第二章 黏胶纤维生产用原料 项项 目规规 格每 吨 纤纤 维维 消 耗 量 普通短纤维纤维普通长丝长丝富强纤维纤维强力纤维纤维浆浆粕/t 烧烧碱/t 二硫化碳/t 硫酸/t 硫酸锌锌/kg水 10% 100% 100% 100%1.02～1.06 0.60～0.67 0.30～0.32 0.87～0.89 54～571.08～1.12 0.65～0.69 0.31～0.32 1.20～1.26 54～601.04～1.12 0.68～0.77 0.34～0.40 1.05～1.20 40～501.12～1.16 1.11～1.18 0.30～0.34 1.40～1.50 370～400（一）浆粕的结构特点n木浆、棉浆和草 n生产黏胶纤维的主要原料是木浆和棉浆 一、浆粕nα－纤维素（也称为甲种纤维素，简称甲纤 ）、β－纤维素、γ－纤维素 （二）浆粕的质量控制n1．α－纤维素含量 n用α－纤维素和半纤维素来表征浆粕的纯度 n浆粕浸渍在20℃、17.5%NaOH水溶液中， 在45min内不溶解的部分称为α－纤维素，溶 解部分为半纤维素n提高浆粕的α－纤维素含量，不仅可提高成 品纤维的得率，提高设备生产能力，降低 化工原料消耗量和简化浸渍碱液回收，而 且还能提高成品纤维质量。
n半纤维素含量高，影响到其后的浸渍、老 成、黄化、过滤、熟成等工艺过程，也降 低了成品纤维的品质 n主要成分是SiO2、铁、镁、钙等 n2．灰分 n它们使黏胶的黏度增高，并能与酸生成不溶性 盐如CaSO4，MgSO4，从而降低酸浴的透明度 或堵塞喷丝头，而且硅酸盐颗粒易将纤维切断 ，降低纤维的强力；灰分中的铁、铜、锰等能 加速碱纤维素的老成降解，使工艺不稳定，最 终影响黏胶纤维的强度和色泽n灰分的来源主要有两个方面：原料本身；各种 溶剂、水、环境条件 n浆粕中含有少量树脂，有利于过滤；树脂 含量过多，会影响黄化反应的均匀性，使 黏胶变得浑浊，堵塞喷丝孔 n3．树脂 n4．聚合度 n要求纤维素聚合度适中，聚合度分布分散 性小随着聚合度的增加对纤维的断裂强 度、延伸度以及疲劳性能都有好处，故制 备高强度、高聚合度纤维（如强力黏胶纤 维、高性能黏胶纤维），要求较高聚合度 但聚合度过高，则因制得的黏胶黏度过 高而致过滤困难，或者需要延长碱纤维素 的老成 n聚合度通常为500～1000 n5．吸碱性 n吸碱性通常是以吸碱值（浆粕吸碱后重量增 加的百分比）、膨润度（浆粕吸碱后体积增 加的百分比）和吸碱厚度（将浆粕条一端浸 入17.5%%NaOH水溶液中，5min碱液被吸 上的mm数）来表示。
n浆粕吸碱值过低，则浆粕浸渍时易上浮， 采用连续浸渍压榨机时，投料困难，浆粥 浓度不均匀；浆粕吸碱值过高，则浆粕表 面迅速膨润，使纤维毛细管很快被堵塞， 碱液渗透困难，碱纤维素不均匀 n反应性指浆粕在碱化、黄化及生成的黄酸 酯的溶解等性能它表示浆粕在消耗合理 数量的NaOH和CS2之后，是否能得到溶解 性良好的纤维素黄酸酯和易于过滤的黏胶 n6．反应性 n反应性能好，NaOH和CS2的消耗量少，溶 解性能和过滤性能好，所得到的黏胶可纺性好 n长丝浆粕的α －纤维素含量高，波动范围较 小；半纤维素含量低；黏度均匀；树脂及 蜡质含量低；灰分含量低；白度高；尘埃 度低；含铁量低 （三）浆粕的制备n从天然纤维材料制取黏胶纤维浆粕，要经过一 系列的化学及物理-化学过程，以达到下述三 个目的：n①除去植物中各种非纤维素杂质；n②尽可能充分和均匀地破坏纤维的初生壁和纤 维素大分子间的结合键，提高浆粕的反应性能 ；n③适当降低纤维素的聚合度n1.碱法制浆n碱法制浆是用烧碱或硫化钠溶液在适当的温度 和压力下从纤维原料中分离纤维素的方法包 括烧碱法、预水解苛性钠法和预水解硫酸盐法 n（1）苛性钠（烧碱法）n此法多用于制造棉绒浆粕，生产过程包括备料 、蒸煮、精选、精漂、脱水和烘干等。
n①备料n制浆原料要经过预处理如原料为棉绒，则 要进行开松、除尘，以除去砂粒、矿物性杂 质和棉籽壳等；如为蔗渣原料，则要经过开 松和一次或多次除髓，除去其中的蔗髓及其 它机械杂质（通常还经预水解处理）；如为 木材原料，则要经过剥皮、除节、切片等n②蒸煮n用高温烧碱液蒸煮，纤维原料发生如下作用 ：木素与烧碱作用生成碱木素，树脂被皂成 树脂皂，蜡质 被乳化，三者均被溶解，大部 分被除去，使纤维得到分离；纤维细胞发生 膨润，初生壁被破坏，浆粕 反应性能提高； 大部分半纤维蒸煮素直接溶解在碱液中，并 水解成戊糖；纤维素发生碱性氧化降解，聚 合度降低n蒸煮的主要影响因素如下：n用碱率：指用碱量与原料绝干重量的百分比 用碱率高，杂质的溶解程度和溶解速度增 加，但纤维素的降聚程度亦增加，浆的得率 下降棉浆蒸煮的用碱率通常为15%～18% ；蔗渣浆为10%～12%n温度和时间：蒸煮温度是指蒸煮时的最高 温度在其它条件不变时，温度升高，蒸 煮时间可缩短但温度越高木器的得率越 低，浆的黏度、硬度和强度均下降在选 择蒸煮温度和时间时，要全面考虑浆的质 量和产量的要求通常间歇法蒸煮棉浆用 150℃～170℃，4～6小时；连续法蒸煮蔗 渣浆用130℃～140℃，40～50分钟。
n浴比：浴比指碱液体积（升）与原料绝干重 量（公斤）之比在用碱率相同的情况下， 减少浴比，则碱浓度大，化学反应速度快， 蒸煮时间可缩短，用于加热的蒸汽量可减少 ，但蒸煮的均匀性差通常棉浆的间歇式蒸 煮浴比为3～4，蔗渣浆连续蒸煮浴比为4～5 n蒸煮的方式：有间歇式和连续式两种间 歇式蒸煮有用立式、卧式、回转式或固定 式蒸煮锅（或蒸球）；连续式蒸煮常用多 段的方式或水平式的管状蒸煮器连续蒸 煮具有生产效率高，质量稳定，得率高 劳动强度低等优点n③精选n蒸煮后的浆料，经过洗涤、打浆、筛选、除砂、 浓缩等过程以提高其纯度和反应性能洗涤的 目的，是除去浆料中蒸煮黑液打浆就是浆料通 过打浆机的飞刀和底刀之间，使纤维受到剪切作 用而横向切断，降低其长度，同时纤维在纵向分 裂，产生纤维化（又称帚化），提高反应性能 筛选是浆料通过筛网，除去未分散的纤维束或浆 团除砂是使浆料通过沉砂沟和通过锥形除砂器 ，以除去大小砂粒、金属碎屑和其它机械杂质n④精漂n精漂的目的，是除去浆料中的有色杂质和残存的木 素、灰分和铁质，进一步提高纤维素的反应性能， 并最终调节纤维素的聚合度n浆料的精漂，通常采用综合的化学方法，包括氯化 、碱处理（碱精制）次氯酸盐漂白和酸处理四个阶 段。
上述各过程，可在精漂池中分批进行，亦可在 管道中连续进行n氯化和碱处理：其目的是除去未漂浆的残余木素 在酸性介质中，木素被氧化，生成氯化木素，然后 再用碱处理浆料，使氯化木素溶解而除去氯化时 ，一般控制浆料的pH值为2，常温用氯量和氯化 时间根据未漂浆的含木素量来控制n漂白：漂白的目的，是进一步除去浆粕中残余的木 素和有色杂质，提高浆的白度，并调节浆的聚合度 漂白剂有次氯酸钠、二氧化氯、过氯化氢等，它 们可以单独使用，亦可混合使用，分段进行漂白n漂白过程中，纤维素不可避免会发生氧化降解，而 漂白时纤维素降解的均匀性比蒸煮时的降解为差， 为此，在制备聚合度相同的浆粕时，采用重蒸（煮 ）轻漂（白）的工艺，能够使聚合度分布更均匀 故漂白的工艺条件必须严格控制以次氯酸盐作漂 白剂时，通常用氯量为1%～2%(以绝干浆重量计) 漂白时间1～2小时，温度35℃～40℃，pH值为 9～10n酸处理：其目的是降低浆粕的灰分，因为纤 维素与水溶液接触时带负电荷，能吸附各种 金属离子，当浆料中加入酸，能将纤维素吸 附的金属离子置换出来，生成可溶性的金属 盐而被除去，从而降低浆粕的灰分n酸处理可用盐酸或硫酸，而盐酸的效果较好 ，因为生成的氯化物比硫酸盐有更大的溶解 度。
酸处理时，通常用酸量为2～3（以绝干 浆重量计），时间1小时，温度为常温 n⑤脱水、烘干n根据需要，浆料可加工成散浆料或浆板，加 工散浆料时，先用压辊或离心机脱水，然后 开松和烘干；加工浆板时，先在抄浆机上成 形和烘干，然后切成一定规格的浆板不管 是散浆或是浆板，烘干温度对纤维素的反应 性能有很大影响，必须根据浆粕的不同用途 加以调节n（2）预水解苛性钠法n其目的是：①使原料中的半纤维素（主要是 多缩戊糖）水解溶出，而未溶出的半纤维素 也发生结构的变化，以利于在碱蒸煮时继续 溶出②使部分木素溶出，纤维结构变得松 软，有利于蒸煮时药液渗透到纤维组织内部 ，保证蒸煮均匀；③使纤维的初生壁受到破 坏，以利于在碱液蒸煮时初生壁脱落，从而 提高浆料的反应性能；④水解废液中生成大 量的还原糖或糠醛等，有利于回收和利用n预水解方法分为水预水解、酸预水解和汽预 水解n①水预水解：纤维原料在蒸煮前先在加压条 件下用清水蒸煮，由于原料中原有的和在水 解过程中生成的有机酸的作用，就有选择性 地将半纤维素进行了水解，实际上是一次用 有机酸进行的预蒸煮例如蔗渣的水预水解 的温度通常为160℃～170℃，浴比为1：3 ～4，水解时间 2～3小时。
n②酸预水解：在一定压力下，纤维原料中 的半纤维素能在酸性介质中水解酸预水 解可用无机酸如盐酸、硫酸、亚硫酸或有 机酸如醋酸等进行蔗渣、芒杆等进行酸 预水解，以用盐酸为多酸的种类不同， 则对纤维素的水解降解作用亦不同采用 离解度大的酸如盐酸、硫酸，则更要严格 控制酸的用量、水解温度和时间，以防止 过多地损害纤维素例如蔗渣用盐酸预水 解时，采用1%盐酸，浴比1：10～12，温 度为165℃，保温1.5～2小时n③汽预水解：就是将含水的纤维原料直接通 往饱和蒸汽进行预水解蒸汽预水解的作用 机理与水预水解相同，但蒸汽预水解的操作 简单，蒸汽耗用量少由于蒸汽预水解时， 物料中水分少，酸度相对增高，容易造成水 解不均匀和局部焦化等缺点n经过预水解后纤维原料变成 “半浆料”，但它 仍基本上保持原来的形状半浆料经过碱蒸 煮，分散成粗浆，然后再经过精选、精漂、 脱水、烘干等过程，制成散浆或浆板n（3）预水解硫酸盐法n预水解硫酸盐法是碱法制浆的一种，此法蒸 煮所用的药液的主要成分，是烧碱和硫化钠 其生产过程及工艺控制，与预水解荷性钠 基本相同n蒸煮过程消耗的烧碱和硫化钠用硫酸钠补充 ，硫酸钠是在回收蒸煮液（黑液）时加入的 。
当将黑液浓缩并灼烧时，黑液内的有机物 即能将硫酸钠还原而得硫化钠，反应如下：nNa2SO4 +2C →Na2S + 2CO2n2.亚硫酸盐法制浆n亚硫酸盐法制浆的工艺过程与荷性钠法相同 ，亦可分为原料的准备、蒸煮、精选、精漂 、脱水和烘干等过程n亚硫酸盐蒸煮液是用亚硫酸氢盐的亚硫酸盐 溶液盐基有钙、钠、铵或镁蒸煮时，纤 维原料主要发生下列变化：n（1）木质互在较低温度（60℃～70℃）下 迅速发生磺化反应，生成固态的木质素磺酸 然后固态的木质素磺酸缓慢地水解而溶出 纤维得以分离；n（2）半纤维素局部水解成单糖或寡糖而溶出 ；n（3）在高温、高压和酸液的作用下，纤维细 胞的初生壁受到破坏，纤维素的反应性能提高 ；n（4）纤维素的聚合度下降，尤其是木质素大 部分溶解之后，聚合度下降更为迅速生产上 往往就利用这段时间 来调节浆料的聚合度 树脂在蒸煮时较难除去，但在蒸煮后用温水洗 涤，可除去树脂的大部分n亚硫酸盐蒸煮，通常是采用立式 的蒸煮锅 分批地进行蒸煮过程基本上分为两个阶 段：首先是将物料在3～4小时内逐步加热 到105℃～115℃，并保温2～3小时，然后 再升温至140℃～145℃，蒸煮8～12小时 。
n粗浆料的精选、精漂、脱水和烘干过程与 碱法制浆基本相同n亚硫酸盐法制得浆料的反应性能好，浆的 得率（对木材而言）较高二、其它化工原料n（一）烧碱n烧碱俗称固碱、苛性钠、烧碱、火碱，学名氢 氧化钠无色透明结晶体，吸湿性强，易溶于 水，溶解时放出大量热暴露空气中吸湿后呈 黏稠状液体，。