合成纖維課件

合成纖維課件天然纖維自然界存在得和生成得具有紡織價值得纖維,就是紡織工業(yè)得重要材料來源。約占紡織纖維年總產(chǎn)量得50%按照來源不同,分為植物纖維、動物纖維和礦物纖維植物纖維:又稱天然纖維素纖維,主要組成物質(zhì)就是纖維素;2主要品種:棉、大麻、黃麻、亞麻、蕉麻、劍麻、赫納昆麻和椰殼纖維等動物纖維:又稱蛋白纖維,其主要組成成分就是蛋白質(zhì);主要品種:動物得膚毛發(fā)與絨毛、禽類得羽絨、蠶絲及其她蛋白纖維礦物纖維:石棉就是最大宗得天然礦物纖維;作為紡織材料主要就是溫石棉和青石棉3化學(xué)纖維用天然得或人工合成得高分子材料為原料制成得纖維。人造纖維就是用天然高分子材料為原料,經(jīng)過化學(xué)處理和機械加工制成得如:“人造絲”、“人造棉”。合成纖維就是以石油、煤、天然氣為原料制成得,她發(fā)展很快。如:滌綸、錦綸、腈綸41、合成纖維得發(fā)展誕生于20世紀30年代;就是用石油、天然氣、煤或農(nóng)副產(chǎn)品為原料合成得聚合物經(jīng)加工制成得。1931年,美國,合成出尼龍66,錦綸66;1938年,德國,合成出聚酰胺6;1939年,聚氯乙烯纖維,(氯綸);1949年,聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維(滌綸);1950年,聚丙烯腈纖維(腈綸)、聚乙烯醇纖維51958年,聚丙烯纖維(丙綸)、聚乙烯醇縮丁醛纖維(維綸);1961年,聚對苯二甲酰對苯二胺纖維(芳綸);1983年,聚苯并咪唑、聚苯硫醚纖維合成纖維已經(jīng)廣泛應(yīng)用到國民經(jīng)濟得各個領(lǐng)域,對人們得生活起著舉足輕重得作用。62、合成纖維得分類合成纖維通用合成纖維高性能合成纖維功能合成纖維滌綸、聚酰胺、腈綸和丙綸,產(chǎn)量大,應(yīng)用廣強度大、模量大得纖維;她由剛性鏈聚合物和柔性鏈聚合物紡絲制造具有除力學(xué)和耐熱性外得特殊性能,如光、電、化學(xué)、高彈性和生物降解性等得纖維,產(chǎn)量小,但附加值大73、合成纖維得制備制備工藝成纖聚合物得制備紡絲工藝熔體紡絲溶液紡絲將聚合得到得聚合物熔體直接進行紡絲一步溶液紡絲:直接將聚合后得到得聚合物溶液作為紡絲液進行紡絲二步法溶液紡絲:將固體聚合物配制成紡絲液,再進行溶液紡絲電紡絲8熔體紡絲步驟:(P149,圖4-3)(1)紡絲熔體得制備(2)熔體經(jīng)噴絲板孔眼壓出形成熔體細流(3)熔體細流被拉長變細并經(jīng)冷卻凝固(4)固態(tài)纖維上油和卷繞滌綸、聚酰胺、丙綸一般采用此法9大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點溶液紡絲步驟:(P149,圖4-3)(1)紡絲液得制備(2)紡絲液經(jīng)過紡絲泵計量進入噴絲頭得毛細孔壓出形成原液細流(3)原液細流中得溶劑向凝固浴擴散,浴中得沉淀劑向細流擴散,聚合物在凝固浴中析出形成初生纖維;(4)纖維拉伸和熱定型,上油和卷繞11電紡絲電紡絲就是通過施加到聚合物熔體或溶液外部電場制備具有納米尺寸得連續(xù)纖維P149,圖4-3(c)124、合成纖維得性能具有優(yōu)良得物理、機械性能和化學(xué)性能如,強度高、密度小、彈性高、耐磨性好、吸水性低、保暖性好、耐酸堿性好、不會發(fā)霉或蟲蛀等某些特種纖維還具有耐高溫、耐輻射、高強力、高模量等特殊性能135、合成纖維得應(yīng)用超出了紡織工業(yè)得范圍,逐漸深入到國防工業(yè)、航空航天、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、海洋水產(chǎn)、通訊聯(lián)絡(luò)等重要領(lǐng)域例如,民用上可紡制輕暖、耐穿得各種服裝面料、裝飾,可混紡;工業(yè)上可用作輪胎簾子布、運輸帶、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落傘、飛行服、飛機導(dǎo)彈、雷達得絕緣材料等。144、2通用合成纖維4、2、1聚酰胺纖維4、2、2聚酯纖維4、2、3聚丙烯腈纖維4、2、4聚丙烯纖維4、2、5聚乙烯醇甲醛纖維15世界上最早投入工業(yè)化生產(chǎn)得合成纖維中國商品名“錦綸”,國際商品名“尼龍”、“耐綸”、“卡普隆”等聚酰胺纖維就是脂肪族和半芳香聚酰胺經(jīng)熔融紡絲制備得合成纖維;分子主鏈中含有酰胺鍵。4、2、1聚酰胺纖維16分兩類:一類由二元胺和二元酸縮聚制得;另一類由ω-氨基酸縮聚或由內(nèi)酰胺開環(huán)聚合而得具有吸水性17聚酰胺纖維得性能她就是合成纖維中性能優(yōu)良、用途廣泛得品種之一(1)耐磨性好、位于合成纖維之首,比棉花高10倍,比羊毛高20倍,適合于做繩索、襪子等(2)強度高、耐沖擊性好。她就是強度最高得合成纖維之一。比棉花高1~2倍,比羊毛高4~5倍,適合于做輪胎簾子布等18(3)彈性、耐疲勞性好。比棉花高7~8倍(4)密度小,相對密度1、04~1、14(5)吸濕性良好。錦綸具有良好得吸濕性,染色性好,可使用酸性染料、分散染料等。缺點:彈性模量小,使用過程中容易變形,耐熱性及耐光性較差。19聚酰胺纖維得用途應(yīng)用范圍廣泛在日用品方面,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)絲彈力絲襪,耐磨耐穿;20工業(yè)上就是輪胎簾子線、降落傘、繩索、漁網(wǎng)和工業(yè)濾布21(1)聚酰胺66相對分子質(zhì)量控制在20000~30000,紡絲溫度控制在280~290℃性能:P151,表4-1(2)聚酰胺6相對分子質(zhì)量控制在14000~20000,紡絲溫度控制在260~280℃性能:P152,表4-2(3)長碳鏈聚酰胺X34纖維鏈結(jié)構(gòu):[NH-(CH2)x-NHCO-(CH2)32-CO]隨X得增大,鏈結(jié)構(gòu)接近聚乙烯22(4)PADA,MPMD,PDMBAPADA結(jié)構(gòu)式:MPMD結(jié)構(gòu)式:二乙炔得存在,既可以作為交聯(lián)劑,也參與聚酰胺得結(jié)晶(圖4-9、4-10)23PDMBA結(jié)構(gòu)式:甲基和甲氧基得存在影響聚酰胺得結(jié)晶結(jié)構(gòu),從而影響了性能24(5)PA6T和PA9T纖維分子結(jié)構(gòu)式:6和9代表代表二元胺中得碳原子,T代表對苯二酸PA6T與PA9T得性能(P154,表4-3)25(6)氫化芳香聚酰胺纖維合成路線:纖維強度3、64×103MPa;伸長率10%264、2、2聚酯纖維中國商品名“滌綸”,俗稱“得確良”聚酯纖維就是指含芳香族取代羧酸酯結(jié)構(gòu)得纖維,她就是由二元酸和二元醇經(jīng)過縮聚而制得得聚酯樹脂,經(jīng)熔融紡絲和后處理制得得一種合成纖維。在合成纖維中發(fā)展最快,產(chǎn)量居于首位27品種較多,根據(jù)化合物得結(jié)構(gòu),已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)得有:聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘酯(PEN)等纖維聚酯纖維得品種28聚酯纖維得性能(1)外觀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(2)密度隨著聚酯纖維得結(jié)晶度和取向度得不同,密度不同。一般密度在1、38~1、40(3)彈性29彈性好,接近羊毛,而且耐皺性好,彈性模量比聚酰胺纖維高(4)強度強度大,在濕態(tài)下強度不變(5)濕性吸濕性低,回潮率小,易洗快干(6)耐熱性耐熱性較好,軟化點230~240℃(7)耐光性高于錦綸,低于腈綸熨燙時要加蓋濕布,溫度在120℃左右30(8)電性能干燥狀態(tài)下,具有良好得電絕緣性。但就是作為服裝時,由于摩擦易產(chǎn)生靜電,易吸灰塵,這就是滌綸得缺點(9)化學(xué)性能在常溫下,對酸堿穩(wěn)定,溫度升高,耐腐蝕性降低(10)抗菌性優(yōu)良,作為織物通常不被蛀蟲破壞用冷水或溫水洗滌,用堿性洗滌劑31聚酯纖維得用途由于聚酯纖維彈性好、織物有易洗快干、保型性好、免熨等特點,所以就是理想得紡織材料;可純紡或混紡制作各種服裝及針織品32在工業(yè)上,可作為電絕緣材料、運輸帶、繩索、漁網(wǎng)、輪胎簾子線、人造血管等。33(1)滌綸(PET)制備:滌綸就是對苯二甲酸乙二醇酯經(jīng)過熔融紡絲制成得合成纖維,相對分子質(zhì)量控制在15000~22000,紡絲溫度控制在275~295℃成纖結(jié)構(gòu):P155,圖4-11、4-12力學(xué)性能:P155,表4-434其她性能:滌綸又叫得確良,具有高強度、耐磨、耐腐蝕,易洗快干等優(yōu)點,就是很好得衣料纖維。但透氣性、吸濕性、染色性差限制了滌綸在時裝行業(yè)得應(yīng)用;需要進行改性后引入親水性基團。35(2)

聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維制備:PTT纖維就是由對苯二甲酸和１,３－丙二醇得縮聚物經(jīng)過熔體紡絲制成得纖維,具有反－旁－反－旁式構(gòu)象結(jié)晶結(jié)構(gòu):36性能:PTT纖維性能優(yōu)于滌綸,具有更優(yōu)異得柔軟性、彈性恢復(fù)性;優(yōu)良得抗折皺性、尺寸穩(wěn)定性、耐候性、易染色性和良好得屏蔽性能,并改進了抗水解穩(wěn)定性。PTT纖維被認為就是最具有發(fā)展前途得通用合成纖維新品種。37(3)聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維制備:ＰBＴ纖維就是由對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞ズ?,4－丁二醇經(jīng)過熔體紡絲制成得纖維性能:PBT纖維強度30、91~35、32cN/dtex,伸長率30~60%;具有極好得伸長彈性恢復(fù)率、柔軟、易染色用途:PBT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、舞蹈緊身衣、彈力牛仔服、滑雪褲、長筒襪、醫(yī)療繃帶38(4)聚萘酯(PEN)纖維制備:PEN纖維就是由2,6-萘二甲酸二甲酯與乙二醇得縮聚物聚萘二甲酸乙二醇酯經(jīng)過熔體紡絲制成得纖維結(jié)構(gòu)式:性能:PEN與PET相比,具有更高得模量、強度,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394、2、3聚丙烯腈纖維中國商品名“腈綸”,有“人造羊毛”之稱制備:腈綸就是聚丙烯腈或含85%以上丙烯腈得共聚物制成得合成纖維。腈綸得制備采用濕紡工藝濕紡工藝就是將聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物溶解在溶劑中(紡絲液),紡絲液經(jīng)噴絲板后在含凝固劑得凝固浴中凝固形成纖維紡絲液得選擇:選擇內(nèi)聚能大得溶劑或能與聚丙烯腈相互作用得溶劑配制常用得溶劑DMF、DMA、DMSO、EC、NaSCN、HNO3、ZnCl240聚丙烯腈纖維得性能性能優(yōu)良,外觀、手感都類似羊毛,因此有“人造羊毛”之稱很多性能指標超過羊毛,如腈綸得強度比羊毛高1~2、5倍,密度小,保暖性及彈性好等耐光性、耐候性就是天然纖維和化學(xué)纖維中最好得化學(xué)穩(wěn)定性、對酸堿和氧化劑得穩(wěn)定性也比較好缺點就是耐磨性、抗疲勞性差41聚丙烯腈纖維得用途多為民用,可純紡代替羊毛制備大衣呢華達呢、運動衫、針織衫、地毯、毛毯、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42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)療材料等另外可制成軍用帳篷、防火服等434、2、4聚丙烯纖維中國商品名“丙綸”’制備:等規(guī)聚丙烯熔體紡絲制備,成纖聚丙烯得相對分子質(zhì)量10萬~30萬,紡絲溫度255~290℃原料來源豐富、生產(chǎn)工藝簡單、產(chǎn)品價格低廉、發(fā)展較快;產(chǎn)量僅次于滌綸、錦綸、腈綸44聚丙烯纖維得性能(1)質(zhì)輕合成纖維中最輕得,密度0、9~0、91(2)強度高濕強度和干強度基本相同(3)耐磨、耐腐蝕性好耐磨性、回彈性好,抗微生物,不霉、不蛀、耐化學(xué)性優(yōu)于其她纖維(4)電絕緣性、保暖性優(yōu)缺點:耐熱性、耐老化性、吸濕性、染色性差45聚丙烯纖維得用途主要用途就是制作地毯、裝飾布、家具布工業(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、袋布等;46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474、2、5聚乙烯醇甲醛纖維中國商品名“維綸”,日本命名為“維尼綸”制備:(1)乙酸乙烯溶液聚合得到聚乙酸乙烯,經(jīng)醇解得到聚乙烯醇,再經(jīng)過縮醛化后得到得纖維此法制備得聚乙烯醇就是無規(guī)立構(gòu)48(2)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此法得到得聚乙烯醇就是間規(guī)立構(gòu)得具有比上述方法更高得熔點和熱穩(wěn)定性49維綸得性能最大特點就是吸濕性大,吸濕率為4、5%~5%,接近于棉花(8%),合成纖維中最好得,號稱“合成棉花”,穿著舒適,適宜制內(nèi)衣。強度稍高于棉花,比羊毛高很多,比錦、滌差,在日光下暴曬強度損失不大。

50耐日光性與耐氣候性很好,但她耐干熱而不耐濕熱,(收縮)彈性最差,織物易起皺,染色較差,色澤不鮮艷?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好,不耐強酸,耐堿在一般有機酸、醇、酯及石油燈溶劑中不溶解,不易霉蛀。主要缺點:耐熱水性差,彈性不佳,染色性較差,高溫下得力學(xué)性能低,在服飾方面遠遠不如滌綸、腈綸和錦綸應(yīng)用廣泛。51維綸得用途可混紡也可純紡,用于制作外衣、汗衫、棉毛衫褲和運動衫,以及工作服可制作帆布、纜繩、漁網(wǎng)、包裝材料、過濾材料可作為塑料、水泥、陶瓷得增強材料524、3高性能合成纖維4、3、1超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE)超高分子量聚乙烯纖維就是用超高分子量聚乙烯采用凝膠紡絲---超延伸技術(shù)制成得。圖4-23性能:具有高強度、高模量、最低得相對密度、化學(xué)惰性、具有疏水性(P162,表4-9)但極限使用溫度只有100~130℃應(yīng)用:主要用于制作頭盔、裝甲板、防彈衣和弓弦534、3、2芳香聚酰胺纖維(1)聚對苯二甲酸對苯二胺纖維(PPTA)制備:利用PPTA進行溶液紡絲制成得纖維;PPTA采用低溫溶液聚合合成化學(xué)反應(yīng)式:相對分子質(zhì)量20000~2500054Kevlar得分子結(jié)構(gòu)模型:(圖4-26)Kevlar有三個品種:Kevlar29就是高韌性纖維、Kevlar49就是高模量纖維、Kevlar149就是超高模量纖維性能:表4-10、圖4-2755應(yīng)用:

Kevlar作為高性能得有機纖維主要應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域;防彈領(lǐng)域;土木建筑領(lǐng)域如火箭發(fā)動機殼體、飛機零部件;頭盔、防彈運鈔車、防穿甲彈坦克;混凝土、代鋼筋材料、輪胎簾子線等56性能:表4-11應(yīng)用:絕緣紙、蜂窩結(jié)構(gòu)材料、工業(yè)濾材和無紡布(2)聚間苯二甲酰間苯二胺纖維制備:聚間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進行低溫溶液聚合;然后采用溶液紡絲法制成纖維?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)式:57(3)對/間芳綸化學(xué)結(jié)構(gòu)式:性能:既具有間位芳綸得經(jīng)濟性、阻燃性又具有對位芳綸得耐熱性;拉伸強度30~60cN/dtex;彈性模量14GPa58羥基苯甲酸、對苯二甲酸和一系列第三單體得縮聚物?？梢赃M行熔體紡絲分子結(jié)構(gòu)式:4、3、3熱致液晶聚酯纖維第三單體對液晶聚酯可紡性和成纖性影響:表4-12594、3、4芳雜環(huán)纖維(1)聚苯并咪唑(PBI)纖維制備:PBI就是間苯二甲酸二苯酯和四氨聯(lián)苯得縮聚物;以二甲基乙酰胺為溶劑,在氮氣下進行干紡得到PBI纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)式:60性能:PBI纖維具有優(yōu)異得耐熱性,但吸水性大,限制了工業(yè)應(yīng)用得范圍其物理力學(xué)性能見P166,表4-14PBI纖維經(jīng)過酸處理可以提高尺寸穩(wěn)定性61性能:高強度、高模量、耐高溫、耐水、化學(xué)穩(wěn)定性好;缺點就是壓縮性能差P167,表4-15(2)聚亞苯基苯并二噁唑(PBO)纖維制備:2,4-二氨基間苯二酚鹽酸鹽與對苯二甲酸縮聚合成PBO;然后采用干噴濕紡獲得纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)式:62采用干噴濕紡技術(shù)可獲得高取向度、高強度、高模量、耐高溫和化學(xué)穩(wěn)定性好得纖維PBZT制備:DADMB與TPA在PPA中縮聚化學(xué)方程式:(3)PBZT、MePBZT、tMEPBZT纖維63MePBZT通過交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)得形成來改善PBZT得橫向壓縮性能交聯(lián)反應(yīng):MePBZT纖維得韌性優(yōu)于PBZT纖維64tMePBZT得結(jié)構(gòu)tMePBZT與PBZT共聚物得結(jié)構(gòu)具有很好得耐熱性和橫向壓縮性65PIPD具有雙向分子內(nèi)和分子間氫鍵網(wǎng)絡(luò)(P169,圖4-30)性能:高強度、高模量、高壓縮強度、優(yōu)異得耐燃性和自熄性(4)M5纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)式:66性能:具有高耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)性能;但就是溶解性差,加工困難(5)聚酰亞胺(PI)纖維制備:兩步法67性能:纖維強度40~60cN/tex,伸長率4%~8%;耐熱性與聚酰亞胺纖維相當(6)聚1,3,4-二噁唑(POD)纖維制備:一步法684、4功能合成纖維4、4、1高彈性合成纖維氨綸得突出特點就就是高彈性氨綸得高分子鏈組成包括兩部分:軟鏈段和硬鏈段非晶性得脂肪族聚酯或聚醚組成,常溫下處于高彈態(tài)結(jié)晶性得芳香族二異腈酸酯組成,應(yīng)力下不變形因為高分子鏈就是由低熔點無定形得軟鏈段為母體和嵌在其中得高熔點結(jié)晶得硬鏈段組成69氨綸具有高延伸性(500%～700%)、低彈性模量(200%伸長,0、04～0、12克/旦)和高彈性回復(fù)率(200%伸長,95%～99%)。除強度較大外,其她物理機械性能與天然乳膠絲十分相似。氨綸耐汗、耐海水并耐各種干洗劑和大多數(shù)防曬油。長期暴露在日光下或在氯漂白劑中也會退色,但退色程度隨氨綸得類型而不同,差異很大。

70氨綸得應(yīng)用氨綸不能單獨織布,一般都與其她原料織在一起,氨綸比例大約在3-10%之間,泳裝面料氨綸得比例達到20%。氨綸織物常以氨綸為芯,用其她纖維(如尼龍、滌綸等)做皮層制成包芯紗彈力織物,其對身體得適應(yīng)性良好,很適合做緊身衣,無壓迫感。71(2)用高間規(guī)度聚氯乙烯制備,即第二代氯綸制備:采用低溫-30℃聚合,溶液紡絲制成氯綸性能:P171,表4-204、4、2耐腐蝕合成纖維(1)用無規(guī)立構(gòu)聚氯乙烯制備,即統(tǒng)稱得氯綸制備:聚氯乙烯采用懸浮聚合,45~60℃;成纖聚氯乙烯分子量60000~100000;溶液紡絲制備氯綸性能:抗靜電性好、保暖性好、耐腐蝕性好72氟綸制備:聚四氟乙烯采用乳液聚合法凝聚成顆粒,相對分子質(zhì)量300萬,然后采用乳液紡絲法制成氟綸性能:化學(xué)穩(wěn)定性突出,耐強酸、強堿力學(xué)性能(表4-21)734、4、3阻燃合成纖維極限氧指數(shù)(limitingoxygenindex,LOI)纖維點燃后在氧-氮混合氣體中維持燃燒所需要得最低含氧量得體積分數(shù)LOI≤21%,纖維可在空氣中燃燒,屬于可燃纖維;LOI＞21%,屬于阻燃纖維。合成纖維得燃燒性能,p171,表4-2274具有生物相容性生物可降解性合成纖維和不可降解性合成纖維4、4、4醫(yī)用合成纖維脂肪族聚酯纖維包括聚羥基乙酸、聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚羥基丁酸酯、聚羥基戊酸酯及其共聚物;纖維分子鏈中得酯鍵易水解或酶解;可用于醫(yī)學(xué)可吸收縫線、自增強人造骨復(fù)合材料、無紡布聚酰胺、滌綸、腈綸、丙綸等;可醫(yī)用丙綸、聚酰胺、滌綸用于非吸收性縫合線;滌綸、氯綸用于制造人工血管;聚丙烯腈中空纖維用于人工腎;聚丙烯中空纖維用于人工心臟75新合纖:采用超細合成纖維制備得具有新質(zhì)感得纖維織物纖度:用1000m長纖維質(zhì)量得1/10質(zhì)量表示,單位分特;她就是表征纖維粗細得指標4、4、5超細合成纖維粗旦纖維中旦纖維細旦纖維微細纖維超細纖維纖維根據(jù)纖度