第4章合成纖維

1、1第第4章章 合成纖維合成纖維n4.1 概述概述n4.2 通用合成纖維通用合成纖維n4.3 高性能合成纖維高性能合成纖維n4.4 功能合成纖維功能合成纖維24.1 概述概述n纖維是制造織物和繩線的原料。纖維是制造織物和繩線的原料。n纖維的含義：纖維的含義：凡能保持長度比本身直徑凡能保持長度比本身直徑大大100倍的均勻條狀或絲狀的高分子材料倍的均勻條狀或絲狀的高分子材料均稱均稱纖維。纖維。n它可分為它可分為天然纖維天然纖維和和化學(xué)纖維化學(xué)纖維?；瘜W(xué)纖維?；瘜W(xué)纖維又可分為又可分為人造纖維人造纖維和和合成纖維合成纖維。3天然纖維天然纖維n自然界存在的和生成的具有紡織價(jià)值的自然界存在的和生成的具有紡織

2、價(jià)值的纖維，是紡織工業(yè)的重要材料來源。纖維，是紡織工業(yè)的重要材料來源。n約占紡織纖維年總產(chǎn)量的約占紡織纖維年總產(chǎn)量的50%n按照來源不同，分為按照來源不同，分為植物纖維植物纖維、動(dòng)物纖動(dòng)物纖維維和和礦物纖維礦物纖維n植物纖維：植物纖維：又稱天然纖維素纖維，主要又稱天然纖維素纖維，主要組成物質(zhì)是纖維素；組成物質(zhì)是纖維素；4n主要品種：主要品種：棉、大麻、黃麻、亞麻、蕉麻、棉、大麻、黃麻、亞麻、蕉麻、劍麻、赫納昆麻和椰殼纖維等劍麻、赫納昆麻和椰殼纖維等n動(dòng)物纖維：動(dòng)物纖維：又稱蛋白纖維，其主要組成又稱蛋白纖維，其主要組成成分是蛋白質(zhì)；成分是蛋白質(zhì)；n主要品種主要品種：動(dòng)物的膚毛發(fā)與絨毛、禽類的：動(dòng)

3、物的膚毛發(fā)與絨毛、禽類的羽絨、蠶絲及其它蛋白纖維羽絨、蠶絲及其它蛋白纖維n礦物纖維：礦物纖維：石棉是最大宗的天然礦物纖石棉是最大宗的天然礦物纖維；作為紡織材料主要是溫石棉和青石棉維；作為紡織材料主要是溫石棉和青石棉5化學(xué)纖維化學(xué)纖維n用天然的或人工合成的高分子材料為原用天然的或人工合成的高分子材料為原料制成的纖維。料制成的纖維。n人造纖維人造纖維是用天然高分子材料為原料，是用天然高分子材料為原料，經(jīng)過化學(xué)處理和機(jī)械加工制成的經(jīng)過化學(xué)處理和機(jī)械加工制成的n如：如：“人造絲人造絲”、“人造棉人造棉”。n合成纖維合成纖維是以石油、煤、天然氣為原料是以石油、煤、天然氣為原料制成的，它發(fā)展很快。制成的，

4、它發(fā)展很快。n如：滌綸、錦綸、腈綸如：滌綸、錦綸、腈綸6合成纖維的發(fā)展合成纖維的發(fā)展n誕生于誕生于20世紀(jì)世紀(jì)30年代；是用石油、天然氣、年代；是用石油、天然氣、煤或農(nóng)副產(chǎn)品為原料合成的聚合物經(jīng)加工煤或農(nóng)副產(chǎn)品為原料合成的聚合物經(jīng)加工制成的。制成的。n1931年，美國，合成出尼龍年，美國，合成出尼龍66，錦綸，錦綸66；n1938年，德國，合成出聚酰胺年，德國，合成出聚酰胺6；7n1939年，聚氯乙烯纖維，（氯綸）；年，聚氯乙烯纖維，（氯綸）；n1949年，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維（滌年，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維（滌綸）；綸）；n1950年，聚丙烯腈纖維（腈綸）、聚乙烯年，聚丙烯腈纖維（腈綸）

5、、聚乙烯醇纖維醇纖維n1958年，聚丙烯纖維（丙綸）、聚乙烯醇年，聚丙烯纖維（丙綸）、聚乙烯醇縮丁醛纖維（維綸）；縮丁醛纖維（維綸）；8n1961年，聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維年，聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維（芳綸）；（芳綸）；n1983年，聚苯并咪唑、聚苯硫醚纖維年，聚苯并咪唑、聚苯硫醚纖維n合成纖維已經(jīng)廣泛應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)的各合成纖維已經(jīng)廣泛應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)人們的生活起著舉足輕重的個(gè)領(lǐng)域，對(duì)人們的生活起著舉足輕重的作用。作用。9合成纖維的分類合成纖維的分類合成合成纖維纖維通用合成纖維通用合成纖維高性能合成纖高性能合成纖維維功能合成纖維功能合成纖維滌綸、聚酰胺、滌綸、聚酰胺、腈綸和丙綸，

6、腈綸和丙綸，產(chǎn)量大，應(yīng)用產(chǎn)量大，應(yīng)用廣廣強(qiáng)度大、模量大的強(qiáng)度大、模量大的纖維；它由剛性鏈纖維；它由剛性鏈聚合物和柔性鏈聚聚合物和柔性鏈聚合物紡絲制造合物紡絲制造具有除力學(xué)和耐熱性外的特殊具有除力學(xué)和耐熱性外的特殊性能，如光、電、化學(xué)、高彈性能，如光、電、化學(xué)、高彈性和生物降解性等的纖維，產(chǎn)性和生物降解性等的纖維，產(chǎn)量小，但附加值大量小，但附加值大10合成纖維的制備合成纖維的制備制備制備工藝工藝成纖聚合物的制備成纖聚合物的制備紡絲工藝紡絲工藝熔體紡絲熔體紡絲溶液紡絲溶液紡絲將聚合得到將聚合得到的聚合物熔的聚合物熔體直接進(jìn)行體直接進(jìn)行紡絲紡絲一步溶液紡絲：一步溶液紡絲：直接將聚合后得直接將聚合后得

7、到的聚合物溶液到的聚合物溶液作為紡絲液進(jìn)行作為紡絲液進(jìn)行紡絲紡絲二步法溶液紡絲：二步法溶液紡絲：將固體聚合物配將固體聚合物配制成紡絲液，再制成紡絲液，再進(jìn)行溶液紡絲進(jìn)行溶液紡絲電紡絲電紡絲11熔體紡絲步驟熔體紡絲步驟：（P149，圖4-3）n（1）紡絲熔體的制備）紡絲熔體的制備n（2）熔體經(jīng)噴絲板孔眼壓出形成熔體細(xì)）熔體經(jīng)噴絲板孔眼壓出形成熔體細(xì)流流n（3）熔體細(xì)流被拉長變細(xì)并經(jīng)冷卻凝固）熔體細(xì)流被拉長變細(xì)并經(jīng)冷卻凝固n（4）固態(tài)纖維上油和卷繞）固態(tài)纖維上油和卷繞n滌綸、聚酰胺、丙綸一般采用此法滌綸、聚酰胺、丙綸一般采用此法12溶液紡絲步驟溶液紡絲步驟：（P149，圖4-3）n（1）紡絲液的制

8、備）紡絲液的制備n（2）紡絲液經(jīng)過紡絲泵計(jì)量進(jìn)入噴絲頭）紡絲液經(jīng)過紡絲泵計(jì)量進(jìn)入噴絲頭的毛細(xì)孔壓出形成原液細(xì)流的毛細(xì)孔壓出形成原液細(xì)流n（3）原液細(xì)流中的溶劑向凝固浴擴(kuò)散，）原液細(xì)流中的溶劑向凝固浴擴(kuò)散，浴中的沉淀劑向細(xì)流擴(kuò)散，聚合物在凝浴中的沉淀劑向細(xì)流擴(kuò)散，聚合物在凝固浴中析出形成初生纖維；固浴中析出形成初生纖維；n（4）纖維拉伸和熱定型，上油和卷繞）纖維拉伸和熱定型，上油和卷繞13電紡絲電紡絲n電紡絲是通過施加到聚合物熔體或溶液電紡絲是通過施加到聚合物熔體或溶液外部電場(chǎng)制備具有納米尺寸的連續(xù)纖維外部電場(chǎng)制備具有納米尺寸的連續(xù)纖維nP149，圖4-3（c）14合成纖維的性能合成纖維的性能n

9、具有優(yōu)良的物理、機(jī)械性能和化學(xué)性能具有優(yōu)良的物理、機(jī)械性能和化學(xué)性能n如，強(qiáng)度高、密度小、彈性高、耐磨性如，強(qiáng)度高、密度小、彈性高、耐磨性好、吸水性低、保暖性好、耐酸堿性好、好、吸水性低、保暖性好、耐酸堿性好、不會(huì)發(fā)霉或蟲蛀等不會(huì)發(fā)霉或蟲蛀等n某些特種纖維還具有耐高溫、耐輻射、某些特種纖維還具有耐高溫、耐輻射、高強(qiáng)力、高模量等特殊性能高強(qiáng)力、高模量等特殊性能15合成纖維的應(yīng)用合成纖維的應(yīng)用n超出了超出了紡織工業(yè)紡織工業(yè)的范圍，逐漸深入到的范圍，逐漸深入到國防國防工業(yè)、航空航天、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)、航空航天、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、海洋水產(chǎn)、通訊聯(lián)絡(luò)海洋水產(chǎn)、通訊聯(lián)絡(luò)等重要領(lǐng)域等重要領(lǐng)域n例如

10、，民用上可紡制輕暖、耐穿的各種服例如，民用上可紡制輕暖、耐穿的各種服裝面料、裝飾，可混紡；工業(yè)上可用作輪裝面料、裝飾，可混紡；工業(yè)上可用作輪胎簾子布、運(yùn)輸帶、傳送帶、漁網(wǎng)、繩索、胎簾子布、運(yùn)輸帶、傳送帶、漁網(wǎng)、繩索、工作服等；高性能特種合成纖維可用作降工作服等；高性能特種合成纖維可用作降落傘、飛行服、飛機(jī)導(dǎo)彈、雷達(dá)的絕緣材落傘、飛行服、飛機(jī)導(dǎo)彈、雷達(dá)的絕緣材料等。料等。164.2 通用合成纖維通用合成纖維n4.2.1聚酰胺纖維聚酰胺纖維n世界上最早投入工業(yè)化生產(chǎn)的合成纖維世界上最早投入工業(yè)化生產(chǎn)的合成纖維n中國商品名中國商品名“錦綸錦綸”，國際商品名，國際商品名“尼尼龍龍”、“耐綸耐綸”、“卡

11、普隆卡普隆”等等n聚酰胺纖維聚酰胺纖維是脂肪族和半芳香聚酰胺是脂肪族和半芳香聚酰胺經(jīng)熔融紡絲制備的合成纖維；分子主鏈經(jīng)熔融紡絲制備的合成纖維；分子主鏈中含有酰胺鍵。中含有酰胺鍵。17COHNHNCOH2OCOHNHOHOCNHn分兩類：分兩類：一類由二元胺和二元酸縮聚制一類由二元胺和二元酸縮聚制得；另一類由得；另一類由-氨基酸縮聚或由內(nèi)酰胺氨基酸縮聚或由內(nèi)酰胺開環(huán)聚合而得開環(huán)聚合而得n具有吸水性具有吸水性18聚酰胺纖維的性能聚酰胺纖維的性能n它是合成纖維中性能優(yōu)良、用途廣泛的品它是合成纖維中性能優(yōu)良、用途廣泛的品種之一種之一n（1）耐磨性好耐磨性好、位于合成纖維之首，比、位于合成纖維之首，比棉

12、花高棉花高10倍，比羊毛高倍，比羊毛高20倍，適合于做繩倍，適合于做繩索、襪子等索、襪子等n（2）強(qiáng)度高、耐沖擊性好強(qiáng)度高、耐沖擊性好。它是強(qiáng)度最。它是強(qiáng)度最高的合成纖維之一。比棉花高高的合成纖維之一。比棉花高12倍，比倍，比羊毛高羊毛高45倍，適合于做輪胎簾子布等倍，適合于做輪胎簾子布等19n（3）彈性、耐疲勞性好。彈性、耐疲勞性好。比棉花高比棉花高78倍倍n（4）密度小密度小，除聚乙烯和聚丙烯纖維外，除聚乙烯和聚丙烯纖維外，聚酰胺纖維是所有纖維中最輕的，相對(duì)密聚酰胺纖維是所有纖維中最輕的，相對(duì)密度度1.041.14n（5）吸濕性良好吸濕性良好。錦綸具有良好的吸濕。錦綸具有良好的吸濕性，染色

13、性好，可使用酸性染料、分散染性，染色性好，可使用酸性染料、分散染料等。料等。n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：彈性模量小，使用過程中容易變彈性模量小，使用過程中容易變形，耐熱性及耐光性較差。形，耐熱性及耐光性較差。20聚酰胺纖維的用途聚酰胺纖維的用途n應(yīng)用范圍廣泛應(yīng)用范圍廣泛n在日用品方面，可以純紡或混紡各種衣在日用品方面，可以純紡或混紡各種衣料和針織品，特別適用于制造單絲、復(fù)料和針織品，特別適用于制造單絲、復(fù)絲彈力絲襪，耐磨耐穿；絲彈力絲襪，耐磨耐穿；n工業(yè)上是輪胎簾子線、降落傘、繩索、工業(yè)上是輪胎簾子線、降落傘、繩索、漁網(wǎng)和工業(yè)濾布漁網(wǎng)和工業(yè)濾布21n（1） 聚酰胺聚酰胺66n相對(duì)分子質(zhì)量控制在相對(duì)分子質(zhì)量控

14、制在2000030000，紡絲溫度，紡絲溫度控制在控制在280290n性能：性能：P151，表，表4-1n（2） 聚酰胺聚酰胺6n相對(duì)分子質(zhì)量控制在相對(duì)分子質(zhì)量控制在1400020000，紡絲溫度，紡絲溫度控制在控制在260280 n性能：性能：P152，表，表4-2cN/dtex（厘牛（厘牛/分特）分特） 1tex10dtex，dtex是是10000米纖米纖維束的重量克數(shù)，維束的重量克數(shù)，d是旦，指是旦，指9000米長的纖維束的克數(shù)。米長的纖維束的克數(shù)。tex是特，是特，tex指指1000米長的纖維束的克數(shù)。因此米長的纖維束的克數(shù)。因此1tex10dtex9d。 N是牛頓是牛頓22n（3）

15、PA6T和和PA9T纖維纖維n分子結(jié)構(gòu)式：分子結(jié)構(gòu)式：6和和9代表代表二元胺中的碳原子，代表代表二元胺中的碳原子，T代表對(duì)苯二酸代表對(duì)苯二酸PA9T的性能（的性能（P152，表，表4-3）NH(CH)6NHCOCOCCN(CH2)9NOOHH23n（4） 氫化芳香聚酰胺纖維氫化芳香聚酰胺纖維n合成路線：合成路線：纖維強(qiáng)度纖維強(qiáng)度3.64103MPa；伸長率；伸長率10%NHCOnNHHCOn244.2.2 聚酯纖維聚酯纖維n中國商品名中國商品名“滌綸滌綸”，俗稱，俗稱“的確良的確良”n聚酯纖維是指含聚酯纖維是指含芳香族取代羧酸酯芳香族取代羧酸酯結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的纖維，它是由二元酸和二元醇經(jīng)過縮的纖維，

16、它是由二元酸和二元醇經(jīng)過縮聚而制得的聚酯樹脂，經(jīng)熔融紡絲和后聚而制得的聚酯樹脂，經(jīng)熔融紡絲和后處理制得的一種合成纖維。處理制得的一種合成纖維。n在合成纖維中發(fā)展最快，產(chǎn)量居于首位在合成纖維中發(fā)展最快，產(chǎn)量居于首位25n品種較多，根據(jù)化合物的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)工品種較多，根據(jù)化合物的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的有：業(yè)化生產(chǎn)的有：n聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚對(duì)）、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯（苯二甲酸丙二醇酯（PTT）、聚對(duì)苯二）、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（甲酸丁二醇酯（PBT）、聚萘酯（）、聚萘酯（PEN）等纖維等纖維聚酯纖維的品種聚酯纖維的品種26聚酯纖維的性能聚酯纖維的性能n（1）外觀）

17、外觀n單純滌綸纖維為乳白色，生產(chǎn)中添加染單純滌綸纖維為乳白色，生產(chǎn)中添加染料制成各種有色纖維料制成各種有色纖維n（2）密度）密度n隨著聚酯纖維的結(jié)晶度和取向度的不同，隨著聚酯纖維的結(jié)晶度和取向度的不同，密度不同。一般密度在密度不同。一般密度在1.381.40n（3）彈性）彈性27n彈性好，接近羊毛，而且耐皺性好，彈彈性好，接近羊毛，而且耐皺性好，彈性模量比聚酰胺纖維高性模量比聚酰胺纖維高n（4）強(qiáng)度）強(qiáng)度n強(qiáng)度大，在濕態(tài)下強(qiáng)度不變強(qiáng)度大，在濕態(tài)下強(qiáng)度不變n（5）濕性）濕性n吸濕性低，回潮率小，易洗快干吸濕性低，回潮率小，易洗快干n（6）耐熱性）耐熱性n耐熱性較好，軟化點(diǎn)耐熱性較好，軟化點(diǎn)230

18、240n（7）耐光性）耐光性n高于錦綸，低于腈綸高于錦綸，低于腈綸28n（8）電性能）電性能n干燥狀態(tài)下，具有良好的電絕緣性。但是干燥狀態(tài)下，具有良好的電絕緣性。但是作為服裝時(shí)，由于摩擦易產(chǎn)生靜電，易吸作為服裝時(shí)，由于摩擦易產(chǎn)生靜電，易吸灰塵，這是滌綸的缺點(diǎn)灰塵，這是滌綸的缺點(diǎn)n（9）化學(xué)性能）化學(xué)性能n在常溫下，對(duì)酸堿穩(wěn)定，溫度升高，耐腐在常溫下，對(duì)酸堿穩(wěn)定，溫度升高，耐腐蝕性降低蝕性降低n（10）抗菌性）抗菌性n優(yōu)良，作為織物通常不被蛀蟲破壞優(yōu)良，作為織物通常不被蛀蟲破壞29聚酯纖維的用途聚酯纖維的用途n由于聚酯纖維彈性好、織物有易洗快干、由于聚酯纖維彈性好、織物有易洗快干、保型性好、免熨

19、等特點(diǎn)，所以是理想的保型性好、免熨等特點(diǎn)，所以是理想的紡織材料；可純紡或混紡制作各種服裝紡織材料；可純紡或混紡制作各種服裝及針織品及針織品n在工業(yè)上，可作為電絕緣材料、運(yùn)輸帶、在工業(yè)上，可作為電絕緣材料、運(yùn)輸帶、繩索、漁網(wǎng)、輪胎簾子線、人造血管等。繩索、漁網(wǎng)、輪胎簾子線、人造血管等。30n（1）滌綸（滌綸（PET）n制備：制備：滌綸是對(duì)苯二甲酸乙二醇酯經(jīng)過滌綸是對(duì)苯二甲酸乙二醇酯經(jīng)過熔融紡絲制成的合成纖維，相對(duì)分子質(zhì)量熔融紡絲制成的合成纖維，相對(duì)分子質(zhì)量控制在控制在1500022000，紡絲溫度控制在，紡絲溫度控制在275295n成纖結(jié)構(gòu)：成纖結(jié)構(gòu)：P153，圖，圖4-8、4-9n力學(xué)性能：力

20、學(xué)性能：P153，表，表4-431n其他性能：其他性能：滌綸又叫滌綸又叫的確良的確良，具有，具有高強(qiáng)度、耐磨、耐腐高強(qiáng)度、耐磨、耐腐 蝕，易洗快干蝕，易洗快干等優(yōu)點(diǎn)，是很好的衣料纖維。等優(yōu)點(diǎn)，是很好的衣料纖維。n但透氣性、吸濕性、染色性差限制但透氣性、吸濕性、染色性差限制了滌綸在時(shí)裝行業(yè)的應(yīng)用；需要進(jìn)行了滌綸在時(shí)裝行業(yè)的應(yīng)用；需要進(jìn)行改性后引入親水性基團(tuán)。改性后引入親水性基團(tuán)。32n（2） 聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維n制備：制備：PTT纖維是由對(duì)苯二甲酸和，纖維是由對(duì)苯二甲酸和，丙二醇的縮聚物經(jīng)過熔體紡絲制成的丙二醇的縮聚物經(jīng)過熔體紡絲制成的纖維，具有反旁反旁式構(gòu)象纖維，

21、具有反旁反旁式構(gòu)象n結(jié)晶結(jié)構(gòu)：結(jié)晶結(jié)構(gòu)：OCCOOOCCCO33n性能：性能：PTT纖維性能優(yōu)于滌綸，具有更纖維性能優(yōu)于滌綸，具有更優(yōu)異的柔軟性、彈性恢復(fù)性；優(yōu)良的抗優(yōu)異的柔軟性、彈性恢復(fù)性；優(yōu)良的抗折皺性、尺寸穩(wěn)定性、耐候性、易染色折皺性、尺寸穩(wěn)定性、耐候性、易染色性和良好的屏蔽性能，并改進(jìn)了抗水解性和良好的屏蔽性能，并改進(jìn)了抗水解穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。nPTT纖維被認(rèn)為是最具有發(fā)展前途的通纖維被認(rèn)為是最具有發(fā)展前途的通用合成纖維新品種。用合成纖維新品種。34n（3） 聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯纖維聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯纖維n制備：制備：B纖維是由對(duì)苯二甲酸或?qū)Ρ蕉桌w維是由對(duì)苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞ズ?/p>

22、酸二甲酯和1,4丁二醇經(jīng)過熔體紡絲制成的纖丁二醇經(jīng)過熔體紡絲制成的纖維維n性能：性能：PBT纖維強(qiáng)度纖維強(qiáng)度30.9135.32cN/dtex，伸長率伸長率3060%；具有極好的伸長彈性恢復(fù)率、；具有極好的伸長彈性恢復(fù)率、柔軟、易染色柔軟、易染色n用途：用途：PBT纖維特別適于制作游泳衣、連褲襪、纖維特別適于制作游泳衣、連褲襪、訓(xùn)練服、體操服、健美服、網(wǎng)球服、舞蹈緊身訓(xùn)練服、體操服、健美服、網(wǎng)球服、舞蹈緊身衣、彈力牛仔服、滑雪褲、長筒襪、醫(yī)療繃帶衣、彈力牛仔服、滑雪褲、長筒襪、醫(yī)療繃帶35n（4） 聚萘酯（聚萘酯（PEN）纖維）纖維n制備：制備：PEN纖維是由纖維是由2,6-萘二甲酸二甲酯與乙

23、萘二甲酸二甲酯與乙二醇的縮聚物聚萘二甲酸乙二醇酯經(jīng)過熔體紡二醇的縮聚物聚萘二甲酸乙二醇酯經(jīng)過熔體紡絲制成的纖維絲制成的纖維n結(jié)構(gòu)式：結(jié)構(gòu)式：性能：性能：PEN與與PET相比，具有更高的模量、強(qiáng)度，相比，具有更高的模量、強(qiáng)度，抗拉伸性能好、尺寸穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好、化抗拉伸性能好、尺寸穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)穩(wěn)定性和抗水解性能優(yōu)異學(xué)穩(wěn)定性和抗水解性能優(yōu)異COOCH2CH2OCOn364.2.3 聚丙烯腈纖維聚丙烯腈纖維n中國商品名中國商品名“腈綸腈綸”，有，有“人造羊毛人造羊毛”之稱之稱n制備：制備：腈綸是聚丙烯腈或含腈綸是聚丙烯腈或含85%以上丙烯腈的以上丙烯腈的共聚物制成的合成纖維。共聚物

24、制成的合成纖維。n腈綸的制備采用腈綸的制備采用濕紡工藝濕紡工藝n濕紡工藝是將聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物溶解濕紡工藝是將聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物溶解在在溶劑溶劑中（紡絲液），紡絲液經(jīng)噴絲板后在含中（紡絲液），紡絲液經(jīng)噴絲板后在含凝固劑的凝固浴中凝固形成纖維凝固劑的凝固浴中凝固形成纖維紡絲液的選擇：選擇紡絲液的選擇：選擇內(nèi)聚能大的溶劑或能內(nèi)聚能大的溶劑或能與聚丙烯腈相互作用與聚丙烯腈相互作用的溶劑配制的溶劑配制常用的溶劑常用的溶劑DMF、DMA、DMSO、EC、NaSCN、HNO3、ZnCl237聚丙烯腈纖維的性能聚丙烯腈纖維的性能n性能優(yōu)良，外觀、手感都類似羊毛，因此有性能優(yōu)良，外觀、手感都類似羊

25、毛，因此有“人人造羊毛造羊毛”之稱之稱n很多性能指標(biāo)超過羊毛，如腈綸的強(qiáng)度比羊毛高很多性能指標(biāo)超過羊毛，如腈綸的強(qiáng)度比羊毛高12.5倍，密度小，保暖性及彈性好等倍，密度小，保暖性及彈性好等n耐光性、耐候性是天然纖維和化學(xué)纖維中最好的耐光性、耐候性是天然纖維和化學(xué)纖維中最好的n化學(xué)穩(wěn)定性、對(duì)酸堿和氧化劑的穩(wěn)定性也比較好化學(xué)穩(wěn)定性、對(duì)酸堿和氧化劑的穩(wěn)定性也比較好n缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是耐磨性、抗疲勞性差耐磨性、抗疲勞性差38聚丙烯腈纖維的用途聚丙烯腈纖維的用途n多為民用，可純紡代替羊毛制備大衣呢多為民用，可純紡代替羊毛制備大衣呢華達(dá)呢、運(yùn)動(dòng)衫、針織衫、地毯、毛毯、華達(dá)呢、運(yùn)動(dòng)衫、針織衫、地毯、毛毯、人造毛皮

26、、裝飾織物等；可混紡制成內(nèi)人造毛皮、裝飾織物等；可混紡制成內(nèi)衣、襯衫、服裝及雨衣布等衣、襯衫、服裝及雨衣布等n在工業(yè)中主要制成帆布、過濾材料、保在工業(yè)中主要制成帆布、過濾材料、保溫材料、包裝用布、醫(yī)療材料等溫材料、包裝用布、醫(yī)療材料等n另外可制成軍用帳篷、防火服等另外可制成軍用帳篷、防火服等394.2.4 聚丙烯纖維聚丙烯纖維n中國商品名中國商品名“丙綸丙綸”n制備：制備：等規(guī)聚丙烯熔體紡絲制備，成纖等規(guī)聚丙烯熔體紡絲制備，成纖聚丙烯的相對(duì)分子質(zhì)量聚丙烯的相對(duì)分子質(zhì)量10萬萬30萬，紡萬，紡絲溫度絲溫度255290n原料來源豐富、生產(chǎn)工藝簡單、產(chǎn)品價(jià)原料來源豐富、生產(chǎn)工藝簡單、產(chǎn)品價(jià)格低廉、發(fā)

27、展較快；產(chǎn)量僅次于滌綸、格低廉、發(fā)展較快；產(chǎn)量僅次于滌綸、錦綸、腈綸錦綸、腈綸40聚丙烯纖維的性能聚丙烯纖維的性能n（1）質(zhì)輕）質(zhì)輕n合成纖維中最輕的，密度合成纖維中最輕的，密度0.90.91n（2）強(qiáng)度高）強(qiáng)度高n濕強(qiáng)度和干強(qiáng)度基本相同濕強(qiáng)度和干強(qiáng)度基本相同n（3）耐磨、耐腐蝕性好）耐磨、耐腐蝕性好n耐磨性、回彈性好，抗微生物，不霉、不蛀、耐磨性、回彈性好，抗微生物，不霉、不蛀、耐化學(xué)性優(yōu)于其他纖維耐化學(xué)性優(yōu)于其他纖維n（4）電絕緣性、保暖性優(yōu)）電絕緣性、保暖性優(yōu)n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：耐熱性、耐老化性、吸濕性、染色性差耐熱性、耐老化性、吸濕性、染色性差41聚丙烯纖維的用途聚丙烯纖維的用途n主要用途是

28、制作地毯、裝飾布、家具布主要用途是制作地毯、裝飾布、家具布n工業(yè)中制作各種繩索、條帶、漁網(wǎng)、吸油工業(yè)中制作各種繩索、條帶、漁網(wǎng)、吸油氈、包裝材料和工業(yè)用布，如，濾布、袋氈、包裝材料和工業(yè)用布，如，濾布、袋布等；布等；n丙綸纖維可制成土工布，用于建筑、水利丙綸纖維可制成土工布，用于建筑、水利工程等；工程等；n丙綸纖維無紡布可用于衛(wèi)生制品、醫(yī)用手丙綸纖維無紡布可用于衛(wèi)生制品、醫(yī)用手術(shù)帽、床上用品等術(shù)帽、床上用品等424.2.5 聚乙烯醇甲醛纖維聚乙烯醇甲醛纖維n中國商品名中國商品名“維綸維綸”，日本命名為，日本命名為“維維尼綸尼綸”n制備：制備：n（1）乙酸乙烯溶液聚合得到聚乙酸乙烯，）乙酸乙烯溶

29、液聚合得到聚乙酸乙烯，經(jīng)醇解得到聚乙烯醇，再經(jīng)過縮醛化后經(jīng)醇解得到聚乙烯醇，再經(jīng)過縮醛化后得到的纖維得到的纖維n此法制備的聚乙烯醇是無規(guī)立構(gòu)此法制備的聚乙烯醇是無規(guī)立構(gòu)43CH2CHOCOCH3CH3OHCH2CHOHHCHOCH2CHCH2CHOOCH2n（2）特戊酸乙烯聚合得到聚特戊酸乙烯，經(jīng)）特戊酸乙烯聚合得到聚特戊酸乙烯，經(jīng)皂化后得到聚乙烯醇皂化后得到聚乙烯醇CH2CHOCOCCH3CH3CH3CH2OCOCCH3CH3CH3CH()nn此法得到的聚乙烯醇是間規(guī)立構(gòu)的此法得到的聚乙烯醇是間規(guī)立構(gòu)的n具有比上述方法更高的熔點(diǎn)和熱穩(wěn)定性具有比上述方法更高的熔點(diǎn)和熱穩(wěn)定性44維綸的性能維綸的

30、性能n良好的強(qiáng)度、吸濕性、保暖性、耐磨蝕良好的強(qiáng)度、吸濕性、保暖性、耐磨蝕和耐日光性；和耐日光性；n主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：耐熱水性差，彈性不佳，染耐熱水性差，彈性不佳，染色性較差，高溫下的力學(xué)性能低，在服色性較差，高溫下的力學(xué)性能低，在服飾方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如滌綸、腈綸和錦綸應(yīng)用飾方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如滌綸、腈綸和錦綸應(yīng)用廣泛。廣泛。45維綸的用途維綸的用途n可混紡也可純紡，用于制作外衣、汗衫、可混紡也可純紡，用于制作外衣、汗衫、棉毛衫褲和運(yùn)動(dòng)衫，以及工作服棉毛衫褲和運(yùn)動(dòng)衫，以及工作服n可制作帆布、纜繩、漁網(wǎng)、包裝材料、可制作帆布、纜繩、漁網(wǎng)、包裝材料、過濾材料過濾材料n可作為塑料、水泥、陶瓷的增強(qiáng)材料可作為塑料

31、、水泥、陶瓷的增強(qiáng)材料464.3 高性能合成纖維高性能合成纖維4.3.1 超高分子量聚乙烯纖維超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE)n超高分子量聚乙烯纖維是用超高分子量聚乙烯超高分子量聚乙烯纖維是用超高分子量聚乙烯采用凝膠紡絲采用凝膠紡絲-超延伸技術(shù)制成的。超延伸技術(shù)制成的。n性能：性能：具有高強(qiáng)度、高模量、最低的相對(duì)密度、具有高強(qiáng)度、高模量、最低的相對(duì)密度、化學(xué)惰性、具有疏水性（化學(xué)惰性、具有疏水性（P162，表，表4-9）n但極限使用溫度只有但極限使用溫度只有100130n應(yīng)用：應(yīng)用：主要用于制作頭盔、裝甲板、防彈衣和主要用于制作頭盔、裝甲板、防彈衣和弓弦弓弦474.3.2 芳香聚酰胺纖維芳

32、香聚酰胺纖維n（1）聚對(duì)苯二甲酸對(duì)苯二胺纖維）聚對(duì)苯二甲酸對(duì)苯二胺纖維(PPTA)n制備：制備：利用利用PPTA進(jìn)行進(jìn)行溶液紡絲溶液紡絲制成的纖維；制成的纖維；PPTA采用采用低溫溶液聚合低溫溶液聚合合成合成n化學(xué)反應(yīng)式：化學(xué)反應(yīng)式：相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量2000025000NH2NH2ClCOCOClNHNHCOCO2HCl48nKevlar的分子結(jié)構(gòu)模型的分子結(jié)構(gòu)模型：（圖4-19）nKevlar有三個(gè)品種：有三個(gè)品種：nKevlar29是高韌性纖維、是高韌性纖維、 Kevlar49是高模量纖維、是高模量纖維、 Kevlar149是超高模是超高模量纖維量纖維n性能：性能：表表4-10、圖

33、、圖4-1949n應(yīng)用：應(yīng)用： Kevlar作為高性能的有機(jī)纖作為高性能的有機(jī)纖維主要應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域；防彈維主要應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域；防彈領(lǐng)域；土木建筑領(lǐng)域領(lǐng)域；土木建筑領(lǐng)域n如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、飛機(jī)零部件；頭如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、飛機(jī)零部件；頭盔、防彈運(yùn)鈔車、防穿甲彈坦克；混盔、防彈運(yùn)鈔車、防穿甲彈坦克；混凝土、代鋼筋材料、輪胎簾子線等凝土、代鋼筋材料、輪胎簾子線等50n性能：性能：表表4-11n應(yīng)用：應(yīng)用：絕緣紙、蜂窩結(jié)構(gòu)材料、工業(yè)濾材和無絕緣紙、蜂窩結(jié)構(gòu)材料、工業(yè)濾材和無紡布紡布n（2） 聚間苯二甲酰間苯二胺纖維聚間苯二甲酰間苯二胺纖維n制備：制備：聚間苯二甲酰間苯二胺采用間苯二甲酰聚間

34、苯二甲酰間苯二胺采用間苯二甲酰氯和間苯二胺為原料，在二甲基乙酰胺溶劑中氯和間苯二胺為原料，在二甲基乙酰胺溶劑中進(jìn)行低溫溶液聚合；然后采用溶液紡絲法制成進(jìn)行低溫溶液聚合；然后采用溶液紡絲法制成纖維。纖維。n化學(xué)結(jié)構(gòu)式：化學(xué)結(jié)構(gòu)式：COCONHNH51n（3） 對(duì)對(duì)/間芳綸間芳綸n化學(xué)結(jié)構(gòu)式：化學(xué)結(jié)構(gòu)式：n性能：性能：既具有間位芳綸的經(jīng)濟(jì)性、阻燃性又具既具有間位芳綸的經(jīng)濟(jì)性、阻燃性又具有對(duì)位芳綸的耐熱性；拉伸強(qiáng)度有對(duì)位芳綸的耐熱性；拉伸強(qiáng)度3060cN/dtex；彈性模量彈性模量14GPaNNCCOOHH70-90NCCOOHNHNNCH10-3052n羥基苯甲酸羥基苯甲酸、對(duì)苯二甲酸對(duì)苯二甲酸和

35、一系列和一系列第三第三單體單體的縮聚物?？梢赃M(jìn)行的縮聚物?？梢赃M(jìn)行熔體紡絲熔體紡絲n分子結(jié)構(gòu)式：分子結(jié)構(gòu)式：4.3.3 熱致液晶聚酯纖維熱致液晶聚酯纖維第三單體對(duì)液晶聚酯可紡性和成纖性影響：第三單體對(duì)液晶聚酯可紡性和成纖性影響：表表4-12OCOBOCCOOCH2CH2OE第三單體T53n4.3.4 芳雜環(huán)纖維芳雜環(huán)纖維n（1）聚苯并咪唑（）聚苯并咪唑（PBI）纖維）纖維n制備：制備：PBI是間苯二甲酸二苯酯和四氨聯(lián)苯的是間苯二甲酸二苯酯和四氨聯(lián)苯的縮聚物；以二甲基乙酰胺為溶劑，在氮?dú)庀逻M(jìn)縮聚物；以二甲基乙酰胺為溶劑，在氮?dú)庀逻M(jìn)行干紡得到行干紡得到PBI纖維纖維n化學(xué)結(jié)構(gòu)式：化學(xué)結(jié)構(gòu)式：CNN

36、HNHNC54n性能：性能：PBI纖維具有優(yōu)異的耐熱性，但纖維具有優(yōu)異的耐熱性，但吸水性大，限制了工業(yè)應(yīng)用的范圍吸水性大，限制了工業(yè)應(yīng)用的范圍n其物理力學(xué)性能見其物理力學(xué)性能見P163，表，表4-14nPBI纖維經(jīng)過酸處理可以提高尺寸穩(wěn)定性纖維經(jīng)過酸處理可以提高尺寸穩(wěn)定性CNNHNHNCH2SO4CNNHNHNCSO3H55n性能：性能：高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐水、化高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐水、化學(xué)穩(wěn)定性好；缺點(diǎn)是壓縮性能差學(xué)穩(wěn)定性好；缺點(diǎn)是壓縮性能差nP163，表4-15n（2）聚亞苯基苯并二）聚亞苯基苯并二噁噁唑（唑（PBO）纖維）纖維n制備：制備：2,4-二氨基間苯二酚鹽酸鹽與對(duì)苯二

37、甲二氨基間苯二酚鹽酸鹽與對(duì)苯二甲酸縮聚合成酸縮聚合成PBO；然后采用干噴濕紡獲得纖維；然后采用干噴濕紡獲得纖維n化學(xué)結(jié)構(gòu)式：化學(xué)結(jié)構(gòu)式：NONO56n采用采用干噴濕紡干噴濕紡技術(shù)可獲得高取向度、高技術(shù)可獲得高取向度、高強(qiáng)度、高模量、耐高溫和化學(xué)穩(wěn)定性好強(qiáng)度、高模量、耐高溫和化學(xué)穩(wěn)定性好的纖維的纖維nPBZT制備：制備：DADMB與與TPA在在PPA中縮聚中縮聚n化學(xué)方程式：化學(xué)方程式：NNSSnn（3） PBZT、MePBZT、tMEPBZT纖維纖維57nMePBZT通過通過交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成來改善來改善PBZT的的橫向壓縮性能橫向壓縮性能n交聯(lián)反應(yīng)：交聯(lián)反應(yīng)：nMePBZT纖維的韌

38、性優(yōu)于纖維的韌性優(yōu)于PBZT纖維纖維NNSSCH3NNSSNNSSNNSSCH2NNSSNNSSCH2CH2NNSS58ntMePBZT的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)NNSSCH3CH3H3CH3CnntMePBZT與PBZT共聚物的結(jié)構(gòu)n具有很好的耐熱性和橫向壓縮性具有很好的耐熱性和橫向壓縮性NNSSCH3CH3H3CH3CnNNSS1-n59nPIPD具有具有雙向分子內(nèi)和分子間氫鍵網(wǎng)絡(luò)雙向分子內(nèi)和分子間氫鍵網(wǎng)絡(luò)（P165，圖，圖4-23）n性能：性能：高強(qiáng)度、高模量、高壓縮強(qiáng)度、高強(qiáng)度、高模量、高壓縮強(qiáng)度、優(yōu)異的耐燃性和自熄性優(yōu)異的耐燃性和自熄性（4） M5纖維纖維n化學(xué)結(jié)構(gòu)式：化學(xué)結(jié)構(gòu)式：NNNHNNHO

39、HOHn60n性能：性能：具有高耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和具有高耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)性能；但是溶解性差，加工困難力學(xué)性能；但是溶解性差，加工困難（5） 聚酰亞胺（聚酰亞胺（PI）纖維）纖維n制備：兩步法制備：兩步法HOOCNHOCCOOHCONHRH2OCOCOCOCONRN61n性能：性能：纖維強(qiáng)度纖維強(qiáng)度4060cN/tex，伸長率，伸長率4%8%；耐熱性與聚酰亞胺纖維相當(dāng)；耐熱性與聚酰亞胺纖維相當(dāng)（6） 聚聚1,3,4-二二噁噁唑（唑（POD）纖維）纖維n制備：一步法制備：一步法HOOCCOOHNH2NH2H2SO4NNO624.4 功能合成纖維功能合成纖維4.4.1 高彈性合成纖維高彈性

40、合成纖維n氨綸的突出特點(diǎn)就是氨綸的突出特點(diǎn)就是高彈性高彈性n氨綸的高分子鏈組成包括兩部分：氨綸的高分子鏈組成包括兩部分：軟鏈段軟鏈段和和硬硬鏈段鏈段非晶性非晶性的脂肪的脂肪族聚酯族聚酯或聚醚或聚醚組成，組成，常溫下常溫下處于高處于高彈態(tài)彈態(tài)結(jié)晶性的結(jié)晶性的芳香族二芳香族二異腈酸酯異腈酸酯組成，應(yīng)組成，應(yīng)力下不變力下不變形形因?yàn)楦叻肿右驗(yàn)楦叻肿渔準(zhǔn)怯傻腿坻準(zhǔn)怯傻腿埸c(diǎn)無定形的點(diǎn)無定形的軟鏈段為母軟鏈段為母體和嵌在其體和嵌在其中的高熔點(diǎn)中的高熔點(diǎn)結(jié)晶的硬鏈結(jié)晶的硬鏈段組成段組成63n（2）用高間規(guī)度聚氯乙烯制備，即第二）用高間規(guī)度聚氯乙烯制備，即第二代氯綸代氯綸n制備：制備：采用低溫采用低溫-30聚

41、合，溶液紡絲制成氯綸聚合，溶液紡絲制成氯綸n性能性能: P166，表，表4-204.4.2 耐腐蝕合成纖維耐腐蝕合成纖維n（1）用無規(guī)立構(gòu)聚氯乙烯制備，即統(tǒng)稱）用無規(guī)立構(gòu)聚氯乙烯制備，即統(tǒng)稱的氯綸的氯綸n制備：制備：聚氯乙烯采用懸浮聚合，聚氯乙烯采用懸浮聚合，4560；成；成纖聚氯乙烯分子量纖聚氯乙烯分子量60000100000；溶液紡絲；溶液紡絲制備氯綸制備氯綸n性能：性能：抗靜電性好、保暖性好、耐腐蝕性好抗靜電性好、保暖性好、耐腐蝕性好64n氟綸氟綸n制備：制備：聚四氟乙烯采用聚四氟乙烯采用乳液聚合法乳液聚合法凝聚凝聚成顆粒，相對(duì)分子質(zhì)量成顆粒，相對(duì)分子質(zhì)量300萬，然后采用萬，然后采用乳

42、液紡絲法乳液紡絲法制成氟綸制成氟綸n性能：性能：化學(xué)穩(wěn)定性突出，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿化學(xué)穩(wěn)定性突出，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿n力學(xué)性能（表力學(xué)性能（表4-21）654.4.3 阻燃合成纖維阻燃合成纖維n極限氧指數(shù)極限氧指數(shù)（limiting oxygen index,LOI）n纖維點(diǎn)燃后在氧纖維點(diǎn)燃后在氧-氮混合氣體中維持燃燒所需氮混合氣體中維持燃燒所需要的最低含氧量的體積分?jǐn)?shù)要的最低含氧量的體積分?jǐn)?shù)222%100%OLOIONnLOI21%，纖維可在空氣中燃燒，屬于纖維可在空氣中燃燒，屬于可燃纖可燃纖維；維；nLOI21%，屬于，屬于阻燃纖維阻燃纖維。n合成纖維的燃燒性能，合成纖維的燃燒性能，p167，表，表4

43、-2266n具有生物相容性具有生物相容性n生物可降解性合成纖維生物可降解性合成纖維和和不可降解性合成纖維不可降解性合成纖維4.4.4 醫(yī)用合成纖維醫(yī)用合成纖維脂肪族聚酯纖維包括脂肪族聚酯纖維包括聚羥基乙酸、聚乳酸、聚羥基乙酸、聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚羥基丁聚己內(nèi)酯、聚羥基丁酸酯、聚羥基戊酸酯酸酯、聚羥基戊酸酯及其共聚物；纖維分及其共聚物；纖維分子鏈中的酯鍵易水解子鏈中的酯鍵易水解或酶解；或酶解；可用于醫(yī)學(xué)可吸收縫可用于醫(yī)學(xué)可吸收縫線、自增強(qiáng)人造骨復(fù)線、自增強(qiáng)人造骨復(fù)合材料、無紡布合材料、無紡布聚酰胺、滌綸、聚酰胺、滌綸、腈綸、丙綸等；腈綸、丙綸等；可醫(yī)用可醫(yī)用丙綸、聚酰胺、滌綸用于非丙綸、聚酰胺、

44、滌綸用于非吸收性縫合線；滌綸、氯綸吸收性縫合線；滌綸、氯綸用于制造人工血管；聚丙烯用于制造人工血管；聚丙烯腈中空纖維用于人工腎；聚腈中空纖維用于人工腎；聚丙烯中空纖維用于人工心臟丙烯中空纖維用于人工心臟67n新合纖：新合纖：采用超細(xì)合成纖維制備的具有新質(zhì)采用超細(xì)合成纖維制備的具有新質(zhì)感的纖維織物感的纖維織物n纖度：纖度：用用1000m長纖維質(zhì)量的長纖維質(zhì)量的1/10質(zhì)量表示，質(zhì)量表示，單位單位分特分特；它是；它是表征纖維粗細(xì)的指標(biāo)表征纖維粗細(xì)的指標(biāo)4.4.5 超細(xì)合成纖維超細(xì)合成纖維粗旦纖維粗旦纖維中旦纖維中旦纖維細(xì)旦纖維細(xì)旦纖維微細(xì)纖維微細(xì)纖維超細(xì)纖維超細(xì)纖維纖維根據(jù)纖度分類纖維根據(jù)纖度分類：68n差別化合成纖維：差別化合成纖維：通過分子設(shè)計(jì)合成通過分子設(shè)計(jì)合成或通過化學(xué)和物理改性制備具有預(yù)想結(jié)或通過化學(xué)和物理改性制備具有預(yù)想結(jié)構(gòu)和性能的成纖聚合物或利用革新的紡構(gòu)和性能的成纖聚合物或利用革新