干法紡絲中纖維結構的形成

由于成型機理不同,干紡初生纖維的結構特征與熔紡初生纖維有較大區別。

干法紡絲過程中形成的凍膠體在適合高彈形變的黏度區域的停留時間很短，因此來不及充分進行取向；又由于離開干燥甬道的絲條會有相當數量的殘留溶劑存在，使分子的活動性較大，因此此干紡初生纖維中分子和微晶的取向度很低，它在紡程上通常是各向同性的，或稍有一點取向。但一般來說,紡絲期間纖維產生的取向度隨溶液的黏度、紡絲速度和噴絲頭拉伸倍數提高而上升，也隨纖維固化速度的提高而上升(固化速度同纖維的表面積有關，纖維越細，其表面積越大,故固化速度加快)。紡絲甬道溫度高低的存在有利和不利兩方面因素，其溫度高會增加分子的活動性，但阻礙了分子的取向。在紡絲過程中較高的取向，會降低纖維的可拉伸性；或者如果拉伸比不變，則提高纖維的強度。然而，紡絲甬道的溫度遠遠沒有纖維上殘留溶劑量的影響大。

由于樣品的不均勻性，用于測定熔紡初生纖維結晶度的密度法不適用于干紡初生纖維，因此關于干紡初生纖維結晶度的資料較少。對于干法腈綸初生纖維等的X射線衍射的測定表明，干紡初生纖維中存在某種結晶或準結晶。但其超分子結構參數對紡絲條件遠不如熔紡初生纖維敏感。

紡絲參數對纖維的結果和性質的影響也與熔紡不同，在熔紡中力學因素和傳熱因素，如紡絲線中的應力和速度場以及冷卻強度，起著重要作用。在干紡中,這些因素的作用是次要的，纖維的微觀結構、形態結構以及機械性質強烈地依賴于紡絲線和周圍介質之間的傳質強度以及各種濃度所控制的轉變。例如，在干紡過程中,由于溶劑存在于整個絲條中，溶劑從絲條表面蒸發的速度(E)和溶劑從絲條中心擴散到表面的速度(v)的相對大小，即 E/v值決定了初生纖維斷面形態結構的特征。

干紡纖維的截面形狀除與成型過程中絲條表面和內部溶劑的蒸發、擴散速度有關，在很大程度上還取決于紡絲液的初始濃度、固化時的濃度以及纖維在甬道中的停留時間等。紡絲液的濃度越低，纖維截面形狀與圓形差別越大。

另一方面，干紡初生纖維中的結構特征與濕紡初生纖維也有較大的差異。大量的研究表明，采用相同的成纖聚合物進行濕紡和干紡制取纖維，后者不但宏觀結構較均勻沒有明顯的皮層和芯層，纖維的超分子結構尺寸大，纖維的微纖結構也不明顯。這與成型方法及成型條件密切相關。因為濕法紡絲液的濃度較低，絲條固化采用非溶劑，體系的相分離速率比較快，并且存在雙擴散，因此初生纖維會形成多孔凝膠網絡。而干紡紡絲液的濃度較高，絲條的機理為單相凝膠化，不存在雙擴散，因此成型條件比濕法緩和，從而導致纖維的結構均勻、致密，纖維表面光滑，截面收縮不大，在顯微鏡下沒有明顯可見的孔洞。而且染色后色澤艷麗，光澤優雅。且纖維更富于彈性，織物尺寸穩定性也較好。