纺丝速度对Lyocell纤维结晶度和取向度的影响

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：在Lyocell纤维的干喷湿纺工艺中，纤维强度还受到冷却条件的影响，冷却时间短往往会影响所形成的结晶的数量和完整性，换言之，冷却得当，则形成较多、较完善的晶体，纤维的强度就高，反之亦然。在冷却时间和纺丝速度两种因素的共同作用下，纤维强度会在某一条件下出现一个最高值。

结晶度和取向度是描述纤维素超分子结构的重要参数，它们与纤维素的物理性能直接相关。所谓取向是高聚物分子链或链段朝某一特定方向有序排列的一种结构形态，纤维的取向是高聚物分子链在外力作用下，沿纤维轴方向有序化的过程，取向的单元可以是分子链段，也可以整个大分子。因此，高分子链的取向状态就存在两种情况，一种是链段排列有一定的方向性，但不是整个大分子；另一种则是大分子排列有序，而链段不取向。外力作用下产生的这些取向，当外力消除后会产生松弛现象，因此，存在取向和解取向，并最终达到一种平衡，单轴取向是一维有序结构，双轴取向是二维有序结构。广角X射线衍射、双折射法、声波传播法都可以用来测定取向度。

结晶是一个三维有序的结构。纤维素分子由于分子间氢键的作用，以椅式结构存在，是一个结晶高聚物。目前测定结晶度的方法较多，有DSC测定法、密度测定法、X射线衍射法、红外测定法等。

孟志芬等对不同纺丝速度下获得的纤维性能进行了研究[12]，研究发现，结晶性高聚物纺丝速度与结晶度的关系存在普遍的规律，Lyocell纤维的纺丝结果也不例外，随着纺丝速度的提高，Lyocell纤维的结晶度增大，当纺丝速度为10m/min时，纤维结晶度为50.2%，当纺丝速度提高到80m/min，结晶度提高到55.8%。这是因为随着纺丝速度的提高，喷头拉伸比增加，拉伸力增加，使纤维有较好的取向和结晶。(https://www.chuimin.cn)

晶区的取向会随着纺丝速度的提高而呈增加的趋势。而无定形区，在纺丝速度低时，取向随着纺丝速度的提高而增加；当纺丝速度达到50m/min时，无定形区的取向达到最大值；继续提高纺丝速度，无定形区的取向反而下降，进而使纤维双折射值维持恒定不变。造成这一现象的原因可能是，随着纺丝速度的增加，无定形区内首先取向的链段部分形成了结晶，因此，总的取向度不变，而结晶随纺丝速度的增加而增加。

在Lyocell纤维的干喷湿纺工艺中，纤维强度还受到冷却条件的影响，冷却时间短往往会影响所形成的结晶的数量和完整性，换言之，冷却得当，则形成较多、较完善的晶体，纤维的强度就高，反之亦然。冷却过程又与纺丝速度相关，纺丝速度越高，冷却效果越差。在冷却时间和纺丝速度两种因素的共同作用下，纤维强度会在某一条件下出现一个最高值。这一最高值会受到很多因素的影响，如喷丝孔直径、冷却风的温度、冷却风的风量等。一般规律是，在较低的纺丝速度下，纤维的强度随纺丝速度的增加而增加；当纺速达到某一值时，纤维的强度会达到一峰值；此后，纺丝速度继续增加，纤维的强度反而有所下降。

纺丝速度对Lyocell纤维结晶度和取向度的影响

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