湿法纺丝醋酸纤维素纤维制备工艺优化及其性能分析

樊亚博, 程龑鹏, 吕家龙, 杨照林, 王成毓, 李坚, 宦思琪

doi:10.13360/j.issn.2096-1359.202501002

林业工程学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (06) : 78 -86. DOI: 10.13360/j.issn.2096-1359.202501002

湿法纺丝醋酸纤维素纤维制备工艺优化及其性能分析

樊亚博, 程龑鹏, 吕家龙, 杨照林, 王成毓, 李坚, 宦思琪

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摘要

纤维素是自然界中储量最丰富的可再生资源，但由于加工难度大，其工业化应用受到限制。作为纤维素的衍生物，醋酸纤维素(CA)具有较好的可加工性。采用湿法纺丝工艺，将CA溶解于N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)与丙酮(Ac)的混合溶液中，通过水相凝固浴成功制备了CA纤维，并探讨了DMAc与Ac比例和CA添加量对纺丝液流变性能及CA纤维的宏观形貌、微观结构、化学结构、力学性能和润湿性能的影响。结果表明，随着DMAc与Ac质量比例的增加，纺丝液透明度提升、黏度下降，经过湿纺后的CA纤维更加光滑致密、润湿性降低；随着CA质量的增加，纺丝液黏度上升，纤维直径更大，润湿性提高。当DMAc与Ac质量比例为2∶8时，纤维表现出最佳力学性能，最大应变达到3.9%,最大应力为26.5 MPa,抗拉强度最高为26.5 MPa,弹性模量达1 107.8 MPa,相较于未添加DMAc的CA纤维分别提升2.2,5.4,5.4和1.2倍。在CA添加量为10%(质量分数)时，纤维的应力、抗拉强度及弹性模量达到最佳值，分别为26.5,26.5和1 107.8 MPa。所得纺丝纤维不仅具备良好的可加工性，还具有较好的可量产潜力，为湿法纺丝CA纤维的广泛应用奠定了基础。