腈綸第五次課

1、三、三、 干紡纖維的后加工過程干紡纖維的后加工過程 （post processing of dry-spinning fiber）1、工藝流程（、工藝流程（process flow） 長絲長絲(filament)：原絲原絲(as-spun fiber) 集束集束(tow collecting) 水洗牽伸水洗牽伸(water flushing and drawing) 上油上油(oiling) (9098) 絲束罩冷卻絲束罩冷卻(cooling) 蒸汽箱蒸汽箱(steamer) (加熱到卷曲溫度加熱到卷曲溫度) (由由96冷卻到冷卻到65以下以下)卷曲卷曲 (crimping) （盛絲桶）（盛絲

2、桶）(tow can)鏈板干燥機(jī)鏈板干燥機(jī)(chain-plank dryer)裝箱出廠裝箱出廠(packing)含水小于含水小于0.5%短纖維短纖維(staple fiber)原絲原絲(as-spun fiber) 集束集束(tow collecting) 水洗牽伸水洗牽伸(water flushing and drawing) 上油上油(oiling) (9098)絲束罩冷卻絲束罩冷卻(cooling) 蒸汽箱蒸汽箱(steamer)(由由96冷卻到冷卻到65以下以下)卷曲卷曲 (crimping) 熱定型（熱定型（heat setting） 切斷切斷(cutting)短纖維喂入器短纖維喂

3、入器 (feeding device of staple fiber)鏈板干燥機(jī)鏈板干燥機(jī)(chain-plank dryer) 輸送輸送(conveying) （135145 汽蒸、干燥、冷卻汽蒸、干燥、冷卻 含水小于含水小于0.5%）裝箱出廠裝箱出廠(packing)2 .工藝要求及設(shè)備（工藝要求及設(shè)備（process conditions and equipments） （1）水洗牽伸（）水洗牽伸（washing and drawing） 作用：作用：水洗：洗滌后溶劑殘存量水洗：洗滌后溶劑殘存量1.52%牽伸（牽伸倍數(shù)為牽伸（牽伸倍數(shù)為2.26倍）倍） （2）鏈板干燥（）鏈板干燥（cha

4、in-plank dryer） 鏈板干燥機(jī)分三個(gè)部分：汽蒸箱，干燥區(qū)，冷卻區(qū)鏈板干燥機(jī)分三個(gè)部分：汽蒸箱，干燥區(qū)，冷卻區(qū) 汽蒸箱：主要是消除纖維的收縮汽蒸箱：主要是消除纖維的收縮 干燥區(qū)：除去絲束水分干燥區(qū)：除去絲束水分 區(qū)：區(qū)：135，區(qū)：區(qū)：140，區(qū)：區(qū)：140。 纖維細(xì)度不同溫度略有差異。纖維細(xì)度不同溫度略有差異。四、聚丙烯腈纖維的特殊加工（四、聚丙烯腈纖維的特殊加工（special processing）1.直接制條（又稱牽切紡）直接制條（又稱牽切紡） （converter spinning process, converter principle）將腈綸長絲束經(jīng)過適當(dāng)?shù)臋C(jī)械加工方法

5、，使長絲束切斷而不亂，將腈綸長絲束經(jīng)過適當(dāng)?shù)臋C(jī)械加工方法，使長絲束切斷而不亂，從而直接成條，這種機(jī)械加工方法，稱為直接制條，或稱牽切紡。從而直接成條，這種機(jī)械加工方法，稱為直接制條，或稱牽切紡。牽切紡最常用的有兩種方法：切斷法（牽切紡最常用的有兩種方法：切斷法（cutting） 拉斷法（拉斷法（stretch-broken）（1）切斷法（）切斷法（cutting）2. 拉斷法（拉斷法（stretch-broken）膨體紗的制備（膨體紗的制備（bulk yarn）：）：6份經(jīng)過濕熱處理回縮過的條子份經(jīng)過濕熱處理回縮過的條子+ 合并紡紗，再施加一次濕熱合并紡紗，再施加一次濕熱4份未經(jīng)過濕熱處理過的

6、條子份未經(jīng)過濕熱處理過的條子處理，已回縮過的不再回縮，未回縮過的發(fā)生回縮成為紗芯，處理，已回縮過的不再回縮，未回縮過的發(fā)生回縮成為紗芯，制成膨體紗制成膨體紗。拉斷法制備成條纖維時(shí)，纖維在加熱區(qū)拉伸后，經(jīng)冷卻能暫時(shí)維持拉斷法制備成條纖維時(shí)，纖維在加熱區(qū)拉伸后，經(jīng)冷卻能暫時(shí)維持拉伸狀態(tài)，但再經(jīng)濕熱處理時(shí)，還會(huì)重新回到拉伸以前的狀態(tài)。拉伸狀態(tài)，但再經(jīng)濕熱處理時(shí)，還會(huì)重新回到拉伸以前的狀態(tài)。膨體紗就是利用纖維這一性質(zhì)而制成的。膨體紗就是利用纖維這一性質(zhì)而制成的。第七節(jié)第七節(jié) 聚丙烯腈纖維的性能和用途聚丙烯腈纖維的性能和用途 一、一、 聚丙烯腈纖維的物理化學(xué)性能聚丙烯腈纖維的物理化學(xué)性能 1. 密度（密

7、度（density） 濕紡：濕紡：1.161.18g/cm3 干紡：干紡：1.141.17g/cm3 中等取向熱處理后：中等取向熱處理后： 1.21.24g/cm3 2. 吸濕性吸濕性(moisture absorption) 腈綸的吸濕性在合成纖維中屬于中等，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)腈綸的吸濕性在合成纖維中屬于中等，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 下的回潮率為下的回潮率為1.02.5%，腈綸的回潮率與第二、，腈綸的回潮率與第二、 第三單體的種類和用量有關(guān)。第三單體的種類和用量有關(guān)。3. 染色性染色性(dyeing) 均聚的均聚的PAN是很難染色的，為了改善其染色性，常采用是很難染色的，為了改善其染色性，常采用 第三單體進(jìn)行共聚，

8、如丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉，第三單體進(jìn)行共聚，如丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉， 苯乙烯磺酸鈉等改善纖維對(duì)陽離子染料的親和力。苯乙烯磺酸鈉等改善纖維對(duì)陽離子染料的親和力。4. 熱彈性熱彈性(thermoelasticity) 因?yàn)殡婢]結(jié)構(gòu)中存在的準(zhǔn)晶區(qū)僅僅是側(cè)向高度有序，并因?yàn)殡婢]結(jié)構(gòu)中存在的準(zhǔn)晶區(qū)僅僅是側(cè)向高度有序，并 非真正的結(jié)晶，這種準(zhǔn)晶區(qū)的存在并不能阻礙鏈段的大非真正的結(jié)晶，這種準(zhǔn)晶區(qū)的存在并不能阻礙鏈段的大 幅度熱運(yùn)動(dòng)，而使纖維發(fā)生熱彈性回縮（幅度熱運(yùn)動(dòng)，而使纖維發(fā)生熱彈性回縮（17%18%）。）。 5. 對(duì)日光和大氣作用的穩(wěn)定性對(duì)日光和大氣作用的穩(wěn)定性(sunlight and we

9、ather durability) 合成纖維中，以腈綸對(duì)日光和大氣作用的穩(wěn)定性最好。合成纖維中，以腈綸對(duì)日光和大氣作用的穩(wěn)定性最好。 這歸因于這歸因于PAN中的中的-CN基團(tuán)，碳原子與氮原子以三鍵基團(tuán)，碳原子與氮原子以三鍵 相連（一個(gè)相連（一個(gè)鍵，兩個(gè)鍵，兩個(gè)鍵），這種結(jié)構(gòu)可以吸收能鍵），這種結(jié)構(gòu)可以吸收能 量較高的紫外光光子，并把它轉(zhuǎn)化為熱能，從而保護(hù)量較高的紫外光光子，并把它轉(zhuǎn)化為熱能，從而保護(hù) 了主鍵，避免了大分子的降解。了主鍵，避免了大分子的降解。6. 對(duì)化學(xué)試劑作用的穩(wěn)定性對(duì)化學(xué)試劑作用的穩(wěn)定性(stability to chemical agent) 腈綸的耐酸性優(yōu)于其耐堿性，在腈

10、綸的耐酸性優(yōu)于其耐堿性，在60%的硫酸室溫處理的硫酸室溫處理64 晝夜，對(duì)腈綸無明顯的破壞作用。晝夜，對(duì)腈綸無明顯的破壞作用。7. 耐溶劑性耐溶劑性(solvent resistance) 聚丙烯腈大分子中有極性很強(qiáng)的氰基，分子間有很強(qiáng)的偶聚丙烯腈大分子中有極性很強(qiáng)的氰基，分子間有很強(qiáng)的偶 極子力，溶劑要拆散這種偶極分子必須具有較強(qiáng)的極性，極子力，溶劑要拆散這種偶極分子必須具有較強(qiáng)的極性， 所以腈綸通常不溶于醇、醚、酮等及常用的這類溶劑中。所以腈綸通常不溶于醇、醚、酮等及常用的這類溶劑中。8. 耐霉菌和耐蟲蛀性耐霉菌和耐蟲蛀性(mold and insect resistance) 由于大分子

11、中含有由于大分子中含有-CN基，所以腈綸具有優(yōu)良的耐霉、耐基，所以腈綸具有優(yōu)良的耐霉、耐 菌特性，腈綸一般不發(fā)生蟲蛀現(xiàn)象。菌特性，腈綸一般不發(fā)生蟲蛀現(xiàn)象。二、聚丙烯腈的機(jī)械性能（二、聚丙烯腈的機(jī)械性能（mechanical property） 1. 強(qiáng)度強(qiáng)度(strenth；tenacity) 腈綸濕態(tài)斷裂強(qiáng)度略低于干態(tài)斷裂強(qiáng)度，隨取向度增大，腈綸濕態(tài)斷裂強(qiáng)度略低于干態(tài)斷裂強(qiáng)度，隨取向度增大， 干增大，斷裂伸長下降。干增大，斷裂伸長下降。 棉型：棉型：干干=2.93.4cn/dtex 毛型：毛型：干干=1.83.1cn/dtex 2. 斷裂伸長斷裂伸長(breaking extension o

12、r elongation) 腈綸干態(tài)斷裂伸長率為腈綸干態(tài)斷裂伸長率為2546%3. 初始模量初始模量(initial modulus) 腈綸的初始模量在合成纖維中處于中等水平，它高腈綸的初始模量在合成纖維中處于中等水平，它高 于錦綸而低于滌綸。于錦綸而低于滌綸。 腈綸長絲：腈綸長絲：E0=90150 cn/dtex； 短纖：短纖：3560 cn/dtex。4. 回彈性回彈性 (elastic resilience) 在周期性應(yīng)力作用下，腈綸的回彈性小于羊毛在周期性應(yīng)力作用下，腈綸的回彈性小于羊毛 三、腈綸的用途（自學(xué)）三、腈綸的用途（自學(xué)）第八節(jié)第八節(jié) 改性和新型改性和新型PAN纖維（纖維（m

13、odifying PAN fiber）一、一、PAN復(fù)合纖維（復(fù)合纖維（complex fiber） （永久性立體卷曲纖維（永久性立體卷曲纖維permanent crimped fiber） PAN復(fù)合纖維：兩種收縮性不同的原液復(fù)合而成，復(fù)合纖維：兩種收縮性不同的原液復(fù)合而成， 從而形成一種永久性立體卷曲纖維。從而形成一種永久性立體卷曲纖維。 PAN復(fù)合纖維主要是仿毛。復(fù)合纖維主要是仿毛。 根據(jù)纖維截面結(jié)構(gòu)不同可分為：根據(jù)纖維截面結(jié)構(gòu)不同可分為： 并列型、皮心型、海島型、偏心型、放射型及多并列型、皮心型、海島型、偏心型、放射型及多 環(huán)型等。環(huán)型等。 二、抗靜電二、抗靜電PAN纖維（纖維（ant

14、i-static PAN fiber） 為降低腈綸的靜電效應(yīng)，常采用以下措施：為降低腈綸的靜電效應(yīng)，常采用以下措施：（1）把親水化合物通過共聚引入聚合體中，制成高吸濕纖維）把親水化合物通過共聚引入聚合體中，制成高吸濕纖維（2）把）把PAN大分子中氰基部分水解成羧基大分子中氰基部分水解成羧基（3）在紡絲原液中混入少量碳黑或金屬氧化物等導(dǎo)電物質(zhì)）在紡絲原液中混入少量碳黑或金屬氧化物等導(dǎo)電物質(zhì)（4）纖維后整理（即在纖維表面涂覆一層抗靜電劑）纖維后整理（即在纖維表面涂覆一層抗靜電劑）三、高吸水三、高吸水PAN纖維（纖維（water absorption） 改善腈綸的吸濕、吸水性方法有：改善腈綸的吸濕、

15、吸水性方法有：（1）共聚引入親水基團(tuán)（與丙烯酸共聚或提高第二單體含量）；）共聚引入親水基團(tuán)（與丙烯酸共聚或提高第二單體含量）； 與絲朊蛋白接枝，與酪素蛋白接枝共聚，用丙烯酸鹽和丙與絲朊蛋白接枝，與酪素蛋白接枝共聚，用丙烯酸鹽和丙 烯酰胺共聚物與聚丙烯腈纖維反應(yīng)。烯酰胺共聚物與聚丙烯腈纖維反應(yīng)。（2）共混、復(fù)合）共混、復(fù)合 與聚醋酸乙烯、聚乙烯醇共混紡絲或復(fù)合紡絲。與聚醋酸乙烯、聚乙烯醇共混紡絲或復(fù)合紡絲。（3）纖維的超細(xì)化）纖維的超細(xì)化（4）微孔腈綸）微孔腈綸四、阻燃四、阻燃PAN纖維纖維(flame-proof or fire-retardant)（1）與含磷、氯或溴的單體共聚（氯乙烯、溴乙

16、烯等）與含磷、氯或溴的單體共聚（氯乙烯、溴乙烯等）（2）共混紡絲）共混紡絲 將聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等高聚物與聚丙烯腈原液將聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等高聚物與聚丙烯腈原液 共混紡絲共混紡絲（3）后整理）后整理 纖維在后整理時(shí)用阻燃劑作表面整理纖維在后整理時(shí)用阻燃劑作表面整理五、抗起球五、抗起球PAN纖維纖維(pill-resistant) 為降低腈綸的起球性，通常采用如下措施：為降低腈綸的起球性，通常采用如下措施：（1）提高聚合物中）提高聚合物中PAN含量，降低第二組分含量，從而含量，降低第二組分含量，從而 提高纖維的剛性和脆性。提高纖維的剛性和脆性。（2）降低）降低PAN的平均分子量到的平均分

17、子量到4萬萬5萬，并適當(dāng)加寬分子萬，并適當(dāng)加寬分子 量分布，從而降低纖維的斷裂延伸度，即使織物起球量分布，從而降低纖維的斷裂延伸度，即使織物起球 也易于脫落。也易于脫落。（3）改變纖維截面）改變纖維截面(profiled cross-section fiber) 三角形或五葉形截面，可以增加纖維間的抱合力，提三角形或五葉形截面，可以增加纖維間的抱合力，提 高抗彎曲性，減少紗線間滑脫和打結(jié)機(jī)會(huì)。高抗彎曲性，減少紗線間滑脫和打結(jié)機(jī)會(huì)。（4）將纖維織物進(jìn)行表面處理（一般采用膠態(tài)）將纖維織物進(jìn)行表面處理（一般采用膠態(tài)SIO2或丙烯或丙烯 酸乳膠等）酸乳膠等）六、高收縮六、高收縮PAN纖維（纖維（high shrinkage PAN fiber） 制備高收縮制備高收縮PAN方法：方法：（1）二次拉伸或多次拉伸）二次拉伸或多次拉伸 拉伸拉伸 驟冷驟冷 濕熱收縮濕熱收縮（2）增加第二單體的含量）增加第二單體的含量 如二單含量增至如二單含量增至1214%時(shí)，收縮率高達(dá)時(shí)，收縮率高達(dá)4045%