合成材料-合成纖維

化學纖維一、概述1.纖維的分類纖維：長徑比很大，并具有一定柔韌性的纖細物質。包括天然纖維（如羊毛、蠶絲、棉花、麻等）和化學纖維（由聚合物等材料制成）。人造纖維：是以天然聚合物如纖維素和蛋白質等改性而成，如粘膠纖維、醋酸纖維、蛋白質纖維等；合成纖維：是由合成的聚合物經(jīng)紡絲而成，如聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維（滌綸）、聚酰胺（錦綸）、聚乙烯醇縮甲醛（維綸）、聚丙烯（丙綸）、聚丙烯腈（腈綸）、聚氯乙?。染]）、聚氨酯彈性體纖維等?；瘜W纖維是人造纖維和合成纖維的總稱2.成纖聚合物的基本性質成纖聚合物具有以下一些特性：1、成纖聚合物的分子為線性結構，具有好的結晶性；2、用于溶液紡絲的聚合物可溶于溶劑中制成聚合物溶液，聚合物溶液或熔體具有適當?shù)恼扯龋?、聚合物應具有適當高的相對分子質量和較窄的相對分子質量分布；4、聚合物分子鏈間具有較強的相互作用；5、成纖聚合物的玻璃化溫度高于其使用溫度，熔化溫度應超過洗滌和燙熨溫度（100℃以上）。3.化學纖維的生產(chǎn)方法化學纖維的生產(chǎn)工藝流程主要包括紡絲熔體和溶液的制備、紡絲及初生纖維的后加工。目前，合成纖維的紡絲方法主要有兩大類：熔體紡絲法和溶液紡絲法，在溶液紡絲法中，根據(jù)凝固方式的不同，又可分為濕法紡絲和干法紡絲兩種。二、聚酯纖維聚酯纖維：聚對苯二甲酸乙二酯（PET），為目前發(fā)展速度最快、產(chǎn)量最大的合成纖維品種。聚酯纖維又稱滌綸，的確良，特麗綸等，是以對苯二甲酸二甲酯、乙二醇為原料，經(jīng)酯交換、縮聚、紡絲和纖維后加工等四個步驟而得。聚酯纖維常采用熔體紡絲法，可分為切片紡絲和直接紡絲。目前，聚酯短纖維大多采用直接紡絲法，即將聚合釜中的熔體直接送入紡絲機；而聚酯長絲多采用切片紡絲法。PET的軟化點230～240℃，熔點范圍255～264℃，纖維級PET樹脂的相對分子質量為15000～2000，特性粘度通常為0.62～0.68dL/g。PET分子中含有酯基，易發(fā)生水解，故在紡絲時應嚴格控制水分含量。彈性好：其彈性接近于羊毛，耐皺性超過其它纖維；強度大：干態(tài)強度和濕態(tài)強度接近；模量高：其初始模量為大規(guī)模生產(chǎn)的合成纖維中最高者，故其織物的尺寸穩(wěn)定、不變形；吸濕性低：濕強度下降少，織物易洗快干；耐熱性好。聚酯纖維的性能三、聚酰胺纖維聚酰胺（錦綸、尼龍、卡普龍），是世界上最早投入工業(yè)化生產(chǎn)的合成纖維；聚酰胺的品種很多，目前工業(yè)化生產(chǎn)及應用最廣泛的是PA-6和PA-66；PA-1010是我國的特有品種。PA-6在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中大多采用以己內酰胺為原料，經(jīng)開環(huán)水解聚合制得；PA-66是將己二胺和己二酸進行縮聚；PA-66是產(chǎn)量最大的聚酰胺產(chǎn)品；聚酰胺纖維目前大多采用切片熔融紡絲法，紡絲前，切片應充分干燥。耐磨性好：為所有紡織纖維中耐磨性最好的品種；強度高，耐沖擊性能好；彈性高，耐疲勞性好，耐低溫性能良好；吸濕率較低。聚酰胺纖維的性能四、聚丙烯腈纖維聚丙烯腈（PAN）簡稱腈綸，為目前世界上產(chǎn)量僅次于聚酯纖維和聚酰胺纖維的第三大品種的纖維材料；聚丙烯腈=“人造羊毛”；三大合成纖維：滌綸、錦綸、腈綸聚丙烯腈在加熱下既不軟化又不熔融，在280～300℃下分解，一次一般不能采用熔體紡絲，而是采用溶液紡絲法。柔軟性和保暖性好，外觀和手感像羊毛；耐光性和耐輻射性優(yōu)異；彈性模量高，保型性好；化學穩(wěn)定性和耐熱性好；優(yōu)良的耐霉菌和耐蟲蛀性。聚丙烯腈的特性五、聚乙烯醇纖維聚乙烯醇（PVA）又稱維綸、維尼綸。工業(yè)上成纖用聚乙烯醇是以醋酸乙烯為單體，經(jīng)縮聚生成聚醋酸乙烯，然后進行醇解反應而得。聚乙烯醇的熔融溫度為220～240℃，在250℃以上完全分解變色，且沒有明顯的穩(wěn)定熔融態(tài)，故不能采用熔融法紡絲，而是采用溶液紡絲法生產(chǎn)纖維。濕法紡絲法主要生產(chǎn)短纖維，干法紡絲主要生產(chǎn)長絲。維綸短纖維的外觀形狀接近棉花，因此有“合成棉花”之稱，其長絲則似蠶絲。維綸的強度和耐磨性優(yōu)于棉花，吸濕率大，與棉花接近，導熱性差，具有良好的保暖性。維綸的主要缺點是染色性差，色澤不鮮艷；耐水性較差，易收縮和變形；彈性較差，其織物不夠挺括，易發(fā)生折皺。纖維材料一、概述1.纖維的分類纖維：長徑比很大，并具有一定柔韌性的纖細物質。紡織纖維包括天然纖維（如羊毛、蠶絲、棉花、麻等）和化學纖維（由聚合物等材料制成）。人造纖維：是以天然聚合物如纖維素和蛋白質等改性而成，如粘膠纖維、醋酸纖維、蛋白質纖維等；合成纖維：是由合成的聚合物經(jīng)紡絲而成，如聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維（滌綸）、聚酰胺（錦綸）、聚乙烯醇縮甲醛（維綸）、聚丙烯（丙綸）、聚丙烯腈（腈綸）、聚氯乙?。染]）、聚氨酯彈性體纖維（氨綸）、芳香族聚酰胺纖維（Kevlar）等?；瘜W纖維是人造纖維和合成纖維的總稱2.成纖聚合物的基本性質通常，成纖聚合物具有以下一些特性：a.成纖聚合物的分子為線性結構，具有好的結晶性；b.用于溶液紡絲的聚合物可溶于溶劑中制成聚合物溶液，聚合物溶液或熔體具有適當?shù)恼扯龋籧.聚合物應具有適當高的相對分子質量和較窄的相對分子質量分布；d.聚合物分子鏈間具有較強的相互作用；e.成纖聚合物的玻璃化溫度高于其使用溫度，熔化溫度應超過洗滌和燙熨溫度（100℃以上）。3.纖維的主要性能指標a.線密度（纖度）：線密度為表示纖維粗細程度的指標。線密度—指一定長度纖維所具有的重量，其單位名稱為“tex”—特（克斯），1/10稱為分特（克斯），單位符號dtex

。1000m長纖維重量的克數(shù)稱為“特”。支數(shù)—單位重量的纖維所具有的長度。對于同一種纖維，支數(shù)越高，纖維越細。斷裂強度—纖維在連續(xù)增加負荷的作用下，直至斷裂所能承受的最大負荷與纖維的線密度之比。斷裂強度高，纖維在加工過程中不易斷頭、繞輥，紗線和織物牢度高；斷裂強度太高，纖維剛性增加，手感變硬。b.斷裂強度及斷裂伸長率：斷裂伸長率—纖維在伸長至斷裂時的長度比原來長度增加的百分數(shù)。斷裂伸長率大，纖維的手感柔軟，在紡織加工時，毛絲、斷頭少；斷裂伸長率過大，織物易變形。模量—抵抗外力作用下形變能力的量度。纖維的初始模量為纖維受拉伸而當伸長為原長的1％時所需的應力。它表征纖維對小形變的抵抗能力。纖維的初始模量越大，越不易變形，在合成纖維中，滌綸的初始模量最大，腈綸次之，錦綸較小，故滌綸織物挺括，不易起皺，錦綸織物易起皺，保形性差。c.初始模量（彈性模量）（1）長絲：長度以千米計的絲。（2）短纖維：被切成幾厘米或十幾厘米長的纖維?；旒徔椢锊豢赡苡瞄L絲制造，只有用短纖維與天然纖維或其它化學纖維的短纖維進行混紡，才能得到混合良好的混紡織物。如用滌綸與棉花混紡得到的織物即“滌棉”，與羊毛混紡的織物叫“毛滌”。（3）異形截面纖維：在合成纖維成型過程中，采用非圓形孔眼的噴絲板，可得不同截面形狀的纖維，用以改善纖維的手感、回彈性等。如三角形截面的維綸光澤良好，不易沾塵土，其織物耐穿；五葉形截面的滌綸長絲有類似真絲的光澤，手感良好等。（4）變形紗：經(jīng)過變形加工處理的絲和紗，如彈力絲和膨體紗。六大合成纖維：氯綸（聚氯乙烯）錦綸（尼龍6）滌綸（聚對苯二甲酸乙二醇酯）腈綸（聚丙烯睛）維綸（聚乙烯醇）丙綸（聚丙烯）4.化學纖維的生產(chǎn)方法化學纖維的生產(chǎn)工藝流程主要包括紡絲熔體和溶液的制備、紡絲及初生纖維的后加工。目前，合成纖維的紡絲方法主要有兩大類：熔體紡絲法和溶液紡絲法，在溶液紡絲法中，根據(jù)凝固方式的不同，又可分為濕法紡絲和干法紡絲兩種。二、粘膠纖維粘膠纖維—以天然纖維如木質纖維、棉纖維、禾本科植物纖維（如甘蔗渣、蘆葦、麥桿等）為原料，經(jīng)纖維素黃酸酯溶液以濕法紡絲制成的。粘膠纖維的生產(chǎn)包括以下四個過程：（1）粘膠的制備：即漿粕的準備、堿纖維素的制備及老成、纖維素黃酸酯的制備（磺化）和溶解等。漿粕是將原料經(jīng)蒸煮、精選、漂白等預處理而得到的；老成是借空氣的氧化作用，使堿纖維素分子鏈斷裂，聚合度下降，以達到適當調整粘膠粘度的目的；磺化是使難溶解的纖維素變成可溶性的纖維素黃酸酯，以便進行濕法紡絲；（2）粘膠的紡前準備：包括粘膠的混合、過濾、熟成、脫泡等。熟成是將粘膠在一定溫度下放置約18～30h，以降低纖維素黃酸酯的酯化度。（3）紡絲：粘膠經(jīng)過計量和紡前過濾后，通過噴絲孔形成多根粘膠細流，進入凝固浴而固化成絲條，再經(jīng)塑化拉伸和受絲卷取等過程。（4）纖維的后處理：包括纖維的水洗、脫硫、漂白、酸洗、上油、干燥等，長絲要進行加捻、絡絲、分級、包裝等加工過程，短纖維則需經(jīng)切斷、開松、打包等。上油：使纖維表面覆上一層油膜，賦予纖維平滑柔軟的手感，降低纖維間或纖維與金屬間的摩擦，使加工過程順利進行，并使其濕度增加，改善纖維的抗靜電性能。加捻的目的主要是使復絲中各根單纖維緊密地抱合，避免在紡織加工時發(fā)生斷頭或紊亂現(xiàn)象，并使纖維的斷裂強度提高。絡絲：將經(jīng)過壓洗、定型后的纖維在絡絲機上由有孔的絲筒退繞至錐形筒管，形成雙斜面寶塔形式，以便運輸和紡織加工。切斷：將纖維切割成規(guī)定長度的短段，以使合成纖維在紡絲加工過程中適應混紡的棉、毛等天然纖維的長度和紡絲加工設備的特殊需要。粘膠纖維的性質與棉極為相似，吸濕、透氣、易染色、抗靜電、易于紡織加工，制成的織物花色鮮艷，穿著舒適。但粘膠纖維的的濕態(tài)強度大大低于干態(tài)強度，且縮水性較大，纖維吸水后膨化，織物在水中易變硬。粘膠纖維應用廣泛，其長絲稱為人造絲，可織成各種平滑柔軟的絲織品，毛型短纖維俗稱人造毛，是毛紡廠重要的原料，棉型粘膠短纖維俗稱人造棉，可織成各種色彩絢麗的人造棉布。三、聚酯纖維聚酯纖維通常是指聚對苯二甲酸乙二酯（PET），為目前發(fā)展速度最快、產(chǎn)量最大的合成纖維品種。聚酯纖維又稱滌綸，的確良，特麗綸、達克綸、帝特綸等，是以對本二甲酸二甲酯、乙二醇為原料，經(jīng)酯交換、縮聚、紡絲和纖維后加工等四個步驟而得。聚酯纖維常采用熔體紡絲法，可分為切片紡絲和直接紡絲。目前，聚酯短纖維大多采用直接紡絲法，即將聚合釜中的熔體直接送入紡絲機；而聚酯長絲多采用切片紡絲法。PET的軟化點230～240℃，熔點范圍255～264℃，纖維級PET樹脂的相對分子質量為15000～2000，特性粘度通常為0.62～0.68dL/g。PET分子中含有酯基，易發(fā)生水解，故在紡絲時應嚴格控制水分含量。彈性好：其彈性接近于羊毛，耐皺性超過其它纖維；強度大：干態(tài)強度和濕態(tài)強度接近；模量高：其初始模量為大規(guī)模生產(chǎn)的合成纖維中最高者，故其織物的尺寸穩(wěn)定、不變形；吸濕性低：濕強度下降少，織物易洗快干；耐熱性好。聚酯纖維的性能三、聚酰胺纖維聚酰胺及錦綸、尼龍、卡普龍，是世界上最早投入工業(yè)化生產(chǎn)的合成纖維。聚酰胺的品種很多，目前工業(yè)化生產(chǎn)及應用最廣泛的是PA6和PA66，PA1010是我國的特有品種。PA6在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中大多采用以己內酰胺為原料，經(jīng)開環(huán)水解聚合制得。PA66是將己二胺和己二酸反應生成66鹽，然后進行縮聚而得。聚酰胺纖維目前大多采用切片熔融紡絲法，紡絲前，切片應充分干燥。耐磨性好：為所有紡織纖維中耐磨性最好的品種；強度高，耐沖擊性能好；彈性高，耐疲勞性好，耐低溫性能良好；吸濕率較低。聚酰胺纖維的性能四、聚丙烯腈纖維聚丙烯腈（PAN）簡稱腈綸，為目前世界上產(chǎn)量僅次于聚酯纖維和聚酰胺纖維的第三大品種的纖維材料。聚丙烯腈在加熱下既不軟化又不熔融，在280～300℃下分解，一次一般不能采用熔體紡絲，而是采用溶液紡絲法。柔軟性和保暖性好，外觀和手感像羊毛；耐光性和耐輻射性優(yōu)異；彈性模量高，保型性好；化學穩(wěn)定性和耐熱性好；優(yōu)良的耐霉菌和耐蟲蛀性。聚丙烯腈的特性五、聚乙烯醇纖維聚乙烯醇（PVA）又稱維綸、維尼綸。工業(yè)上成纖用聚乙烯醇是以醋酸乙烯為單體，經(jīng)縮聚生成聚醋酸乙烯，然后進行醇解反應而得。聚乙烯醇的熔融溫度為220～240℃，在250℃以上完全分解變色，且沒有明顯的穩(wěn)定熔融態(tài)，故不能采用熔