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目前世界上90%以上的香烟滤嘴采用二醋酸纤维制造,原因是二醋酸纤维通常采用正三角形喷丝孔干法纺丝,纺制的丝束截面呈Y形,形成的香烟滤嘴吸阻小,烟气过滤效率甚佳,可去除卷烟中55%—60%的尼古丁和焦油含量,并且能选择性地吸附卷烟中的酚类等有害成分,同时又保留了一定的烟碱而不失香烟口味。因此,二醋酸纤维当之无愧地成为香烟滤嘴的首选材料。2015年,全球二醋酸纤维丝束产量约85万吨,我国的生产量为28万吨,占世界总产量的32.9%。而我国烟用需求量约35万吨,其他产业用需求量为5万吨,生产量占需求量的70%。显然,我国的二醋酸纤维生产能力还不能满足市场需求,仍需要花费大量外汇进口二醋酸纤维及其丝束。因此,如何提高二醋酸纤维的产量成为重要的研究课题。一般情况下,增加企业生产规模是提高二醋酸纤维丝束产量的通用途径。而本课题通过研究二醋酸纤维纺丝液在正三角形喷丝孔出口处的挤出胀大行为,设计相邻喷丝孔的合理间距,在保持喷丝板尺寸大小不变及纺丝工艺参数不变的前提下,增加喷丝板上喷丝孔的数目,实现提高二醋酸纤维丝束产量之目的。主要研究内容和结论如下:1.研究了二醋酸纤维纺丝液的流变性能本部分以二醋酸纤维纺丝液为例,研究其静态流变性能和动态流变性能。利用Physica MCR101流变测试仪测试了不同质量分数（23.5%、24.5%、25.5%、26.5%和27.5%）、不同温度（55℃、57℃、59℃、61℃和63℃）的二醋酸纤维纺丝液在一定剪切速率范围内(101s-1102s-1)的静态流变性能和一定角频率范围内(10-1 rad·s-1102rad·s-1)的动态流变性能,得出质量分数、温度对纺丝液流变性能的影响规律。静态流变性能:根据测试的质量分数和温度对二醋酸纤维纺丝液的表观黏度的影响曲线可知,当剪切速率从101s-1增加到102s-1时,二醋酸纤维纺丝液的表观黏度呈逐渐减小趋势,即该纺丝液是切力变稀的非线性流体。将质量分数和温度与表观黏度的曲线进行一元线性回归,获得了不同质量分数和不同温度下的二醋酸纤维纺丝液的非牛顿指数。当增加纺丝液质量分数或降低温度时,非牛顿指数呈现下降趋势。动态流变性能:二醋酸纤维纺丝液的动态储能模量和损耗模量是纺丝液动态黏弹性的直接体现,也是挤出胀大程度的直接体现。测试了不同温度、不同质量分数的纺丝液的动态储能模量和损耗模量与角频率之间的关系。结果表明:当角频率增加时,动态储能模量和损耗模量均呈现增加趋势;当纺丝液温度升高时,纺丝液的动态储能模量、损耗模量均有所降低;当纺丝液质量分数增加时,纺丝液的动态储能模量、损耗模量则呈现增加趋势。这些研究结果为二醋酸纤维纺丝液在正三角形喷丝孔出口处挤出胀大比模型的建立提供了基础。2.建立了正三角形喷丝孔挤出胀大比模型应用数学第二型曲面积分和流变学幂律定理等知识建立了正三角形喷丝孔纺丝液压力降模型,以此模型为基础,结合D.L.Mclntosh挤出胀大比式,建立了二醋酸纤维纺丝液在正三角形喷丝孔出口处的挤出胀大比模型23’。该模型不仅推导过程简单,而且直观的描述了挤出胀大比与各参数之间的关系:（1）与纺丝液静态流变参数表观黏度aη、非牛顿指数n之间的关系;（2）与纺丝液动态流变参数储能模量’G、损耗模量G’及其角频率w之间的关系;（3）与纺丝液流量q之间的关系;（4）与喷丝孔的规格参数,即正三角形喷丝孔边长a及喷丝孔的长度L之间的关系。3.验证了正三角形喷丝孔挤出胀大比模型利用压差传感器测试了不同流量（0.577 cm3·min-10.996cm3·min-1）、不同温度（55℃63℃）和不同质量分数（23.5%27.5%）的二醋酸纤维纺丝液在喷丝孔中的压力降,发现增加纺丝液流量或质量分数,压力降呈现增加趋势;提高纺丝液温度或剪切速率(101 s-1102 s-1),压力降呈现降低趋势。并将试验测试值与压力降模型理论计算值进行比较,结果表明压力降模型的理论计算值和试验测试值之间的偏差最小值为0.05%、最大值为4.99%。采用单个正态总体方差未知时均值的假设检验法分析了两者的偏差,结果表明两者之间无显著性差异,说明压力降模型可靠,为挤出胀大比模型的验证提供了依据。采用激光外径测量仪测试了不同流量、不同温度、不同质量分数的二醋酸纤维纺丝液挤出胀大比,发现增加纺丝液流量或质量分数或角频率,二醋酸纤维纺丝液的挤出胀大比呈现增加趋势;提高纺丝液温度,二醋酸纤维纺丝液的挤出胀大比呈现下降趋势。并将试验测试值与挤出胀大比模型理论计算值进行比较,结果表明挤出胀大比模型的理论计算值和试验测试值之间的偏差最小值为0.01%、最大值为3.52%。采用单个正态总体方差未知时均值的假设检验法分析了两者的偏差,结果表明两者之间无显著性差异,表明正三角形喷丝孔的挤出胀大比模型具有可靠性,从而为喷丝板上喷丝孔的间距设计提供了基础。4.设计了多个喷丝孔密度更高的喷丝板应用验证的挤出胀大比模型,确定了相邻喷丝孔的理论间距2 33mD（29）d（28）a B,并确定了喷丝孔的圈层间距和周向间距的设计依据。以孔边长为57μm的正三角形喷丝孔为例,根据挤出胀大比模型获得挤出胀大比理论计算值,确定了不同流量、不同温度、不同质量分数条件下相邻喷丝孔的理论间距值不小于149.955μm。借鉴南通醋酸纤维有限公司的喷丝孔间距设计的内部控制指标——相邻喷丝孔的实际间距至少为纺丝液挤出胀大直径（md）的9倍,即9A mD3d,从而获得相邻喷丝孔的实际间距,即喷丝孔的实际间距至少为1.350mm,该研究结果为喷丝孔密度分布研究提供了依据。以成功纺制二醋酸纤维丝束的孔数为290孔的喷丝板为基础,以相邻喷丝孔的实际间距为依据,保持喷丝板直径不变及纺丝工艺参数不变的条件下,改变圈层间距和周向间距,增加喷丝孔数,设计了孔数分别为325孔、350孔、370孔的喷丝板。然后对290孔、325孔、350孔和370孔四种喷丝板纺制的二醋酸纤维丝束的单丝性能进行了测试,利用变异系数（均方差系数）检验了同一喷丝板纺制的单丝的均匀性能、单个正态总体方差未知时均值的假设检验法分析了同一喷丝板纺制的丝束单丝强伸性及应用性能的显著性差异、秩和检验法分析了不同喷丝板纺制的丝束单丝强伸性能及应用性能的显著性差异。结果表明:每种喷丝板纺制的二醋酸纤维丝束的单丝均匀性能符合标准,强伸性能及应用性能均无显著性差异;不同喷丝板纺制的丝束单丝的断裂强度及截面异形度无显著性差异,并且370孔喷丝板纺制的丝束单丝质量符合要求。可见,当喷丝孔数从290孔增加到370孔时,丝束产量增加了27.6%,实现了提高二醋酸纤维丝束的产量之目标。目前,该研究成果已在南通醋酸纤维有限公司顺利投入生产。