發布時間：2024-12-30 14:54:20 人氣：0次
濕法紡絲設備
突然意識到要寫一篇這樣的推文，其實動機是源於我們的一個客戶。他在谘詢紡絲設備時，問了我這樣一個問題：“他說濕法紡絲是不是一個已（yǐ）經過時的纖維製備方法了？”。聽到他的詢問（wèn），我第一（yī）感覺其實是很驚訝的！作為一個（gè）專業從事濕法紡（fǎng）絲近十年的一個科研工（gōng）作者，自己熱愛並追（zhuī）逐的科研領域難（nán）道是（shì）一個已經過時的了嗎？答案肯定是否定的！那麽客戶為何（hé）出此（cǐ）一（yī）問呢（ne）？我想客戶的（de）這個想法應該也是許多非專業領域人士共同的疑問。所（suǒ）以（yǐ），作為一個專業（yè）攻關科研用濕法紡絲設備研發的團隊，我想我們有必要而且也有義務和廣大科技愛（ài）好者朋友們科普（pǔ）一下，幫（bāng）助大家走出誤區、正確認識濕法紡（fǎng）絲技（jì）術、了解濕法紡絲技術、並很好地運用濕法紡絲技術（shù）。
講這個問題之前，要先帶大家了解一下化學纖維的製備方法。在工業生產中，化學纖維的製備（bèi）方法主要有兩種，一種是熔體紡絲也稱熔融紡絲，另一種是溶液紡絲。根據紡絲（sī）原料的紡絲形式熔體紡絲又分為熔體直紡和切片紡兩種製備方法。所謂的（de）熔體直紡是將聚合反應得到（dào）的聚合物熔體直接輸送到紡絲組件進行紡絲的一種纖維成形技（jì）術，而切片紡（fǎng）絲是將聚合後的聚合物熔體先擠（jǐ）出造粒、然後（hòu）再熔融紡絲。兩種熔融紡絲方法各有千秋，工業生產中都經常采用，如（rú）聚（jù）酯（zhǐ）纖維（滌綸）的熔體直紡和聚酰胺纖維（錦綸（lún））的切片（piàn）紡等。溶液紡絲根據（jù）纖維的成形原理可分為（wéi）相分（fèn）離（lí）法、凍膠法和液晶法。在實際生產中，絕大（dà）多數的（de）濕法紡絲是通過相分離法實（shí）施的，如再（zài）生纖維素纖維、殼聚糖纖維、蛋白纖維、聚乙烯醇纖維等。隨著（zhe）紡絲技術的發展，近些年又出現了（le）靜電紡絲、離心紡絲、負壓紡絲、微流體紡絲以及瞬時釋壓紡絲技術等，這些紡絲技術也都屬於溶液紡絲範疇。為了方便大家理（lǐ）解，小編將（jiāng）工業常用的紡絲方法分類進行整理（lǐ）如圖（tú）所（suǒ）示。
相信在了解完（wán）纖（xiān）維成形方法之後（hòu）大家（jiā）都清楚了，其實濕法紡絲是屬於溶液紡絲中的一（yī）種，因為（wéi）濕法紡絲在溶液紡絲技術中應用較多，故（gù）而大家往（wǎng）往認為溶液紡絲（sī）與濕法紡絲的概念等同，經（jīng）常用（yòng）濕法紡絲的概念代替溶液紡絲概念，其（qí）實是錯誤的，實際上二者是包含與被包（bāo）含關係。
濕法紡絲（sī）工藝流程圖
我國是世界上的（de）化纖生產（chǎn）大國，2020年全國化纖總產量6025.12萬噸，占世（shì）界化纖產量的70%以上。化學纖（xiān）維種類（lèi）包括（kuò）了滌綸、錦綸、腈（jīng）綸、丙綸、維綸、氯綸、氨綸以及（jí）再生纖維素纖維（wéi）、碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚酰亞胺纖維等。在眾多的纖維（wéi）品種中以滌綸的產（chǎn）量（liàng）最大為4922.75萬噸（dūn），占2020年我國化纖總產量的81.70%，滌綸纖維的主要加工方式是熔（róng）融紡絲（sī）。如果從纖維（wéi）產量（liàng）和生產應用上看，的確熔（róng）融紡（fǎng）絲技（jì）術是應用最廣、最多（duō）的（de）紡（fǎng）絲方法。相比而言，濕法紡絲生產的化纖品（pǐn）種產能較少，但是，這不表明濕法紡絲技術就是一種已經過時的紡（fǎng）絲成形（xíng）技術，這主要從以下幾個事實及數據（jù）進行說明。
（1）溶液紡絲技術的應（yīng）用是某些高分子的結構特（tè）性決定的
眾所周知，對（duì）於線性的熱塑性高分（fèn）子材料（liào）都（dōu）存在明顯的玻璃化轉變（biàn）和熔融轉變，這就是說這類聚合（hé）物存在著熔點，可以（yǐ）通過升溫加熱的方式將其熔化（huà）進而利用熔融紡絲技術製備纖維材料。但是對於具（jù）有剛性結構（gòu）的聚合物分子，如聚丙烯腈、纖維素等。這類聚合物材料分子結（jié）構具（jù）有強極性和剛性，分子間相互作用（yòng）較強，這（zhè）種（zhǒng）分子結（jié）構特性決定了這類聚合物的熔（róng）點顯著高於其分（fèn）解（jiě）溫度。也就是說，如果對這類聚合物材料進行加熱時，溫度還未達到其熔點（diǎn），材料就已經發生了（le）降解，因此這類聚合物材料無（wú）法通過（guò）熔（róng）融紡絲技（jì）術加工，隻能通過溶液紡絲技術加工。也正是因為這（zhè）種分子鏈的剛性結構使材料內部（bù）的分（fèn）子間相互作用力較強，所製備的纖維材（cái）料性能優異。所以說，采用溶液紡絲技術加工是某些（xiē）聚合物分子結構特性決定的（de）。
纖（xiān）維素分子結構（gòu）特點（diǎn）
(2) 溶液紡絲技術所製（zhì）備高性（xìng）能纖維是國防、軍工等（děng）應用領域（yù）不可或缺的材料
碳纖維是現代宇（yǔ）航工業的物（wù）質基礎（chǔ），具有不可（kě）替代性。由碳（tàn）纖維製備的（de）碳纖維增強樹脂(CFRP)具有優異的綜合（hé）性能，在導彈、空間平（píng）台和運載（zǎi）火箭，航空器，先（xiān）進艦船，軌道交通車輛，汽車，卡車，風電葉片，電池，電（diàn）力電纜（lǎn）等領域具有廣泛的應用。製備碳纖維的聚丙烯腈原絲就（jiù）是（shì）采用濕法紡（fǎng）絲技術（shù）生產。由濕法凍膠紡絲技術生產的超高分子量聚乙烯纖維是防彈衣的核心材料。濕（shī）法（fǎ）紡絲（sī）技術製備的粘膠（jiāo）基碳纖維是火箭、導彈、航天器等的關鍵戰略性材料，濕法紡絲製備的聚酰亞胺纖維是一種新型高性能纖維材料，具有阻燃、耐高低溫、耐腐蝕以及優良的力學性能，其（qí）應用領域已經開始（shǐ）從特種防護、航空航天等高技術領域向民生領域延伸。
濕（shī）法紡絲製備的聚合物纖維在（zài）軍工航（háng）天等特殊領域（yù）的應用
(3) 濕法紡絲設備操作簡單、紡絲條件溫和（hé）是纖維科研應用最（zuì）廣的研究（jiū）方法
在Web Of Science數據庫中以wet spinning(濕法（fǎ）紡絲（sī）)為關鍵詞進行（háng）檢索（suǒ），可檢索到17981條相關文獻記錄。其涉獵領（lǐng）域包括材料科學、化學、高分子（zǐ）科學、工（gōng）程、物理、電化學等眾多學科領（lǐng）域。
Web Of Science 數（shù）據庫（kù）以 wet spinning(濕法紡絲)為關（guān）鍵詞的文獻檢索情況
複旦大學彭慧勝、王兵傑等人采用濕法紡絲技術一步生產（chǎn）連續（xù）的纖維電池。所（suǒ）采用的三通道工業噴絲頭可以（yǐ）同時擠出、並結合纖維電（diàn）池的電極和電解液，生產速度得到遠遠提高。功能部件間的（de）層流保證了擠（jǐ）壓過程中其界麵的無縫銜接。研究發現，每一個噴絲器單（dān）元可以生（shēng）產1500公裏長的（de）連續纖維電池，比之前報道的纖維長了三個（gè）數量級。所製備的纖維電池用於智能帳篷(麵積約10平方（fāng）米)，電池的能量密度可達550 mWh每平方米。
濕法紡絲技（jì）術製備（bèi）纖維狀電池[2]
近年來發展的（de）石墨烯纖維、碳納米管（guǎn）纖維、MXene纖維等新型無機纖維都是采用濕法紡絲技術生產。綜上所述，相信大家已經了解並熟悉了濕法紡絲製備化學纖（xiān）維這一生產（chǎn）技術。與熔融紡絲相比，濕法紡絲技術（shù）確屬小眾，但是是一種不可替代、不（bú）可或缺的纖維成形技術，在未來的纖維材料發展過程中必定會蓬勃發展，展現出它特有的（de）魅力。
