腈纶第五次课

1、三、三、 干纺纤维的后加工过程干纺纤维的后加工过程 （post processing of dry-spinning fiber）1、工艺流程（、工艺流程（process flow） 长丝长丝(filament)：原丝原丝(as-spun fiber) 集束集束(tow collecting) 水洗牵伸水洗牵伸(water flushing and drawing) 上油上油(oiling) (9098) 丝束罩冷却丝束罩冷却(cooling) 蒸汽箱蒸汽箱(steamer) (加热到卷曲温度加热到卷曲温度) (由由96冷却到冷却到65以下以下)卷曲卷曲 (crimping) （盛丝桶）（盛丝

2、桶）(tow can)链板干燥机链板干燥机(chain-plank dryer)装箱出厂装箱出厂(packing)含水小于含水小于0.5%短纤维短纤维(staple fiber)原丝原丝(as-spun fiber) 集束集束(tow collecting) 水洗牵伸水洗牵伸(water flushing and drawing) 上油上油(oiling) (9098)丝束罩冷却丝束罩冷却(cooling) 蒸汽箱蒸汽箱(steamer)(由由96冷却到冷却到65以下以下)卷曲卷曲 (crimping) 热定型（热定型（heat setting） 切断切断(cutting)短纤维喂入器短纤维喂

3、入器 (feeding device of staple fiber)链板干燥机链板干燥机(chain-plank dryer) 输送输送(conveying) （135145 汽蒸、干燥、冷却汽蒸、干燥、冷却 含水小于含水小于0.5%）装箱出厂装箱出厂(packing)2 .工艺要求及设备（工艺要求及设备（process conditions and equipments） （1）水洗牵伸（）水洗牵伸（washing and drawing） 作用：作用：水洗：洗涤后溶剂残存量水洗：洗涤后溶剂残存量1.52%牵伸（牵伸倍数为牵伸（牵伸倍数为2.26倍）倍） （2）链板干燥（）链板干燥（cha

4、in-plank dryer） 链板干燥机分三个部分：汽蒸箱，干燥区，冷却区链板干燥机分三个部分：汽蒸箱，干燥区，冷却区 汽蒸箱：主要是消除纤维的收缩汽蒸箱：主要是消除纤维的收缩 干燥区：除去丝束水分干燥区：除去丝束水分 区：区：135，区：区：140，区：区：140。 纤维细度不同温度略有差异。纤维细度不同温度略有差异。四、聚丙烯腈纤维的特殊加工（四、聚丙烯腈纤维的特殊加工（special processing）1.直接制条（又称牵切纺）直接制条（又称牵切纺） （converter spinning process, converter principle）将腈纶长丝束经过适当的机械加工方法

5、，使长丝束切断而不乱，将腈纶长丝束经过适当的机械加工方法，使长丝束切断而不乱，从而直接成条，这种机械加工方法，称为直接制条，或称牵切纺。从而直接成条，这种机械加工方法，称为直接制条，或称牵切纺。牵切纺最常用的有两种方法：切断法（牵切纺最常用的有两种方法：切断法（cutting） 拉断法（拉断法（stretch-broken）（1）切断法（）切断法（cutting）2. 拉断法（拉断法（stretch-broken）膨体纱的制备（膨体纱的制备（bulk yarn）：）：6份经过湿热处理回缩过的条子份经过湿热处理回缩过的条子+ 合并纺纱，再施加一次湿热合并纺纱，再施加一次湿热4份未经过湿热处理过的

6、条子份未经过湿热处理过的条子处理，已回缩过的不再回缩，未回缩过的发生回缩成为纱芯，处理，已回缩过的不再回缩，未回缩过的发生回缩成为纱芯，制成膨体纱制成膨体纱。拉断法制备成条纤维时，纤维在加热区拉伸后，经冷却能暂时维持拉断法制备成条纤维时，纤维在加热区拉伸后，经冷却能暂时维持拉伸状态，但再经湿热处理时，还会重新回到拉伸以前的状态。拉伸状态，但再经湿热处理时，还会重新回到拉伸以前的状态。膨体纱就是利用纤维这一性质而制成的。膨体纱就是利用纤维这一性质而制成的。第七节第七节 聚丙烯腈纤维的性能和用途聚丙烯腈纤维的性能和用途 一、一、 聚丙烯腈纤维的物理化学性能聚丙烯腈纤维的物理化学性能 1. 密度（密

7、度（density） 湿纺：湿纺：1.161.18g/cm3 干纺：干纺：1.141.17g/cm3 中等取向热处理后：中等取向热处理后： 1.21.24g/cm3 2. 吸湿性吸湿性(moisture absorption) 腈纶的吸湿性在合成纤维中属于中等，标准状态腈纶的吸湿性在合成纤维中属于中等，标准状态 下的回潮率为下的回潮率为1.02.5%，腈纶的回潮率与第二、，腈纶的回潮率与第二、 第三单体的种类和用量有关。第三单体的种类和用量有关。3. 染色性染色性(dyeing) 均聚的均聚的PAN是很难染色的，为了改善其染色性，常采用是很难染色的，为了改善其染色性，常采用 第三单体进行共聚，

8、如丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠，第三单体进行共聚，如丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠， 苯乙烯磺酸钠等改善纤维对阳离子染料的亲和力。苯乙烯磺酸钠等改善纤维对阳离子染料的亲和力。4. 热弹性热弹性(thermoelasticity) 因为腈纶结构中存在的准晶区仅仅是侧向高度有序，并因为腈纶结构中存在的准晶区仅仅是侧向高度有序，并 非真正的结晶，这种准晶区的存在并不能阻碍链段的大非真正的结晶，这种准晶区的存在并不能阻碍链段的大 幅度热运动，而使纤维发生热弹性回缩（幅度热运动，而使纤维发生热弹性回缩（17%18%）。）。 5. 对日光和大气作用的稳定性对日光和大气作用的稳定性(sunlight and we

9、ather durability) 合成纤维中，以腈纶对日光和大气作用的稳定性最好。合成纤维中，以腈纶对日光和大气作用的稳定性最好。 这归因于这归因于PAN中的中的-CN基团，碳原子与氮原子以三键基团，碳原子与氮原子以三键 相连（一个相连（一个键，两个键，两个键），这种结构可以吸收能键），这种结构可以吸收能 量较高的紫外光光子，并把它转化为热能，从而保护量较高的紫外光光子，并把它转化为热能，从而保护 了主键，避免了大分子的降解。了主键，避免了大分子的降解。6. 对化学试剂作用的稳定性对化学试剂作用的稳定性(stability to chemical agent) 腈纶的耐酸性优于其耐碱性，在腈

10、纶的耐酸性优于其耐碱性，在60%的硫酸室温处理的硫酸室温处理64 昼夜，对腈纶无明显的破坏作用。昼夜，对腈纶无明显的破坏作用。7. 耐溶剂性耐溶剂性(solvent resistance) 聚丙烯腈大分子中有极性很强的氰基，分子间有很强的偶聚丙烯腈大分子中有极性很强的氰基，分子间有很强的偶 极子力，溶剂要拆散这种偶极分子必须具有较强的极性，极子力，溶剂要拆散这种偶极分子必须具有较强的极性， 所以腈纶通常不溶于醇、醚、酮等及常用的这类溶剂中。所以腈纶通常不溶于醇、醚、酮等及常用的这类溶剂中。8. 耐霉菌和耐虫蛀性耐霉菌和耐虫蛀性(mold and insect resistance) 由于大分子

11、中含有由于大分子中含有-CN基，所以腈纶具有优良的耐霉、耐基，所以腈纶具有优良的耐霉、耐 菌特性，腈纶一般不发生虫蛀现象。菌特性，腈纶一般不发生虫蛀现象。二、聚丙烯腈的机械性能（二、聚丙烯腈的机械性能（mechanical property） 1. 强度强度(strenth；tenacity) 腈纶湿态断裂强度略低于干态断裂强度，随取向度增大，腈纶湿态断裂强度略低于干态断裂强度，随取向度增大， 干增大，断裂伸长下降。干增大，断裂伸长下降。 棉型：棉型：干干=2.93.4cn/dtex 毛型：毛型：干干=1.83.1cn/dtex 2. 断裂伸长断裂伸长(breaking extension o

12、r elongation) 腈纶干态断裂伸长率为腈纶干态断裂伸长率为2546%3. 初始模量初始模量(initial modulus) 腈纶的初始模量在合成纤维中处于中等水平，它高腈纶的初始模量在合成纤维中处于中等水平，它高 于锦纶而低于涤纶。于锦纶而低于涤纶。 腈纶长丝：腈纶长丝：E0=90150 cn/dtex； 短纤：短纤：3560 cn/dtex。4. 回弹性回弹性 (elastic resilience) 在周期性应力作用下，腈纶的回弹性小于羊毛在周期性应力作用下，腈纶的回弹性小于羊毛 三、腈纶的用途（自学）三、腈纶的用途（自学）第八节第八节 改性和新型改性和新型PAN纤维（纤维（m

13、odifying PAN fiber）一、一、PAN复合纤维（复合纤维（complex fiber） （永久性立体卷曲纤维（永久性立体卷曲纤维permanent crimped fiber） PAN复合纤维：两种收缩性不同的原液复合而成，复合纤维：两种收缩性不同的原液复合而成， 从而形成一种永久性立体卷曲纤维。从而形成一种永久性立体卷曲纤维。 PAN复合纤维主要是仿毛。复合纤维主要是仿毛。 根据纤维截面结构不同可分为：根据纤维截面结构不同可分为： 并列型、皮心型、海岛型、偏心型、放射型及多并列型、皮心型、海岛型、偏心型、放射型及多 环型等。环型等。 二、抗静电二、抗静电PAN纤维（纤维（ant

14、i-static PAN fiber） 为降低腈纶的静电效应，常采用以下措施：为降低腈纶的静电效应，常采用以下措施：（1）把亲水化合物通过共聚引入聚合体中，制成高吸湿纤维）把亲水化合物通过共聚引入聚合体中，制成高吸湿纤维（2）把）把PAN大分子中氰基部分水解成羧基大分子中氰基部分水解成羧基（3）在纺丝原液中混入少量碳黑或金属氧化物等导电物质）在纺丝原液中混入少量碳黑或金属氧化物等导电物质（4）纤维后整理（即在纤维表面涂覆一层抗静电剂）纤维后整理（即在纤维表面涂覆一层抗静电剂）三、高吸水三、高吸水PAN纤维（纤维（water absorption） 改善腈纶的吸湿、吸水性方法有：改善腈纶的吸湿、

15、吸水性方法有：（1）共聚引入亲水基团（与丙烯酸共聚或提高第二单体含量）；）共聚引入亲水基团（与丙烯酸共聚或提高第二单体含量）； 与丝朊蛋白接枝，与酪素蛋白接枝共聚，用丙烯酸盐和丙与丝朊蛋白接枝，与酪素蛋白接枝共聚，用丙烯酸盐和丙 烯酰胺共聚物与聚丙烯腈纤维反应。烯酰胺共聚物与聚丙烯腈纤维反应。（2）共混、复合）共混、复合 与聚醋酸乙烯、聚乙烯醇共混纺丝或复合纺丝。与聚醋酸乙烯、聚乙烯醇共混纺丝或复合纺丝。（3）纤维的超细化）纤维的超细化（4）微孔腈纶）微孔腈纶四、阻燃四、阻燃PAN纤维纤维(flame-proof or fire-retardant)（1）与含磷、氯或溴的单体共聚（氯乙烯、溴乙

16、烯等）与含磷、氯或溴的单体共聚（氯乙烯、溴乙烯等）（2）共混纺丝）共混纺丝 将聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等高聚物与聚丙烯腈原液将聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等高聚物与聚丙烯腈原液 共混纺丝共混纺丝（3）后整理）后整理 纤维在后整理时用阻燃剂作表面整理纤维在后整理时用阻燃剂作表面整理五、抗起球五、抗起球PAN纤维纤维(pill-resistant) 为降低腈纶的起球性，通常采用如下措施：为降低腈纶的起球性，通常采用如下措施：（1）提高聚合物中）提高聚合物中PAN含量，降低第二组分含量，从而含量，降低第二组分含量，从而 提高纤维的刚性和脆性。提高纤维的刚性和脆性。（2）降低）降低PAN的平均分子量到的平均分

17、子量到4万万5万，并适当加宽分子万，并适当加宽分子 量分布，从而降低纤维的断裂延伸度，即使织物起球量分布，从而降低纤维的断裂延伸度，即使织物起球 也易于脱落。也易于脱落。（3）改变纤维截面）改变纤维截面(profiled cross-section fiber) 三角形或五叶形截面，可以增加纤维间的抱合力，提三角形或五叶形截面，可以增加纤维间的抱合力，提 高抗弯曲性，减少纱线间滑脱和打结机会。高抗弯曲性，减少纱线间滑脱和打结机会。（4）将纤维织物进行表面处理（一般采用胶态）将纤维织物进行表面处理（一般采用胶态SIO2或丙烯或丙烯 酸乳胶等）酸乳胶等）六、高收缩六、高收缩PAN纤维（纤维（high shrinkage PAN fiber） 制备高收缩制备高收缩PAN方法：方法：（1）二次拉伸或多次拉伸）二次拉伸或多次拉伸 拉伸拉伸 骤冷骤冷 湿热收缩湿热收缩（2）增加第二单体的含量）增加第二单体的含量 如二单含量增至如二单含量增至1214%时，收缩率高达时，收缩率高达4045%