腈纶概述整理

1、 纤维纤维： 是天然或人工合成的细丝状物质。是天然或人工合成的细丝状物质。 具有足够的细度（小于 具有足够的细度（小于100100微米）和足够的长径比（大微米）和足够的长径比（大 于于500500微米乃至无限大）并且显示一定的力学特性者微米乃至无限大）并且显示一定的力学特性者。 。 一、基本概念一、基本概念 纺织纤维纺织纤维则是指用来纺织布的纤维。则是指用来纺织布的纤维。 纺织纤维特点：纺织纤维具有一定的长度、细度、弹性、纺织纤维特点：纺织纤维具有一定的长度、细度、弹性、 强度等强度等良好物理性能良好物理性能，还具有，还具有较好的化学稳定性较好的化学稳定性。例如：。例如： 棉花、毛、丝、麻等天

2、然纤维是理想的纺织纤维。棉花、毛、丝、麻等天然纤维是理想的纺织纤维。 合成纤维合成纤维（synthetic fibersynthetic fiber） ：用石油、天然气、煤、用石油、天然气、煤、 及农副产品为原料，经一系列的化学反应，合成高分子化及农副产品为原料，经一系列的化学反应，合成高分子化 合物，再经过加工而制得的纤维。合物，再经过加工而制得的纤维。 如如PETPET，PA66PA66，PANPAN， PPPP 棉花、棉花、 羊毛、羊毛、 蚕丝、蚕丝、 麻麻 等等 人人 造造 纤纤 维维 合合 成成 纤纤 维维 麻麻 纤纤 维维 主要成分主要成分 是纤维素、水是纤维素、水 分、脂肪、蜡分

3、、脂肪、蜡 质、蛋白质、质、蛋白质、 果胶及灰分等。果胶及灰分等。 性质性质 强度较强度较 低，延伸率低，延伸率 较低，但湿较低，但湿 强度较高。强度较高。 麻麻 纤纤 维维 以以和和为主。为主。 “轻如蝉翼，薄如宣纸，平如水镜，细如罗绢轻如蝉翼，薄如宣纸，平如水镜，细如罗绢” 麻麻 纤纤 维维 以羊毛纤维为主，主要成分是蛋白质。以羊毛纤维为主，主要成分是蛋白质。 纺织用的羊毛是从绵羊身上剪下的，按纤维细纺织用的羊毛是从绵羊身上剪下的，按纤维细 度、长度分级。度、长度分级。 羊毛一般呈圆柱形，从根部到顶梢逐渐变细，羊毛一般呈圆柱形，从根部到顶梢逐渐变细， 具有螺旋卷曲。好羊毛多数呈具有螺旋卷曲

4、。好羊毛多数呈或或。 羊毛比棉羊毛比棉轻轻，强度比棉低，但，强度比棉低，但弹性好弹性好，即在小，即在小 变形之后能恢复到原来形状，故其织物挺括或不易变形之后能恢复到原来形状，故其织物挺括或不易 折皱。羊毛的湿强低于干强，折皱。羊毛的湿强低于干强，耐酸耐酸不耐碱，受碱破不耐碱，受碱破 坏后强力下降而颜色发黄。坏后强力下降而颜色发黄。 羊毛是宝贵的羊毛是宝贵的纺织原料纺织原料，能制织四季衣着，所，能制织四季衣着，所 织冬季织物织冬季织物质地厚实质地厚实，手感柔软手感柔软，保暖性好保暖性好；春秋；春秋 季织物质地丰满，光泽柔和，挺括；夏季织物质地季织物质地丰满，光泽柔和，挺括；夏季织物质地 薄细、滑

5、爽。薄细、滑爽。 是开司米山羊换毛时脱落下来的绒毛，是开司米山羊换毛时脱落下来的绒毛， 山羊绒极细，用于生产高档织物，手感柔软，悬垂山羊绒极细，用于生产高档织物，手感柔软，悬垂 性好。性好。 我国早在南宋，就有记载，周去我国早在南宋，就有记载，周去 非的非的岭外代答岭外代答一书记述，广西某县一书记述，广西某县 枫树上有枫树上有“食叶之虫食叶之虫”称做称做“丝虫丝虫”， 它的外形它的外形“似蚕而呈赤黑色似蚕而呈赤黑色”，每当五，每当五 月（农历）间月（农历）间“虫腹如蚕之熟虫腹如蚕之熟”，当地，当地 人就捉回用醋浸渍，然后剖开虫腹取出人就捉回用醋浸渍，然后剖开虫腹取出 丝素，在醋中牵引成丝，一虫

6、可得丝长丝素，在醋中牵引成丝，一虫可得丝长 6-76-7尺，这种从野蚕身上抽丝的方法，尺，这种从野蚕身上抽丝的方法， 堪称是人类人工制丝技术最早的事实。堪称是人类人工制丝技术最早的事实。 桑蚕结茧：1.桑蚕；2.吐丝；3、4.成茧；5.桑蚕茧剖面 再生蛋白质纤维再生蛋白质纤维再生纤维素纤维再生纤维素纤维 粘胶纤维粘胶纤维 铜氨纤维铜氨纤维 再生纤维素纤维再生纤维素纤维 二醋酯纤维二醋酯纤维 三醋酯纤维三醋酯纤维 以天然高聚物为原料，经过化学处理与机械加以天然高聚物为原料，经过化学处理与机械加 工而制得的纤维。工而制得的纤维。 是以天然聚合物为原料是以天然聚合物为原料 ，经过化学处理与机械加工而

7、制，经过化学处理与机械加工而制 得的化学纤维。得的化学纤维。 具有与天然纤维相似的性能，具有与天然纤维相似的性能， 有良好的吸湿性，透气性和染色性，有良好的吸湿性，透气性和染色性， 手感柔软，富有光泽，是一类重要的手感柔软，富有光泽，是一类重要的 纺织材料。纺织材料。 纺织品：纺织品：长丝称人造丝，可织成各种平滑柔软的丝织品，如人长丝称人造丝，可织成各种平滑柔软的丝织品，如人 造丝绸。短纤维俗称人造毛，是毛纺厂不可缺少的原料。棉型粘造丝绸。短纤维俗称人造毛，是毛纺厂不可缺少的原料。棉型粘 胶短纤维俗称人造棉，可以织成各种色彩绚丽的人造棉布，适用胶短纤维俗称人造棉，可以织成各种色彩绚丽的人造棉布

8、，适用 于做内衣、外衣以及各种装饰织物。于做内衣、外衣以及各种装饰织物。 工业上：工业上：轮胎的帘子线、帘子布。轮胎的帘子线、帘子布。 发展：发展：高湿模量粘胶纤维（富强纤维），干、湿强度都比普通高湿模量粘胶纤维（富强纤维），干、湿强度都比普通 粘胶纤维高，同时缩水率相应降低，在坚牢度、耐水洗性、抗皱粘胶纤维高，同时缩水率相应降低，在坚牢度、耐水洗性、抗皱 性和形状稳定性方面更接近优质棉。性和形状稳定性方面更接近优质棉。 杂链纤维杂链纤维 聚酰胺纤维聚酰胺纤维 聚酯纤维聚酯纤维 聚氨酯纤维聚氨酯纤维 等等 碳链纤维碳链纤维 聚丙烯睛纤维聚丙烯睛纤维 聚乙烯醇缩醛纤维聚乙烯醇缩醛纤维 聚丙烯纤维

9、聚丙烯纤维 等等 （1 1）抗皱性、保形性、耐热性、电绝缘，织物易洗、快干、免熨。）抗皱性、保形性、耐热性、电绝缘，织物易洗、快干、免熨。 （2 2）不需混纺，不起球。）不需混纺，不起球。 （3 3）染色比锦纶差。）染色比锦纶差。 易染色易染色 具有较高的拉伸强度和具有较高的拉伸强度和 适宜的延伸度。适宜的延伸度。 过高不易加工，过低者性能不好。过高不易加工，过低者性能不好。 分子间次价力越大，纤维的分子间次价力越大，纤维的 强度越高。强度越高。 将高聚物溶解或熔融成溶液或将高聚物溶解或熔融成溶液或 熔体，再经纺丝、凝固或冷却形成纤维。熔体，再经纺丝、凝固或冷却形成纤维。 合成纤维 聚酰胺6纤

10、维（锦纶或尼龙6）， 聚丙烯腈纤维（腈纶）， 聚酯纤维（涤纶）， 聚丙烯纤维（丙纶）， 聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶） 特种纤维（包括用四氟乙烯聚合制成的耐腐蚀 纤维，耐200以上温度的耐高温纤维，强度 大于10克/旦、模量大于200克/旦的高强度、 高模量纤维，以及难燃纤维、弹性体纤维、功 能纤维等） 合成纤维品质指标 物理机械性能：纤度、比重、吸湿性、热 性能、电性能、断裂强度、初始模量、回 弹性 稳定性能：对气候的稳定、化学试剂和微 生物的稳定性能 加工性能：纺织加工性能和染色性 实用性能：保形性、耐洗涤性能、吸汗性、 透气性 锦 纶 锦纶是中国的商品名称，它的学名叫聚酰胺纤维； 有锦纶66

11、，锦纶1010，锦纶6等不同品种。 锦纶在国外的商品名又称“尼龙”，“耐纶”， “卡普纶”，“阿米纶”等。 锦纶是世界上最早的合成纤维品种，由于性能优 良，原料资源丰富，因此一直是合成纤维产量最 高的品种。 耐磨耐磨、强度高、强度高、强度及耐磨性居所有纤维之首。强度及耐磨性居所有纤维之首。 比重比重大、不怕虫蛀大、不怕虫蛀。 保保形性差，易起皱变形形性差，易起皱变形，产生静电，易，产生静电，易起毛结球。起毛结球。 常用来制作运动服常用来制作运动服、形体衫、弹力袜形体衫、弹力袜等。等。 涤 纶 涤纶涤纶的学名叫聚对苯二甲酸乙二酯，简称 聚酯纤维。涤纶是中国的商品名称，国外有称 “大可纶”，“特利

12、纶”，“帝特纶”等。 弹性比任何纤维都强；强度和耐磨性较好，比其 它纤维高出34倍，而且挺括、不易变形，有 “免烫”的美称；涤纶的耐热性也是较强的；具 有较好的化学稳定性，在正常温度下，都不会与 弱酸、弱碱、氧化剂发生作用。 吸湿性吸湿性极差，由它纺织的面料穿在身上发闷、不透气。极差，由它纺织的面料穿在身上发闷、不透气。 另外，由于纤维表面光滑，纤维之间的抱合力差，经另外，由于纤维表面光滑，纤维之间的抱合力差，经 常摩擦之处易起毛、结球。常摩擦之处易起毛、结球。涤纶涤纶常与棉、毛混纺，以常与棉、毛混纺，以 弥补其不足。弥补其不足。 丙纶丙纶是聚丙烯纤维，是最轻的纤维，密度是棉花的是聚丙烯纤维，

13、是最轻的纤维，密度是棉花的3/53/5，能，能 浮在水面上。它的吸水性小，耐磨性好，做成的衣服不走浮在水面上。它的吸水性小，耐磨性好，做成的衣服不走 样，可用来制成各种针织物、衣料、人造毛皮。还可以用样，可用来制成各种针织物、衣料、人造毛皮。还可以用 来制作蚊帐布、地毯、帆布、尿不湿等，医学上丙纶可以来制作蚊帐布、地毯、帆布、尿不湿等，医学上丙纶可以 代替棉纱布，做卫生用品。代替棉纱布，做卫生用品。 另外，丙纶耐酸、耐碱、弹性较好，有优良的电绝缘性和另外，丙纶耐酸、耐碱、弹性较好，有优良的电绝缘性和 机械性能，工业上大量用来制造绳索、包装材料、渔网、机械性能，工业上大量用来制造绳索、包装材料、

14、渔网、 降落伞等。降落伞等。 缺点：耐光、耐热性差，因此不宜在烈日下暴晒，洗涤时缺点：耐光、耐热性差，因此不宜在烈日下暴晒，洗涤时 也不能在开水中浸泡。丙纶的另一缺点是染色困难。也不能在开水中浸泡。丙纶的另一缺点是染色困难。 吊带吊带拔河绳拔河绳 汽车脚垫汽车脚垫 丙纶丙纶 无纺布无纺布 氯纶氯纶的化学名称是聚氯乙烯纤维，是将聚氯乙烯溶于丙酮和的化学名称是聚氯乙烯纤维，是将聚氯乙烯溶于丙酮和 苯的混合剂或纯丙酮溶剂中，纺丝成形的。苯的混合剂或纯丙酮溶剂中，纺丝成形的。 它的化学稳定性好，耐强酸强碱，遇火不燃烧，因此常被用它的化学稳定性好，耐强酸强碱，遇火不燃烧，因此常被用 来作为化工厂的滤布、

15、工作服、安全帐幕，以及民用的窗帘、来作为化工厂的滤布、工作服、安全帐幕，以及民用的窗帘、 地毯、家具上的覆盖材料等。氯纶的保暖性很好，比棉花高地毯、家具上的覆盖材料等。氯纶的保暖性很好，比棉花高 50%50%，比羊毛高，比羊毛高10%10%20%20%，用它的短纤维做成的絮棉很受欢，用它的短纤维做成的絮棉很受欢 迎。氯纶还有一种奇妙的特性，它的带静电作用很强，再加迎。氯纶还有一种奇妙的特性，它的带静电作用很强，再加 上它良好的保暖性，所以贴身穿氯纶织物，对于患有风湿性上它良好的保暖性，所以贴身穿氯纶织物，对于患有风湿性 关节炎的人有一定的疗效。关节炎的人有一定的疗效。 氯纶的缺点氯纶的缺点是耐

16、热性差，沸水收缩率大，染色也较困难。是耐热性差，沸水收缩率大，染色也较困难。 40%氯纶氯纶 防火防火 滤布滤布 腈氯纶腈氯纶 氨 纶 学名为聚氨酯弹性纤维，国外又称“莱克拉”， “斯潘齐尔”等。它是一种具有特别的弹性性 能的化学纤维，目前已工业化生产，并成为发 展最快的一种弹性纤维。 弹性优异。而强度比乳胶丝高23倍，线密度 也更细，并且更耐化学降解。氨纶的耐酸碱性、 耐汗、耐海水性、耐干洗性、耐磨性均较好。 不单独使用，而是少量地掺入织物中，如与其 它纤维合股或制成包芯纱，用于织制弹力织物。 维 纶 学名为聚乙烯醇缩甲醛纤维。国外又称 “维尼纶”，“维纳尔”等。 维纶洁白如雪，柔软似棉，因

17、而常被用作 天然棉花的代用品，人称“合成棉花”。 维纶的吸湿性能是合成纤维中吸湿性能最 好的。另外，维纶的耐磨性、耐光性、耐 腐蚀性都较好。 通过共聚、混合通过共聚、混合 纺丝、复合纺丝等纺丝、复合纺丝等 方法可以改进聚丙方法可以改进聚丙 烯腈纤维的染色性、烯腈纤维的染色性、 耐热性、蓬松性与耐热性、蓬松性与 提高回弹性等性能。提高回弹性等性能。 由于聚丙烯纤维由于聚丙烯纤维 具有优良的耐光、具有优良的耐光、 耐气候性，所以除作耐气候性，所以除作 衣着及毛毯之外，最衣着及毛毯之外，最 适宜作室外织物，适宜作室外织物， 如帐篷、苫布等。如帐篷、苫布等。 将聚丙将聚丙 烯腈纤维（共聚烯腈纤维（共聚

18、 组分尽量少）经组分尽量少）经 过高温处理可得过高温处理可得 到碳纤维和石墨到碳纤维和石墨 纤维。纤维。 目前已知的目前已知的 热稳定性最好的热稳定性最好的 纤维之一，可耐纤维之一，可耐 30003000的高温。的高温。 在高温下能经久在高温下能经久 不变形，并具有不变形，并具有 很高的化学稳定很高的化学稳定 性，良好的导电性，良好的导电 性和导热性。性和导热性。 是宇宙是宇宙 飞行、火箭、喷飞行、火箭、喷 气技术以及工业气技术以及工业 一耐高温、防腐一耐高温、防腐 蚀领域的良好材蚀领域的良好材 料。在医疗上，料。在医疗上， 还可以用于人工还可以用于人工 肋骨和肌腱韧带肋骨和肌腱韧带 等。等。

19、 腈纶腈纶是聚丙烯腈纤维，素有是聚丙烯腈纤维，素有“合成羊毛合成羊毛”之美称。之美称。 主要特点主要特点: : 蓬松、柔软，比羊毛轻，有良好的保蓬松、柔软，比羊毛轻，有良好的保 暖性，易洗、易干，不怕虫蛀和霉烂，适于编织暖性，易洗、易干，不怕虫蛀和霉烂，适于编织 毛衣、毛料、毛毯，也可加工成人造毛皮等。毛衣、毛料、毛毯，也可加工成人造毛皮等。 腈纶的耐晒性很高，因此适于制作窗帘、幕布、腈纶的耐晒性很高，因此适于制作窗帘、幕布、 帐蓬、船帆等室外使用的织物。帐蓬、船帆等室外使用的织物。 缺点缺点：腈纶的耐磨性、耐碱性差，所以洗涤时不：腈纶的耐磨性、耐碱性差，所以洗涤时不 要用力搓洗，不要用碱性太

20、强的肥皂或洗涤剂。要用力搓洗，不要用碱性太强的肥皂或洗涤剂。 窗帘窗帘 仿羊绒衫仿羊绒衫 帐蓬帐蓬 地毯地毯 毛毯毛毯 腈纶腈纶 腈 纶 发 展 19世纪末，法国化学家C. Moureau 合成聚丙烯腈（PAN) 1942年，德国人H.莱因与美国人G.H.莱瑟姆几乎同时发现 了二甲基甲酰胺溶剂，并成功地得到了聚丙烯腈纤维 1950 杜邦公司以长丝工业化生产PAN纤维，奥纶 1954年，联邦德国法本拜耳公司用丙烯酸甲酯与丙烯腈的 共聚物制得纤维，改进了纤维性能，提高了实用性，促进 了聚丙烯腈纤维的发展。 60-70年代腈纶在世界范围内得到迅速发展。 80年后期，由于受到环境污染影响，部分国家地区

21、己将原 有生产设备停产或转卖。 2005 美国Solutia公司退出生产，2006 墨西哥退出生产 我国腈纶生产历史 始于1958 1965 兰州化纤厂引进英国考特尔公司一步 法生产技术和设备。 1984 大庆石化引进二步法生产技术，1988 年投产 2000年，腈纶生产第一大国。 腈 纶 发 展 格 局 经济一体化大趋势中，腈纶产业出现新的格局 发达国家： 个性化 功能化 环保化 高级化 发展中国家： 中低档常用产品！ 腈 纶 制 备 工 艺 丙烯腈的来源与制备 丙烯腈聚合 纺丝 我国锦纶展望 丙烯腈原料生产方法 丙烯腈的合成 丙烯氨氧化法 丙烯腈的聚合 均相溶液聚合 非均相溶液 聚合 引发

22、剂：偶氮类、 有机过氧化物、 氧化还原 体系 还原剂：二氧化硫脲、氯化亚锡 丙烯氨氧化制备丙烯腈 丙烯、氨、空气和水按其一定量配比进入沸腾 床或固定床反应器，在以硅胶作载体的磷钼铋 系或锑铁系催化剂作用下，在400-500温度 和常压下，生成丙烯腈。 中和塔用稀硫酸除去未反应的氨，吸收塔用水 吸收丙烯腈等气体，形成水溶液，使该水溶液 经萃取塔分离乙腈，在脱氢氰酸塔除去氢氰酸， 经脱水、精馏而得丙烯腈产品，其单程收率可 达75%， 副产品有乙腈、氢氰酸和硫酸铵。 氨氧化反应 3= 3/2 = N 519 kJ/mol =/ / / 522kJ/mol = 941 kJ/mol = = 351kJ

23、/mol = / / 268 kJ/mol = / 1925 kJ/mol = 1067kJ/mol 催化剂体系-Mo系 P-Mo-Bi-O(C-AP-Mo-Bi-O(C-A) )催化剂催化剂, ,( (PBiPBi9 9MoMo12 12O O5252) )。 。BiBi的作用是夺取丙烯中的氢的作用是夺取丙烯中的氢,Mo,Mo 的作用是往丙烯中引入氧或氨的作用是往丙烯中引入氧或氨。P P是助催化剂是助催化剂, ,提高提高催化剂选择性的作催化剂选择性的作 用用。 反应反应温度较高温度较高(460(460490),490),丙烯腈收率丙烯腈收率6060% %。由于在原料气中需配入由于在原料气中需

24、配入 大量水蒸气大量水蒸气, ,约为丙烯量的约为丙烯量的3 3倍倍(mol),(mol),在反应温度下在反应温度下MoMo和和BiBi因挥发损失因挥发损失 严重。严重。 P-Mo-Bi-Fe-Co-Ni-K-O/SiOP-Mo-Bi-Fe-Co-Ni-K-O/SiO2 2, ,德国德国KnapsackKnapsack公司在公司在Mo-BiMo-Bi中引入中引入FeFe后再后再 经改良研制而成的经改良研制而成的。BiBi是催化活性的关键组分是催化活性的关键组分, ,不含不含BiBi的催化剂的催化剂, ,丙烯丙烯 腈的收率很低腈的收率很低(6%(6%15%);Fe15%);Fe与与BiBi适当的配

25、合不仅能增加丙烯腈的收率适当的配合不仅能增加丙烯腈的收率, , 而且有降低乙腈生成量的作用而且有降低乙腈生成量的作用;Ni;Ni和和CoCo的加入起抑制生成丙烯醛和乙醛的加入起抑制生成丙烯醛和乙醛 的副反应的作用的副反应的作用; ;K K改变改变催化剂表面的酸度催化剂表面的酸度, ,抑制深度氧抑制深度氧化，化， FeFe3 3CoCo4.5 4.5Ni Ni2.5 2.5Bi Bi1 1MoMo12 12P P0.50.5Ke(e=0 Ke(e=00.3)0.3)。 催化剂体系-Sb系 6060年代中期用于工业生产年代中期用于工业生产, ,有有SbSb-U-O-U-O、SbSb- -SnSn-

26、O-O和和SbSb-Fe-O-Fe-O 等等。SbSb-U-O-U-O催化剂活性很好催化剂活性很好, ,丙烯转化率和丙烯腈丙烯转化率和丙烯腈收率较收率较 高高, , 具有具有放射性放射性, ,废催化剂处理困难废催化剂处理困难, , 已已不采用不采用。 SbSb-Fe-O-Fe-O催化剂由日本化学公司开发催化剂由日本化学公司开发成功。催化剂成功。催化剂中中Fe/Fe/SbSb 比为比为111(1(molmol) )，XRDXRD表明催化剂表明催化剂的主体是的主体是FeSbOFeSbO4 4, ,还有少还有少 量的量的SbSb2 2O O4 4。丙烯腈收率。丙烯腈收率75%,75%,副产乙腈生成量

27、甚副产乙腈生成量甚少，添加少，添加V V、 MoMo、W W等可改善该催化剂的耐还原性。等可改善该催化剂的耐还原性。 氨氧化工艺 丙烯和氨的配比 丙烯和氧的配比 丙烯和水蒸气的配比 反应温度 反应压力 接触时间 丙烯腈：丙烯腈：分子中含有碳分子中含有碳- -碳双键碳双键 和腈基，化学性质很活泼和腈基，化学性质很活泼 丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、甲基 丙烯酸酯、醋酸乙烯酯等为，用丙烯酸酯、醋酸乙烯酯等为，用 量量5%5%10%10%，可减少，可减少 聚丙烯腈分聚丙烯腈分 子间力，消除其脆性，从而可纺子间力，消除其脆性，从而可纺 制成具有适当弹性的合成纤维制成具有适当弹性的合成纤维 腈纶纤维。腈纶纤维

28、。 第三单体：第三单体：用量很少，一般用量很少，一般 低于低于5%5%，主要改进腈纶纤维的染色，主要改进腈纶纤维的染色 性能，多是带有酸性基团的乙烯基性能，多是带有酸性基团的乙烯基 单体如乙烯基苯磺酸、甲基丙烯酸单体如乙烯基苯磺酸、甲基丙烯酸 、甲叉丁二、甲叉丁二 酸等；或是带有碱性基酸等；或是带有碱性基 团的乙烯基单体如团的乙烯基单体如2-2-乙烯基吡啶、乙烯基吡啶、 2-2-甲基甲基-5-5乙烯基吡啶等。乙烯基吡啶等。 生产原理生产原理 聚合机理聚合机理引发剂引发剂工业聚合方法工业聚合方法 生产原理生产原理 聚丙烯腈生产方法 生产工艺生产工艺 1 2 3 46 78 9 10 12 5 1

29、1 12 13 14 15 15 15 AIBNTUD 溶剂及溶剂及 衣康酸衣康酸 丙烯腈丙烯腈 丙 烯 酸 甲丙 烯 酸 甲 酯酯 异丙醇异丙醇 聚 合 物 溶聚 合 物 溶 液液 生产工艺生产工艺 聚合釜来聚合釜来 去单体喷去单体喷 淋冷凝器淋冷凝器 进料进料 出料出料 冷水冷水冷水冷水 热水热水 热水热水 排污排污 热水热水 热水热水 排污排污 夹套夹套 视镜视镜 视镜视镜 伞伞 搅拌器搅拌器 电动机电动机 进料温度控制器进料温度控制器 夹套用蒸汽夹套用蒸汽 盘管加热盘管加热 去浆液混合贮槽去浆液混合贮槽 聚合釜聚合釜 生产工艺生产工艺 123 4 5 6 7 8 9 10 11 洗涤水

30、洗涤水 聚合体聚合体 低压蒸汽低压蒸汽 聚合体淤浆聚合体淤浆 回收单体回收单体 NaOH 水溶液水溶液 含单体的含单体的 聚合物浆液聚合物浆液 生产工艺生产工艺 可以采用水溶性氧化可以采用水溶性氧化- -还原引发体系引发，使聚合在还原引发体系引发，使聚合在 30305050之间甚至更低温度下进行，所得产物色泽较白；之间甚至更低温度下进行，所得产物色泽较白； 反应热容易移出，便于控制聚合温度，产物相对分子质量反应热容易移出，便于控制聚合温度，产物相对分子质量 分布较窄；聚合速度快，粒子大小均一，聚合转化率比较分布较窄；聚合速度快，粒子大小均一，聚合转化率比较 高，聚合物含水率低，浆液好处理，对纺

31、丝溶剂高，聚合物含水率低，浆液好处理，对纺丝溶剂- -硫氰酸硫氰酸 钠浓水溶液纯度的要求低于一步法，回收工序简单。钠浓水溶液纯度的要求低于一步法，回收工序简单。 腈纶纺丝 干法 湿法 干湿法 熔法 冻胶法 纺丝纺丝 共聚物纺丝共聚物纺丝 湿法纺丝湿法纺丝 干法纺丝干法纺丝生产长丝生产长丝 生产短丝生产短丝 干法纺丝 （dry spinning）工艺原理 溶溶液干法纺丝是历史上最早制备化学纤维的成形方法。液干法纺丝是历史上最早制备化学纤维的成形方法。 18841884年世界上第一根人造丝年世界上第一根人造丝纤维素硝酸酯纤维纤维素硝酸酯纤维就是就是 用干法成形的。用干法成形的。 目前世界上干纺的主

32、要产品是目前世界上干纺的主要产品是 首先以首先以DMFDMF为溶剂生产的聚丙烯腈长纤维；为溶剂生产的聚丙烯腈长纤维； 其次以其次以丙酮为溶剂的醋酯纤维丙酮为溶剂的醋酯纤维香烟滤嘴丝束。香烟滤嘴丝束。 干法纺丝工艺流程干法纺丝工艺流程 纺丝液由计量泵输送到纺丝液由计量泵输送到 喷丝头喷丝头 经喷丝孔挤出的纺丝经喷丝孔挤出的纺丝 细流进入垂直甬道与细流进入垂直甬道与 热气流接触热气流接触 在热气流中随着溶剂的在热气流中随着溶剂的 挥发，丝中聚合物浓度挥发，丝中聚合物浓度 升高，丝条固化，升高，丝条固化， 丝条以一定的速度卷取，丝条以一定的速度卷取， 使丝条拉伸细化而形成初使丝条拉伸细化而形成初 生

33、纤维生纤维 干法纺丝干法纺丝 湿法纺丝（wet spinning)工艺原理 定义：湿法纺丝将高聚物在溶剂中配成纺丝原液 （成纤聚合物的浓溶液）后，然后把原液经过滤、 脱泡，通过计量泵从喷丝头挤出，在凝固浴的作用 下，粘液细流内的溶剂扩散以及凝固剂向粘液细流 中渗透，经过适当的喷丝头拉伸形成初生纤维的方 法。 腈纶、维纶、粘胶纤维、氨纶、氯纶和芳纶采用湿法纺丝。 69 70 湿法纺丝工艺流程 湿法纺丝要求事先把聚合物制成纺丝原液（成湿法纺丝要求事先把聚合物制成纺丝原液（成 纤聚合物的浓溶液），然后使原液过滤、脱泡，并纤聚合物的浓溶液），然后使原液过滤、脱泡，并 经计量泵精确计量后进入浸泡在凝固浴

34、中的喷丝头。经计量泵精确计量后进入浸泡在凝固浴中的喷丝头。 由喷丝孔挤出的原液细流与凝固浴之间进行质量交由喷丝孔挤出的原液细流与凝固浴之间进行质量交 换，换，交换的结果使原液细流的低分子组分的组成发交换的结果使原液细流的低分子组分的组成发 生变化，导致聚合物析出成为溶剂含量较高的凝胶生变化，导致聚合物析出成为溶剂含量较高的凝胶。 在进一步脱溶剂化的同时，发生了凝胶的脱水收缩在进一步脱溶剂化的同时，发生了凝胶的脱水收缩 并转变成流动性很差的初生纤维。并转变成流动性很差的初生纤维。 71 纺丝包括的工序是：纺丝包括的工序是： (1)(1)制备纺丝原液；制备纺丝原液； (2)(2)将原液从喷丝孔压出

35、形成细流；将原液从喷丝孔压出形成细流； (3)(3)原液细流凝固成初生纤维；原液细流凝固成初生纤维； (4)(4)初生纤维卷装或直接进行后处理。初生纤维卷装或直接进行后处理。 72 特点：特点：湿法纺丝的湿法纺丝的纺丝速度较低纺丝速度较低，一般为，一般为5050 100m/min100m/min，而，而喷丝板的孔数喷丝板的孔数较熔体纺丝较熔体纺丝多多，一般达，一般达 4000400020002000孔。湿法纺丝得到孔。湿法纺丝得到纤维截面大多呈非圆纤维截面大多呈非圆 形形，且，且有较明显的皮芯结构有较明显的皮芯结构，这主要是由凝固液的，这主要是由凝固液的 固化作用而造成的。固化作用而造成的。

36、湿法纺丝的缺点是湿法纺丝的缺点是工艺流程复杂，投资大、纺丝速工艺流程复杂，投资大、纺丝速 度低，生产成本较高。度低，生产成本较高。一般在短纤维生产时，可采一般在短纤维生产时，可采 用多孔喷丝头或级装喷丝孔来提高生产能力，从而用多孔喷丝头或级装喷丝孔来提高生产能力，从而 弥补纺丝速度低的缺陷。弥补纺丝速度低的缺陷。 73 异形截面纤维 经一定几何形状（非圆型）的喷丝孔纺制 的具有特殊横截面形状的化学纤维。也称 “异形截面纤维”。 合成纤维制成截面畸形的纤维。像天然纤 维那样，使它们呈现三角形、星形、多叶 形等，也可以是异形中空纤维，或者是复 合异形纤维。 异形截面合成纤维 蚕丝的闪光来源于它的断

37、面呈三角形。在光的 照射下，由于折光率不一样，折射出来的光线 炫目多彩。 仿生学的成果：闪色围巾、闪光人造狐毛皮、 可以乱真的人造貂皮、银枪大衣呢，归因于异 形纤维。 五星形、豆形截面的涤纶异形纤维混纺成织物， 由于间隙多，可使织物具有良好的透气性，可 提高10%20%。 异形纤维中的“T”、“Y”型截面纤维，由于 其表面积大，可用作空气净化材料。 异形纱图片 扁平纱扁平纱 异形纱图片 “+ +”字纱字纱 异形纱图片 三孔中空纱 异形纱图片 四孔中空纱 异形纱图片 “米”字纱 异形纱图片 中空 纱 异形截面纤维特点 光学效应好，特别是三角形纤维，具有小 棱镜般的分光作用，能使自然光分光后再 度

38、组合，给人以特殊的感觉。 表面积大，能增强覆盖能力，减小织物的 透明度。还能改善圆环纤维易起球的不足。 因截面呈特殊形状，能增强纤维间的抱合 力，改善纤维的蓬松性和透气性。 抗抽丝性能优于圆形纤维。 常用的物性指标-线密度（纤度） 在法定计量单位中，表示纤维粗细程度的两的名 称为“线密度”，在我国化学纤维工业中，旧称 “纤度”。 线密度的单位名称为特，符号为tex，其1/10称分 特，符号记为dtex。 10000m长纤维质量的克数即为该纤维的分特数。 旦尼尔（Denien简称旦）和公制支数（简称公支） 为非法定计量单位，以后不单独使用。 特数=1000/公制支数 特数0.11*旦尼尔数 常用

39、相对强度表示化学纤维的断裂强度。 即纤维在连续增加负荷的作用下，直至断 裂所能承受的最大负荷与纤维的线密度之 比。单位为厘牛/分特（CN/dtex）。 断裂强度是反映纤维质量的一项重要指标， 断裂强度高，纤维在加工过程中不易断头， 绕辊，纱线和织物的牢度高，但断裂强度 太高，纤维刚性增加，手感变硬。 常用的物性指标-断裂强度 纤维的断裂伸长率一般用断裂时的相对伸长率，即 纤维在伸长至断裂时的长度比原来长度增加的百分 数表示： Y=（L-L0）/L0*100% L0纤维原长；L纤维 伸长至断裂时的强度。 断裂伸长率是一种反映纤维韧性的指标。对于衣着 用长丝，伸长率愈大，手感愈柔软，后加工中毛丝、

40、 断头较少；但过大时，织物易变形。对于工业用长 丝，伸长率愈小，其最终产品不易变形。 常用的物性指标-断裂伸长 条干不匀率是一种表示长丝条干均匀度的 指标，用CV值（变异系数）或U(Uster%)表 示。这项指标对预取向丝和拉伸丝尤为重 要。 长丝条干不匀，在加工过程中容易产生毛 丝和染色不匀。 常用的物性指标-条干不匀率 运行中的卷绕头 POY生产现场生产现场 1 1、显微镜法：、显微镜法：利用显微镜配合切片方法观察纤维的利用显微镜配合切片方法观察纤维的 纵向外观和横截面形状来鉴别纤维纵向外观和横截面形状来鉴别纤维 补充、补充、合成合成纤维的鉴别纤维的鉴别 掌握好：掌握好：烟、焰、味、灰烟、

41、焰、味、灰 配置配置A、B两种试剂两种试剂 A：3g KI（60mL水）水）+1g I2 （40mL水），放置几分钟，水），放置几分钟， 滤去溶液中过剩的滤去溶液中过剩的I2 ； B：两份甘油，先加入一份水，再加入三份硫酸；：两份甘油，先加入一份水，再加入三份硫酸； 鉴别过程鉴别过程：A 2份份+B 1份充分混合，把待测纤维放入，份充分混合，把待测纤维放入，1min 后取出用清水洗净，观察纤维的颜色。后取出用清水洗净，观察纤维的颜色。 重点：重点：合成纤维的种类合成纤维的种类 和鉴别方法和鉴别方法 我国腈纶生产情况 腈纶需求量大 为增加 成为腈纶的最 大输入国 世界各国腈纶生产情况 世界腈纶生产力 变化不大0.8% 中国腈纶的生产 持续增加 产品结构调整， 产品差异化生产 腈 纶 生产 工 艺总结 我国已有 工艺： DMF， NaSCN， DMAc 发展方向： DMAc 存在问题原因 世界腈纶价格 持续增长 对进口的依存 度降低，但是