第四章通用高分子材料(二)

1、 热塑性弹性体热塑性弹性体是一种在常温为橡胶高弹性、高温下又能是一种在常温为橡胶高弹性、高温下又能塑化成型的高分子材料。它是不需要硫化的橡胶，被认塑化成型的高分子材料。它是不需要硫化的橡胶，被认为橡胶界有史以来最大的革命。为橡胶界有史以来最大的革命。热塑性弹性体具有硫化橡胶的物理机械性能和软质塑料热塑性弹性体具有硫化橡胶的物理机械性能和软质塑料的工艺加工性能。由于不需再像橡胶那样经过热硫化，的工艺加工性能。由于不需再像橡胶那样经过热硫化，因而使用简单的塑料加工机械即可很容易地制成最终产因而使用简单的塑料加工机械即可很容易地制成最终产品。品。 4.2.5 4.2.5 热塑性弹性体结构特征热塑性弹

2、性体结构特征1 1、交联是可逆的、交联是可逆的2 2、硬段和软段、硬段和软段3 3、微相分离结构、微相分离结构 弹性相提供类似橡胶的弹性和柔软性，而硬弹性相提供类似橡胶的弹性和柔软性，而硬相既提供刚性和强度，又提供热可逆的约束形式，相既提供刚性和强度，又提供热可逆的约束形式，这些约束形式在非动态硫化胶类这些约束形式在非动态硫化胶类TPETPE中还起到物理中还起到物理交联点的作用，使弹性相象硫化橡胶一样具有优交联点的作用，使弹性相象硫化橡胶一样具有优良的弹性和强度。良的弹性和强度。与橡胶相比，这些材料的其他优势有：与橡胶相比，这些材料的其他优势有： 加工工艺简单，工序少，加工周期短，生产效率高，

3、可加工工艺简单，工序少，加工周期短，生产效率高，可节省加工费用，降低最终产品的成本；节省加工费用，降低最终产品的成本； 加工助剂和配合剂较少，可节省产品质量控制和检测的加工助剂和配合剂较少，可节省产品质量控制和检测的费用；费用； 材料可反复使用，可以说生产中无废料；材料可反复使用，可以说生产中无废料； 产品尺寸精度高，质量轻。产品尺寸精度高，质量轻。SBS树脂是用阴离子聚合法制得的苯乙烯和丁二烯的三嵌段共聚物。其分子链的中段是聚丁二烯，两端是聚苯乙烯，SBS具有两相结构，橡胶相PB连续相，PS形成微区分散在橡胶相中，起物理交联作用。4.2.6微孔高分子材料内部具有大量微小气孔的一类高分子材料称

4、为微孔高分子材料。以树脂为基体的称泡沫塑料以生胶或乳胶为基体的称为泡沫橡胶微孔高分子材料具有质轻、绝热、吸音、防震、耐潮湿、耐腐蚀等优良特性。主要用作保温材料、隔音材料、防震材料以及坐垫和床垫等。4.3 4.3 纤维纤维 凡能保持长度比本身直径大凡能保持长度比本身直径大100100倍的均匀条倍的均匀条状或丝状的高分子材料均称状或丝状的高分子材料均称纤维纤维。 它可分为它可分为天然纤维天然纤维（如羊毛、蚕丝、棉花、如羊毛、蚕丝、棉花、麻等）麻等）和和化学纤维化学纤维。 人造纤维人造纤维：是以天然聚合物如纤维素和蛋白：是以天然聚合物如纤维素和蛋白质等改性而成，如粘胶纤维、醋酸纤维、蛋质等改性而成，

5、如粘胶纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维等；白质纤维等； 合成纤维合成纤维：是由合成的聚合物经纺丝而成，：是由合成的聚合物经纺丝而成，如聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（涤纶）、聚如聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（涤纶）、聚酰胺（锦纶）、聚乙烯醇缩甲醛（维纶）、酰胺（锦纶）、聚乙烯醇缩甲醛（维纶）、聚丙烯（丙纶）、聚丙烯腈（腈纶）、聚氯聚丙烯（丙纶）、聚丙烯腈（腈纶）、聚氯乙稀（氯纶）、聚氨酯弹性体纤维（氨纶）、乙稀（氯纶）、聚氨酯弹性体纤维（氨纶）、芳香族聚酰胺纤维（芳香族聚酰胺纤维（Kevlar）等。）等。化学纤维是化学纤维是人造纤维人造纤维和和合成纤维合成纤维的总称的总称4.3.2纤维的制备工艺纤维的制备工艺

6、生产工序生产工序纺丝熔体或溶液的制备 纺丝 后加工纺丝是纤维生产过程的核心工序，对纤维的结纺丝是纤维生产过程的核心工序，对纤维的结构及性能有重要影响。构及性能有重要影响。根据纺丝前原料的状态的不同，将纺丝分为根据纺丝前原料的状态的不同，将纺丝分为熔熔体纺丝和溶液纺丝。体纺丝和溶液纺丝。溶液纺丝中，由于凝固机理不同，又分为溶液纺丝中，由于凝固机理不同，又分为湿法湿法纺丝和干法纺丝。纺丝和干法纺丝。纤维的后处理纤维的后处理1、短纤维的后处理，包括集束、牵伸、水洗、短纤维的后处理，包括集束、牵伸、水洗、 上上油、干燥、热定型、卷曲、切断、打包等。油、干燥、热定型、卷曲、切断、打包等。集束：集束：将纺

7、制出的若干丝束合并成一定粗细的大股丝束。将纺制出的若干丝束合并成一定粗细的大股丝束。热定型：热定型：进一步调整已经牵伸纤维的内部结构。进一步调整已经牵伸纤维的内部结构。上油上油：使纤维表面覆上一层油膜，赋予纤维平滑柔软的手感，：使纤维表面覆上一层油膜，赋予纤维平滑柔软的手感，降低纤维间或纤维与金属间的摩擦，使加工过程顺利进行，降低纤维间或纤维与金属间的摩擦，使加工过程顺利进行，并使其湿度增加，改善纤维的抗静电性能。并使其湿度增加，改善纤维的抗静电性能。切断切断：将纤维切割成规定长度的短段，以使合成纤维在纺丝：将纤维切割成规定长度的短段，以使合成纤维在纺丝加工过程中适应混纺的棉、毛等天然纤维的长

8、度和纺丝加加工过程中适应混纺的棉、毛等天然纤维的长度和纺丝加工设备的特殊需要。工设备的特殊需要。2、长丝加工、长丝加工长丝加工包括拉伸、加捻、复捻、热定型、络丝、分级、包长丝加工包括拉伸、加捻、复捻、热定型、络丝、分级、包装等装等 加捻（长丝独有）加捻（长丝独有）的目的主要是使复丝中各根单纤维紧的目的主要是使复丝中各根单纤维紧密地抱合，避免在纺织加工时发生断头或紊乱现象，并密地抱合，避免在纺织加工时发生断头或紊乱现象，并使纤维的断裂强度提高。使纤维的断裂强度提高。 络丝络丝：将经过压洗、定型后的纤维在络丝机上由有孔的：将经过压洗、定型后的纤维在络丝机上由有孔的丝筒退绕至锥形筒管，形成双斜面宝塔

9、形式，以便运输丝筒退绕至锥形筒管，形成双斜面宝塔形式，以便运输和纺织加工。和纺织加工。3、弹力丝加工、弹力丝加工4、膨体纱加工、膨体纱加工以腈纶为主，利用其热塑性制得的具有膨松性的纱线。以腈纶为主，利用其热塑性制得的具有膨松性的纱线。4.3.3 4.3.3 天然纤维和人造纤维天然纤维和人造纤维4.3.3.14.3.3.1天然纤维天然纤维植物纤维主要是棉纤维和麻纤维植物纤维主要是棉纤维和麻纤维动物纤维主要是羊毛和蚕丝动物纤维主要是羊毛和蚕丝（1 1）棉纤维强度较低，延伸率较低，但湿强度较高。）棉纤维强度较低，延伸率较低，但湿强度较高。（2 2）麻纤维组成与棉纤维相似，干、湿强度高，延伸率较）麻纤

10、维组成与棉纤维相似，干、湿强度高，延伸率较低，初始模量高；耐腐蚀性好低，初始模量高；耐腐蚀性好 。（3 3）毛纤维弹性好，吸湿率较高，耐酸性好。但强度低，）毛纤维弹性好，吸湿率较高，耐酸性好。但强度低，耐热性和耐碱性较差。耐热性和耐碱性较差。4.3.3.2 人造纤维人造纤维是以天然聚合物为原料，经过化学处理与机械加工而制得的化学纤维。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，手感柔软，富有光泽。人造纤维按化学组成可分为：再生纤维素纤维，纤维素酯纤维，再生蛋白质纤维1、黏胶纤维粘胶纤维粘胶纤维以天然纤维如木质纤维、棉纤维、禾本以天然纤维如木质纤维、棉纤维、禾本科植物纤维（如甘蔗渣

11、、芦苇、麦杆等）为原料，科植物纤维（如甘蔗渣、芦苇、麦杆等）为原料，经纤维素黄酸酯溶液以湿法纺丝制成的。经纤维素黄酸酯溶液以湿法纺丝制成的。 粘胶纤维的性质与棉极为相似，吸湿、透气、易粘胶纤维的性质与棉极为相似，吸湿、透气、易染色、抗静电、易于纺织加工，制成的织物花色染色、抗静电、易于纺织加工，制成的织物花色鲜艳，穿着舒适。鲜艳，穿着舒适。 但粘胶纤维的的湿态强度大大低于干态强度，且但粘胶纤维的的湿态强度大大低于干态强度，且缩水性较大，纤维吸水后膨化，织物在水中易变缩水性较大，纤维吸水后膨化，织物在水中易变硬。硬。 粘胶纤维应用广泛，其长丝称为粘胶纤维应用广泛，其长丝称为人造丝人造丝，可织成各

12、种平滑柔软的丝织品，毛型短纤可织成各种平滑柔软的丝织品，毛型短纤维俗称维俗称人造毛，人造毛，是毛纺厂重要的原料，棉是毛纺厂重要的原料，棉型粘胶短纤维俗称型粘胶短纤维俗称人造棉人造棉，可织成各种色，可织成各种色彩绚丽的人造棉布。彩绚丽的人造棉布。2、醋酯纤维 以醋酸纤维素为原料经纺丝制得的人造纤维。醋酯纤维分为二型醋酯纤维和三醋酯纤维两类。通常醋酯纤维即指二型醋酯纤维。 3、铜铵纤维 (1) 制备制备：将纯净的纤维素溶于氢氧化铜的氨溶液中，再经混纺而成。 (2) 特性特性：颜色洁白，光泽悦目，手感柔软，丝质感强，相对密度1.5，断裂强度1.592.39 cN/dtex 。伸长率（10%17%）与

13、蚕丝相仿，定长纤维的伸长率30%38%，优于羊毛。回潮率低于粘胶纤维，弹性和耐皱性较好。以“铜氨丝”等商品闻名。制造成本比粘胶纤维高些，但强度胜过粘胶纤维，对节能和环保方面有利。 (3) 用途用途：产品主要形式为长丝，常用于制作高级仿丝织品物。4、再生蛋白质纤维是以动物或植物蛋白质为原料制成。主要品种有酪蛋白纤维、大豆蛋白质纤维、玉米蛋白质纤维、花生蛋白质纤维等。其物理和化学性质与羊毛相近似，染色性很好。但强度一般较低，湿态强度更差，因而应用不广泛。通常切断成断纤维，可在毛纺机上纯纺或与羊毛、粘胶短纤维和锦纶短纤维等混纺。4.3.4合成纤维合成纤维具有优良的物理、机械性能和化学性能，如强度高、

14、密度小、弹性高、耐磨性好、吸水性低、保暖性好、耐酸碱性好、不会发霉或虫蛀等。某些特种合成纤维还有耐高温、耐辐射、高弹力、高模量等特殊性能。4.3.4.1聚酰胺纤维 聚酰胺纤维是指分子链中含有酰胺键的一聚酰胺纤维是指分子链中含有酰胺键的一类合成纤维。类合成纤维。 聚酰胺及锦纶、尼龙、卡普龙，是世界上聚酰胺及锦纶、尼龙、卡普龙，是世界上最早投入工业化生产的合成纤维。最早投入工业化生产的合成纤维。 聚酰胺的品种很多，目前工业化生产及应聚酰胺的品种很多，目前工业化生产及应用最广泛的是用最广泛的是PA6和和PA66，PA1010是我国是我国的特有品种。的特有品种。 PA6在大规模工业生产中大多采用以己内

15、酰在大规模工业生产中大多采用以己内酰胺为原料，经开环水解聚合制得。胺为原料，经开环水解聚合制得。PA66是是将己二胺和己二酸反应生成将己二胺和己二酸反应生成66盐，然后进盐，然后进行缩聚而得。行缩聚而得。 聚酰胺纤维目前大多采用切片熔融纺丝法，聚酰胺纤维目前大多采用切片熔融纺丝法，纺丝前，切片应充分干燥。纺丝前，切片应充分干燥。 耐磨性好：为所有纺织纤维中耐磨性最好耐磨性好：为所有纺织纤维中耐磨性最好的品种；的品种； 强度高，耐冲击性能好；强度高，耐冲击性能好； 弹性高，耐疲劳性好，耐低温性能良好；弹性高，耐疲劳性好，耐低温性能良好； 吸湿率较低。吸湿率较低。聚酰胺纤维的性能聚酰胺纤维的性能4

16、.3.4.2聚酯纤维聚酯纤维 聚酯纤维通常是指聚对苯二甲酸乙二酯聚酯纤维通常是指聚对苯二甲酸乙二酯（PET），为目前发展速度最快、产量），为目前发展速度最快、产量最大的合成纤维品种。最大的合成纤维品种。 聚酯纤维又称涤纶，的确良，特丽纶、聚酯纤维又称涤纶，的确良，特丽纶、达克纶、帝特纶等，是以对本二甲酸二达克纶、帝特纶等，是以对本二甲酸二甲酯、乙二醇为原料，经酯交换、缩聚、甲酯、乙二醇为原料，经酯交换、缩聚、纺丝和纤维后加工等四个步骤而得。纺丝和纤维后加工等四个步骤而得。 聚酯纤维常采用熔体纺丝法，可分为切片聚酯纤维常采用熔体纺丝法，可分为切片纺丝和直接纺丝。纺丝和直接纺丝。 目前，聚酯短纤维

17、大多采用直接纺丝法，目前，聚酯短纤维大多采用直接纺丝法，即将聚合釜中的熔体直接送入纺丝机；而即将聚合釜中的熔体直接送入纺丝机；而聚酯长丝多采用切片纺丝法。聚酯长丝多采用切片纺丝法。 PET的软化点的软化点230240，熔点范围，熔点范围255264，纤维级，纤维级PET树脂的相对分子树脂的相对分子质量为质量为150002000，特性粘度通常为，特性粘度通常为0.620.68dL/g。 PET分子中含有酯基，易发生水解，故在分子中含有酯基，易发生水解，故在纺丝时应严格控制水分含量。纺丝时应严格控制水分含量。 弹性好：其弹性接近于羊毛，耐皱性超弹性好：其弹性接近于羊毛，耐皱性超过其它纤维；过其它纤

18、维； 强度大：干态强度和湿态强度接近；强度大：干态强度和湿态强度接近； 模量高：其初始模量为大规模生产的合模量高：其初始模量为大规模生产的合成纤维中最高者，故其织物的尺寸稳定、成纤维中最高者，故其织物的尺寸稳定、不变形；不变形； 吸湿性低：湿强度下降少，织物易洗快吸湿性低：湿强度下降少，织物易洗快干；干； 耐热性好。耐热性好。聚酯纤维的性能聚酯纤维的性能4.3.4.3聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维 聚丙烯腈（聚丙烯腈（PAN）简称腈纶，为目前世界）简称腈纶，为目前世界上产量仅次于聚酯纤维和聚酰胺纤维的第上产量仅次于聚酯纤维和聚酰胺纤维的第三大品种的纤维材料。三大品种的纤维材料。 聚丙烯腈在加热下既不

19、软化又不熔融，在聚丙烯腈在加热下既不软化又不熔融，在280300下分解，一般不能采用熔体纺下分解，一般不能采用熔体纺丝，而是采用溶液纺丝法。丝，而是采用溶液纺丝法。 柔软性和保暖性好，外观和手感像羊毛；柔软性和保暖性好，外观和手感像羊毛； 耐光性和耐辐射性优异；耐光性和耐辐射性优异； 弹性模量高，保型性好；弹性模量高，保型性好； 化学稳定性和耐热性好；化学稳定性和耐热性好； 优良的耐霉菌和耐虫蛀性。优良的耐霉菌和耐虫蛀性。聚丙烯腈的特性聚丙烯腈的特性4.3.4.4聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维 聚乙烯醇（聚乙烯醇（PVA）又称维纶、维尼纶。）又称维纶、维尼纶。 工业上成纤用聚乙烯醇是以醋酸乙烯为单体，经工业上成纤用聚乙烯醇是以醋酸乙烯为单体，经缩聚生成聚醋酸乙烯，然后进行醇解反应而得。