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生物基化学纤维之醋酸纤维

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-09-27  来源:纺织导报  浏览次数:70
核心提示:醋酸纤维,又称醋酯纤维或醋酸纤维素纤维,先由纤维素经乙酰化反应得到醋酸纤维素,再经纺丝制得,属于纤维素衍生纤维。纤维素
       醋酸纤维,又称醋酯纤维或醋酸纤维素纤维,先由纤维素经乙酰化反应得到醋酸纤维素,再经纺丝制得,属于纤维素衍生纤维。纤维素每个葡萄糖环上有3个醇羟基可被乙酰基取代,根据羟基取代度的不同分为二醋酸纤维素和三醋酸纤维素。一般情况下所说的醋酸纤维指的是二醋酸纤维素。

 

 

生产工艺

 

醋酸纤维取材于可再生的木浆或棉绒浆。使用的溶剂丙酮无毒,基本无有机挥发物产生,20 ℃条件下其蒸汽压力为181 mmHg,属绿色溶剂。依据瑞士Maurer(毛雷尔)工程公司的经验,目前纺织用醋酸纤维长丝的生产中,丙酮的回收率达到95%,实际水平已做到99%。溶剂单耗控制在100 ~ 120 kg/t产品。

 

酸纤维产业链示意图

 

 

醋片溶解工序可以选择分批溶解或连续式溶解方式。自上世纪60年代以来,醋酸纤维生产工厂的溶解工序多选择卧式釜,三釜串联工艺,溶解时间约 6 h;过滤工序选用连续反洗滤机,脱泡时间控制在12 h。醋酸纤维多采用干法纺丝生产,卷绕速度为500 ~ 700 m/min,卷装量视用户要求介于 6 ~ 12 kg之间。

 

结构与性质

 

1.形态结构:醋酸纤维的纵向表面光滑,但有明显的沟槽,截面呈苜蓿叶形,周边有少量锯齿,无皮芯结构。醋酸纤维的表面形态结构与制备方法及工艺条件密切相关。

 

2.热学性质:醋酸纤维作为非晶态高聚物,受热或者在不同温度条件下,纤维的形状和力学性质会发生转变,具有“三态两转变”的特性。当温度达到其熔点以后,醋酸纤维即进入热分解阶段,故不可直接进行熔融加工。

3.力学性质:醋酸纤维的干强比粘胶和涤纶都要小,湿态下和粘胶类似,强度损失较大,剩余强度约为干强的70%,干湿态的断裂伸长变化也较大。

 

醋酸纤维与粘胶纤维、聚酯纤维的力学性能比较

 

 

4. 过滤吸附性质:醋酸纤维用于过滤材料时,对颗粒物的捕集主要有直接拦截、惯性碰撞、扩散沉积、重力效应和静电效应。除了常规纤维的过滤吸附性能以外,醋酸纤维还表现出对卷烟焦油的选择性过滤吸附能力。

5. 染色性质:醋酸纤维多采用分散染料染色,而且在染色过程中,条件应控制在中温、弱酸,最好用宽幅卷染机或常压经轴染色机染色。

6. 化学稳定性:醋酸纤维具有一定的耐酸能力,但是在浓酸条件下会发生水解。还原剂及低浓度氧化剂对醋酸纤维影响较小。

 

醋酸纤维的品种

1. 烟用滤材丝束

 

上世纪50年代,伊斯特曼-柯达公司开始了醋酸纤维烟用丝束的生产。目前,全球95%的香烟采用醋酸纤维作为滤嘴过滤材料,因为它质地坚挺、无毒无味、稳定性好、截滤效果显著,能选择性吸附卷烟烟气中的有害成分,同时又保留了一定的烟碱而不失香烟的口味。

烟用丝束滤棒一般由11000根醋纤组成,纤维组分大体占滤嘴体积的8%,其比表面积相当于A4复印纸的一半。烟民每消费 1 支香烟,滤嘴可屏蔽掉烟雾中超过40%的极细颗粒物。

 

2. 纺织用醋酸纤维

 

醋酸纤维是技术含量和附加值相对较高的纤维材料,具有可与真丝织物媲美的华丽外观和穿着舒适性,始终在高端服装面料、衬里和服饰产品领域占据着重要位置。醋酸长丝织物具有蚕丝般自然华贵的光泽,手感柔软爽滑,回潮率低、弹性好,且表现出优良的悬垂性、热塑性、尺寸稳定性。

纺织用醋酸长丝通常选用的规格为84 dtex/20 F ~ 166 dtex/34 F,粗旦纺织用醋酸长丝规格可做到333 dtex/44 F和666 dtex/70 F,它们既可交织,亦可与合成纤维纱合股或包缠加工,赋予混纤纱良好的服用性能和外观。醋酸纤维长丝亦可制作性能优异的包芯纱,把芯纱的强力和用作包辅纱的醋酸纤维的性能特点融合在一起,一般情况下加工过程的断头率可降低 1 倍,生产效率提高25% ~ 30%。

 

 

随着纺织用醋酸长丝技术和纺织加工工艺的进步,醋酸长丝已进入高端服装面料市场,上世纪80年代以来,著名时装品牌Armani(阿玛尼)已选用醋酸长丝面料制作时装。尽管烟用醋酸丝束占据着绝对市场份额,但醋酸纤维在高档服装面料、衬里、技术纺织品等领域的应用市场已经打开。

 


3. 非烟用过滤膜

 

醋酸纤维素已广泛用做反渗透、微滤和气体分离操作。它是膜材料制备选用的环境友好型原料,无毒且有相对低廉的成本,已成功用于微咸水、海水淡化,乙醇、甲醇过滤以及脲素全渗透处理等领域。如用于废水处理的醋酸纤维素纳滤膜生物反应器为U型中空纤维膜,单丝根数85000,单模块的比表面积达11.7 m2。在医用膜材料中,东洋纺公司的醋酸纤维素膜已用于人工肾,改性纤维素三醋酸酯膜亦已在血液透析器临床上使用。

 

产业现状

 

据HIS2016年统计,目前全球醋酸纤维素片年产能近100万t,实际年生产总量约80万t,醋酸纤维年产能近82万t,实际年生产总量约74万t。其中,烟用醋酸纤维丝束为69.5 万t,纺织用醋酸纤维为4.6万t。目前仅Eastman、Solvay和韩国SK 3家公司可同时生产烟用和纺织用醋酸纤维。由于国际控烟公约的推出,近年来全球烟用醋酸纤维丝束的需求量呈现下降趋势,但幅度较小,而醋酸纤维在纺织、非烟用过滤和生物医药等领域有所增长。

 

 
 
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