發布時間：2024-12-30 14:54:20 人氣：0次
濕法（fǎ）紡絲設備
突然意（yì）識到要寫一篇這（zhè）樣的推文，其實動機是源於我們的（de）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經過時（shí）的纖維製備（bèi）方法了？”。聽到他的詢問，我第（dì）一感覺其實（shí）是很驚訝的！作為（wéi）一個專業從事濕法紡絲近十年的（de）一個科研工作者，自己熱愛並追逐的科研領域難道是一個已經過時的了嗎？答案（àn）肯定是（shì）否定的！那（nà）麽客戶為何出此一問呢？我想客戶（hù）的這個想法（fǎ）應該也是許多非（fēi）專業領域人士共同的疑問。所（suǒ）以，作為（wéi）一個專（zhuān）業攻（gōng）關科研用濕法紡絲設備研發的團隊（duì），我（wǒ）想我（wǒ）們有必（bì）要而且也有義務和廣大科技愛好者朋友們科普一（yī）下，幫助大家（jiā）走出誤區、正確認識濕法紡絲技術、了解濕法紡絲技術、並很好地運用濕法紡絲技術。
講這（zhè）個問題（tí）之前，要先帶大家了解一下化（huà）學纖（xiān）維的（de）製備方法。在工業生產中，化學纖維的製備方法主要有兩種，一（yī）種是熔體紡（fǎng）絲也稱熔融紡絲（sī），另一種（zhǒng）是溶液紡絲。根據紡絲（sī）原料（liào）的紡絲形式熔體紡絲又（yòu）分為熔（róng）體直紡和（hé）切片紡兩種製備（bèi）方法（fǎ）。所謂的熔體直紡是將聚合反應得到的聚合（hé）物熔體直（zhí）接輸送到紡絲組件進行紡絲的一種纖維成形（xíng）技術，而切片紡絲是將聚合後的（de）聚合物熔體（tǐ）先擠出造粒、然後再熔融紡絲。兩種熔融紡（fǎng）絲方法各有（yǒu）千秋，工（gōng）業（yè）生產中都經（jīng）常采用，如（rú）聚酯纖（xiān）維（滌綸）的熔體直紡（fǎng）和聚酰胺（àn）纖維（錦綸）的切片紡等。溶液紡（fǎng）絲根據纖（xiān）維的成形原理可分為（wéi）相分離法、凍膠法和液晶法。在實際生產中，絕大（dà）多數的濕法紡絲是通（tōng）過相（xiàng）分（fèn）離法實施的，如再生纖維素纖維、殼聚糖纖維、蛋白纖維、聚乙（yǐ）烯醇纖維等。隨著紡絲技術的發（fā）展，近（jìn）些年又出現了靜電紡絲、離心紡絲、負壓紡絲、微流體（tǐ）紡絲以（yǐ）及瞬時釋壓紡絲（sī）技術（shù）等，這（zhè）些紡絲技術也都屬於溶液（yè）紡絲範疇。為了方便大家理解，小編將工業常用的紡（fǎng）絲方法分類進行整理如圖所示。
相信在了解完纖維成形方法之後大家都清楚了，其實（shí）濕法紡（fǎng）絲是（shì）屬於溶液紡絲中的（de）一（yī）種，因為濕法紡（fǎng）絲在（zài）溶液紡（fǎng）絲技（jì）術中應用較多，故而大家往往認（rèn）為溶液紡絲與濕法紡絲的概念（niàn）等同，經常用濕法紡絲的概念代替溶液（yè）紡絲概念，其實是（shì）錯誤的，實際上（shàng）二者是包含與被包含關係。
濕法紡絲工藝流程圖（tú）
我國是世界上的化纖生產大國，2020年全（quán）國化纖總產量6025.12萬噸，占（zhàn）世界化纖產量的70%以上。化學纖維種類包括了滌綸、錦綸（lún）、腈綸、丙綸、維綸、氯綸、氨綸以（yǐ）及（jí）再（zài）生纖維素纖（xiān）維、碳纖維、超高分子（zǐ）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）量最大（dà）為4922.75萬噸，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融紡絲（sī）。如果（guǒ）從纖維產量和生（shēng）產應用上看，的確熔融紡絲技（jì）術是應用最廣（guǎng）、最多的紡絲方法（fǎ）。相比而（ér）言，濕法紡絲生產的化纖品種產能較少（shǎo），但是，這不表明濕（shī）法紡絲技術就是一種已經過時的紡絲成形技術，這主要從以下（xià）幾個事實及數據進行說明。
（1）溶液紡（fǎng）絲技術的應用是某些高分子（zǐ）的結構特（tè）性決定的
眾所周知，對（duì）於線性（xìng）的熱塑性高（gāo）分（fèn）子材（cái）料都存在明顯的玻璃化轉變和熔融（róng）轉（zhuǎn）變，這就是說這類聚（jù）合物存在著（zhe）熔點，可以通過升溫（wēn）加熱的方式將其熔化進而利用熔融紡絲技（jì）術製備纖維（wéi）材料。但是對於具有剛性結構的（de）聚合物分子，如聚（jù）丙烯腈、纖維素等。這（zhè）類聚合物材料分（fèn）子結構（gòu）具有強極性和剛性，分子（zǐ）間相（xiàng）互作用較強，這種分子結構特性決定了這類聚合物的（de）熔點顯著高於其（qí）分解溫度。也（yě）就是說，如果對這類聚合物材料進行加熱時，溫（wēn）度還未達到（dào）其熔點，材料就已經發生了（le）降解，因此這類聚合物材（cái）料無法通（tōng）過熔融紡絲技術加工，隻能通過溶（róng）液紡絲技術加工。也正是因為這種分子鏈的剛性結構使材料內部的分子間相互作用力較強，所製（zhì）備的纖維（wéi）材料性（xìng）能優（yōu）異。所以說，采用溶（róng）液紡（fǎng）絲技術加工是某些聚合物分子結構特（tè）性決定（dìng）的。
纖維素分子結構特點
(2) 溶液紡（fǎng）絲技術所製備高性能纖維是國防、軍工等應用領域不可或缺的材（cái）料
碳纖（xiān）維是（shì）現（xiàn）代宇航工業的物質基礎，具有不可替代（dài）性。由碳纖維製備的碳纖（xiān）維增強樹脂(CFRP)具有優異的綜合性能，在導彈（dàn）、空間平（píng）台和運載火箭，航（háng）空器，先進艦船，軌（guǐ）道交通車輛（liàng），汽車，卡車，風電葉片，電（diàn）池，電力電纜等領域具有廣泛的應用。製備碳纖維的聚丙烯腈原絲就是采（cǎi）用濕法紡絲技術生產。由濕法凍膠紡絲技術生產的超高分子量聚（jù）乙烯纖維是防彈衣的核心（xīn）材料。濕法紡絲技術製備的粘膠（jiāo）基碳（tàn）纖維是火箭、導彈、航天器等的關鍵戰略性材料，濕法（fǎ）紡絲製備的聚酰亞胺纖維是一種新型高性能纖維（wéi）材料，具有阻燃、耐（nài）高低溫、耐腐（fǔ）蝕以（yǐ）及優良的力學（xué）性能，其應用領域（yù）已經開始從特種防護、航空航天等高（gāo）技術領（lǐng）域向民（mín）生領域延伸。
濕法紡絲製備的聚合物纖維在軍工航天等特殊（shū）領域的應用
(3) 濕法紡絲設備操作（zuò）簡單、紡絲條件溫和是纖維科研應用最廣的研究方法（fǎ）
在Web Of Science數據庫中以wet spinning(濕法紡絲)為（wéi）關鍵詞進行檢索，可檢索到17981條相關文獻記錄。其涉獵領域包括材料科學、化學、高分子科（kē）學、工程、物理、電化（huà）學等眾多學科領域。
Web Of Science 數據庫以 wet spinning(濕（shī）法紡絲)為關鍵詞的文獻檢索情況
複（fù）旦大學（xué）彭慧勝、王（wáng）兵傑等人采（cǎi）用濕法紡絲（sī）技術一（yī）步生產連續的纖維電池。所采用的三通道工業噴（pēn）絲頭可以同時擠出、並結合纖維（wéi）電池的電極和（hé）電（diàn）解液，生產速度得（dé）到遠遠提高。功能部件間的層流保證了擠壓過程中其界（jiè）麵的無縫銜（xián）接。研究發現，每一個噴絲器單元可以生產1500公（gōng）裏長的連續纖維電池，比（bǐ）之前報道的纖維長了三個數量級。所（suǒ）製備的纖（xiān）維電池用於智能帳篷(麵積約10平方米)，電池的（de）能（néng）量密度可達550 mWh每平方米。
濕法紡絲技術製備纖維狀電池（chí）[2]
近年來發展的石墨烯纖維、碳納米管纖維（wéi）、MXene纖維等新型無機纖維都是采用濕法紡（fǎng）絲（sī）技術生產。綜上所述，相信大家已經（jīng）了解並熟悉了濕（shī）法紡絲製備化學纖（xiān）維這一（yī）生產技術。與熔融紡絲相比，濕法紡絲技（jì）術確屬小眾，但是是一種不可替（tì）代、不（bú）可（kě）或缺的纖維成形技術，在未來的纖維材料發展過程中必定（dìng）會（huì）蓬（péng）勃發展，展現出它特有（yǒu）的魅力。
