生活中的高分子--合成纖維

1、合成纖維合成纖維陳君斌陳君斌俞俊博俞俊博合成纖維合成纖維合成纖維合成纖維合成纖維合成纖維合成纖維合成纖維合成纖維合成纖維合成纖維合成纖維是將人工合成的、具有適宜分子量并具有可溶（或可熔）性的線型聚合物，經(jīng)紡絲成形和后處理而制得的化學(xué)纖維。通常將這類具有成纖性能的聚合物稱為成纖聚合物。與天然纖維和人造纖維相比，合成纖維的原料是由人工合成方法制得的，生產(chǎn)不受自然條件的限制。合成纖維除了具有化學(xué)纖維的一般優(yōu)越性能，如強(qiáng)度高、質(zhì)輕、易洗快干、彈性好、不怕霉蛀等外，不同品種的合成纖維各具有某些獨(dú)特性能。合成纖維合成纖維（synthetics）是化學(xué)纖維的一種，是用合成高分子化合物做原料而制 得的化學(xué)纖維

2、的統(tǒng)稱。它以小分子的有機(jī)化合物為原料，經(jīng)加聚反應(yīng)或縮聚反應(yīng)合成的線型有機(jī)高分子化合物，如聚丙烯腈、聚酯、聚酰胺等。從纖維的分類可以看出它屬于化學(xué)纖維的一個(gè)類別。(1)按主鏈結(jié)構(gòu)主鏈結(jié)構(gòu)可分碳鏈合成纖維，如聚丙烯纖維(丙綸)、聚丙烯腈纖維(腈綸)、聚乙烯醇縮甲醛纖維(維尼綸)；雜鏈合成纖維，如聚酰胺纖維(錦綸)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(滌綸)等。(2)按特性能功特性能功用可分耐高溫纖維，如聚苯咪唑纖維；耐高溫腐蝕纖維，如聚四氟乙烯；高強(qiáng)度纖維，如聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺；耐輻射纖維，如聚酰亞胺纖維；還有阻燃纖維、高分子光導(dǎo)纖維等。合成纖維的生產(chǎn)有三大工序：合成聚合物制備、紡絲成型、后處理。聚酰胺纖維聚酰

3、胺纖維俗稱尼龍尼龍（Nylon），英文名稱Polyamide（簡(jiǎn)稱PA），密度1.15 g/cm，是分子主鏈上含有重復(fù)酰胺基團(tuán)NHCO的熱塑性樹(shù)脂總稱。包括脂肪族PA，脂肪芳香族PA和芳香族PA。其中，脂肪族PA品種多，產(chǎn)量大，應(yīng)用廣泛，其命名由合成單體具體的碳原子數(shù)而定。是美國(guó)著名化學(xué)家卡羅瑟斯和他的科研小組發(fā)明的。尼龍，是聚酰胺纖維（錦綸）的一種說(shuō)法，可制成長(zhǎng)纖或短纖。 尼龍是美國(guó)杰出的科學(xué)家卡羅瑟尼龍是美國(guó)杰出的科學(xué)家卡羅瑟斯斯(Carothers)及其領(lǐng)導(dǎo)下的一及其領(lǐng)導(dǎo)下的一個(gè)科研小組研制出來(lái)的，是世界個(gè)科研小組研制出來(lái)的，是世界上出現(xiàn)的第一種合成纖維。尼龍上出現(xiàn)的第一種合成纖維。尼龍

4、的出現(xiàn)使紡織品的面貌煥然一新，的出現(xiàn)使紡織品的面貌煥然一新，它的合成是合成纖維工業(yè)的重大它的合成是合成纖維工業(yè)的重大突破，同時(shí)也是高分子化學(xué)的一突破，同時(shí)也是高分子化學(xué)的一個(gè)重要里程碑。個(gè)重要里程碑。 錦綸是聚酰胺纖維的商品名稱，又稱耐綸（錦綸是聚酰胺纖維的商品名稱，又稱耐綸（Nylon）。英文）。英文名稱名稱Polyamide（簡(jiǎn)稱（簡(jiǎn)稱PA），其基本組成物質(zhì)是通過(guò)酰胺），其基本組成物質(zhì)是通過(guò)酰胺鍵鍵NHCO連接起來(lái)的脂肪族聚酰胺。連接起來(lái)的脂肪族聚酰胺。常用的錦綸纖維可分為兩大類。常用的錦綸纖維可分為兩大類。 一類是由己二胺和己二酸縮聚而得的聚己二酸己二胺；一類是由己二胺和己二酸縮聚而得的

5、聚己二酸己二胺；另一類是由己內(nèi)酰胺縮聚或開(kāi)環(huán)聚合得到的。另一類是由己內(nèi)酰胺縮聚或開(kāi)環(huán)聚合得到的。聚酰胺聚酰胺(尼龍尼龍) 聚癸二酸癸二胺聚癸二酸癸二胺(尼龍尼龍1010) 聚十一酰胺聚十一酰胺(尼龍尼龍11) 聚十二酰胺聚十二酰胺(尼龍尼龍12) 聚己內(nèi)酰胺聚己內(nèi)酰胺(尼龍尼龍6) 聚癸二酰己二胺聚癸二酰己二胺(尼龍尼龍610) 聚十二烷二酰己二胺聚十二烷二酰己二胺(尼龍尼龍612) 聚己二酰己二胺聚己二酰己二胺(尼龍尼龍66) 聚辛酰胺聚辛酰胺(尼龍尼龍8) 聚聚9-氨基壬酸氨基壬酸(尼龍尼龍9) 由于尼龍具有很多的特性，因此，在汽車、電氣設(shè)備、機(jī)械部構(gòu)、交通器材、紡織、造紙機(jī)械等方面得到廣

6、泛應(yīng)用。 隨著汽車的小型化、電子電氣設(shè)備的高性能化、機(jī)械設(shè)備輕量化的進(jìn)程加快，對(duì)尼龍的需求將更高更大。特別是尼龍作為結(jié)構(gòu)性材料，對(duì)其強(qiáng)度、耐熱性、耐寒性等方面提出了很高的要求。尼龍的固有缺點(diǎn)也是限制其應(yīng)用的重要因素，特別是對(duì)于PA6、PA66兩大品種來(lái)說(shuō)，與PA46、PAl2等品種比具有很強(qiáng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，雖某些性能不能滿足相關(guān)行業(yè)發(fā)展的要求。因此，必須針對(duì)某一應(yīng)用領(lǐng)域，通過(guò)改性，提高其某些性能，來(lái)擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。 由于PA強(qiáng)極性的特點(diǎn)，吸濕性強(qiáng)，尺寸穩(wěn)定性差，但可以通過(guò)改性來(lái)改善。 滌綸是合成纖維中的一個(gè)重要品種，是滌綸是合成纖維中的一個(gè)重要品種，是我國(guó)聚酯纖維的商品名稱。它是以精對(duì)苯二我國(guó)聚酯

7、纖維的商品名稱。它是以精對(duì)苯二甲酸（甲酸（PTA）或?qū)Ρ蕉姿岫柞ィǎ┗驅(qū)Ρ蕉姿岫柞ィ―MT）和乙二醇（和乙二醇（EG）為原料經(jīng)酯化或酯交換和縮）為原料經(jīng)酯化或酯交換和縮聚反應(yīng)而制得的成纖高聚物聚反應(yīng)而制得的成纖高聚物聚對(duì)苯二甲聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（酸乙二醇酯（PET），經(jīng)紡絲和后處理制成），經(jīng)紡絲和后處理制成的纖維。的纖維。 中國(guó)俗稱“的確良”滌綸的用途很廣，大量用于制造衣著面料和工業(yè)制品。滌綸具有極優(yōu)良的定形性能。滌綸紗線或織物經(jīng)過(guò)定形后生成的平挺、蓬松形態(tài)或褶裥等，在使用中經(jīng)多次洗滌，仍能經(jīng)久不變。 滌綸又稱特麗綸，美國(guó)人又稱它為“達(dá)克綸”。當(dāng)它在香港市場(chǎng)上出現(xiàn)時(shí)，人們根據(jù)廣東話把

8、它譯為“的確良”這一家喻戶曉的名稱。 滌綸是三大合成纖維中工藝最簡(jiǎn)單的一種，價(jià)格也比較便宜。再加上它有結(jié)實(shí)耐用、彈性好、不易變形、耐腐蝕、絕緣、挺括、易洗快干等特點(diǎn)，為人們所喜愛(ài)。 化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)滌綸的基本組成物質(zhì)是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，故也稱聚酯纖維（PET），其長(zhǎng)鏈分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為H(OCH2CCOCO)NOCH2CH2OH,相對(duì)分子量一般在1800025000左右。實(shí)際上，其中還有少量的單體和低聚物存在。這些低聚物的聚合度較低，又以環(huán)狀形式存在。聚對(duì)苯二甲酸乙二酯可由對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)通過(guò)直接酯化法制取對(duì)苯二甲酸乙二酯9BHET）后縮聚而成。 從滌綸分子組成來(lái)看，它是

9、由短脂肪烴鏈、酯基、苯環(huán)、端醇羥基所構(gòu)成。滌綸分子中除存在兩個(gè)端醇羥基外，并無(wú)其它極性基團(tuán)，因而滌綸纖維親水性極差。滌綸分子中約含有46%酯基，酯基在高溫時(shí)能發(fā)生水解、熱裂解，遇堿則皂解，使聚合度降低；滌綸分子中還含有脂肪族烴鏈，它能使滌綸分子具有一定柔曲性，但由于滌綸分子中還有不能內(nèi)旋轉(zhuǎn)的苯環(huán)，故滌綸大分子基本為剛性分子，分子鏈易于保持線型。因此，滌綸大分子在這一條件下很容易形成結(jié)晶，故滌綸的結(jié)晶度和取向性較高。 形態(tài)形態(tài)采用熔紡法制得的滌綸在顯微鏡中觀察到的形采用熔紡法制得的滌綸在顯微鏡中觀察到的形態(tài)結(jié)構(gòu)具有圓形的截面和無(wú)特殊的縱向結(jié)構(gòu)。態(tài)結(jié)構(gòu)具有圓形的截面和無(wú)特殊的縱向結(jié)構(gòu)。在電子顯微鏡

10、下可觀察到絲狀的原纖組織，在電子顯微鏡下可觀察到絲狀的原纖組織， 異形纖維可改變纖維的彈性，使纖維具有異形纖維可改變纖維的彈性，使纖維具有特殊的光澤與膨松性，并改善纖維的抱合性能特殊的光澤與膨松性，并改善纖維的抱合性能與覆蓋能力以及抗起球、減少靜電等性能。如與覆蓋能力以及抗起球、減少靜電等性能。如三角形纖維有閃光效應(yīng)；五葉形纖維有肥光般三角形纖維有閃光效應(yīng)；五葉形纖維有肥光般光澤，手感良好，并抗起球；中空纖維由于內(nèi)光澤，手感良好，并抗起球；中空纖維由于內(nèi)部有空腔，密度小，保暖性好。部有空腔，密度小，保暖性好。滌綸的大類品種有短纖維、拉伸絲、變形絲、裝飾用長(zhǎng)絲、工業(yè)用長(zhǎng)絲以及各種差別化纖維。 1

11、.按物理性能區(qū)分：高強(qiáng)低伸型、中強(qiáng)中伸型、低強(qiáng)中伸型、高模量型、高強(qiáng)高模量型 2. 按后加工要求區(qū)分：棉型、毛型、麻型、絲型 3.按用途區(qū)分：服裝用、絮棉用、裝飾用、工業(yè)用 4.按功能區(qū)分：陽(yáng)離子可染、吸濕、阻燃、有色、抗起球、抗靜電 5.按纖維截面區(qū)分：異型絲、中空絲。 1強(qiáng)度高強(qiáng)度高。短纖維強(qiáng)度為2.65.7cN/dtex，高強(qiáng)力纖維為5.6 8.0cN/dtex。由于吸濕性較低，它的濕態(tài)強(qiáng)度與干態(tài)強(qiáng)度基本相同。耐沖擊強(qiáng)度比錦綸高4倍，比粘膠纖維高20倍。 2彈性好彈性好。彈性接近羊毛，當(dāng)伸長(zhǎng)5%6%時(shí)，幾乎可以完全恢復(fù)。耐皺性超過(guò)其他纖維，即織物不折皺，尺寸穩(wěn)定性好。彈性模數(shù)為22141

12、cN/dtex，比錦綸高23倍。 3耐熱性耐熱性滌綸是通過(guò)熔紡法制成，成形后的纖維可又再經(jīng)加熱熔化，屬于熱塑性纖維。滌綸的熔點(diǎn)比較高，而比熱空和導(dǎo)熱率都較小，因而滌綸纖維的耐熱性和絕熱性要高些。是合成纖維中最好的。4滌綸表面光滑表面光滑，內(nèi)部分子排列緊密。 5耐磨性耐磨性好。耐磨性僅次于耐磨性最好的錦綸，比其他天然纖維和合成纖維都好。6耐光性耐光性好。耐光性僅次于腈綸。 7耐腐蝕耐腐蝕?？赡推讋⒀趸瘎?、烴類、酮類、石油產(chǎn)品及無(wú)機(jī)酸。耐稀堿，不怕霉，但熱堿可使其分解。還有較強(qiáng)的抗酸堿性，抗紫外線的能力 。8染色性較差，但色牢度好，不易褪色染色性較差，但色牢度好，不易褪色。滌綸分子鏈上因無(wú)特定

13、的染色基團(tuán)，而且極性較小，所又染色較為困難，易染性較差，染料分子不易進(jìn)入纖維。9.由普通滌綸長(zhǎng)絲織成的織物，其服用性能具有強(qiáng)度好強(qiáng)度好，滑滑爽挺括爽挺括、易洗快干易洗快干等優(yōu)點(diǎn)，但存在著手感硬、觸感差、光澤不柔和、透氣性、吸濕性差等缺點(diǎn)。若與真絲織物相比，差距更太，因此首先必須在絲線結(jié)構(gòu)上仿真絲，才能消除其服用性能差的缺點(diǎn)。 合成纖維市場(chǎng)與服裝行業(yè)瞬息萬(wàn)變緊密相連，差別化率有待提高。合成纖維作為重要的紡織纖維，其地位已經(jīng)超過(guò)天然纖維，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。 2005年1-12月份中國(guó)合纖行業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值（現(xiàn)價(jià)）2248.38億元，同比增加25.97%；實(shí)現(xiàn)銷售產(chǎn)值為2210.63億元，同比增加

14、26.87%；占化纖行業(yè)銷售產(chǎn)值2513.37億元的87.95%。2005年1-12月份中國(guó)合成纖維（包括短纖和長(zhǎng)絲）產(chǎn)量為1500.25萬(wàn)噸，同比增加14.19%。2005年1-12月份合纖行業(yè)銷售收入2215.91億元，同比增加27.52%；利潤(rùn)總額34.16億元，2005年1-12月份合纖行業(yè)總資產(chǎn)為1949.11億元，同比增加12.39%。 2006年年1-12月份中國(guó)合纖行業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值月份中國(guó)合纖行業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值2803.94億元，同比增加億元，同比增加22.08%；資產(chǎn)合計(jì)；資產(chǎn)合計(jì)2196億元，同比增加億元，同比增加10.82%；實(shí)現(xiàn)銷售收入；實(shí)現(xiàn)銷售收入2768.05億元

15、，億元，同比增加同比增加23.11%；完成利潤(rùn)總額；完成利潤(rùn)總額43.79億元，比上年同期增加億元，比上年同期增加13.04億元，同億元，同比上升比上升42.42%；完成出口交貨值；完成出口交貨值185.85億元，同比增加億元，同比增加34.11%；行業(yè)整體從；行業(yè)整體從業(yè)人數(shù)業(yè)人數(shù)31.32萬(wàn)人，同比減少萬(wàn)人，同比減少0.27%。2006年年1-12月份中國(guó)合纖行業(yè)產(chǎn)品銷售月份中國(guó)合纖行業(yè)產(chǎn)品銷售收入為收入為2768.05億元，產(chǎn)品銷售成本為億元，產(chǎn)品銷售成本為2614.50億元，產(chǎn)品銷售稅金和附加為億元，產(chǎn)品銷售稅金和附加為5.87億元。億元。2006年年1-12月份中國(guó)合纖行業(yè)銷售費(fèi)用為

16、月份中國(guó)合纖行業(yè)銷售費(fèi)用為18.55億元，同比下降億元，同比下降3.39%；管理費(fèi)用支出為；管理費(fèi)用支出為50.87億元，同比增加億元，同比增加12.63%；財(cái)務(wù)費(fèi)用為；財(cái)務(wù)費(fèi)用為41.50億億元，同比增加元，同比增加27.14%。2006年年1-12月份中國(guó)合成纖維（包括長(zhǎng)絲和短纖）產(chǎn)月份中國(guó)合成纖維（包括長(zhǎng)絲和短纖）產(chǎn)量量1860.32萬(wàn)噸，比上年同期增加萬(wàn)噸，比上年同期增加11.82%。 2007年年1-5月中國(guó)全部合成纖維制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值月中國(guó)全部合成纖維制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值137,716,980千元，比上年同期增長(zhǎng)千元，比上年同期增長(zhǎng)28.64%；實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)品銷售收入；實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)品銷售收入131,962,020千元，比上年同期增長(zhǎng)千元，比上年同期增長(zhǎng)27.57%；實(shí)現(xiàn)累計(jì)利潤(rùn)總額為；實(shí)現(xiàn)累計(jì)利潤(rùn)總額為3,507,604千元，比上年同期增長(zhǎng)了千元，比上年同期增長(zhǎng)了342.89%。 合成纖維面臨原油