君，已阅读到文档的结尾了呢~~
魔芋精粉湿法加工工艺和设备研究的新进展研究,设备,工艺,魔芋研究,湿法加工,魔芋精粉,研究进展,魔芋粉加工,魔芋精粉的,设备的
扫扫二维码，随身浏览文档
手机或平板扫扫即可继续访问
魔芋精粉湿法加工工艺和设备研究的新进展
举报该文档为侵权文档。
举报该文档含有违规或不良信息。
反馈该文档无法正常浏览。
举报该文档为重复文档。
推荐理由：
将文档分享至：
分享完整地址
文档地址：
粘贴到BBS或博客
flash地址：
支持嵌入FLASH地址的网站使用
html代码：
&embed src='/DocinViewer--144.swf' width='100%' height='600' type=application/x-shockwave-flash ALLOWFULLSCREEN='true' ALLOWSCRIPTACCESS='always'&&/embed&
450px*300px480px*400px650px*490px
支持嵌入HTML代码的网站使用
您的内容已经提交成功
您所提交的内容需要审核后才能发布，请您等待！
3秒自动关闭窗口相关专题栏目
食品行业相关
中国食品科技网 版权所有 &
ALL RIGHTS RESERVED.
服务热线（TEL.）：63
中国福建省福州市仓山万达广场B6-1302 邮编：350028无标题文档
实 验 原 理
&&& 聚丙烯腈纤维大多数由三元共聚物制得，其中丙烯腈占88%-95%；第二单体用量为4%-10%; 第三单体为0.3%-2.0%。第二单体的作用是降低PAN的结晶性，增加纤维的柔软性，提高纤维的机械强度、弹性和手感，提高染料向纤维内部的扩散速度，在一定程度上改善纤维的染色性。常用的第二单体为非离子型单体，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酰胺等。第三单体的目的是引入一定数量的亲染料基团，以增加纤维对染料的亲和力,可制得色谱全、颜色鲜艳、染色牢度好的纤维，并使纤维不会因为热处理等高温过程而发黄。第三单体为离子型单体，可分为两大类：一类是对阳离子染料有亲和力，含有羧基和磺酸基团的单体,如丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、对-乙烯基苯磺酸钠、甲基丙烯苯磺酸钠等；另一类是对酸性染料有亲和力，含有氨基、酰胺基、吡啶基等的单体，如乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯吡啶。
&&& 三元聚合原理属于自由基共聚合反应，采用的引发剂可以是有机化合物、无机过氧化物和偶氮类化合物。采用的聚合方法有溶液聚合法(又称“一步法”)和水相沉淀聚合法(又称“二步法”)。一步法采用油溶性引发剂，单体和聚合产物溶解于溶剂之中，其优点在于，反应热容易控制，产品均一，可连续聚合和纺丝。但溶剂对聚合有一定的影响，同时还需要溶剂回收工序。二步法是以水为介质，采用水溶性引发剂，聚合产物不溶解于水相而沉淀出来，其优点在于，反应温度低，产品色泽洁白；可得到相对分子量分布窄的产品；聚合速度快，转化率高，无溶剂回收工序等。缺点是在纺丝前要进行聚合物的溶解工序。
1.1聚丙烯腈共聚物的生产工艺
&&& 丙烯腈可进行本体聚合、溶液聚合和乳液聚合，实际生产中大多采用溶液聚合，溶液聚合又分为均相、非均相溶液聚合。各种聚合方法优缺点如下：
① 本体聚合&：&组分简单，通常只含单体和少量引发剂，所以操作简便，产物纯净；缺点是聚合热不易排除。
② 溶液聚合&：优点是体系粘度低，传热、混合容易，温度易于控制；缺点是聚合度较低，产物常含少量溶剂, 使用和回收溶剂均会增加设备投资及生产成本。溶液聚合在工业上主要应用于聚合物溶液可直接使用的场合，如聚丙烯腈溶液聚合产物直接作为纺丝液等。
③ 乳液聚合：单体在胶束中引发、聚合在单体－聚合物乳胶粒中进行。优点是速度快、产物分子量大、体系粘度低、易于散热；缺点是乳化剂等不易除净，影响产物性能，特别是电性能较差。
工业生产中投料配方：以丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲基丙烯磺酸钠为单体，以硫氰酸钠的水溶液为溶剂，单体按丙烯腈∶丙烯酸甲酯∶甲基丙烯磺酸钠＝91.7∶7∶1.3配比投料。
聚合条件　聚合温度76～80℃，聚合时间1.2～1.5h，高转化率控制在70%～75%，低转化率控制在50%～55%，搅拌速度55～80r/min，高转化率时溶液中聚合物浓度11.9%～12.7%，低转化率时溶液中聚合物浓度为10%～11%。
工业生产工艺　如图1所示。
1-於浆槽 2-混合槽 3，10，11，12-螺杆泵 4，6-喷淋液冷却器 5-热交换器 7，8-聚合釜 9-第一脱单体器 13-加热器 14-第二脱单体器 15-加热器 16-喷淋冷凝器
&&&&& 混合好的物料与异丙醇一起经过滤器过滤，通过热交换器控制进料温度后，进行聚合釜，并根据工艺条件进行聚合。聚合后的浆液在两个脱单体塔内真空脱单体，真空度为0.091MPa。从混合器抽出一部分混合液冷却至9℃送入喷淋冷凝器作为喷淋液使用，由两个脱单体塔出来的混合蒸汽被喷淋液冷凝成液体，一起返回到混合器循环使用。蒸汽被冷凝成液体，体积减小而形成真空，聚合物中最终单体含量小于0.2%，可以直接送去纺丝。
1.2聚丙烯腈共聚物的连续水相沉淀聚合生产工艺
&&& 聚丙烯腈共聚物的连续水相沉淀聚合生产工艺如图2所示。其主要优点是可采用水溶性氧化-还原引发体系引发，使聚合在30～50℃之间甚至更低温度下进行，所得产物色泽较白；反应热容易移出，便于控制聚合温度，产物相对分子质量分布较窄；聚合速度快，粒子大小均一，聚合转化率比较高，聚合物含水率低，浆液易于处理，对纺丝溶剂-硫氰酸钠浓水溶液纯度的要求低于一步法，回收工序简单。
1,2,3-单体 4，5，6-光电计量 7-聚合反应釜 8-分离槽 9-泵 10-干燥机 11-聚合物贮槽
2.纺丝原液的制备
&&& 经一步法制得的纺丝原液含有未反应的单体、气泡和少量的机械杂质，必须加以去除。为保证纺丝原液的质量均一性，还必须进行混合，故纺丝原液的制备包括脱单体、混合、脱泡、调温和过滤等环节，才能制得符合工艺要求的纺丝原液。由水相沉淀聚合所得的聚丙烯腈是细小的固体颗粒，必须将其溶解在有机或无机溶剂中，并经混合、脱泡和过滤等工序。
&&&&& 生产聚丙烯腈的主要溶剂路线有七种，其中以二甲基甲酰胺法最多(其干、湿法各占聚丙烯腈纤维总产能的41%),碳酸乙酯法的产量最低。各种溶剂对聚丙烯腈溶解能力有如下次序:DMF&DMAc&DMSO&EC&NaSCN&HNO3& ZnCl2。采用上述溶剂制得的纺丝原液的粘度与其溶解能力相反，各种溶剂路线制得的纺丝原液的浓度和凝固浴条件见表1，各种溶剂路线的优缺点见表2。
表1 纺丝原液的浓度和凝固浴条件
纺丝原液浓度（%）
凝固浴组成（%）
凝固浴温度 （℃）
40-60 DMF-H2O
40-65 DMAc-H2O
50 DMSO-H2O
20-40 EC-H2O
10-15 NaSCN-H2O
30,HNO3-H2O
14,ZnCl2 1,NaCl-H2O
表2 各种溶剂路线的优缺点
聚合速度快, 分子量易控制，聚合1h即可达80%左右转化率
NaSCN不易挥发，不吸湿，制得的纺丝原液稳定，可保存一年以上
可连续聚合，直接纺丝
溶剂价格低廉易得，消耗定额低
溶剂溶解能力低，纺丝原液浓度13%左右
溶剂腐蚀能力强，设备要求含钼不锈钢
溶剂回收工艺复杂，投资较多
二甲基甲酰胺
对PAN的溶解能力最高，纺丝原液浓度可达25%，制得的纺丝原液可湿法纺丝也可干法纺丝。
可连续聚合，直接纺丝
聚合转化率高，单体消耗量少，能源消耗低
溶剂回收过程简单
溶剂本身有一定的毒性
DMF极易吸水，影响原液的稳定性，要求DMF含水不应高于0.5%
DMF在高温(80℃)被水解生成二甲基胺，并能与PAN反应生成脒化合物，使原液颜色变暗，纤维出现黄色。
二甲基亚砜
对PAN的溶解能力较高，纺丝原液浓度可达到20%
聚合转化率高，聚合物分子量也较高
DMSO对设备的腐蚀性较小，而且回收工艺简单
制得纤维的强度、弹性、手感等质量好
溶剂吸湿性强，易使纺丝原液胶冻
溶剂易氧化分解而变色（棕色），影响纤维的白度
易挥发，高温时部分分解，故溶剂消耗定额高
转化率高，可达95%以上
溶剂的溶解能力较强，纺丝原液浓度可达16%
溶剂价廉易得，成本低
纤维一般作为碳纤维的原丝
纺丝原液冻化现象严重
纤维白度较差
聚合温度较低，若温度升高到60℃，易产生爆炸。故聚合釜有防爆措施
聚合在10-15℃进行，纺丝在0℃左右进行，所需冷冻量大
聚合速度快，转化率高，故可省去脱单体工序
可连续聚合直接纺丝
ZnCl2水溶液易使PAN发生水解，故纺丝原液不稳定，纺丝原液浓度低
溶剂腐蚀性较强,设备需用钛钢或硅铸铁。
3.湿法纺丝成型
&&& 由于聚丙烯腈共聚物受热时即不熔化又不熔融，所以一般采用溶液纺丝法—干法及湿法纺丝。纺丝用聚丙烯腈的相对分子质量一般为2。要求纺丝溶液浓度均匀，含气泡、灰尘和机械杂质极少。在纺丝过程中将聚合工段送来的经脱泡、过滤后的纺丝原液经计量泵压入烛形过滤器至喷头，以5～10m/s的纺丝速度喷出纺丝细流，在凝固溶中凝固成形。初生的丝条再经预热溶进一步凝固脱水，并给予适当的拉伸后，於蒸汽加热下进行高倍率拉伸。拉伸后的纤维再经水洗、上油、干燥、热定型、卷曲等工序制得聚丙烯腈纤维。
&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&
&&& 在配制凝固浴组成时，控制NaSCN浓度为13%。纺丝过程中控制预热浴槽为81℃，沸水拉伸浴槽为98℃。凝固浴浓度的影响：为了得到手感柔软，勾结强度和耐磨性良好的纤维，在采用有机溶剂的水溶液为凝固浴时，凝固浴中溶剂的浓度较高，借以抑制高聚物的凝固速度，从而获得结构较为致密的初生纤维。以硫氰酸钠为例，凝固浴中NaSCN含量过高或过低都不利于纺丝成型。当浓度太高时，将使双扩散过程太慢，造成凝固困难和不易生头。而且由于纤维内NaSCN的浓度低于临界浓度的程度不大，使初生纤维溶胀的厉害，在出浴处发生坠荡现象。此外，丝条凝固不充分进行拉伸易断裂，成品纤维强度降低。凝固浴中NaSCN浓度过低，将使表层的凝固过于激烈，将导致纤维的可拉伸性下降，进一步加大皮芯层结构的差异，同时因皮层和芯层脱溶剂化而产生的收缩不一致，造成内应力不均一，使纤维产生空洞，结构疏松并失去光泽。这样的初生纤维拉伸时易断裂而产生毛丝，干燥后手感发硬，强度和伸度都很差。
湿法纺丝的双扩散过程
&&& 凝固浴温度的影响：凝固浴的温度直接影响浴中凝固剂和溶剂的扩散速度，从而影响成型过程。随温度上升，凝固过程加速，浴温提高会导致凝固速度加快，造成与凝固浴浓度过低类似的弊病。随浴温的降低，凝固速度下降，凝固过程比较均匀，初生纤维结构密实,成品的强度上升。但如凝固浴的温度过低，则凝固速度太慢，使纤维芯层凝固不充分，拉伸易造成毛丝。尤其是硫酸氰钠法，当凝固浴温度过低时，NaSCN会结晶析出，所以降低浴温有一定限度。
&&& 刚从凝固浴出来的丝条虽已凝固,但还不够充分,必须经过一系列的后加工，才能成为有实用价值的纤维。腈纶的后处理包括拉伸，水洗，致密化，卷曲，热定型，上油，干燥等工序。
纺丝过程中主要步骤的作用：
脱泡：浆液在输送过程中或在机械力作用下会混入空气泡，较大的气泡通过喷丝孔会造成纺丝中断，产生毛丝或者形成浆块阻塞喷丝孔，较小的气泡会通过喷丝孔，而残留在纤维中，造成气泡丝，在拉伸时易断裂或影响成品丝的强力，所以纺丝前必须把原液中的气泡脱除。
过滤：脱泡后的浆液需经热交换器调至一定温度，目的是稳定和降低纺丝浆液的粘度，以有利于过滤和纺丝。过滤主要是除去混合浆液中的各种机械杂质，以保证纺丝顺利的进行。
拉伸: 对于凝固成型的纤维，宜在预热浴中进行低倍的拉伸，其实浴温不宜超过50－60℃，拉伸倍数为1.5－2.5倍。接着纤维再在95－100℃下的热水和蒸汽中进行二次拉伸，而后进行洗涤和其他后处理。预热浴处理的必要性：如果把从凝固浴引出的初生纤维不经预热处理就直接进行整齐拉伸或沸水拉伸，所得的纤维便泛白失透。所以在把初生纤维进行高倍拉伸之前，要通过预热处理以降低其溶胀度，加强纤维结构单元之间的作用力，从而为进一步经受高倍拉伸创造条件。
（1）水洗: 由凝固浴或拉伸浴出来的丝束含有一定量的溶剂。如果不把这部分溶剂除去，不仅使纤维手感粗硬，且色泽灰暗，加工中纤维发粘，不易梳分，干燥和热定型时纤维容易发黄，在以后的染色过程中更会产生不良影响。如纤维中含NaSCN超过0.1%，会使染料沉淀，染得的纤维有斑点。为了保证纤维质量和后加工的需要，要求水洗后纤维残余溶剂含量极少（NaSCN不超过0.1%）
（2）上油： 腈纶在水洗和致密化两工序之间的上油主要是为了避免在致密化过程中因纤维与机械的摩擦起电而使纤维过度蓬松和紊乱引起绕鼓。
（3）致密化及热定型：致密化及热定型用以消除内应力和纤维中存在的缺陷，从而固定卷曲度，并提高尺寸稳定性，同时提高纤维纺织后加工的可纺性及物理机械性能。对于湿法纺丝的聚丙烯腈纤维来说，干燥致密化和热定型除有上述作用外，还可以消除在纺丝凝固过程中由于溶剂及沉淀剂相互扩散所引起的结构不均匀，以及由此而发生的为数众多，大小不等的空洞及裂隙结构，消除失透现象，进一步提高纤维的均匀染色性。
（4）卷曲： 为了增加腈纶自身以及与棉，毛混纺时的抱合力，改善其纺织加工性能，同时也改善纤维的柔软性，弹性和保暖性，必须将纤维进行卷曲加工。
5. 性能测试
1. 三元共聚物特性粘度和分子量的测定
&&& 高聚物溶液的特点是粘度大，原因是其分子链长度远大于溶剂分子，加上溶剂化作用，使其在流动时受到较大的内摩擦力。粘性流体在流动过程中，必须克服内摩擦阻力而做功。粘性液体在流动过程中所受阻力的大小可用粘度系数(简称粘度)来表示()。高聚物稀溶液的粘度是液体流动时内摩擦力大小的反映。纯溶剂粘度反映了溶剂分子间的内摩擦力，记作，高聚物溶液的粘度则是高聚物分子间的内摩擦力、高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦以及三者之和。在相同温度下，通常，相对于溶剂,溶液粘度增加的分数称为增比粘度，记作; 。溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称作相对粘度;　 。 反映的是溶液的粘度行为，而则表示已扣除了溶剂分子间的内摩擦效应，仅反映了高聚物分子与溶剂分子间和高聚物分子间的内摩擦效应。
&&& 高聚物溶液的增比粘度往往随质量浓度C的增加而增加。为方便比较。将单位浓度下所显示的增比粘度称比浓粘度，而称为比浓对数粘度。当溶液无限稀释时，高聚物分子彼此相隔很远，其间相互作用可忽略，这时有关系式
称为特性粘度，它反映的是无限稀释溶液中高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦，其值取决于溶剂的性质及高聚物分子的大小和形态。其单位：浓度-1。在足够稀的高聚物溶液中，有如下经验关系式：
&&& 高聚物溶液的特性粘度与高聚物摩尔质量之间的关系，通常用经验方程来表示：&&&&&&&&&&&&
&&&&&& 本实验采用毛细管法测定粘度，通过测定一定体积的液体流经一定长度和半径的毛细管所需时间而获得。当液体在重力作用下流经毛细管时，其遵守Poiseuille定律：
用同一粘度计在相同条件下测定两个液体粘度时，它们的粘度之比等于密度与流出时间之比
如果溶液的浓度不大，溶液的密度与溶剂的密度可近似看作相同，故
所以只需测定溶液和溶剂在毛细管中的流出时间就可得到对比粘度。
2. 回转粘度计法测定溶液的粘度
&&& 旋转式粘度计适用于测定各种流体及半流体的粘度和流变性，流体在流动时,相邻流体层间存在着相对运动，则该两流体层间会产生摩擦阻力，称为粘滞力,粘度是用来衡量粘滞力大小的一个物性数据。粘度有动力粘度，其单位：帕斯卡秒(Pa·s)；它适用于实验室、工厂测量各种牛顿型液体的动力粘度和非牛顿型液体的表观粘度，如定制特殊转筒与标准转筒一起配用，可测非牛顿型液体的流变特性。
3．纤度测定：用直尺量取100cm长纤维3根，在分析天平上称取重量，记为W。
纤度=W·10000（dtex）
4．断裂强度与断裂伸长率的测试：
&&& 应力-应变曲线又称S-S曲线，即纤维的负荷-延伸曲线。它反映了纤维在受到逐渐增加的轴向作用力而产生延伸直至最终断裂的全过程中，张力（负荷）与伸长的依赖关系。不同品种纤维有不同的应力-应变曲线。即使同一品种纤维在干态与湿态等不同状况，或长丝与短纤维等不同形态，或由于工艺条件的差别等，其应力-应变曲线都会不同。
&&& 由于成纤高聚物大分子的结构特点，使其长链分子具有多重运动单元，因此在外力作用下的力学行为是一个松弛过程，具有明显的粘弹性质。在拉伸过程中因实验条件不同，其拉伸行为有很大差别。
&&& 主要性能参数：断裂强度：被拉伸的纤维在断裂时所需要的稳恒作用力。断裂伸长：指纤维在断裂时所达到的伸长率。初始模量：伸长1%时，单位纤度的纤维所需要负荷的cN数。屈 服 点：在典型的应力-应变曲线上自原点出发，最初的线段近似直线，斜率较大，随后进入延伸性能突然变得较大的一个区域，斜率急剧变小，在这两个区域之间往往有一个转折点，即为屈服点。}