钱宝钧对棉短绒粘胶纤维的开发性研究

棉绒是强力粘胶人造纤维的良好原料，著名的超强力粘胶纤维一BX纤维就是用含一纤维素在以上、聚合度很均匀的精炼棉浆制造的。在制造粘胶帘线时，即使是在木浆中掺用的棉浆，也可以显著提高所得制品的品质。

用于制造粘胶纤维的棉浆，除了必须具备适当的聚合度和良好的反应性能以外，还必须有很高的纯度。因为棉浆中铁的存在，对粘胶人造纤维制造工艺非常不利。主要不利影响有以下3个方面：1、铁对碱纤维素的氧化有强烈的催化作用，使老成作用进行过速，因而过多地降低所得粘胶溶液的粘度；2、铁使粘胶溶液的过滤性能恶化；3、铁使成品的性质如强度、色泽等变劣。所以降低棉绒浆的含铁量是棉绒精炼过程中的一项重要任务。

原料棉绒本身的纤维素含量比较高（以绝干棉绒计可达90%），要求精炼棉绒的a—纤维素含量达到98%以上。棉绒中所含的矿物杂质比木材高，剔除干净并不容易。现在粘胶人造纤维工艺对精炼棉浆的矿物杂质含量的要求一般都很高，例如要求灰分达到0.05-0.1%，含铁量达到5-10‰的限度。要达到这样高的纯度，必须在所用原料棉绒、精炼用化学药剂、精炼过程、器材设备和精炼用水的水质等方面，采取一系列的小心措施。棉短绒所制的浆粕，不但含铁、含灰较高，而且棉浆的反应性能特别差。如何利用废棉中的棉短绒制粘胶纤维是当时无法解决的技术难题。钱宝钧大胆革新，决定不顾艰险采用新技术，在理论论证的基础上他开始了实验研究。

表1纤维素对高铁离子（在Fe(NH₄)(SO₄)₂溶液中）的吸收

图1 纤维素对高铁离子（在Fe(NH₄)(SO₄)₂溶液中）的吸收

BH伊凡诺夫等曾研究纤维素对溶液中高铁的吸收作用，证明其机理属于表面吸附。精炼棉浆中含有一定数量的羧基，后者能与溶液中的金属离子发生交换作用，是久己熟知的事实，但亚铁离子与纤维素中羧基进行交换，则尚未有人研究。钱宝钧对纤维素吸收高铁和亚铁进行了一些试验（见表1图1）。试验方法是先将纤维素用酸洗或电渗析完全除去灰分，或直接用无灰滤纸作为试样，然后用磷硝基苯酚银法进行去灰纤维素的羧基测定，结果找出二种纤维素样品的羧基含量各为0.105%及0.220%。继将去灰的纤维素与各种不同浓度的硫酸高铁铵及三氯化铁或硫酸亚铁溶液（维持一定PH值）反应约36小时，使反应达到平衡，然后用比色法测定纤维素灰分中的含铁量，同时测定溶液中的残余铁量，并根据纤维素所吸收的铁量取二者的平均值，作为纤维素的吸收铁量。

钱宝钧通过实验找到了棉浆中铁的来源，主要有以下4种可能：1、原料棉绒中的铁，例如，上海市南汇县轧花厂所产二道棉绒分为四等，其含铁量标准各为70‰，100‰，150‰，200‰。原料棉绒中含铁大部分是剥绒时从机械上带进去的，特别是锯片与棉籽磨擦时掉下来的铁和铁锈；2、棉绒在精炼过程中，一般须经过一次以上的打浆，而打浆机的刀片很多情况下又是铁制的，同样的能引进铁分；3、用于棉绒精炼的几种化工原料如烧碱、漂粉、盐酸等也或多或少含有铁，因而带进棉绒中；4、最后最重要的是制浆过程中所用的水。在制浆过程中，用水量非常之大，即使在浆粕己经漂白和酸洗以后，用于洗净和纸板成形的水量也常常达到纤维素本身重量的100-150倍以上。水质对于精炼棉浆含铁量的高低具有决定性的影响。开始时，钱宝钧对这一问题的重要性认识不足后来在工作中积累了一些资料，才肯定了水质的重要性。例如在一次生产规模的精炼棉浆试制过程中，发现在各阶段半制品和成品的含铁量有出于意料之外的变动（见图2）。

图2 制浆过程中棉浆含铁量的变化

实验结果显示，高铁被纤维素所吸收系表面吸附性质并遵从Freundlich吸附规律。在同一浓度时，低铁的吸收量要比高铁小，机理也不相同。这些资料对合理控制精炼棉绒的含铁量比较有帮助。

由上面的实验事实可以推论，要降低精炼棉浆的含铁量，应采取下列4种必要措施:1、原材料中含铁量应求尽量低、打桨机最好不用铁刀，漂白和酸洗应绝对不在铁制的容器中进行；2、酸洗可以降低纤维素中的含铁量，特别是将高铁还原为亚铁时，效果则更好。草酸处理对降低纤维素含铁量是有效的；3、普通工业用水中如果含高铁0.05‰时，平衡铁的吸收量达025‰。地面水中一般胶体铁合量较高，必须小心过滤才能除去。净水经过管道和空气氧的作用，也能重新搀入高铁。必须采取严格的措施防止用水被微量铁站污，从而达到成品棉浆中含铁量在。以下的标准。因此，水质对制浆工艺有重要的影响。

前苏联著名化纤专家罗果文教授评价说：以棉短绒作为制备粘胶纤维原料，这项原创技术是钱宝钧教授自主创新的结晶，在国际上是史无先例的。