浅谈对化学纤维的认识

1、浅谈对化学纤维的认识班级：高分子材料 1241姓名：夏雨婷学号：1213380129日期：2014/6/7 目目 录录1 聚酰胺纤维的概述聚酰胺纤维的概述.11.1 聚酰胺的介绍.11.1.1 发展历史介绍 .11.1.2 聚酰胺纤维的定义 .11.2 聚酰胺纤维的应用种类.21.2.1 聚酰胺种类.21.2.2 纤维主品种.21.2.3 棉纶品种.31.2.4 聚酰胺纤维的应用 .31.3 聚酰胺的命名分类.61.4 棉纶的性能及用途.61.4.1 性能.61.4.2 用途.82聚酰胺纤维的工艺流程及流程图聚酰胺纤维的工艺流程及流程图.92.1 聚酰胺纤维的纺丝.92.1.1 棉纶 6 纺前

2、处理及切片干燥 .92.1.2 聚酰胺的纺丝特点 .92.2 聚酰胺工艺流程.92.2.1 聚酰胺短纤维的后加工工艺流程.92.2.2 聚酰胺长丝纤维的后加工工艺流程.92.2.3 聚酰胺弹力丝的后加工工艺流程.92.2.4 聚酰胺膨胀体长丝加工工艺流程.102.2.5 聚酰胺 BCT 短纤维加工工艺流程 .102.3 聚酰胺的流程图.102.3.1 聚酰胺短纤维流程图 .102.3.2 尼龙 66 长丝流程图 .103.聚酰胺纤维的应用前景和发展聚酰胺纤维的应用前景和发展.103.1 改性尼龙发展趋势.103.2 棉纶发展前景.114.结论结论 .1211 聚酰胺纤维的概述1.1 聚酰胺的介

3、绍1.1.1 发展历史介绍聚酰胺纤维是世界上最早实现工业化生产的合成材料，也是化学纤维的主要品种之一。聚酰胺纤维，俗称耐纶,也称尼龙,中国称锦纶。聚酰胺纤维可以与棉、羊毛及其他纺织纤维混纺，以提高产品的强度和耐磨性。棉纶是以聚酰胺为原料经熔融纺丝及后加工而制得得纤维。聚酰胺是由聚合物的单体己内酰胺或单体尼龙 66 盐经聚合、缩聚而成。棉纶是我国 50 年代末研究生产后命名的，国际上称为尼龙。棉纶品种较多，主要有棉纶 6、棉纶 66。 棉纶纤维是世界上最早投入工业化生产的合成纤维，棉纶 66、棉纶 6 在 1935 年、1938 年分别由美国、德国研究成功，四年后开始工业化生产。随后在 7080

4、 年代得到了迅速的发展，面前呈稳定增长趋势。2003 年世界棉纶产量 393 万吨。 我国棉纶工业起步于 20 世纪 50 年代。1956 年丛原民主德国引进尼龙 6 技术和设备，60 年代建成了一批小型尼龙 6 工厂；70 年代又引进了法国和日本的技术和设备，分别在辽阳和平顶山建设了具有一定规模的棉纶 66 长丝、帘子布工厂。8090 年代后，又新建和改造了一批棉纶纤维企业。目前我国棉纶产量已达到 67 万吨左右。 1.1.2 聚酰胺纤维的定义聚酰胺纤维是指其分子主链由酰胺键（-NHCO-）连接起来的一类合成纤维。各国的商品名称不同，我国称聚酰胺纤维为“棉纶” ，美国称“尼龙” （Nylon

5、） ，前苏联称“卡普隆” （Kapron） ，德国称“贝纶” （Perlon） ，日本称“阿米纶” （Amilan）等。21.2 聚酰胺纤维的应用种类1.2.1 聚酰胺种类 聚酰胺的品种很多，主要有PA6、PA66、PA11、PA12、PA610、PA612、PA1010、PA46、尼龙 6T、尼龙 9T 和 MXD6等。目前工业化生产及应用最广泛的仍以聚酰胺 66 和聚酰胺 6 为主，两者产量约占聚酰胺纤维的 98%。聚酰胺 66 约占聚酰胺纤维总产量的 69%。我国聚酰胺 66 的产量约占 60%，聚酰胺 6 的产量约占 40%左右。聚酰胺一般可由氨基酸缩聚，内酰胺开环聚合或者由相应的二元

6、酸与二元酰胺缩聚而成，属逐步聚合反应。 脂肪族聚酰胺 半芳香族聚酰胺 聚酰胺种类 全芳香族聚酰胺 含杂环芳香族聚酰胺 脂环族聚酰胺1.2.2 纤维主品种纤维名称单体或原料分子结构国内通用名称聚酰胺 4丁内酰胺-(NH(CH2)3CO）n-棉纶 4聚酰胺 6己内酰胺-(NH(CH2)5CO)n-棉纶 6聚酰胺 77-氨基庚酸-(NH(CH2)6CO)n-棉纶 7聚酰胺 8辛内酰胺-(NH(CH2)7CO)n-棉纶 8聚酰胺 99-氨基壬酸-(NH(CH2)8CO)n-棉纶 9聚酰胺 1111-氨基十一酸-(NH(CH2)10CO)n-棉纶 11聚酰胺 12十二内酰胺-(NH(CH2)11CO)n

7、-棉纶 12聚酰胺 66己二胺和己二酸-(NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO)n-棉纶 663聚酰胺 610己二胺和葵二酸-(NH(CH2)6NHCO(CH2)8CO)n-棉纶 610聚酰胺 1010葵二胺和葵二酸-(NH(CH2)10NHCO(CH2)8CO)n-棉纶 1010聚酰胺 6T己二胺和对苯二甲酸-(NH(CH2)6NHCOC6H5CO)n-棉纶 6TMXD6间苯二甲胺和己二酸-(NHCH2C6H5CH2NHCO(CH2)4CO)n-MXD6凯纳 1（Qiana）（PSCM-12）二（4-氨基环己烷）甲烷和十二二酸-(NHC6H5CH2C6H5NHCO(CH2)10CO)n-

8、聚酰胺 612己二胺和十二二酸-(NH(CH2)6NHCO(CH2)10CO)n-棉纶 6121.2.3 棉纶品种棉纶品种中，棉纶 6、棉纶 66 是聚酰胺纤维的两个最主要、产量最大的品种，占棉纶的 98%，我国棉纶 66 的产量占 60%，棉纶 6 的产量占 40%。 棉纶品种大体上可分为棉纶短纤维、棉纶长纤维丝。 普通型棉型/毛型/地毯型/短绒型短纤维 高拉伸（高强） 单丝/鬃丝/拉伸丝/工业丝长丝 变形丝假捻变形丝/空气变形丝1.2.4 聚酰胺纤维的应用汽车 AUTOMOTIVE部件聚酰胺4ITEMPOLYAMIDE散热器风扇RADIATOR fanPA-6-PA66modifie-PA

9、 glass filled挺杆罩Tappet coverPA66 glass filled mineral filled mix散热器浴缸Radiator tubsPA66 glass filled30-35%，stabilized头盖Head coverPA66 glass filled30-40%，stabilized进气歧管Air suction ductPA66 glass filled35%，stabilized空气滤清器壳体Air filter housingPA66 glass filled，stabilized发电机盖Alternator coverPA66 glass fil

10、led制动助力器身Brake booster bodyPA66 glass filled，stabilized阀门齿轮Valves gearsPA66 glass filled45%，self lubricant电器外壳Electric housingPA66 glass filled压缩空气阀体PA66 glass filled30-35%Compressed air valve body连接器和通勤阀Connector and commutersPA66冷却排管 Cooling gridPA66 glass filled30%进气口Air intakePA66 glass filled皮瓣

11、PA66 glass filled30%5Flaps液体储罐Liquid tanksPA66 glass filled30%盖和门煤气罐Cover and door gas tankPA66 glass filled and mineral filled mix测镜体Side mirrors bodyPA6 or PA66 glass filled座椅主体Seats main bodyPA66 glass filled，modified座椅滑轨Seats railsPA6 or PA66 glass filled手柄和杠杆Handles and leversPA66主开关Main switch

12、esPA6 or PA66窗把手Windows handlePA66门把手Door handlesPA6 glass filled油门踏板Gas pedalPA6 glass filled35%，modified紧固件 FastenersPA6气体过滤器Gas filterPA6 natural轮毂轮毂盖Hub wheel coverPA66 glass filled and mineral filled家用电器HOUSEHOLD APPLIANCE部件聚酰胺6ITEMSPOLYAMIDE洗碗机泵体Dish washer pump bodyPA6 or PA66 glass filled，st

13、abilized电阀PA66 glass filled30-35%，stabilized1.3 聚酰胺的命名分类 （1）由内酰胺开环聚合的尼龙，称为尼龙 n，简写为 PAn。通式为：（-NH-（CH2）n-1-CO-）p 如 -及内酰胺开环聚合得到的聚合物，称为 PA6，-氨基十一酸合成的聚合物微PA11。 （2）由二元胺和二元酸缩聚得到的聚合物，称为尼龙 mn，简写为 PAmn，m 为重复单元二元胺的碳原子数，n 为重复单元中二元酸的碳原子数，通式为：（-NH-（CH2）-NH-CO-（CH2）n-2-CO-）p 如 1,6-己二胺和 1,6-己二酸缩聚所得聚合物称为 PA66。1,4-丁二

14、胺和 1,6-己二酸缩聚得到的聚合物称为 PA46。 （3）用重复的二胺或二酸的简称表示 如间苯二甲胺简称 MXDA，间苯二甲胺与二酸合成的聚合物称为尼龙 MXD6；对苯二甲酸英文名为 Terephthalic Acid，己二胺和对苯二甲酸合成的聚合物称为 6T，壬二胺和对苯二甲酸合成的聚合物称为 9T。 （4）共聚尼龙是用上述方法命名的尼龙名称组合的，主要成分的尼龙名称放在前面。 如尼龙 6 和尼龙 66 的共聚尼龙称为 6/66；若主要成分为尼龙 66，则称为 66/6。1.4 棉纶的性能及用途1.4.1 性能 （1）耐磨性：棉纶耐磨性强，聚合成纤维之首，比棉花高 10 倍，比羊毛高 20

15、 倍，最适合做袜子、绳索等。 （2）强度：棉纶强度高于天然纤维，比棉花高 12 倍，比羊毛高 45 倍，适于做7轮胎帘子线、绳索等。 （3）弹性：棉纶弹性高，耐多次变形和疲劳性接近涤纶，比棉花高 78 倍。 （4）吸湿性：棉纶有良好的吸湿性，染色性能较好，可使用酸性染料、分散染料等染色。（5）密度：十六大纶（涤、棉、腈、丙、维、氯纶）中除丙纶、腈纶外最轻的一种，比棉花轻 35%，比粘胶纤维 25%，用同样重量的纤维可织出较多的织品。（6）化学稳定性：有良好的耐蛀、耐腐蚀性能。一般条件下，棉纶能耐乙醚、碱液、肥皂液等的侵蚀，同时也不怕蛀虫。（7）吸湿性差和染色性：棉纶的缺点之一是吸湿性差（但优于

16、涤纶） ，经摩擦后易产生静电现象，吸附灰尘，并且易铲铲“小球” 、勾丝等弊病，影响外观。但其组织易洗快干。棉纶的染色性较好，可用酸性染料、分散性染料染色。（8）耐光性和耐热性:棉纶的耐热性与耐光性均不及涤纶，其熨烫温度应控制在140 摄氏度以下。 棉纶的主要缺点是：耐热性、耐光性较差；在日光中长期暴露，强度下降，纤维变黄。 棉纶 66、棉纶 6 性能基本相似。棉纶 6 可染性优于棉纶 66。因而有各自的应用领域。玻璃纤维增强 PA在 PA 加入 30% 的玻璃纤维，PA 的力学性能、尺寸稳定性、耐热性、耐老化性能有有明显提高，耐疲强度是未增强的 2.5 倍。玻璃纤维增强 PA 的成型工艺与未增

17、强时大致相同，但因流动较增强前差，所以注射压力和注射速度要适当提高，机筒温度提高 10-40。由于玻纤在注塑过程中会沿流动方向取向，引起力学性能和收缩率在取向方向上增强，导致制品变形翘曲，因此，模具设计时，浇口的位置、形状要合理，工艺上可以提高模具的温度，制品取出后放入热水中让其缓慢冷却。另外，加入玻纤的比例越大，其对注塑机的塑化元件的磨损越大，最好是采用双金属螺杆、机筒。阻燃 PA由于在 PA 中加入了阻燃剂，大部分阻燃剂在高温下易分解，释放出酸性物质，对金属具有腐蚀作用，因此，塑化元件（螺杆、过胶头、过胶圈、过胶垫圈、法兰等）需镀硬铬处理。工艺方面，尽量控制机筒温度不能过高，注射速度不能太

18、快，以避免因胶料温度过高而分解引起制品变色和力学性能下降。透明 PA8具有良好的拉伸强度、耐冲击强度、刚性、耐磨性、耐化学性、表面硬度等性能，透光率高，与光学玻璃相近，加工温度为 300-315 ，成型加工时，需严格控制机筒温度，熔体温度太高会因降解而导致制品变色，温度太低会因塑化不良而影响制品的透明度。模具温度尽量取低些，模具温度高会因结晶而使制品的透明度降低。耐候 PA在 PA 中加入了碳黑等吸收紫外线的助剂，这些对 PA 的自润滑性和对金属的磨损大大增强，成型加工时会影响下料和磨损机件。因此，需要采用进料能力强及耐磨性高的螺杆、机筒、过胶头、过胶圈、过胶垫圈组合。聚酰胺分子链上的重复结构

19、单无是酰胺基的一类聚合物。1.4.2 用途 民用丝 棉纶 装饰用丝 工业用丝（1） 民用丝由于棉纶具有良好的弹性、强力、耐磨、易染色等性能，大量用于服装、袜子、床上用品以及箱包、袋、伞、绳等物品。在这一领域中，棉纶 6 占 70%左右，棉纶 66占 30%左右。由于棉纶 66 具有高强力、高耐磨性能，因而在制作箱包、地毯、绳、袋、伞等物品要优于棉纶 6。（2） 装饰用丝 棉纶主要用于窗帘布、家居装饰和地毯。由于棉纶膨胀纱具有三维卷曲特性，因此回弹和蓬松性好、抗倒伏性好、染色性好。纤维还可以制成阻燃、抗静电、抗菌等材料。加工簇绒地毯较美观、厚实、丰满、脚感舒适，可与纯羊毛地毯媲美，丙纶地毯无法与

20、之相比。（3） 工业用丝棉纶主要用于轮胎帘子线、传送带、安全带、造纸用毛毯、工业用呢毯，以及渔网、绳索等。随着汽车工业的发展，轮胎帘子线将会有更大的需求空间。92聚酰胺纤维的工艺流程及流程图2.1 聚酰胺纤维的纺丝2.1.1 棉纶 6 纺前处理及切片干燥（1）直接纺丝纺前脱单体为了实施连续聚合直接纺丝，纺前可以设置单体抽吸装置。去除熔体中大部分单体以后，再送去纺丝，以保证纺丝过程的正常进行和纤维质量。（2）切片纺丝-切片萃取萃取过程是水分子不断渗透到切片内部，低分子物质不断从切片中扩散出来并溶解在热水中的过程。萃取后切片中的低分子无含量可下降到 1.5%2.0%，达到纺丝要求。（3）切片干燥

21、2.1.2 聚酰胺的纺丝特点（1）纺丝温度、速度和冷却成型条件（2）取向丝的取向度及卷绕张力（3）纺丝速度对卷绕丝结构和性能的影响2.2 聚酰胺工艺流程2.2.1 聚酰胺短纤维的后加工工艺流程集束拉伸洗涤上油卷曲切断开毛干燥定型打包2.2.2 聚酰胺长丝纤维的后加工工艺流程POY 丝筒导丝器喂入罗拉热盘热板拉伸盘钢丝圈环锭加捻卷绕筒管DT 丝2.2.3 聚酰胺弹力丝的后加工工艺流程拉伸丝加捻、热定型和解捻 络筒 合股并捻上油 预取向丝内拉伸加捻、热定型和解捻 倒框成绞10整理包装成品 放置平衡2.2.4 聚酰胺膨胀体长丝加工工艺流程纺丝热拉伸热喷气变形空气冷却卷绕变形地毯长丝筒子2.2.5 聚

22、酰胺 BCT 短纤维加工工艺流程纺丝热拉伸热喷气变形空气冷却切断打包BCF 短纤维2.3 聚酰胺的流程图2.3.1 聚酰胺短纤维流程图 聚合 纺丝 打包单体 聚酰胺 初生纤维 短纤维产品 纺丝 切片 干燥处理 熔融 初生纤维集束拉伸卷曲定型切断水洗干燥2.3.2 尼龙 66 长丝流程图尼龙 66 盐 铸带/切粒机切片 溶解锅预缩聚反应器后缩聚反应器水 纺丝机纤维3.聚酰胺纤维的应用前景和发展3.1 改性尼龙发展趋势尼龙作为工程塑料中最大最重要的品种，具有很强的生命力，主要在于它改性后实现高性能化，其次是汽车、电器、通讯、电子、机械等产业自身对产品高性能的要求越来越强烈，相关产业的飞速发展，促进

23、了工程塑料高性能化的进程，改性尼龙未来发展趋势如下。11高强度高刚性尼龙的市场需求量越来越大，新的增强材料如无机晶须增强、碳纤维增强 PA 将成为重要的品种，主要是用于汽车发动机部件，机械部件以及航空设备部件。尼龙合金化将成为改性工程塑料发展的主流。尼龙合金化是实现尼龙高性能的重要途径，也是制造尼龙专用料、提高尼龙性能的主要手段。通过掺混其他高聚物，来改善尼龙的吸水性，提高制品的尺寸稳定性，以及低温脆性、耐热性和耐磨性。从而，适用车种不同要求的用途。纳米尼龙的制造技术与应用将得到迅速发展。纳米尼龙的优点在于其热性能、力学性能、阻燃性、阻隔性比纯尼龙高，而制造成本与普通尼龙相当。因而，具有很大的

24、竞争力。用于电子、电气、电器的阻燃尼龙与日俱增，绿色化阻燃尼龙越来越受到市场的重视。抗静电、导电尼龙以及磁性尼龙将成为电子设备、矿山机械、纺织机械的首选材料。加工助剂的研究与应用，将推动改性尼龙的功能化、高性能化的进程。综合技术的应用，产品的精细化是推动其产业发展的动力。3.2 棉纶发展前景 世界棉纶总量居合成纤维第二位，目前棉纶产量在 393 万吨左右，我国棉纶产量67 万吨左右。国内棉纶在过去十年中占合成纤维比例一直在 5%10%左右，估计这一比例在本世纪初期将不会有较大变化。2005 年棉纶需求为 70 吨以上。 国外棉纶消费在 20 世纪 80 年代后，已从服用转为工业、产业用为主，其

25、中发达国家在消费结构上的顺序为：工程塑料、装饰用簇绒地毯、工业用丝及帘子线，最后为服用的细旦丝。根据我国国情分析，21 世纪国内消费结构以装饰用 BCF 膨体纱、工业用丝及汽车帘子线为主，随着人们生活水平的提高，民用棉纶丝、无纺布等针织织物仍会保持平衡增长势头。 目前，国内棉纶纺丝规模不论是长丝、短丝，还是帘子线，在万吨级以上的只占10%左右，技术落后的小聚合、普通纺、小卷装等仍占一定比例，已无法适应先进的喷水织机需求；棉纶生产所用的合成纤维单体原料，虽然引进了几套大型生产装置，但由于工艺流程复杂，副产品难以有效利用，因而在建设的同时，就要开始进行技术改造。所以在 21 世纪，首先要采用先进的

26、工艺技术，加大集中缩聚生产规模，成为12原料生产基地，为纺丝提供充足的 PA 切片；加大高速纺丝生产比例；在扩大连续聚规模的同时，也要有一定比例的间歇缩聚规模，为棉纶生产提供更多的特殊品种原料。在今后建设单体原料生产基地时，要选用先进的工艺路线，如丁二烯法生产路线。我国棉纶服装、衬里等占有一定的出口比例，要发挥这一优势，提高织物的上、下游生产技术，加大联产规模 ，生产出高档次的出口产品， ，占领国际市场。 纵观棉纶发展前景，是仅次于涤纶品种的合成纤维，因此占有极其重要的位置。在稳定增长民用丝的前提下，加大工业用丝和产业应用领域的开发，是 21 世纪棉纶发展的重点。4.结论人们对尼龙并不陌生，在

27、日常生活中尼龙制品比比皆是，但是知道它历史的人就很少了。尼龙是世界上首先研制出的一种合成纤维。尼龙的合成奠定了合成纤维工业的基础，尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新。用这种纤维织成的尼龙丝袜既透明又比丝袜耐穿，1939 年 10 目 24 日杜邦在总部所在地公开销售尼龙丝长袜时引起轰动，被视为珍奇之物争相抢购。很多底层女人因为买不到丝袜，只好用笔在腿上绘出纹路，冒充丝袜。人们曾用“象蛛丝一样细，象钢丝一样强，象绢丝一样美”的词句来赞誉这种纤维，到 1940 年 5 月，尼龙纤维织品的销售遍及美国各地。从第二次世界大战爆发直到 1945 年，尼龙工业被转向制降落伞、飞机轮胎帘子布、军服等军工产品。

28、由于尼龙的特性和广泛的用途，第二次世界大战后发展非常迅速，尼龙的各种产品从丝袜、衣服到地毯、绳索、渔网等，以难以计数的方式出现。尼龙是三大合成纤维之一。尼龙（英语 Nylon）是一种人造的高分子聚合物。1935 年 2 月 28 日杜邦公司的华莱士卡卡罗瑟斯在美国威尔明顿发明了这种塑料。1938 年尼龙正式上市，最早的尼龙制品是尼龙制的牙刷的刷子（1938 年 2 月 24 日开始出售）和妇女穿的尼龙袜（1940 年 5 月 15 日上市）。今天，尼龙纤维是多种人造纤维的原材料。硬的尼龙被用在建筑业中。用尼龙制成的热气球，可以做得很大。尼龙这个词虽然非常普及，但从未被用做商标或受到商标保护。第二次世界大战期间盟军使用尼龙做的降落伞（此前一般用亚洲丝绸制作），此外轮胎、帐篷、绳索等其它军事物资也用尼龙制造。它甚至被用来制造印刷美国货币的纸。战争开始时棉花占纤维原料的 80%，其它 20%主要是木纤维。1945 年 8 月时，棉花的比例降低到 75%，而人造纤维的比例已上升到 25%。由于尼龙具有很多的特性，因此，在汽车、电气设备、机械部构：、交通器材、纺织