干法纺丝中纤维结构的形成

由于成型机理不同,干纺初生纤维的结构特征与熔纺初生纤维有较大区别。

干法纺丝过程中形成的冻胶体在适合高弹形变的黏度区域的停留时间很短，因此来不及充分进行取向；又由于离开干燥甬道的丝条会有相当数量的残留溶剂存在，使分子的活动性较大，因此此干纺初生纤维中分子和微晶的取向度很低，它在纺程上通常是各向同性的，或稍有一点取向。但一般来说,纺丝期间纤维产生的取向度随溶液的黏度、纺丝速度和喷丝头拉伸倍数提高而上升，也随纤维固化速度的提高而上升(固化速度同纤维的表面积有关，纤维越细，其表面积越大,故固化速度加快)。纺丝甬道温度高低的存在有利和不利两方面因素，其温度高会增加分子的活动性，但阻碍了分子的取向。在纺丝过程中较高的取向，会降低纤维的可拉伸性；或者如果拉伸比不变，则提高纤维的强度。然而，纺丝甬道的温度远远没有纤维上残留溶剂量的影响大。

由于样品的不均匀性，用于测定熔纺初生纤维结晶度的密度法不适用于干纺初生纤维，因此关于干纺初生纤维结晶度的资料较少。对于干法腈纶初生纤维等的X射线衍射的测定表明，干纺初生纤维中存在某种结晶或准结晶。但其超分子结构参数对纺丝条件远不如熔纺初生纤维敏感。

纺丝参数对纤维的结果和性质的影响也与熔纺不同，在熔纺中力学因素和传热因素，如纺丝线中的应力和速度场以及冷却强度，起着重要作用。在干纺中,这些因素的作用是次要的，纤维的微观结构、形态结构以及机械性质强烈地依赖于纺丝线和周围介质之间的传质强度以及各种浓度所控制的转变。例如，在干纺过程中,由于溶剂存在于整个丝条中，溶剂从丝条表面蒸发的速度(E)和溶剂从丝条中心扩散到表面的速度(v)的相对大小，即 E/v值决定了初生纤维断面形态结构的特征。

干纺纤维的截面形状除与成型过程中丝条表面和内部溶剂的蒸发、扩散速度有关，在很大程度上还取决于纺丝液的初始浓度、固化时的浓度以及纤维在甬道中的停留时间等。纺丝液的浓度越低，纤维截面形状与圆形差别越大。

另一方面，干纺初生纤维中的结构特征与湿纺初生纤维也有较大的差异。大量的研究表明，采用相同的成纤聚合物进行湿纺和干纺制取纤维，后者不但宏观结构较均匀没有明显的皮层和芯层，纤维的超分子结构尺寸大，纤维的微纤结构也不明显。这与成型方法及成型条件密切相关。因为湿法纺丝液的浓度较低，丝条固化采用非溶剂，体系的相分离速率比较快，并且存在双扩散，因此初生纤维会形成多孔凝胶网络。而干纺纺丝液的浓度较高，丝条的机理为单相凝胶化，不存在双扩散，因此成型条件比湿法缓和，从而导致纤维的结构均匀、致密，纤维表面光滑，截面收缩不大，在显微镜下没有明显可见的孔洞。而且染色后色泽艳丽，光泽优雅。且纤维更富于弹性，织物尺寸稳定性也较好。