閃蒸紡絲

閃蒸紡絲（flash spinning）是將高分子溶液處於溶劑的沸點以上，同時處在高壓下經噴絲板擠出而達到常壓的紡絲方法。紡絲時由於壓力突然降低，溶劑急劇蒸發，噴出極細的絲條。用此法可製備超細纖維。

基本介紹

• 中文名：閃蒸紡絲
• 外文名：flash spinning
• 套用：製備超細纖維
• 別稱：溶液閃蒸紡絲
• 主溶劑：苯、甲苯
• 添加劑：穩定劑、抗氧化劑、膨脹劑

簡介

閃蒸紡絲是指高聚物溶液在其溶劑沸點以上高壓擠出，溶劑閃蒸導致聚合物冷卻固化形成纖維的紡絲方法。又名溶液閃蒸紡絲。要求高聚物和溶劑在溶劑沸點以上 不分解，溶劑容易蒸發。擠出的溶液細流，在壓力突然降低時 引起溶劑閃蒸，使高聚物固化成纖維。

如線性聚乙烯在二氯甲烷中製成溶液，在7Mpa高壓下擠出，二氯甲烷閃蒸，聚乙烯固化成超細纖維非織造布。多用於紡制超細纖維長絲和非織造布。

閃蒸紡絲工藝原理

乾法紡絲工藝原理

閃蒸紡絲屬於溶液紡絲中的乾法紡絲。從聚合物溶液變成纖維的乾法紡絲工藝過程如下：紡絲液由計量泵輸送到噴絲頭，經噴絲孔擠出的紡絲液細流進入紡絲甬道，在這裡受到熱氣流的加熱，使溶劑迅速揮發，絲條聚合物濃度逐漸升高，最後使絲條固化，接著以一定的速度卷取，使絲條拉伸細化而形成纖維。

一般成纖高聚物的熔點在其分解溫度之上，熔融時要分解，不能形成一定黏度的、熱穩定的熔體，但在某特定的揮發性溶劑中，它能溶解形成濃溶液，這類成纖聚合物就適合採用乾法紡絲工藝進行紡絲。

相分離原理

閃蒸紡絲最突出的現象就是相分離，如溶解過程中聚合物和溶劑在高溫高壓下攪拌轉化為均相溶液；在低壓室中，稍稍降低其壓力，使溶液發生一定程度的相分離，形成兩液相溶液，其中一相為富高聚物相另一相為富溶劑相；最後溶液由噴絲孔進入常溫常壓空氣時，溶劑轉化為蒸汽而迅速與聚合物產生相分離。

超音速流原理

閃蒸紡絲噴絲口處的結構示意圖如下圖所示。

超音速流原理

聚合物在高溫高壓條件下溶解製備成一定濃度的均相紡絲溶液，送至口處，經減壓節流孔進入減壓室a，此時由於壓力降低，聚合物和溶劑產生相分離，其中一相為富高聚物相，另一相為富溶劑相。紡絲液由b點到c點時，壓力降為常壓，溶劑產生相轉變，由液態轉化為蒸汽，溶劑與聚合物產生相分離，在噴絲口處迅速膨脹，形成超音速流，聚合物由此而產生破裂且依靠速度梯度被超音速蒸汽流高速拉伸，相轉換的同時，流體產生高速拉伸。在這個過程中，由於是絕熱膨脹，溶劑需要吸收大量熱量，溫度猛烈下降，從而使得聚合物快速結晶冷卻成高度取向的超細纖維叢絲。

閃蒸紡絲溶液的組成

成纖高聚物

閃蒸紡絲使用的成纖高聚物一般為結構比較規整的聚烯烴，如線性高密度聚乙烯，聚丙烯以及聚甲基戊烯等，其中聚乙烯最為普遍。現在其種類更加豐富，如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高相對分子質量聚乙烯及烯類聚合物的共聚物；烯類聚合物與其他聚合物的混合物以及其他不飽和烯烴聚合而成的聚合物，如聚甲基丙烯酸酯類、聚丙烯酸類、聚乙烯乙酸酯類、聚環戊烯等；還可以採用聚酯類(PET、PBT、PBN等)、聚醯胺類、聚縮醛類、聚氨酯類、聚碳酸酯類、含氟聚合物等。

溶劑

閃蒸紡絲液中使用的溶劑一般包括主溶劑和輔溶劑。

1、主溶劑

主溶劑沸點一般應在0-100℃範圍內，芳香烴如苯、甲苯等，脂肪烴如丁烷、戊烯、正己烷、庚烷、辛烷以及它們的同分異構體，脂環烴如環己烷、不飽和烴和鹵代烴(如二氯甲烷、四氯化碳、氯仿、氯甲烷、三氯氟甲烷、氯乙烷以及二氯乙烯等)。

2、輔溶劑

輔溶劑包括烷烴、環烷烴、鹵代烴、醇類(如甲醇和叔丁基乙醇等)和一些氣體(如氮氣和二氧化碳等)。輔溶劑的主要作用是助溶、改變紡絲溶液濁點壓強以及降低高聚物表面張力等。

添加劑

為了使閃蒸紡絲過程比較順利或者給產品賦予某種特定性能，還需在紡絲液中加入其他添加劑，如成核劑、穩定劑、抗氧化劑、膨脹劑、染料和顏料等，如Harris等在聚乙烯中加入顏料，使得閃蒸法非織造片材具有更好的印刷性能。

工藝流程

閃蒸紡超細纖維非織造布是將成纖聚合物在高溫高壓條件下溶解製備成一定濃度的均相紡絲溶液，並使其在高壓作用下進入低壓室內，由於壓力稍有降低而發生不完全相分離，隨後紡絲溶液再快速經過噴絲孔，在噴絲口處迅速膨脹，溶劑發生相轉變成為蒸汽與聚合物迅速產生相分離，且形成超音速蒸汽流，聚合物由此而產生破裂且被超音速蒸汽流高速拉伸，在這個過程中，溶劑需吸收大量熱量，從而使得聚合物快速結晶冷卻成高度取向的超細纖維叢絲。

然後利用高速溶劑氣流的衝擊力，將超細纖維叢絲送至一個旋轉分散盤中，由於受到旋轉分散盤的阻擋作用，纖維叢絲改變方向向下面的傳送帶運動；最後通過電暈放電法對超細纖維叢絲施加靜電場，使超細纖維叢絲帶上同種靜電荷，在拉伸的過程中相互排斥散開，通過搖擺裝置，將開纖後的網狀超細纖維叢絲進行堆積鋪網，所得纖網經不同方式黏合加固，即得到閃蒸紡超細纖維非織造布。