚酰胺纤维、全芳族聚酯纤维、碳纤维、高强芳族

9、聚酰胺纤维、全芳族聚酯纤维、碳纤维、高强高模聚乙烯纤维、聚苯并咪唑纤维、聚四氟乙烯纤维以高模聚乙烯纤维、聚苯并咪唑纤维、聚四氟乙烯纤维以及碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维等。其中的高强度、及碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维等。其中的高强度、高模量纤维，称为超级纤维高模量纤维，称为超级纤维（Super-fiber） 中空纤维膜 02468101214020406080100伸长率/%pH Outlast纤维的电子显微镜照片 pH值响应凝胶t纤维(二二)化学纤维的品质指标化学纤维的品质指标 化学纤维的一些专用品质指标化学纤维的一些专用品质指标1tex(特特)=1mg/m1tex=10dtex1旦旦=1

10、mg/9m1特特=9旦旦1公支公支=1m/g换算关系：分特数换算关系：分特数=10特数特数 特数特数支数支数=1000 旦数旦数=9 特数特数对同一根纤维而言对同一根纤维而言S-S曲线曲线(Stress-Strain曲线曲线)(1)初始模量初始模量 (弹性模量或杨氏模量弹性模量或杨氏模量)(2)屈服点屈服点 屈服应力屈服应力 屈服应变屈服应变2.拉伸性能拉伸性能断裂强度断裂强度 相对强度相对强度 :断裂强力断裂强力/线密度线密度（cN/dtex） 强度极限强度极限: 断裂强力断裂强力/负荷作用前纤维的横截面积负荷作用前纤维的横截面积(N/mm2) 断裂长度断裂长度:纤维自身重量与纤维自身重量与

11、断裂强力相等时的纤维长度断裂强力相等时的纤维长度 (km） 环扣强度环扣强度打结强度打结强度断裂伸长率断裂伸长率= 100%L-L0L0(3) 断裂强度和断裂伸长率断裂强度和断裂伸长率W ，耐冲击性（韧性），耐冲击性（韧性） (4) 断裂功断裂功Wwmax0d)(LllF 图 纤维的断裂功蜘蛛牵引丝和其他纤维的力学性能比较蜘蛛牵引丝和其他纤维的力学性能比较 材料材料 伸长率（伸长率（%）初始模量初始模量（N/m2)强度强度（N/m2） 断裂功断裂功（J/kg） 牵引丝牵引丝9.832.1 (130)109 1109 1105 家蚕丝家蚕丝1535 5109 6108 7104 锦纶锦纶1826

12、 3109 5108 8104 棉棉5.67.1 (611)109 (37)108 (515)103 钢钢8.0 21011 1109 5103 凯夫拉凯夫拉4.0 11011 4109 3104 橡胶橡胶1106 8104 3. 回弹性回弹性 纤维在外力作用下伸长和释放外力后恢复到原纤维在外力作用下伸长和释放外力后恢复到原始状态的能力称为回弹性。始状态的能力称为回弹性。 纤维回弹性的表示方法有两种。纤维回弹性的表示方法有两种。(1)一次负荷回弹性质一次负荷回弹性质-回弹率回弹率 和弹性功和弹性功100100(%)总塑总总弹回弹率(2) 多次循环负荷回弹性质多次循环负荷回弹性质剩余伸长剩余伸长

13、ORn ，回弹性，回弹性回潮率回潮率= 100%试样所含水分的重量试样所含水分的重量干燥试样的干燥试样的重量重量含湿率含湿率= 100%试样所含水分的重量试样所含水分的重量未干燥试样未干燥试样的重量的重量4.吸湿性吸湿性公定回潮率公定回潮率:为了计重和核价需要，对各为了计重和核价需要，对各种纺织材料的回潮率作出的统一规定种纺织材料的回潮率作出的统一规定纤维纤维标准状态下的回潮标准状态下的回潮率（率（%）公定回潮率（公定回潮率（%）维纶维纶3.55.05.0锦纶锦纶3.55.04.5腈纶腈纶1.22.01.5涤纶涤纶0.40.50.4 黏胶纤维黏胶纤维 11 11丙纶丙纶00棉棉8.5 8.5

14、根据纤维的用途不同，可以确定不同的公定回潮率。根据纤维的用途不同，可以确定不同的公定回潮率。5.巻曲性巻曲性短纤维的巻曲性表征短纤维的巻曲性表征巻曲数巻曲数巻曲率巻曲率卷曲回复率卷曲回复率卷曲弹性率卷曲弹性率反映卷曲的程度反映卷曲的程度反映卷曲稳定性和坚牢度反映卷曲稳定性和坚牢度变形丝的卷曲性表征变形丝的卷曲性表征紧缩伸长率：反映弹性及卷缩程度紧缩伸长率：反映弹性及卷缩程度紧缩弹性回复率：反映弹性及卷缩稳定性紧缩弹性回复率：反映弹性及卷缩稳定性卷缩特性（卷曲收缩率卷缩特性（卷曲收缩率CC，卷曲模量，卷曲模量CM， 卷曲稳定度卷曲稳定度CS）（一）纤维成型的基本步骤（一）纤维成型的基本步骤三、化

15、学纤维成型基本原理三、化学纤维成型基本原理(1)纺丝流体在喷丝孔中的剪切流动纺丝流体在喷丝孔中的剪切流动 (2)纺丝流体从喷丝孔中的剪切流动纺丝流体从喷丝孔中的剪切流动向纺丝线上的拉伸流动的转化向纺丝线上的拉伸流动的转化(3)流体丝条的单轴拉伸流动流体丝条的单轴拉伸流动(4)纤维的固化纤维的固化(3)化学结构变化化学结构变化（三）纺丝过程的基本规律（三）纺丝过程的基本规律 1.在纺丝线的任何一点上，聚合物的流动是稳态在纺丝线的任何一点上，聚合物的流动是稳态 和和连续的。连续的。 纺丝线纺丝线:熔体挤出细流和固化初生纤维的总称。熔体挤出细流和固化初生纤维的总称。 稳态：稳态： 连续：在稳态纺丝条

16、件下，纺程上各点连续：在稳态纺丝条件下，纺程上各点每一瞬时所流经的聚合物质量相等（流动每一瞬时所流经的聚合物质量相等（流动连续性方程连续性方程) : 熔体纺丝熔体纺丝 AV=常数常数 溶液纺丝溶液纺丝 AVCi=常数常数0,PiCTt2.纺丝线上的主要成形区域内，占支配地位的形变是单轴拉伸纺丝线上的主要成形区域内，占支配地位的形变是单轴拉伸3.纺丝过程是一个状态参数连续纺丝过程是一个状态参数连续 变化的非平变化的非平 衡态动力学过程衡态动力学过程 同同 一时间不同位置一时间不同位置V 、 T 、 Ci 、 P 等连续变化。等连续变化。4.纺丝动力学包括几个同时进行并相互联系的单元过程纺丝动力学

17、包括几个同时进行并相互联系的单元过程 动能传递、传热、传质、结构参数变化等。动能传递、传热、传质、结构参数变化等。 可纺性：流体在拉伸作用下形成连续细长丝条的能力。可纺性：流体在拉伸作用下形成连续细长丝条的能力。 实质上是一个单轴拉伸流动的流变学问题。实质上是一个单轴拉伸流动的流变学问题。 有良好的可纺性是保证纺丝过程持续不断的先决条件有良好的可纺性是保证纺丝过程持续不断的先决条件 可纺性的评定：可纺性的评定：(1)细流最大的拉丝长度细流最大的拉丝长度* * (2)细流的断裂伸长比细流的断裂伸长比L(tB)/L(o)(3)最大喷丝头拉伸比最大喷丝头拉伸比(VL/ V0)max (四四)纺丝流体

18、的可纺性纺丝流体的可纺性可纺性理论：可纺性理论： 决定最大丝条长度决定最大丝条长度* 的断裂机理。的断裂机理。1.内聚破坏内聚破坏 机理是基于强度理论：机理是基于强度理论： 细流发生内聚破坏的条件为：细流发生内聚破坏的条件为：11= 11 * 线性黏弹体：线性黏弹体： 11（2EK）1/2由内聚破坏所决定的最大拉丝长度由内聚破坏所决定的最大拉丝长度 Xcoh=1/2ln(2k/E)-2ln(V0)/)/ * V0 流体挤出速度；流体挤出速度； 拉伸形变梯度拉伸形变梯度=d(ln=d(lnV V)/d)/dx x； 松弛时间。松弛时间。内聚能密度内聚能密度K ， 、V0及及 x xcoh coh

19、 * =K-内聚能密度内聚能密度 E杨氏模量杨氏模量根据根据 令令e = 3 0，可以证明：可以证明：11e由毛细破坏所决定的最大拉丝长度由毛细破坏所决定的最大拉丝长度xcap*2ln(2ln(R R0 0/ /0 0)/)/+(8+(8/ /V V0 0R0 0) ) 极小、极小、很大时很大时231/22ln2ln ( (R R0 0/ /0 0)-(2)-(2/3/3V0R0)/)/ 极大、极大、较小时较小时2.毛细破坏毛细破坏 毛细破坏现象的机理与经典流体力学中的毛细破坏现象的机理与经典流体力学中的稳定性问题有关。稳定性问题有关。 毛细破坏的条件为：毛细破坏的条件为：( (x x1 1)

20、 = ) = R(x1)x1=x*x1=x 当液体表面张力引起的扰动及其滋长和传播导当液体表面张力引起的扰动及其滋长和传播导致毛细波发展到振幅致毛细波发展到振幅 (x* )等于自由表面无扰动等于自由表面无扰动丝条的半径丝条的半径R (x * )时，流体发生破坏。时，流体发生破坏。 两种断裂机理起控制作用的条件两种断裂机理起控制作用的条件: 、 V0 较小时毛细破坏起控制作用较小时毛细破坏起控制作用 、 V0 较大时内聚破坏起控制作用较大时内聚破坏起控制作用 在某一中间范围在某一中间范围* 有极大值有极大值,可纺性最好。可纺性最好。原则上原则上,这两种断裂机理都能独立地对丝条的断裂起这两种断裂机

21、理都能独立地对丝条的断裂起作用。作用。 两种断裂机理的x * V0关系 示意图 1毛细破坏 2内聚破坏 3有毛细波在的内聚破坏 1.液滴型液滴型 液滴型不能成为连续细流，这是毛细破坏现象。液滴型不能成为连续细流，这是毛细破坏现象。 影响液滴型出现的因素影响液滴型出现的因素: (1)流体表面张力流体表面张力a和黏度和黏度 : / 液滴的可能性液滴的可能性 ( 温度温度T / ) (2)喷丝孔径喷丝孔径R0和挤出速度和挤出速度v0 : R0 液滴的可能性液滴的可能性 V0 液滴的可能性液滴的可能性v当当/ ( ， 或或T )、 R0 、 V0 :v 液滴型液滴型 漫流型漫流型 （五）挤出细流的类型

22、（五）挤出细流的类型 vcr为从漫流型转变为胀大型所需的最低临界挤出速度为从漫流型转变为胀大型所需的最低临界挤出速度 当当/ (，) Vcr R0 Vcr V0 V0Vcr 漫流型漫流型 胀大型胀大型 2.漫流型漫流型 漫流型能形成连续细流，但细流间易相互粘连。漫流型能形成连续细流，但细流间易相互粘连。 漫流型产生的根源漫流型产生的根源:是纺丝流体的挤出动能超过了流体与喷丝是纺丝流体的挤出动能超过了流体与喷丝板面的相互作用力和能量损失之和。板面的相互作用力和能量损失之和。3.胀大型胀大型当当 （V0)，胀大型，胀大型 破裂型破裂型 只要胀大比只要胀大比B0控制在适当的范围内，细流连续而控制在适

23、当的范围内，细流连续而稳定。稳定。 出现孔口胀大现象的根源是纺丝流体的弹性。出现孔口胀大现象的根源是纺丝流体的弹性。 B0过大对于提高纺速和丝条成型的稳定性不利，过大对于提高纺速和丝条成型的稳定性不利，实际纺丝过程中希望实际纺丝过程中希望B0接近于接近于1。 纺丝流体中出现不稳定流动甚至破裂。纺丝流体中出现不稳定流动甚至破裂。 熔体破裂的临界切应力熔体破裂的临界切应力cr ： 105Pa左右左右 。 影响临界切应力的因素影响临界切应力的因素: (1)聚合物的分子量聚合物的分子量: M cr (2)温度温度:T cr 4.破裂型破裂型 (2)临界黏度临界黏度 cr = 0.025 0 (3)NR

24、e,el58生产中主要通过调节影响生产中主要通过调节影响 和和 的因素避免熔体破裂。的因素避免熔体破裂。 各种聚合物的各种聚合物的 相差可达几个数量级相差可达几个数量级: 缩聚型成纤聚合物缩聚型成纤聚合物 的的 高高 分子量对分子量对 有影响有影响: M crcrelNGGRe,12 (1)临界切变速率临界切变速率评定发生熔体破裂的条件评定发生熔体破裂的条件crcrcrcrv第二节第二节 熔体纺丝原理熔体纺丝原理聚合物熔体聚合物熔体高聚物切片高聚物切片熔体制备熔体制备熔体过滤及分配熔体过滤及分配纺丝纺丝后加工后加工纤维纤维螺杆熔融螺杆熔融纺丝箱体分配纺丝箱体分配组件过滤组件过滤喷丝板成型喷丝板

25、成型(melt spinning)熔纺纤维的纺丝成型熔纺纤维的纺丝成型溶解凝固 溶液纺丝溶液纺丝 图图（一）熔体纺丝线上的直径变化和速度分布（一）熔体纺丝线上的直径变化和速度分布对稳态纺丝对稳态纺丝(且忽略各参数在丝条截面上的分布且忽略各参数在丝条截面上的分布):xAxVx=常数常数T(x)：由补偿式接：由补偿式接触温触温 度计、红外度计、红外线拍照等确定线拍照等确定 (T)不发生不发生结晶时结晶时xdx： 高速摄影法高速摄影法取样器取样法确定取样器取样法确定 激光衍射法激光衍射法Vx K(x) =dVxdx纺丝线上发生结晶纺丝线上发生结晶, 存在着一处丝条直存在着一处丝条直径急剧减小的位置。

26、径急剧减小的位置。PET高速纺丝高速纺丝根据根据的不同，纺丝线可分成三个区域的不同，纺丝线可分成三个区域 :挤出胀大区挤出胀大区:沿纺程沿纺程Vx减小减小, d=dmax时，时， 形变（细化）区：形变（细化）区： a ： b： 固化丝条运动区：固化丝条运动区：Vx=K，d=K 0ddxxv0ddxxv02d2d, 0ddxxvxxv02d2d, 0ddxxvxxv 聚合物在等温纺丝条件下的平均轴向分布和 拉伸应变速率变化1一PA6 2一PET 3一聚苯乙烯 纺丝过程中拉伸应变速率分布的示意图 区：熔体细流向初生纤维转化的重要过渡阶段，区：熔体细流向初生纤维转化的重要过渡阶段，是发生是发生拉伸流

27、动和形成纤拉伸流动和形成纤 维最初结构的主要区域维最初结构的主要区域。va:拉伸流动的主要区域拉伸流动的主要区域,对纤维的均匀性影响很大。对纤维的均匀性影响很大。vb：结构形成的主要区域：结构形成的主要区域 拉伸流动取向拉伸流动取向;如如VL很大很大,可能发生大分子结晶。可能发生大分子结晶。 区：纤维的初生结构继续完成区：纤维的初生结构继续完成: 拉伸形变取向拉伸形变取向 结晶结晶 形态结构形成形态结构形成 。(1)重力重力Fg考虑流体丝条在环境介质中的浮力作用，丝条单位考虑流体丝条在环境介质中的浮力作用，丝条单位体积的重力：体积的重力： ：丝条流动方向与：丝条流动方向与重力方向的夹角重力方向

28、的夹角fg=g(-0)cos cos=-1 垂直向上纺丝垂直向上纺丝0 水平纺丝水平纺丝1 垂直向下纺丝垂直向下纺丝0Fg 很小，在高速纺丝中可忽略，但低速纺制高线密度很小，在高速纺丝中可忽略，但低速纺制高线密度纤维时较重要。纤维时较重要。xxxggF0d42d(2)表面张力表面张力FsFs=2(R0-Rx) Fs仅在仅在液态区域液态区域内起作用；熔纺中一般很小，除了纺内起作用；熔纺中一般很小，除了纺低分子量物料外可忽略。低分子量物料外可忽略。 纺丝液的拉伸流动使流体比表面积增大，但表面张力要使液体表面趋于最小， Fs是一种抗拒拉伸的作用力。(3)摩擦力摩擦力FfC f = K N n Re

29、Re=Vxdxa(a 即即0)XxxRxsrxfF0d2)(,20,21vxfsrxCxrxvextFfC20nCf也可通过测定张力来确定也可通过测定张力来确定: Ff受纺速影响较大受纺速影响较大,接近接近X0，Vx特别小，特别小， Ff也极微小也极微小.实际上实际上Ff绝大部分为绝大部分为VL以后以后的纺丝线所贡献。的纺丝线所贡献。 Ff和和Vx的的1.39次方成正比次方成正比 在高速纺丝中，在高速纺丝中，Ff 随随Vx提高而急剧增提高而急剧增大。因此大。因此Ff在高速纺速中作用十分重要，在高速纺速中作用十分重要，成为丝条的握持力，对结构的形成有很成为丝条的握持力，对结构的形成有很大影响大影

30、响 . (4)惯性力惯性力FiFi=W(Vx-V0)=Q(Vx-V0)=A0V0 (Vx-V0) Fi与与vx的平方成正比。因此高速纺丝中，的平方成正比。因此高速纺丝中，Fi的重要性大的重要性大大增加。纺丝速度超过大增加。纺丝速度超过6000m/min时，时，Fi和和Ff达到了使纤达到了使纤维在纺丝线上进行全拉伸。维在纺丝线上进行全拉伸。 丝条固化后，丝条固化后， Fi不变不变。牛顿第二定律：使物体加速需要克服物体的惯性 分析从离喷头分析从离喷头x处到离喷头处到离喷头L处的一段纺丝线处的一段纺丝线(下脱离体下脱离体)：Fr(x)=Fext+Fg-Fs-Fi-FfFr(0)= R0 xx(0)=

31、 R0e (0)22Fr(0):熔体细流在喷丝孔出口处作拉伸流动时所克服熔体细流在喷丝孔出口处作拉伸流动时所克服的流变阻力的流变阻力Fr(X):在在x=X处丝条所受到的流变阻力处丝条所受到的流变阻力 （纺丝线上（纺丝线上x=X处丝条截面上所受的张力）处丝条截面上所受的张力） (5)流变力流变力FrFr小结 对于常规熔纺 ，Fi 和Ff起是流变力的主要贡献者。PA66在纺速6600m/min时计算的受力分布 在在4000m/min的纺速下，纺丝应力的纺速下，纺丝应力沿纺程几乎单调增加。沿纺程几乎单调增加。 当纺速更高纺丝线上出现颈缩现象当纺速更高纺丝线上出现颈缩现象时，颈缩点附近纺丝应力急剧增大

32、。时，颈缩点附近纺丝应力急剧增大。 根据纺丝线上的力平衡方程式，可求得任意根据纺丝线上的力平衡方程式，可求得任意点点x处的纺丝应力，从而确定纺丝线上的应力分处的纺丝应力，从而确定纺丝线上的应力分布布. PET纺丝线上的应力分布纺丝线上的应力分布二、熔体纺丝线上的传热及温度分布二、熔体纺丝线上的传热及温度分布 运动丝条和环境介质间的传热运动丝条和环境介质间的传热: (1)丝条内部丝条内部(0 r R ):传导传导 (2)从丝条表面到环境介质从丝条表面到环境介质:主要为主要为对流传热，还有很小一部分为热辐对流传热，还有很小一部分为热辐射。射。 在纺丝线上有轴向温度场（在纺丝线上有轴向温度场（T-X

33、） 径向的温度场（径向的温度场（T-r） 研究熔体纺丝中传热问题的主要任研究熔体纺丝中传热问题的主要任务，就是找出任何时刻纺丝线上的务，就是找出任何时刻纺丝线上的温度分布情况，即轴向温度场和径温度分布情况，即轴向温度场和径向温度场。向温度场。(一一)熔体纺丝线上的轴向温度分布熔体纺丝线上的轴向温度分布假设：假设：内能内能U的变化及流动过程中能量失散均忽略不计；的变化及流动过程中能量失散均忽略不计；忽略热忽略热辐射；辐射；在纺丝线上的任何一点上，聚合物流动是稳态的；在纺丝线上的任何一点上，聚合物流动是稳态的；丝条在冷却过程中无相变热释放；丝条在冷却过程中无相变热释放；以拉伸应变速率和拉以拉伸应变

34、速率和拉伸应力作黏性拉伸流动过程中产生的热量可以忽略；伸应力作黏性拉伸流动过程中产生的热量可以忽略；沿丝沿丝条轴向的传热可忽略；条轴向的传热可忽略；丝条径向无温差；并将丝条作圆柱丝条径向无温差；并将丝条作圆柱形处理，其直径为形处理，其直径为d、密度为、密度为、速度为、速度为v。 纺丝中无相变热时纺丝中无相变热时：考虑相变热时考虑相变热时: :pWCsTTpCvsTTxT)(*dd)(*4dd )exp()1)(0*0dxWCdkTTTTxpssx)d0*dexp()0(xxpWCsTTsTxTCp和和W通常可视为常数，在通常可视为常数，在a* 确定后，可求得纺程确定后，可求得纺程上上x处的温度

35、处的温度T(x)。 PA6纺丝线上的温度分布纺丝线上的温度分布 PET纺丝线上的温度分布纺丝线上的温度分布 PET纺速为纺速为8000m/min时，纺丝线上的温度曲线与计时，纺丝线上的温度曲线与计算值不符算值不符,其原因是未考虑丝条冷却过程中的相变热。其原因是未考虑丝条冷却过程中的相变热。 （二）熔体纺丝线上的冷却长度（二）熔体纺丝线上的冷却长度Lk 1.冷却长度冷却长度Lk 的表达式的表达式（1）求）求Lk的方法：的方法：由纺程上直径分布由纺程上直径分布由纺程上速度分布由纺程上速度分布由纺程上温度分布由纺程上温度分布（2）由纺程上温度分布求由纺程上温度分布求Lk 无相变热时，若固化点无相变热

36、时，若固化点T=Te：ses0*4pses0ln*pkTTTTCvdTTTTdWCLv空气速度分量空气速度分量V保持恒定时，传热系数保持恒定时，传热系数随随Vy分量的变化分量的变化冷却过程的鲁塞尔数冷却过程的鲁塞尔数Nnu和雷诺数和雷诺数NRe的实的实验关系式：验关系式：167. 02)8(1 334. 0Re42. 0)d/*(nuxvyvNaN)d/(ReavNd为丝条的直径为丝条的直径; 为空气导热系数为空气导热系数, 2.7610-2W/(m.k); 为为 运动黏度运动黏度, 1.610-5m2/s aa又又 A=d2/4 =0.42(a a-0.334)Vx0.334A-0.333(

37、4/ )-0.3331+( )20.167*8VyVx=0.425A-0.333Vx0.334 1+( )2 0.1678VyVx=0.428A-0.3332Vy0.334 在纺程上部在纺程上部, Vx0.125）时）时=0.428A-0.333Vx0.334 在纺程下部在纺程下部, Vx8Vy（ Vy/ Vx Vo,胀大区消失胀大区消失 (2)零拉伸或负拉伸零拉伸或负拉伸：Vx Vo ， 胀大区存在胀大区存在 湿纺中，当纺丝原液从喷丝孔挤出时，原液尚未固化，纺丝线的抗张强度很低，湿纺中，当纺丝原液从喷丝孔挤出时，原液尚未固化，纺丝线的抗张强度很低，不能承受过大的喷丝头拉伸，故湿法成型通常采用

38、喷丝头负拉伸、零拉伸或不大不能承受过大的喷丝头拉伸，故湿法成型通常采用喷丝头负拉伸、零拉伸或不大的正拉伸。的正拉伸。胀大区胀大区：沿纺程：沿纺程Vx ， dVx/dX0， 0dVxdxd2Vxdx2b区： 0， 0， 即即Fi 当净质量通量由外向内时，当净质量通量由外向内时，Fi0， 即即Fi 除高速纺外，普通的湿纺除高速纺外，普通的湿纺Fi可忽略可忽略0水平浴水平浴Fi=W(Vx-V0)忽略界面张力沿纺程有变化 Rrrbvsxx)dd(0,XxxRxsrxfF0d2)(,0 为凝固浴的黏度；为凝固浴的黏度；vb 为凝固浴沿纺程的流速。为凝固浴沿纺程的流速。对纺丝线力分析的意义对纺丝线力分析的

39、意义由由Fr(0)的测定求出的测定求出eFr(0)=R02xx(0)= R02 e ， =dVdx由由Fr(L)的测定更好地选择合适的纺的测定更好地选择合适的纺丝工艺参数丝工艺参数通过测定通过测定Fr(x)是否变化检查纺丝是否变化检查纺丝过程的稳定性过程的稳定性(2)径向应力分析径向应力分析e e( (r,xr,x)=)=( (e e) )s s 当当x xrRrRx x时时( (e e) )c c 当当0r0rx x时时*则则xx(r,x)=(x)(x)(e e) )s s 当当x xrR芯层的取向度芯层的取向度x=x处皮层内拉伸应力处皮层内拉伸应力 xx,s(x)=Rx2-x*2x* (e

40、)cRx2-x* （e)s 1+22Fr其中，其中，*=R (即靠近喷丝头即靠近喷丝头)时，时， xx,s=max沿纺程皮层厚沿纺程皮层厚(R- *) ， xx,s(x) Fr(L) ,则则 * (L (L)皮芯模型皮芯模型1.扩散过程扩散过程(1)扩散定律及表征扩散过程（速率）的基本物理量扩散定律及表征扩散过程（速率）的基本物理量由由Fick第一定律：第一定律：表征扩散过程（速率）的基本物理量表征扩散过程（速率）的基本物理量：传质通量：传质通量J 扩散系数扩散系数DxCiDiJdd二二.湿法纺丝中的传质和相转变湿法纺丝中的传质和相转变菲克（菲克（FICK）扩散第一定律）扩散第一定律-描述溶剂

41、和凝固剂双扩散描述溶剂和凝固剂双扩散 Js= - Ds*dCs/dx 溶剂的传质通量 (g/cm2.s) Jn= - Dn*dCn/dx 凝固剂的传质通量 (g/cm2.s)v测定方法测定方法: 动态方法动态方法-成分分析法和指示剂法成分分析法和指示剂法 静态方法静态方法-将冻胶体试样浸于浴内，不同时间取出，用显微将冻胶体试样浸于浴内，不同时间取出，用显微镜观察镜观察表征扩散过程（速率）的第3个基本物理量：固化速率参数SrSr24t 丙烯腈共聚物冻胶(26%)皮层的增长情况(2)成形条件对扩散速率的影响成形条件对扩散速率的影响凝固浴浓度及温度的影响凝固浴浓度及温度的影响一般有：一般有：T ,D

42、i(Ds、DN) 温度对各组分的扩散速率的影响不同温度对各组分的扩散速率的影响不同 随着凝固浴浓度的增加，随着凝固浴浓度的增加， Ds、DN均下降均下降;凝固浴浓度超过临界值，凝固浴浓度超过临界值， Di DS和和DN随凝固浴中溶剂含量的变化有极小值随凝固浴中溶剂含量的变化有极小值 原液浓度的影响原液浓度的影响 一般有：原液浓度一般有：原液浓度，D Di i(D(Ds s、D DN N) ) 纤维半径的影响纤维半径的影响 一般有：一般有：R，D Di i 溶剂和凝固剂种类的影响溶剂和凝固剂种类的影响 溶剂种类对扩散速率有影响溶剂种类对扩散速率有影响 以以PAN为例：为例：凝固剂分子量凝固剂分子

43、量 ，DN (一般而言一般而言) 纺速的影响纺速的影响 以黏胶生产为例：以黏胶生产为例：VL , ,扩散速率扩散速率 添加剂的影响添加剂的影响 以黏胶生产为例：使用聚氯乙烯衍生物后，扩散速率以黏胶生产为例：使用聚氯乙烯衍生物后，扩散速率 纺程的影响纺程的影响 一般有：沿纺程一般有：沿纺程x x , ,D Di i SNPponsoS纺丝线组成变化纺丝线组成变化传质通量比传质通量比(Js/JN)相图相图组成变化路径直线组成变化路径直线相分离曲线相分离曲线相交相交可能发生相分离可能发生相分离通量比影响因素：凝固剂种类、凝固浴浓度、温度等通量比影响因素：凝固剂种类、凝固浴浓度、温度等Ziabicki

44、 三元相图三元相图相图分析相图分析 v当夹角0时， SD沿SP线向S靠近，相应的通量比JS/JN，即纺丝原液不断地被纯溶剂所稀释。v当 时，SD向P靠近，通量比JS/JN，相当于干法纺丝，即纺丝原液中的溶剂不断蒸发，使原液中聚合物浓度不断上升，直至完全凝固。分四区区区: JS/JN u* (第一临界切线第一临界切线)。 沿纺丝线组成变化路径沿纺丝线组成变化路径,聚合物浓度下降聚合物浓度下降 (即溶剂扩散速度小于凝固剂的扩散速度即溶剂扩散速度小于凝固剂的扩散速度) 无相分离无相分离 聚合物含量下降聚合物含量下降 不固化不固化 区: u* JS/JN 1 (上限，即溶剂与凝固剂的扩散速度相等上限，

45、即溶剂与凝固剂的扩散速度相等)。 沿纺丝线途径沿纺丝线途径聚合物含量下降聚合物含量下降 (凝固剂浓度增加凝固剂浓度增加) 有相分离有相分离 聚合物含量下降聚合物含量下降 固化固化 稀释凝固成形机理稀释凝固成形机理 形成疏松的不均匀结构形成疏松的不均匀结构 区: 1 JS/JN u* (第二临界切线第二临界切线) 沿纺丝线途径沿纺丝线途径聚合物浓度增加聚合物浓度增加 有相分离有相分离 聚合物含量增加聚合物含量增加 固化固化浓缩凝固成形机理浓缩凝固成形机理 形成的结构较均匀形成的结构较均匀区区: u* JS/JN (上限为干法纺丝上限为干法纺丝) 无相分离无相分离 聚合物含量增加聚合物含量增加 固

46、化固化 形成致密而均匀的结形成致密而均匀的结构构 如如:冻胶法冻胶法纺丝溶液发生冻胶化、纺丝溶液发生冻胶化、液晶法液晶法溶致性聚合物液晶发溶致性聚合物液晶发生取向结晶等生取向结晶等 从热力学可能性而言：从热力学可能性而言： 在区是不能纺制成纤维的。在区是不能纺制成纤维的。 在、和区的原液细流能够固化。在、和区的原液细流能够固化。 从纤维结构的均匀性和机械性能看从纤维结构的均匀性和机械性能看: : 以区成形的纤维最为优良以区成形的纤维最为优良 通常的湿法纺丝以区为多。通常的湿法纺丝以区为多。 湿法成形中，初生纤维的结构不仅取决于平均组成，而湿法成形中，初生纤维的结构不仅取决于平均组成，而且取决于

47、达到这个组成的途径。且取决于达到这个组成的途径。 相分离法中，浓缩凝固形成的结构比稀释凝固形成的结构相分离法中，浓缩凝固形成的结构比稀释凝固形成的结构较为均匀。较为均匀。 纺丝线组成变化路径的直线与相分离曲线的相交并不保证相纺丝线组成变化路径的直线与相分离曲线的相交并不保证相分离的实现，因为相分离动力学、亚稳态体系存在的可能性分离的实现，因为相分离动力学、亚稳态体系存在的可能性等对相分离都有极其重要的影响。等对相分离都有极其重要的影响。 亚稳态体系在湿法成形的三元相图中引入了双节线和旋节线亚稳态体系在湿法成形的三元相图中引入了双节线和旋节线相边界理论：相边界理论： 三元相图被双节线分成均相和非

48、均三元相图被双节线分成均相和非均相两个区域：相两个区域： 均相区位于双节线上方，非均相区均相区位于双节线上方，非均相区位于双节线下方。位于双节线下方。 旋节线又将非均相区划分为旋节线又将非均相区划分为亚稳态区和非稳态区，双节线和旋节线之亚稳态区和非稳态区，双节线和旋节线之间的区域为亚稳态区，旋节线以下的区域间的区域为亚稳态区，旋节线以下的区域为非稳态区。为非稳态区。 体系的相分离在动力学上存在两种机理体系的相分离在动力学上存在两种机理 ： 在非稳态区，相分离过程迅速自发进行，属于旋节分离机理。在非稳态区，相分离过程迅速自发进行，属于旋节分离机理。 在亚稳态区，体系虽在热力学上处于非稳态，但相分

49、离必须首先克服势在亚稳态区，体系虽在热力学上处于非稳态，但相分离必须首先克服势垒形成分相的垒形成分相的“核核”，然后，然后“核核”逐渐扩大，最终形成分相，属于成核及逐渐扩大，最终形成分相，属于成核及生长生长分离机理。分离机理。 在亚稳态区中，温度或组成的有限波动会使溶液进入非稳态区。在亚稳态区中，温度或组成的有限波动会使溶液进入非稳态区。 体系的相分离机理决定了湿纺初生纤维的结构：体系的相分离机理决定了湿纺初生纤维的结构： 按旋节分离机理形成的初生纤维结构较为疏松按旋节分离机理形成的初生纤维结构较为疏松, 按成核和生长分离机理形成的初生纤维的结构较为致密。按成核和生长分离机理形成的初生纤维的结

50、构较为致密。湿纺初生纤维有的为非圆形状，存在微孔和皮芯结构湿纺初生纤维有的为非圆形状，存在微孔和皮芯结构2.是否熔纺用异形喷丝孔能纺制与喷丝孔形状相同的异形纤维？是否熔纺用异形喷丝孔能纺制与喷丝孔形状相同的异形纤维？3 .是否湿纺用异形喷丝孔能纺制与喷丝孔形状相同的异形纤维？是否湿纺用异形喷丝孔能纺制与喷丝孔形状相同的异形纤维？湿法喷丝湿法喷丝 由于湿纺初生纤维含有大量的凝固浴液而溶胀，大分子具有很大的由于湿纺初生纤维含有大量的凝固浴液而溶胀，大分子具有很大的活动性，因此湿纺初生纤维的超分子结构接近于热力学平衡状态，而活动性，因此湿纺初生纤维的超分子结构接近于热力学平衡状态，而其形态结构却对纺

51、丝工艺极为敏感。其形态结构却对纺丝工艺极为敏感。熔纺喷丝熔纺喷丝（一）湿纺纤维的形态结构（一）湿纺纤维的形态结构 1.横截面形状横截面形状 横截面形状影响纤维及制得织物的手感、弹性、光泽、色泽、覆盖性、保暖性、横截面形状影响纤维及制得织物的手感、弹性、光泽、色泽、覆盖性、保暖性、耐脏性以及起球性等多种性能。耐脏性以及起球性等多种性能。 控制及改变纤维的横截面形状是纤维及织物物理改性的一个重要方法。控制及改变纤维的横截面形状是纤维及织物物理改性的一个重要方法。 例例:真丝是不规则的三角形产生光泽和优良手感。真丝是不规则的三角形产生光泽和优良手感。 采用三角形喷丝孔，并控制成形采用三角形喷丝孔，并

52、控制成形和后处理工艺，制得纤维的截面呈三和后处理工艺，制得纤维的截面呈三角形角形,具有钻石的光泽。具有钻石的光泽。 DuPont 东华大学Js/JN和固化表面层硬度对溶液纺初生纤维横截面形状的影响和固化表面层硬度对溶液纺初生纤维横截面形状的影响v 稀释凝固成形稀释凝固成形 浓缩凝固成形浓缩凝固成形v当当JS / JN 1时，则横截面的形状取决于固化层的力学行为：时，则横截面的形状取决于固化层的力学行为：v 柔软的表层收缩的结果导致形成圆形的横截面；柔软的表层收缩的结果导致形成圆形的横截面；v 具有坚硬的皮层时，横截面的崩溃将导致形成非圆形。具有坚硬的皮层时，横截面的崩溃将导致形成非圆形。 结论

53、v在采用圆形喷丝孔纺丝，当凝固期间形成薄而较硬的皮层时在采用圆形喷丝孔纺丝，当凝固期间形成薄而较硬的皮层时, 随后由于皮层与内部芯层变形性的差异随后由于皮层与内部芯层变形性的差异,随着溶剂扩散引起连随着溶剂扩散引起连 续的体积收缩，将使纤维的皮层朝中心拉，于是导致溶液纺初续的体积收缩，将使纤维的皮层朝中心拉，于是导致溶液纺初生纤维形成非圆形截面生纤维形成非圆形截面。 问题 影响传质通量比和固化表面层硬度的因素影响传质通量比和固化表面层硬度的因素有哪些有哪些?溶剂不同时得到的溶剂不同时得到的PAN原丝的截面形状原丝的截面形状 25 35 45 55 65凝固浴温度凝固浴温度()凝固浴温度不同时得

54、到的凝固浴温度不同时得到的PAN原丝的截面形状原丝的截面形状(2)凝固浴温度凝固浴温度 凝固浴温度同时影响凝固浴温度同时影响JS和和JN:T JN ,JS 当结果使当结果使JS / JN1时时, T 纤维截面更圆纤维截面更圆 但当但当JS / JN1时时则纤维截面形状将取决于固化表面硬度则纤维截面形状将取决于固化表面硬度凝固浴浓度凝固浴浓度()：0 10 30 55 70 75 凝固浴浓度不同时，凝固浴浓度不同时，PAN原丝截面形状原丝截面形状 (3)凝固浴浓度凝固浴浓度 凝固浴浓度凝固浴浓度Cb JN ,JS 固化表面层的硬度降低固化表面层的硬度降低, 因此湿纺纤维的截面会变得更圆因此湿纺纤

55、维的截面会变得更圆.n(4)纺丝溶液中聚合物含量纺丝溶液中聚合物含量 纺丝溶液中聚合物含量纺丝溶液中聚合物含量CP JS , JN 固化表面层的硬度固化表面层的硬度 因此纤维的截面会变得更圆因此纤维的截面会变得更圆.PAN浓度：浓度：21 PAN浓度：浓度：23v黏胶纤维的成形过程较为复杂。黏胶纤维的成形过程较为复杂。v控制不同的凝固条件和黏胶的熟成度，可分别获得控制不同的凝固条件和黏胶的熟成度，可分别获得全皮层、全芯层和一般皮芯型纤维。全皮层、全芯层和一般皮芯型纤维。v全皮层和全芯层纤维横截面为圆形。皮芯层纤维截全皮层和全芯层纤维横截面为圆形。皮芯层纤维截面具有锯齿形周边面具有锯齿形周边,这

56、是由于皮层和芯层收缩率不同这是由于皮层和芯层收缩率不同所致。所致。 总结总结v湿纺工艺具有较大的柔性，能湿纺工艺具有较大的柔性，能制备许多不同横截面形状的纤制备许多不同横截面形状的纤维，以满足不同的用途。维，以满足不同的用途。 部分部分PAN纤维所横截面形状纤维所横截面形状 2.皮芯结构皮芯结构 湿纺初生纤维形态结构的湿纺初生纤维形态结构的沿径向有差异沿径向有差异: 外表有皮层外表有皮层 内部是芯层内部是芯层黏胶纤维的横截面黏胶纤维的横截面1膜层膜层 2皮层皮层 3芯层芯层 (1)皮芯层的结构和性能的差别皮芯层的结构和性能的差别 皮层的结构特征皮层的结构特征 v微晶和无定形区尺寸小微晶和无定形

57、区尺寸小,结构比较紧密均一结构比较紧密均一v取向度高取向度高v序态较低序态较低皮层的性能特征：皮层的性能特征： 在水中的膨润度较低在水中的膨润度较低 吸湿性较高吸湿性较高 密度较低密度较低 对某些物质的可及性较低，对染料的吸收值较对某些物质的可及性较低，对染料的吸收值较低，但染色牢度较高；低，但染色牢度较高； 力学性能较好力学性能较好(断裂强度和断裂延伸度较高，抗疲断裂强度和断裂延伸度较高，抗疲劳强度和耐磨性能较优越劳强度和耐磨性能较优越) (2)湿纺纤维皮芯结构的形成原因湿纺纤维皮芯结构的形成原因 主要是细流外边和内部的凝固机理不同主要是细流外边和内部的凝固机理不同.v细流外边的凝固细流外边

58、的凝固: 主要由于溶剂向凝固浴扩散主要由于溶剂向凝固浴扩散,使细流中溶剂浓度低于临界浓度使细流中溶剂浓度低于临界浓度,于是聚合物析出于是聚合物析出;此时此时P-S-N体系中聚合物含量高体系中聚合物含量高,因此结构因此结构致密。致密。v细流内部的凝固细流内部的凝固 溶剂向凝固浴扩散溶剂向凝固浴扩散,凝固浴中的沉淀剂向原液细流扩散凝固浴中的沉淀剂向原液细流扩散,使溶使溶剂浓度不断下降剂浓度不断下降,当中溶剂浓度低于临界浓度当中溶剂浓度低于临界浓度, 聚合物析出聚合物析出,但但此时此时P-S-N体系中聚合物含量不高体系中聚合物含量不高,内部含有较多溶剂和沉淀内部含有较多溶剂和沉淀剂剂,因此结构较松散

59、因此结构较松散 。 (3)纺丝条件对湿纺初生纤维皮芯结构的影响：纺丝条件对湿纺初生纤维皮芯结构的影响： 凝固浴组成凝固浴组成 例例:黏胶纤维：横截面中的黏胶纤维：横截面中的皮层含量随凝固浴组分而改变皮层含量随凝固浴组分而改变，随浴中硫酸锌随浴中硫酸锌 含量的增加而增加；随硫酸钠含量的增加而含量的增加而增加；随硫酸钠含量的增加而增加；随硫酸含量的增加而下降。增加；随硫酸含量的增加而下降。 纺丝液组成纺丝液组成 例例:有机变性剂一般促进黏胶纤维皮层的形成。有机变性剂一般促进黏胶纤维皮层的形成。 凝固浴温度凝固浴温度 例例:维纶的皮层随温度增加而加厚。维纶的皮层随温度增加而加厚。 凝固浴浓度凝固浴浓

60、度 例例:维纶的皮层随凝固浴浓度增加而下降。维纶的皮层随凝固浴浓度增加而下降。 因此通过改变工艺条件，可以制得全皮型、皮芯型和全芯因此通过改变工艺条件，可以制得全皮型、皮芯型和全芯型纤维。型纤维。 973计划项目计划项目 高性能聚丙烯腈高性能聚丙烯腈PAN碳纤维基础科学问题碳纤维基础科学问题 “致密皮层与预氧化扩散扩散阻力的矛盾没有彻致密皮层与预氧化扩散扩散阻力的矛盾没有彻底解决，始终制约着纺丝稳定性及原丝、碳纤维质底解决，始终制约着纺丝稳定性及原丝、碳纤维质量的明显提高。量的明显提高。” “利用不同的凝胶化影响因素，避免浓度致变相利用不同的凝胶化影响因素，避免浓度致变相分离过程而产生的缺陷及