第二章聚酰胺纖維

第二章聚酰胺纖維第一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維1.背景聚酰胺纖維是指纖維大分子主鏈有酰胺鍵連接起來的一類合成纖維。由于其具有優(yōu)良的物理性能和紡織性能，發(fā)展速度很快，直至20世紀60年代末，在合成纖維產(chǎn)量中一直居首位，但從1972年開始為滌綸所超過而退居第二位。聚酰胺纖維有許多品種，目前工業(yè)化生產(chǎn)及應用最為廣泛的是聚酰胺6和聚酰胺66。各國的商品名稱不同，如我國稱聚酰胺纖維為“錦綸”，美國稱為“尼龍”（Nylon）。2023/6/22第二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維2023/6/22第三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四2023/6/22第四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維

Supplex

是Invista公司繼Tactel之后推出的新型錦綸66纖維。它具有以下特性：

—曲折剛性低于羊毛、滌綸和棉等大多數(shù)纖維，具有棉一般的手感和柔順，消光；

—吸濕性好，在化纖中僅次于粘膠；

—質(zhì)量輕，強度和耐磨性超過滌綸；

—彈性恢復僅次于羊毛和腈綸，優(yōu)于其它化纖；

—制成的服裝不易起皺、不縮水、不變形、易干燥、易保養(yǎng)；

—染色性能較好，不易退色等。2023/6/22第五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維Coolmax

排汗面料當然首推Coolmax

，其實就是滌綸（POLYESTER聚酯）。Coolmax

面料的確具有優(yōu)良的排汗性能，能夠?qū)⒑顾畬У襟w外。它的四孔中空的纖維構造，加上一般coolmax

面料內(nèi)緊外松的針織構造，可以最大限度的利用毛細現(xiàn)象導濕。2023/6/22第六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維聚酰胺合成工藝一般可分為兩類：一類是由二元胺和二元酸縮聚而得；另一類為ω－氨基酸縮聚或由內(nèi)酰胺開環(huán)聚合而得。命名:

前一數(shù)字為二元胺的碳原子個數(shù)，后一數(shù)字為二元酸的碳原子個數(shù)。對于開環(huán)聚合只有其單元結(jié)構所含碳原子數(shù)目。注：根據(jù)ISO的定義，全芳香族聚酰胺纖維不在聚酰胺纖維類內(nèi)。2023/6/22第七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維2023/6/22第八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維第一節(jié)聚酰胺纖維原料一、聚酰胺纖維的原料及生產(chǎn)聚酰胺樹脂工業(yè)上主要方法包括熔融縮聚、開環(huán)聚合低溫聚合。聚酰胺66，聚酰胺9等由于聚合體有適當?shù)娜埸c，分解溫度比熔點高，可以采用熔融縮聚，而己內(nèi)酰胺，則需要適當?shù)幕罨瘎┦怪_環(huán)并聚合。2023/6/22第九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維1.已內(nèi)酰胺的開環(huán)聚合

環(huán)狀化合物能否變成聚合物，是由熱力學函數(shù)決定的。環(huán)狀化合物的自由能F1大于聚合物的自由能F2，即滿足，聚合反應才有可能進行。熱力學上能夠聚合的環(huán)狀單體，還必須滿足動力學的條件才能聚合。如已內(nèi)酰胺在熱力學上能夠開環(huán)聚合，但是純無水已內(nèi)酰胺在加熱條件下，并不能發(fā)身聚合。（原因）已內(nèi)酰胺轉(zhuǎn)化成線性高聚物，除了必須適當?shù)臏囟葪l件外，還必須有活化劑存在。（活化劑的作用）。工業(yè)上普遍采用添加少量水使其聚合，稱為水解聚合。其包括：鏈的引發(fā)、鏈的增長及鏈的終止。2023/6/22第十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維2.聚已內(nèi)酰胺的生產(chǎn)流程間歇工藝多采用攪拌釜式反應器，而連續(xù)工藝多采用管式反應器。2023/6/22第十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維二、聚酰胺的結(jié)構和性質(zhì)（一）聚酰胺結(jié)構

1.分子結(jié)構聚酰胺的分子是通過酰胺鍵連接起來的線形長鏈分子，在晶體中呈完全伸展的平面鋸齒形構形。適合于紡制纖維的聚已內(nèi)酰胺的平均分子量一般為14000～20000左右。

2.晶態(tài)結(jié)構X射線衍射分析表明，線型聚酰胺在固態(tài)時只是部分結(jié)晶，結(jié)晶度通常在50％以下。聚己內(nèi)酰胺通常具有多種晶態(tài)結(jié)構，包括α型、β型及γ型。2023/6/22第十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維2023/6/22第十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維

α型的晶體是最穩(wěn)定的形式，其密度也最大。

β型和γ型的晶體不穩(wěn)定，通過對樣品的不同處理，這種結(jié)構可以轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的α型的晶體。2023/6/22第十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維（二）聚酰胺的物理和化學性質(zhì)1.密度聚己內(nèi)酰胺的密度隨著內(nèi)部結(jié)構和制造條件不同而有差異，其測得密度為1.12～1.14g/cm3。而聚己二酰己二胺密度范圍為1.13～1.16g/cm3。2023/6/22第十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維2.熔點根據(jù)測試方法不同，其熔點數(shù)值也有所差異。2023/6/22第十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維3.玻璃化溫度聚酰胺的玻璃化溫度與測定方法和測定條件有關。

2023/6/22第十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維4.熔體粘度聚己內(nèi)酰胺的熔體粘度隨著數(shù)均分子量增大而增加，在恒定溫度下，符合下列公式：2023/6/22第十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維判斷聚己內(nèi)酰胺的可加工性，除了測量溫度要相同以外，還必須在低聚物含量和含水量相同的情況下，才可能得到有用數(shù)據(jù)。2023/6/22第十九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維6.吸濕性

PA相對于其它纖維，由于酰胺鍵中的N原子具有孤對電子，其可以與水分子形成氫鍵，其具有較好的吸濕性。

每兩個酰胺間與其配位的水分子有三個，其中一個分子產(chǎn)生強的氫鍵結(jié)合。2023/6/22第二十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維7.耐化學藥品性

聚酰胺耐堿性很好，但耐酸性差，通常可溶于有機酸和無機酸，也可溶于苯酚或一些醇類。2023/6/22第二十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維第二節(jié)聚酰胺的紡絲成型一、概述聚酰胺纖維一般采用熔體紡絲成型，主要以切片熔融紡絲為主。聚酰胺纖維的結(jié)構與聚酯不同，為了避免卷繞絲在卷裝上發(fā)生過多的松弛而變軟，其相應紡絲速度必須達到4200m/min～4500m/min。由于常規(guī)紡絲已逐步被高速紡絲取代，為此，本節(jié)主要介紹高速紡絲。2023/6/22第二十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維二、聚酰胺纖維高速紡絲的工藝和設備特點對切片含水率和熔體純度要求

含水率小于0.08％，熔體中不允許有6μm以上的雜質(zhì)存在。原因：高速紡絲，張力大，氣泡或雜質(zhì)的存在會引起應力集中，發(fā)生單絲斷裂。2.對紡絲設備的要求

高卷繞速度要求紡絲頭的吐膠量較大，為此需要增加螺桿擠出量和提高紡絲熔體的均勻性。2023/6/22第二十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維3.絲條冷卻和上油方式

高速紡絲，冷卻停留時間短，因此需要加大風速和風窗的高度。而上油方式也不同與常規(guī)紡絲，其不在卷繞機板面而在紡絲窗下方的甬道入口處。原因：減少絲條與空氣的接觸表面，較少摩擦阻力和張力，保證高速卷繞。2023/6/22第二十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維三、聚酰胺高速紡絲工藝聚酰胺6高速紡絲設備與聚酯基本相同，但由于物性差異，其工藝具有差別。聚酰胺6紡絲溫度為265～270℃；紡絲速度比聚酯高，至少在4000m/min以上。原因：由于聚酰胺纖維分子間結(jié)合力大，容易結(jié)晶、吸水性強，在低速時容易吸水膨脹變形，造成卷裝不良。2023/6/22第二十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維

聚酰胺纖維的取向度隨紡絲速度的提高而增加，為此聚酰胺纖維預取向絲POY的紡速宜為4000～5200m/min。2023/6/22第二十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維四、聚酰胺高速紡絲拉伸一步工藝聚酰胺6全拉伸絲（FDY）工藝在常規(guī)紡絲工藝的基礎上加入了第二、第三導絲輥，完成拉伸工藝，可直接制得錦綸長絲FDY產(chǎn)品。具體工藝參見書P81。2023/6/22第二十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維工藝參數(shù)對成品絲質(zhì)量的影響1.紡絲溫度紡絲溫度主要取決于聚合體的熔點和熔體粘度。聚酰胺6的紡絲溫度控制在270℃，聚酰胺66則控制在280～290℃左右。原因：聚酰胺6的熔點215℃；聚酰胺66的熔點255℃。2.冷卻條件一般選擇側(cè)吹風，使用20℃的露點風，送風速度一般為0。4～0.5m/s，相對濕度為75％～80％。2023/6/22第二十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維3.紡絲速度和噴絲頭拉伸倍數(shù)熔體紡絲速度很快，一般對速度設有下限值，高速紡一般為4000m/min～6000m/min，噴絲頭拉伸倍數(shù)可達200倍。

紡絲速度越快，噴絲頭拉伸倍數(shù)越大，而后期剩余拉伸倍數(shù)減小。2023/6/22第二十九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維4.上油高速紡絲上油比常規(guī)紡絲上油更為重要。常規(guī)紡絲采用油盤上油，吹風位置為卷繞機上；高速紡絲采用齒輪泵計量、噴嘴上油法。同時由于FDY具有較高的取向和結(jié)晶度，為此上油位置吹風窗下端。5.拉伸倍數(shù)

FDY工藝是經(jīng)第一導輥的預取相絲（POY）連續(xù)繞經(jīng)高速運行的輥筒來實行拉伸。拉伸倍數(shù)一般為1.2～1.3倍。2023/6/22第三十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維第三節(jié)聚酰胺纖維的后加工一、聚酰胺長絲后加工現(xiàn)在聚酰胺長絲的生產(chǎn)多采用POY－DT工藝，即以高速紡的POY為原料，在同一機臺上（拉伸加捻機）一步完成拉伸加捻作用，其與聚酯長絲后加工類似，具體參加書P83。2023/6/22第三十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維二、聚酰胺高彈絲后加工聚酰胺高彈絲后加工采用假捻變形法，其與聚酯假捻變形絲工藝類似，具體參加書P84。高彈絲與低彈絲工藝差別，有無加熱器。2023/6/22第三十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維三、聚酰胺簾子線的后加工

簾子線是橡膠制品的骨架材料，廣泛用于輪胎、膠管、運輸帶等領域。其第一代產(chǎn)品為棉簾子線，到20世紀50～60年代為粘膠簾子線取代。由于聚酰胺纖維簾子線具有斷裂強度高、抗沖擊強度高、耐疲勞等優(yōu)良性能，而發(fā)展迅速。2023/6/22第三十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維聚酰胺簾子線生產(chǎn)特點聚合由于簾子線的強度要求高于一般長絲，其必須要提高分子量。其聚酰胺6目前采用加壓預縮聚－真空閃蒸－后縮聚工藝。2.紡絲成型

由于粘度高，一般采用高壓紡絲法，避免高溫，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。3.復捻和合股

經(jīng)拉伸加捻后的絲條，捻度較低，還需要進行復捻和合股。2023/6/22第三十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維四、聚酰胺膨體長絲的生產(chǎn)

聚酰胺膨體長絲的生產(chǎn)是采用SDTY法，與聚酯空氣變形絲工藝類似，具體參見書P89。

紡絲－拉伸－噴氣變形加工一步法2023/6/22第三十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維2023/6/22第三十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期四第二章聚酰胺纖維第四節(jié)聚酰胺纖維的性能、用途及其改性一、聚酰胺纖維的性能聚酰胺纖維因為部分結(jié)晶和分子間作用力大，其強度較高。其初始模量比其它多數(shù)