中空纤维纺丝工艺是纺织领域中一种重要的技术,其独特的中空结构赋予了纤维诸多优异的性能,在多个行业得到了广泛应用。近年来,随着科技的不断进步,中空纤维纺丝工艺也在不断发展和完善。 传统的中空纤维纺丝方法主要包括溶液纺丝法和熔融纺丝法。溶液纺丝法如溶液相转化法,需要使用大量溶剂,约占成膜体系的80%左右,这不仅造成资源浪费,还容易引发环境污染问题,并且所制得纤维膜的力学性能较差。相比之下,熔融纺丝法则展现出了显著优势。它使用溶剂量少,对环境更为友好,所得中空纤维膜力学性能较优。 熔融纺丝制膜方法根据工艺又可分为熔融纺丝 - 拉伸法和热致相分离法。熔融纺丝 - 拉伸法(Melt-Spinning Cold-Stretching,MSCS)是将聚合物在高应力下熔融挤出,然后在后拉伸过程中使聚合物材料垂直于挤出方向平行排列的片晶结构被拉开形成微孔,再通过热定型工艺固定孔结构。这种方法制备中空纤维膜孔结构的形成与硬弹性材料的聚集态结构变化有关。而热致相分离法是通过控制温度使聚合物从均相状态转变为两相状态,从而形成微孔结构。 除了传统的方法外,一些新的纺丝技术也在研究中。例如,静电纺丝技术在近几年受到了广泛关注。一种能够制备壳 - 芯型纳米结构的同轴射流技术成为静电纺丝技术的新进展之一。与传统的制备纳米纤维的模板合成法相比,该方法步骤更加简单,一步便可制备中空纳米管。 在中空纤维的种类方面,其品种日益丰富,从最初的涤纶发展到锦纶、丙纶、粘胶、维纶、聚砜、碳纤维等多种原料。纤维孔数也从单孔发展到四孔、七孔、九孔等,中空截面形状从圆形拓展到三角形、四边形、梅花形等。这些不同种类和结构的中空纤维满足了不同应用场景的需求。 目前中空纤维纺丝工艺仍面临一些挑战,在熔融纺丝制备中空纤维膜研究领域,还有许多有待解决的问题。例如,对于熔融纺丝 - 拉伸法中的喷丝板设计、环吹风非对称冷却及后纺拉伸控制技术等关键技术环节,还需要进一步深入研究和优化。同时,如何进一步提高生产效率、降低成本以及提高中空纤维的性能等方面也需要不断探索和创新。
中空纤维纺丝工艺在不断发展,虽然已经取得了一定的成果,但未来仍有广阔的研究空间和应用前景。