熔体纺丝工艺.docx

1、熔体纺丝工艺 概述 熔体纺丝工艺原理 装置纺丝工艺流程及特点简介 附加和辅助设备简介第一篇 涤纶短纤维纺丝工艺部分第一章 合成纤维概述合成纤维即用石油、天然气、煤及农副产品等为原料，经一系列的化学反应，制成合成高分子化合物，再经加工而制成的纤维。其生产始于本世纪30年代中期，由于其性能优良，用途广泛，原料来源丰富，生产又不受气候或土壤条件的影响，所以合成纤维工业自建立以来，发展十分迅速。在品种方面，占主导地位的是涤纶、锦纶和晴纶。合成纤维的纺丝成型方法主要有熔体纺丝法和溶液纺丝法两种。溶液纺丝是化学纤维传统的成型工艺，根据纺丝原液细流的凝固方式不同，又分为湿法纺丝和干法纺丝。湿法纺丝是指纺丝溶

2、液经混合、过滤和脱泡等纺前准备，送至纺丝机，通过计量泵、过滤器、连接管，进入喷丝头，从喷丝头毛细孔中压出的原液细流进入凝固浴，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，浴中的沉淀剂向细流扩散，高聚物在凝固浴中析出而形成纤维。湿法纺丝中的扩散和凝固是一些物理化学过程，但在某些化学纤维(如粘胶纤维)的湿法纺丝过程中，还同时发生化学变化，因此，湿法纺丝的成形过程是比较复杂的。干法纺丝是指从喷丝头毛细孔中压出的原液细流不是进入凝固浴，而是进入纺丝甬道中。由于通入甬道中的热空气流的作用，使原液细流中的溶剂快速挥发，挥发出来的溶剂蒸汽被热空气流带走。在逐渐脱去溶剂的同时，原液细流凝固并伸长变细而形成初生纤维。在干法纺

3、丝过程中，纺丝原液与凝固介质(空气)之间只有传热和传质过程，不发生任何化学变化。干法纺丝的成形过程与熔体纺丝有某些相似之处，它们都是在纺丝甬道中使高聚物液流的粘度达到某一极限值来实现凝固的，所不同的在于熔体纺丝时，这个过程是借温度下降而达到，而干法纺丝则是通过高聚物浓度的不断增大而完成的。熔体纺丝是指成纤高聚物在高于其熔点1040 C的熔融状态下，形成较稳定的纺丝熔体，然后通过喷丝孔挤出成型，熔体射流在空气或液体介质中冷却凝固，形成半成品纤维，再经过拉伸、热定型等后处理工序，即成为成品纤维。在纤维成形过程中，只发生熔体细流与周围空气的热交换，而没有传质过程，故熔体纺丝法较为简单。合成纤维的主要

4、品种中，涤纶、锦纶和丙纶等均是以熔体纺丝法生产的。因此，熔体纺丝是合成纤维纺丝成型中最重要的方法。 第二章 熔体纺丝工艺原理1 熔体纺丝概述2 高聚物熔体的加工性质 3 熔体纺丝运动学和动力学4 熔体纺丝的传热5 非稳态纺丝及其对纤维不匀性的影响6 纺丝过程中纤维结构的形成第一节 熔体纺丝概述一、 熔体纺丝工艺的一般特点前已述及，熔体纺丝是一元体系，只涉及高聚物熔体丝条与冷却介质之间的传热，纺丝体系没有组成的变化。而干法和湿法纺丝分别为二元体系(高聚物+溶剂)和三元体系(高聚物+溶剂+沉淀剂)，此时传质(扩散)过程非常突出，甚至还有化学反应发生，情况要复杂很多。从这种意义上来说，熔体纺丝是最简

5、单的纺丝过程，在理论研究中，容易用数学模型进行分析，生产工艺也比较简单。1 熔体纺丝的基本步骤熔体纺丝主要由以下四个基本部分构成：(1) 纺丝熔体在喷丝毛细孔中流动(2) 挤出细流的内应力松弛和流动体系的流场转化，即从喷丝孔中的剪切流 动向纺丝线上的拉伸流动转化(3) 流体丝条的单轴拉伸流动(4) 纤维的固化在上述这些过程中，成纤高聚物要发生几何形态、物理状态和化学结构的变化。几何形态的变化是指成纤高聚物熔体经喷丝孔挤出和在纺丝线上转变为具有一定断面形状的、长径比无限大的连续丝条(即成形)。纺丝中化学结构的变化是很重要的，但在熔体纺丝中只有很少的裂解和氧化等副反应发生，因此通常不予考虑。纺丝中

6、物理状态的变化，即先将固态高聚物变为易于形变加工的液态，挤出后为了保持已经改变了的几何形状和取得一定的纤维结构，高聚物又变为固态。这一变化虽然在宏观上用温度、组成、应力和速度等几个物理量就能加以描述，但整个纺丝过程涉及高聚物的溶解和溶化；纺丝熔体的流动和形变，丝条固化过程中的胶凝、结晶、二次转变和拉伸流动中的大分子取向，以及过程中的传热等。同时三者之间互相影响，这就构成了纺丝过程固有的复杂性。 纤维发生上述变化相应于纺丝线上的位置为：(1) 在喷丝毛细孔内产生纺丝熔体的流动(2) 在刚出喷丝板的出口胀大区产生熔体丝条内应力松弛和速度场转化(3) 在胀大区与丝条固化点之间熔体丝条被拉伸，此区又称

7、为形变区(4) 在固化点与卷绕之间熔体丝条固化，此区称为固化区2 熔体纺丝工艺过程的主要内容熔体纺丝过程主要包括：(1)纺丝熔体的制备(2)熔体从喷丝孔挤出(3)熔体细流的拉伸和冷却固化(4)固化丝条的给湿上油和卷绕纤维的内部结构取决于全部上述纺丝过程的进行。上述每一步在不同的方面对纤维结构产生影响，(2)、(3)两步决定丝条形状的规则性和尺寸，并直接地影响下一段纺丝线上的应力分布和速度分布；与纤维基本力学性质相关的大分子取向主要在拉伸过程中发生；纤维固化和结构的发展主要在拉伸和固化中完成。二、 熔体纺丝过程的基本规律和主要参数1 熔体纺丝过程的基本规律为了对熔体纺丝过程进行理论分析，首先应了

8、解纺丝过程中的一些基本规律，即：(1) 在纺丝线上任何一点上，高聚物的流动是“稳态”和连续的。“稳态” 是指纺丝线上任何一点都具有各自恒定的状态参数，不随时间而变化。即其运动速度V、温度T、组成Ci和应力P等参数虽然在整个纺丝线上各点依位置不同而连续变化，但在每一个选定的位置上，这些参数不随时间而改变，它们在纺丝线上形成一种稳定的分布，称为“稳态纺丝”。应该指出，在实际生产过程中，纺丝条件不可能控制得完全准确和稳定，因熔体本身不匀，挤出速度或卷绕速度变化，或外部成形条件波动，纺丝状态便会遭到破坏，因此，“稳态纺丝”只是一种理想的状况。(2) 纺丝线上的主要成形区域内，占支配地位的形变是单轴拉伸

9、。纺丝线上高聚物熔体的流动和形变是单轴拉伸流动，即熔体出喷丝孔后，在轴向速度梯度的作用下，高聚物大分子沿纺丝线方向被拉伸。(3) 纺丝过程是一个状态参数(T 、P、 Ci)连续变化的非平衡态动力学变化过程。即使纺丝过程的初始(挤出)条件和最终(卷绕)条件保持不变，纤维的结构和性质仍强烈地依赖于状态变化的途径。因此，研究纺丝条件与纤维结构和性质的关系必须考虑从纺丝流体转变为固体纤维的动力学问题。(4)纺丝动力学包括几个同时进行并相互联系的单元过程，如流体力学过程， 传热，结构及聚集态变化过程等。2 熔体纺丝过程的主要参数纺丝过程包含许多参数，这些参数是纺丝过程中各种变化因素的定量表示，它们以数学

10、的形式确定了纤维成形过程。这些参数可归纳为以下三类：(1) 独立参数，指对纺丝过程的进行及卷绕丝结构和性质起主导作用的参数。这些参数包括： 高聚物的种类； 挤出温度T0； 喷丝孔直径d0； 喷丝孔长度l0； 喷丝板孔数n； 质量流量W； 纺丝线长度L； 卷绕速度VL； 冷却条件(冷却介质的温度和流动状况)(2)次级参数，指通过连续性方程与初级参数相联系的参数。这些参数包括： 平均挤出速度V0，V0 = (4W / n0d02)； 单根卷绕丝的直径dL，dL = 2(W / nLVL)1/2； 卷绕丝纤度(tex) Td，Td = 1000(W / VL)； 喷丝伸比S，S = (VL/V0)

11、(d02/dL2)；(3)结果参数，指由独立参数和基本纺丝动力学规律所决定的参数，即原则上讲，可以由流变学、流体力学和热平衡方程推导出来的参数。这些参数包括： 卷绕张力Fext； 张应力L，L = (4Fext / ndL2)； 卷绕点(x = L)处丝的温度TL； 卷绕丝结构(取向度、结晶度和形态结构等) 另外，还有一种观点，按高聚物和纺丝过程的步骤，将纤维成形的工艺参数分为以下三类： (1)对工艺控制有重要意义的高聚物性质参数，包括： 数均分子量和重均分子量； 结晶速率的温度和应变依赖性； 切应力切变速率关系； 切应力的温度依赖性(2)挤出过程中的基本参数，包括： 高聚物的剪切历史； 挤出

12、温度； 喷丝孔直径、长度和入口角度； 体积流量； 出口胀大； 最大挤出速度 (3)冷却区中的过程参数，包括： 熔体的拉伸粘度； 冷却区长度； 卷绕速度； 热交换介质的温、湿度和流动状况； 丝条温度分布； 纺丝线上丝条直径的变化； 最大拉伸速度； 丝条张力第二节 高聚物熔体的加工性质纺丝流变学是研究纺丝流体的流动和形变的基本规律以及造成流体流变的各种因素之间的关系的一门学科。因此，研究纺丝流体的流变性质及其从喷丝孔内的挤出过程，对化学纤维的成形有着重要的意义。本节仅就纺丝流体的流变性，纺丝流体的粘弹性，纺丝流体的挤出过程及纺丝流体的可纺性等内容进行讨论。一、纺丝流体的流变性材料在受外力作用时，作

13、为对外力的响应，将在内部建立起应力，于是材料发生流动或形变。流变性即指材料在外力作用下发生流动和形变的特点。纤维纺丝成形是通过流动和形变来实现的，流动是纤维成形加工过程中最基本的现象。因此，了解高聚物熔体的流变性对于研究纺丝工艺具有很大的意义。高聚物流体在纺丝加工中有两种基本流场，以喷丝孔为界，在喷丝孔之前的一系列加工设备的通道中，基本上属于剪切流动；在出喷丝孔后的纺丝线上，基本上属于单轴拉伸流动；在喷丝孔道中，则基本上属于压差作用下的压力流动，可以按二维简单剪切流动处理。1纺丝流体的非牛顿剪切粘性(1)非牛顿流体如果流体切变速率与切应力12成正比，即符合于牛顿流动定律：12 = (1) 则该

14、流体称之为牛顿流体。一般地说，除牛顿流体以外的流体，都称之为非牛顿流体。常采用下列幂函数形式描述：12 y = Kn (2)相应的流体称为幂次律流体。式中：y为屈服应力，K与n均为经验常数。用切应力12对切变速率作成的图，称为流动曲线。上述(2)式中，当y = 0时，曲线过原点。若此时n=1，则(2)式可转化为(1)式，且=K。所以牛顿流体是幂次律流体的一个特例。若n1，则表观粘度随增大而减小，这种非牛顿流体称为假塑性流体或切力变稀流体，大部分高聚物熔体和浓溶液属于这一类；若n1，则随增大而增大，这种非牛顿流体称为胀流性流体或切力增稠流体，少数高聚物溶液和一些固体含量高的高聚物分散体系属于这一

15、类。当y 0时，12 y的差值是导致流动的净切应力，这种流体称为宾哈姆流体，聚合物的浓溶液，油漆、牙膏等均属此类。若12 y，则无流动发生。下图是牛顿流体与几种非牛顿流体的流动曲线。附图(合纤P94)图 1. 牛顿流体和几种非牛顿流体的流动曲线(2) 切力变稀流体的流动曲线纺丝流体是切力变稀型的，但切力变稀现象只在某特定范围内显现。当较低时，流动是牛顿型的，该粘度称为零切粘度0，相应的区间称为第一牛顿区；当增大到某极限值以上时，流体开始呈现切力变稀现象，12与的比值不再是常数，表观粘度随增大而不断下降，相应的区间称为非牛顿区；继续提高切变速率，流体又表现为牛顿流动，相应的粘度称为极限牛顿粘度，

16、此时流动进入第二牛顿区。流动曲线往往画成以下两种形式：用lg12对lgy作图附图(合纤P95)图2. 切力变稀流体的流动曲线 上图中，曲线的斜率d lg12 /d lg即幂次律中的指数n，指数n表征流体偏离牛顿流动的程度。如果n越小，则随着的增加表观粘度下降越强烈。n具有温度、分子量和切变速率依赖性，只是在较窄的温度范围内才保持常数。不同高聚物熔体的粘度对切变速率依赖性的敏感程度不同。聚酯熔体在很宽的范围内仍保持牛顿流体行为。用lg对lgy作图附图(合纤P95)图3. 切力变稀流体的流动曲线 (3) 切力变稀的原因纺丝流体切力变稀的原因在于大分子链间发生的缠结。当线性大分子的分子量超过某一定临

17、界值Mc以上时，大分子链间形成了缠结点。这些缠结点具有瞬变性质，在不断地拆散和重建，并在某一特定条件下达到动态平衡。因此，可以把高聚物流体看成为瞬变网络体系。该体系的动态平衡随给定条件的改变相应地发生移动。切应力当切应力增大(相应地也增大)时，大分子链间的部分缠结点被拆除，缠结点浓度的下降相应地使表观粘度下降。切变速率当增大时，缠结点间链段中的应力来不及松弛，链段在流场中仍发生取向。链段取向效应导致大分子链在流层间传递动量的能力减小，流层间的牵曳力也随之减小，表现为表观粘度的下降。对于高聚物浓溶液来说，切力变稀还有另外一个原因，当切应力增大时，大分子链发生脱溶剂化，使大分子链有效尺寸减小，表现

18、为表观粘度下降。(4) 流动曲线对化学纤维生产工艺的意义流动曲线在较宽广的切变速率范围内描述了纺丝流体的剪切粘性。这种剪切粘性是其内在结构的反映。当纺丝流体内高聚物的链结构、分子量、分子量分布及链间结构化程度发生变化时，流动曲线相应地发生变化。当高聚物分子量分布相似时，流动曲线随平均分子量的增大而上移。当平均分子量相近时，流动曲线在非牛顿区的负斜率(1n)随分子量分布宽度增加而下降。3 纺丝流体的拉伸粘性通常用拉伸粘度来表征纺丝流体作单轴拉伸流动的材料常数。拉伸粘度e可表示为：e =S11 / 式中：S11为丝条横截面上的拉伸应力，或法向应力(Pa)；为拉伸应变速率。拉伸粘度值大小除于可纺性有

19、关外，它与的变化规律也与成形稳定性有关。拉伸粘度与下列因素有关：在低拉伸应变速率下，纺丝流体为牛顿流体，e = 3；对于粘弹性流体来说，e往往是的函数，且与松弛时间有关。纺丝流体拉伸粘度对的依赖关系要比切粘度对的依赖性复杂得多，至今未能找到较为满意的理论解释。通常认为随增加，高聚物的拉伸粘度降低是由于大分子链缠结浓度的降低。另一方面，大分子链的取向伸直、平行排列则比杂乱状的具有较强的抗拉伸性，e因而较大。 高聚物熔体的拉伸粘度随温度的提高按指数关系下降，符合Arrhenius方程式。拉伸粘度随Mw/Mn增大而提高，可以推测，分子量分布越窄(在Mw保持恒定时)，则e越小。4 纺丝流体的弹性前文已

20、指出，纺丝流体是一种典型的弹性粘流体。其弹性的表现和表征为：液流的弹性回缩：把纺丝流体从容器中倾出，使其成液流，突然切断后，液流会发生弹性回缩。纺丝流体的蠕变松弛：在同轴旋转圆筒粘度计中，对流体施以形变，维持一段时间后在另其松弛，曲线上的可回复部分即为弹性形变，见下图。附图(合纤P129)图 4 . 同轴旋转圆筒粘度计中的可复形变与流动示意图1 外加形变时间；2维持恒定形变时间；3可回复形变； 4由于粘性流动所产生的形变 孔口胀大效应：纺丝流体从喷丝孔挤出时，在孔口处出现细流胀大现象，即Barus效应，见下附图5。Weissenberg效应：小分子流体在搅拌轴周围为凹面，而纺丝流体则为凸面，这

21、种效应又称为爬杆效应，见下附图6。附图(合纤P130)图5 挤出细流的形状 图6 Weissenberg效应 (a)纯粘性流体的挤出收缩现象 (a)小分子流体 (b)粘弹性流体的挤出胀大现象 (b)纺丝流体 剩余压力现象：纺丝流体沿孔道流动时，测定沿流向各点的压力，用外推法可求出出口处表压不为零，有剩余压降Pexit。孔道的虚构长度：纺丝流体流经孔道时，孔端压力降(P)实测 (P)计算。因为(P)计算是以纯粘性为基础求出的，(P)实测却包括由于弹性能的储藏所包含的压降在内，即相当于孔道增加了一段虚构长度。 纺丝流体在加工过程中所经历的是大粘弹形变，其弹性部分的应力应变关系已不符合胡克定律所表示

22、的线性关系。法向应力差是粘弹流体在剪切流动中弹性的表现。从热力学角度看，纺丝流体的高弹大形变，除了内能的贡献外，更重要的是熵的贡献。大分子在应力作用下构象熵减小，外力解除后，大分子会自动恢复至熵最大的平衡构象上来，因而表现出弹性回复。高分子流体的弹性，其本质是一种熵弹性。可以用第一法向应力差函数1()表征其弹性，也可以用稳态剪切流动中的模量G或动态剪切流动的G来表征其弹性。通过挤出胀大比的测定可以求得G。纺丝流体的温度、浓度以及高聚物的分子量和分布等因素对G都有影响。纺丝流体弹性过大，往往会给成形带来不利的影响。二、纺丝流体的挤出及细流类型化学纤维成形首先要求把纺丝流体从喷丝孔道中挤出，使之形

23、成细流。正常细流的形成是纺丝必不可少的先决条件。随着纺丝流体粘弹性和挤出条件的不同，挤出细流可分为四种：液滴型、漫流型、胀大型和破裂型。下图为挤出细流的示意图。附图(合纤P148)图7. 挤出物细流的类型a液滴型；b漫流型；c胀大型；d破裂型液滴型不成其为连续细流，纤维无法成形；漫流型虽已形成连续细流，但纺丝流体在流出喷丝孔后，迅即沿喷丝孔(板)表面漫流。这种细流很不稳定，纺丝往往因而中断，在生产中应该力求避免。胀大型与漫流型不同，纺丝流体在孔口发生胀大，但不流附于喷丝孔(板)表面。只要将胀大比B0(指细流最大直径与喷丝孔直径之比)控制在适当的范围内，细流是连续而稳定的，是纺丝中正常的细流类型

24、。当细流呈破裂型时，纺丝流体中出现不稳定流动，熔体初生纤维外表呈现波浪形、鲨鱼皮形、竹节形或螺旋形畸变，甚至发生破裂。这种细流类型最初是在高聚物熔体的挤出过程中发现的，所以称之为熔体破裂。破裂型细流属不正常类型，它限制着纺丝速度的提高，并使纺丝过程因毛丝和断头而不时中断。三、喷丝孔中熔体的流动和挤出胀大现象从纺丝流变学的角度看，熔体在喷丝毛细孔中的流动以及在熔体纺丝线上的流动，是与纤维成型最为相关的两类流动。1. 高聚物熔体在喷丝孔中的流动 对于喷丝孔中高聚物熔体的流动，因为熔体粘度高，流速常常很低，消耗于动能部分等压差可以忽略不计，而且这部分动能在熔体出毛细孔后，一部分消耗于出口区的流场变化

25、，一部分残留于运动的丝条之中。粘性摩擦部分的损失都是耗散性的，全部转化为热能形式。弹性部分压力损失也分为两种形式，一部分也是耗散性的；另一部分则是可回复的，为熔体在整个流域流动中所获得的弹性能，它贮存于熔体之中。这部分弹性能对高聚物熔体的挤出过程影响很大，一般情况下，若这部分能量不是很大，通常表现为出口胀大现象；当它超过熔体所能贮存弹性能的限度时，便要引起熔体破裂。 附图(辽化教材P9)图8 . 熔体细流的变化示意图(1)高聚物流体进入喷丝孔毛细管之前，有一个空间收敛的入口区。流体在入口区收敛场中发生弹性形变产生压力降，这部分能量以弹性能的形式储存在流体中。 (2)流体经入口区进入毛细管中，由

26、于大分子松驰的作用，已储存的弹性能一部分以热能的形式散掉，剩余的部分将会保留至出口，从而在毛细孔出口表现为压力降。通常用喷丝孔长度和孔径之比L/D来描述毛细孔中剩余弹性能的变化。 一般地，随着L/D增大，延长了大分子在毛细孔中的松驰过程，弹性能中的耗散部分也增加，使得出口处的压力降减小，从而更有利于后续的单轴拉伸流动，有利于消除出口区的不稳定流动现象。(3)流体出毛细孔后，进入大气或凝固浴而形成无刚性界面束缚的液流，并立即受到卷绕机构的轴向张力控制，使得其速度分布由原来的近似抛物线形式逐渐地变成均匀分布。2熔体的挤出胀大现象 根据流体力学理论，流体自管中流出时，液流直径并不等于管径。一些低粘度

27、的牛顿型流体在流出管口时，液流直径产生收缩，收缩比在0.86左右；而粘弹性的高聚物流体在流出毛细孔后，其液流直径会扩大，这种现象称为出口胀大现象。 解释出口胀大的理论很多，对于高聚物来说，主要原因还是熔体的弹性。 毛细孔的入口效应 熔体进入毛细孔时流速将增加，在入口处发生流线收缩，并在流动方向上形成速度梯度，大分子链在此作用下发生构象改变，从而贮存一部分弹性能，由于熔体在孔径中的流动时间较短，其应力松驰过程也不能完全将其弹性能耗散，出喷丝孔后，松驰过程继续进行，使大分子链恢复到原来的比较卷曲的构象，表现出直径增大。毛细孔流动中的弹性能储存由于大分子链间缠结的形成，切应力也会使大分子无规线团产生

28、形变而贮存起弹性能，松驰过程在出口的继续导致挤出物胀大。出口胀大的程度用出口液流最粗处的直径与喷丝孔直径之比值B(B= dmax / d0)来表示。纺丝过程中，出口胀大值在B=12.5范围内，出现的位置一般在距离喷丝孔口0.11.0cm的地方。胀大的位置和大小与高聚物的性质、毛细孔的几何形状及流体在毛细孔中的流动状况有关。熔体的粘度越高，非牛顿行为越突出，喷丝板的毛细孔长径比L0/ d0越小，毛细孔入口区的死角越严重，熔体在毛细孔中流动越快，则胀大比B越大，胀大点离喷丝孔越远。提高熔体温度，增加喷丝板毛细孔长径比，可以减小出口胀大。对于不同的高聚物熔体，其出口胀大程度随其非牛顿性的增强而增大。

29、出口胀大对于纺丝是一个不利的现象，它使纤维在塑性状态下拉伸受到限制，影响纤维的细化，当直径膨胀很严重时，甚至造成纺丝断头。若冷却条件不当，膨化部分未拉细而带到卷绕丝中还会致使丝条不匀，且纺丝中高B值的出口胀大现象，常常是一系列不规则挤出现象的先兆，严重影响正常纺丝。在实际生产中应合理地设计喷丝毛细孔的几何形状，将纺丝条件控制在最适当的程度，从而把胀大现象限制在尽可能小的程度和适当的距离内，才有利于纺丝过程的顺利进行和确保得到高度均匀的卷绕丝。四、纺丝流体的可纺性1可纺性概念 “可纺性”是指材料承受稳定的拉伸操作所具有的形变能力。通俗讲，就是指液体在拉力作用下形成连续细长丝条的能力。可纺性并非高

30、聚物所特有，但作为纺丝液体，仅具有可纺性是不够的，它还必须在纺丝条件下具有足够的热稳定性和化学稳定性，在形成丝条后容易转化成固态，且固化的丝条经过处理后具有必要的物理力学性质。所以可纺性是作为成纤高聚物的必要条件，但不是充分条件。从纺丝成形加工的角度看，高聚物流体从喷丝孔中挤出后，便受到轴向拉伸而形成丝条，有良好的可纺性是保证纺丝过程持续不断的先决条件，因此可纺性问题是研究纺丝流变学的一个十分重要的基本问题。2可纺性理论可纺性目前仍是有待于研究的课题，尚无统一的评定标准。就已有的资料看，评定的依据有两种：细流的最大拉伸长度x*和最大喷丝头拉伸比(VL/V0)max 。60年代初，波兰学者Zia

31、bicki等对“可纺性”形成了一个比较确切的概念。在探讨流体丝条断裂机理的基础上，系统地提出了定量的可纺性理论。这种理论认为，决定最大丝条长度x*的断裂机理至少有两种，一种是内聚破坏，一种是毛细破坏。(1)内聚破坏机理内聚破坏机理基于强度的能量理论，流体的形变能或应力功分成耗散或储存的两部分，只有蓄能形变，即弹性形变的能量贡献于破坏，对于纯粘性液体，全部形变能都能在瞬间以热能的形式耗散。从理论上讲，可以在任何速率下无限地发生形变而不致破坏。对于粘弹性流体的拉伸流动，当储存的弹性能密度超过某临界值时，流动就会发生破坏，这个临界值相当于液体的内聚能密度K。以线性粘弹体(Maxwell流体)为例，断裂条件可以表示为：W* =11* 2 / 2E K式中：W*为临界弹性能密度，E为杨氏模量，11*为单轴拉伸时的断裂应力，即流体的拉伸强度。在稳态流动中应力达到这个临界值便是出现断裂的条件。所以，当纺丝线上丝条所受应力小于11*时，均能使纺丝细流得到顺利的发展。当丝条的拉伸过程为内聚破坏所控制时，最大拉丝长度x*随内聚