新型纤维材料-醋酸纤维.ppt

醋酸纤维 醋酸纤维素是纤维素乙酰化后的产物，葡萄糖酐单元三个羟基全部取代的是三醋酸纤维素，溶于氯仿，不溶于丙酮。 应用最重要的是二醋酸纤维素，最重要的特征是溶于丙酮，可通过三醋酸纤维素脱乙酰化获得。 1．醋酸纤维素的发展历史和市场评述 醋酸纤维素是纤维素衍生物中最早进行商品生产的，醋酸纤维素已经有一百多年的历史。 （1）1865年德国人Schutzenberger用纤维素和醋酸在一定压力、温度下一次合成了醋酸纤维素。 （2）德国的Bayer公司1905年首先投产了二醋酸纤维素。由于其抗燃性能好，在第一次世界大战时，曾取代易燃的纤维素硝酸酯由于飞机涂层。 1.1 纺织用二醋酸纤维素 战后，1921年在英国Dreyfuss兄弟为英国的塞拉尼斯（Celanese）公司成功地开发出二醋酸纤维素的长丝干法纺丝工艺，产品命名为“Celanese”。 1.2 烟用过滤丝束 世界上第一个香烟滤嘴1930年问世，是用棉花作为过滤介质。 1936年纸质滤嘴上市，但发展缓慢。 1952年Brownh和Williamson首次使用二醋酸纤维作为卷烟过滤材料。 目前，全世界烟用醋酸纤维占全部醋酸纤维产量的四分之三。 1.3 醋酸纤维素塑料的运用 二醋酸纤维素和三醋酸纤维结合增塑剂和混合酯，用于制备具有优良清晰度和力学性能的透明热塑性塑料。这些材料不变黄、不易脆化并且良好的电绝缘性。 通过模压和挤出，热塑性的醋酸纤维素或混合酯可加工成许多产品如工具炳，牙刷炳，梳子，发夹和玩具等。 历史上，许多汽车零部件像驾驶轮，信号玻璃等可用醋酸纤维素制成，从十九世纪八十年代以后，在这些运用上醋酸纤维素已被其他聚合物取代 。 1.4 醋酸纤维素膜 醋酸纤维素膜早在1901年就被推荐用作照相胶卷。 醋酸纤维素膜的其他使用还有构造汽车安全玻璃，电容器的绝缘膜。 如今醋酸纤维素膜一个日益增长的需求是液晶显示屏。 2．醋酸纤维素的原料2.1 木材作为醋酸纤维素的原料 2.1.1 木材的分类 木材有两大类。 裸子植物绝大部分是针叶常绿的，称为针叶木，商业上称为软木。主要种类有云杉、冷杉、铁杉、落叶松、马尾松、柏松等。 被子植物的木本植物是阔叶的，称为阔叶木，商业上称为硬木，如白杨、桦木、桉木、槭木等。 2.1.2 木材纤维的超微结构 纤维素作为结构主体以微纤维的形态存在于木材细胞壁中，而半纤维素是存在于这些微纤维之间的填充物质。在另一方面木质素是把木细胞粘合在一起，给细胞壁以硬度的结壳物质。 一般来说木纤维细胞壁分为初生层(P层)和次生层(S层)，次生层(S层)由外到内又分为次生外层(S1层)、次生中层(S2层)和次生内层(S3层)。一般来说S2层厚度随细胞壁厚度增加而增加，而S1和S3层相对恒定。因为S2层厚度较大，所以S2层不仅可以很大程度地反映细胞壁的物理和机械性能，而且还能反映化学性能。 典型的硬木纤维或软木管胞（针叶木主要细胞）的细胞壁组织如图所示。P层是在细胞壁表面生长的过程中形成的，而S层是细胞壁增厚的过程中形成的。 纤维素微纤维在P层聚集松散，外表层（P0层）沿细胞轴轴向取向，内表层（P1层）沿横切面取向。S层在P层内部，在S1层，微纤维S螺旋和Z螺旋交替取向，形成的平面螺旋和交叉的纤维状结构，而S2层是最厚的细胞壁层，其中微纤维按陡峭的Z螺旋排列，几乎与纤维轴平行。S3层比较薄，微纤维呈平坦的S螺旋结构。除了这些细胞壁层，在相邻细胞之间有一胞间层（ML）。 右图（木材细胞壁中纤维素微纤（M）、半纤维素（H）和木质素（L）的超微结构排列示意图）显示的是木材细胞壁中主要的化学组成，纤维素、半纤维素和木质素的超微结构排列的模型 2.1.2 木材化学组成 众所周知，木材的主要化学组成是纤维素，半纤维素和木质素，其它的聚合物组成还有各种抽提物，淀粉，胶质以及或多或少数量变化的无机物。 硬木和软木的纤维素的含量基本相同（43±2%），然而，硬木含有的木质素要比软木少。硬木木质素的含量在19%到24%之间变化，而软木在27%到33%之间变化。 2.2 棉纤维作为醋酸纤维素的原料2.2.1 棉纤维的超微结构 棉纤维的结构与木材纤维相似。棉纤维的截面由外至内主要由初生层、次生层和中腔三个部分组成。 初生层是棉纤维在伸长期形成的初生细胞壁，它的外皮是一层极薄的蜡质与果胶。初生层很薄，纤维素含量也不多。纤维素在初生层中呈螺旋形网络状结构。 次生层是棉纤维在加厚期淀积而成的部分，几乎都是纤维素。纤维素在次生层中的淀积并不均匀，以束状小纤维的形态与纤维轴倾斜呈螺旋形 (螺旋角约为25o~30o)，并沿纤维长度方向有转向。这是使棉纤维具有天然转曲的原因，它决定了棉纤维的主要物理性质。 与木材相似，棉纤维次生层(S层)由外到内也分为次生外层(S1层)、