第1章纤维的分类及发展

1、 棉纤维纵向具有天然转曲。棉纤维纵向具有天然转曲。成熟正常的棉纤维转曲最多。未成熟棉纤维呈薄壁管状物成熟正常的棉纤维转曲最多。未成熟棉纤维呈薄壁管状物，转曲少。过成熟棉纤维呈棒状，转曲也少。，转曲少。过成熟棉纤维呈棒状，转曲也少。 长绒棉 细绒棉 粗绒棉 图1-1 不同来源棉种纤维的截面示意图B B、按棉花的初步加工分类、按棉花的初步加工分类 D P P P P 未成熟 成熟 过成熟 实际形状图1-2 棉纤维成熟度的理论几何图示C C、按棉纤维的成熟度分类、按棉纤维的成熟度分类：成熟度成熟度: :纤维胞壁的增厚的程度纤维胞壁的增厚的程度 引入取值范在引入取值范在05的纤维成熟度系数的纤维成熟度

2、系数M ，即指棉纤维截面中，即指棉纤维截面中段恢复成圆形后相应于双层壁厚与外径之比的标定值段恢复成圆形后相应于双层壁厚与外径之比的标定值20.050.15MD20(2) 13DM细绒棉的细绒棉的M在在1.5 2.0为成熟纤维，未成熟的为成熟纤维，未成熟的M1.5M2.0 M2.0 ，理想的纺用棉，理想的纺用棉M M在在2.02.0左右左右 开裂木棉果实 (b) 纤维表面图1-3木棉纤维果实及纤维形态图部分麻纤维的化学组成与特性部分麻纤维的化学组成与特性(a)桑蚕丝桑蚕丝(mulberry silk) (b)柞蚕丝柞蚕丝(tussah silk) 图图1- 4 两种蚕丝截面形态对比两种蚕丝截面形

3、态对比指标指标春蚕茧春蚕茧秋蚕茧秋蚕茧茧丝长茧丝长(m)(m)1000 1000850 950950茧丝量茧丝量(g)(g)0.22 0.22 0.480.480.2 0.2 0.40.4茧层率茧层率(%)(%)鲜：鲜：18 18 2424；干：；干：48 48 5151缫丝率缫丝率(%)(%)71 71 8585缫折缫折(kg)(kg)220 220 280280解舒解舒长：长：500 500 900m900m；率：率：65 65 80%80%桑蚕茧丝的工艺性质参数表桑蚕茧丝的工艺性质参数表 柞蚕茧丝的工艺性质参数表蜘蛛丝与部分纤维的性能对比三、化学纤维三、化学纤维

4、（一）（一）化学纤维的制造：化学纤维的制造： 纺丝液制备，纺丝成形，后加工。纺丝液制备，纺丝成形，后加工。1 1、纺丝液的制备、纺丝液的制备 成纤高聚物要满足三个条件：成纤高聚物要满足三个条件： （1 1）线性分子结构；）线性分子结构；（2 2）适当的分子量；）适当的分子量；（3 3）凝固后的纤维中，大分子间应该具有足够的结合能。）凝固后的纤维中，大分子间应该具有足够的结合能。 2 2、纺丝成形：、纺丝成形：按纺丝液制备方法不同，分熔体纺丝法和溶液按纺丝液制备方法不同，分熔体纺丝法和溶液纺丝法。纺丝法。（1 1）、熔融纺丝（）、熔融纺丝（melt spinningmelt spinning）

5、v 将高聚物加热熔融成熔体，然后由喷丝头喷出熔将高聚物加热熔融成熔体，然后由喷丝头喷出熔体细流，再冷凝而成纤维的方法体细流，再冷凝而成纤维的方法v 纺丝速度高，一般纺丝速度高，一般100010002000m/min2000m/min，干净，成本，干净，成本低，截面一般为圆形低，截面一般为圆形 3 3、后加工、后加工以短纤维后加工路线为例说明。以短纤维后加工路线为例说明。集束集束拉伸（拉伸（关键工序，产生不同力学类型纤维关键工序，产生不同力学类型纤维）上油上油卷曲卷曲干燥热定形（干燥热定形（除去水分，消除除去水分，消除内应力，提高结晶度和结构稳定性内应力，提高结晶度和结构稳定性 ）切断、打包切断

6、、打包入库，准备售出入库，准备售出 浆粕浆粕浸渍压榨粉碎碱纤维素碱纤维素（老成）黄化纤维素黄酸酯纤维素黄酸酯溶解粘胶粘胶混合过滤（熟成）脱泡纺丝硫酸、硫酸钠、硫酸锌硫酸、硫酸钠、硫酸锌（凝固液）（凝固液）碱液碱液粘胶纤维制造工艺流程CS2C6H9O4ONa后加工6942C H O ONa + CS C=SOC6H9O4SNaC=S + H2O C6H10O5 NaOH+CS2OC6H9O4SNa2NaOH+H2SO4 Na2SO4+H2OC=S + H2SO4 C6H10O5 NaHSO4+CS2OC6H9O4SNa熟成过程熟成过程纤维素黄酸酯纤维素黄酸酯再生过程再生过程富强纤维强力粘胶HWM

7、纤维普通粘胶干态湿态010203012345伸长率（）比强度（N/tex）图图1- 5 各种粘胶纤维的拉伸特征比较各种粘胶纤维的拉伸特征比较对苯二甲酸甲酯化对苯二甲酸二甲酯酯交换对苯二甲酸双羟乙酯初生纤维拉伸 定形 卷曲 切断拉伸 定形加捻 变形短纤维长丝熔体纺丝聚酯纤维生产流程示意图聚酯纤维生产流程示意图聚对苯二甲酸乙二酯表表1- 7常用合成纤维的名称及代号常用合成纤维的名称及代号（一）、（一）、 涤纶（挺括不皱）：涤纶（挺括不皱）：1 1、强度高、耐冲击性好，耐热，耐腐，耐蛀，耐酸强度高、耐冲击性好，耐热，耐腐，耐蛀，耐酸不耐碱，耐光性仅次于腈纶，吸湿性差，染色困难，不耐碱，耐光性仅次于腈

8、纶，吸湿性差，染色困难，织物易洗快干，保形性好，织物易洗快干，保形性好， “ “洗可穿洗可穿” ” 。 2 2、用途较广：目前化纤中用量最大。、用途较广：目前化纤中用量最大。 长丝长丝常作为低弹丝，制作各种纺织品；短纤：棉、常作为低弹丝，制作各种纺织品；短纤：棉、毛、麻等均可混纺。毛、麻等均可混纺。（二）、（二）、 锦纶（结实耐磨）：锦纶（结实耐磨）：1 1、最大特点是结实耐磨，是最优的一种。密度小，、最大特点是结实耐磨，是最优的一种。密度小，弹性好，耐疲劳破坏，化学稳定性好，耐碱不耐酸弹性好，耐疲劳破坏，化学稳定性好，耐碱不耐酸2 2、耐日光性不好，吸湿也不好，但比腈纶，涤纶好。、耐日光性不

9、好，吸湿也不好，但比腈纶，涤纶好。3 3、用途：、用途：长丝，多用于针织和丝绸工业；长丝，多用于针织和丝绸工业；短纤，大都与羊毛或毛型化纤混纺，作华达呢等。短纤，大都与羊毛或毛型化纤混纺，作华达呢等。工业：帘子线和渔网，地毯，绳索，传送带等。工业：帘子线和渔网，地毯，绳索，传送带等。 （三）、腈纶（膨松耐晒）：（三）、腈纶（膨松耐晒）： 1 1、 “ “合成羊毛合成羊毛”。具有很好的热弹性（可加工膨体。具有很好的热弹性（可加工膨体纱），腈纶密度羊毛小，织物保暖性好。耐日光性与纱），腈纶密度羊毛小，织物保暖性好。耐日光性与耐气候性居第一位，吸湿差，染色难。耐气候性居第一位，吸湿差，染色难。2 2

10、、用途：主要作民用：人造毛皮、长毛绒，膨体纱，、用途：主要作民用：人造毛皮、长毛绒，膨体纱，水龙带，阳伞布等。水龙带，阳伞布等。 （四）、（四）、 维纶（价廉耐用）：维纶（价廉耐用）：1 1、吸湿性是合成纤维中最好的，称、吸湿性是合成纤维中最好的，称“合成棉花合成棉花”。2 2、强度比锦、涤差，化学稳定性好，不耐强酸，耐、强度比锦、涤差，化学稳定性好，不耐强酸，耐碱。耐日光性与耐气候性好，耐干热而不耐湿热（收碱。耐日光性与耐气候性好，耐干热而不耐湿热（收缩）弹性最差，织物易起皱，染色较差，色泽不鲜艳。缩）弹性最差，织物易起皱，染色较差，色泽不鲜艳。2 2、用途：多和棉花混纺：细布，府绸，灯芯绒

11、，内、用途：多和棉花混纺：细布，府绸，灯芯绒，内衣，帆布，防水布，包装材料，劳动服等。衣，帆布，防水布，包装材料，劳动服等。 （五）、（五）、 丙纶（质轻保暖）：丙纶（质轻保暖）：1 1、最轻的纤维。几乎不吸湿，但芯吸能力强，强度、最轻的纤维。几乎不吸湿，但芯吸能力强，强度高，尺寸稳定，耐磨弹性和化学稳定性好，热稳定性高，尺寸稳定，耐磨弹性和化学稳定性好，热稳定性差，不耐日晒，易于老化脆损。差，不耐日晒，易于老化脆损。2 2、用途：可以织袜，蚊帐布，被絮，保暖填料、尿、用途：可以织袜，蚊帐布，被絮，保暖填料、尿布湿等。工业上：地毯、渔网，帆布，水龙带等。布湿等。工业上：地毯、渔网，帆布，水龙带

12、等。 （六）、（六）、 氯纶（阻燃纤维）氯纶（阻燃纤维）1 1、强度与棉相接近，耐磨性、保暖性、耐日光性比棉、强度与棉相接近，耐磨性、保暖性、耐日光性比棉、毛好。毛好。2 2、抗无机化学试剂的稳定性好，耐强酸强碱，耐腐蚀、抗无机化学试剂的稳定性好，耐强酸强碱，耐腐蚀性能强，隔音性好，但对有机溶剂的稳定性和染色性性能强，隔音性好，但对有机溶剂的稳定性和染色性能比较差。能比较差。3 3、主要用于装饰与产业用纺织品。、主要用于装饰与产业用纺织品。 (七)、氨纶聚氨基甲酸酯纤维（Polyurethane， PU ）1、纤维来源：1945年由美国杜邦公司开发成功，商品名为“莱 卡”（Lycra），也称高

13、弹纤维。2、性能： 1）具有高弹性，高回复性和尺寸稳定性，伸长68倍，弹性恢复率可达100%。因此用于弹性织物、运动服、袜子等。产品以包芯纱或与其它纤维合股出现。2）耐热性差熨烫温度90110 ，低温快速烫。3）染色性好，色牢度好。4）耐酸碱性较好。典型复合纤维的结构示意图（a）（b）并列型 （c）（d）皮芯型 （e）海岛型 （f）（g）离裂型超细纤维(a)(b)分裂剥离法(a)和溶解去除法(b)示意图使带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形，然后经溶剂蒸发或熔体冷却而固化表1- 8 氨纶性能表主要高性能纤维的基本分类与构成主要高性能纤维的基本分类与构成对位芳纶对位芳纶：芳纶：芳纶141

14、4，1965年发明，年发明，1971年美国杜邦公司的年美国杜邦公司的商品化命名为商品化命名为Kevler 。 纤维强度高、模量高、密度轻、柔性，化学性能稳定，纤维强度高、模量高、密度轻、柔性，化学性能稳定，除无机强酸、强碱外，能耐多种酸、碱及有机溶剂的侵蚀。除无机强酸、强碱外，能耐多种酸、碱及有机溶剂的侵蚀。间位芳纶间位芳纶：芳纶：芳纶13131313，是杜邦，是杜邦19671967年商品化的芳族聚醚胺纤年商品化的芳族聚醚胺纤维，商品名为维，商品名为NomexNomex 。 芳纶芳纶1313耐热性能好，可在耐热性能好，可在260高温下持续使用高温下持续使用1000h。阻燃性好，能耐大多数酸的作

15、用，除不能与强碱长期接触外，阻燃性好，能耐大多数酸的作用，除不能与强碱长期接触外，对碱的稳定性也很好。具有良好的抗辐射性能。对碱的稳定性也很好。具有良好的抗辐射性能。 芳纶纤维的应用领域示意图芳纶纤维的应用领域示意图ONONnPEEK纤维在加压蒸汽中纤维在加压蒸汽中7天的的强度保持率天的的强度保持率OCOn聚四氟乙烯纤维的基本特征值聚四氟乙烯纤维的基本特征值常用碳纤维的力学特征值范围在没有氧气存在的情况下，碳纤维在没有氧气存在的情况下，碳纤维能够耐受能够耐受3000的高温。的高温。主要用于制作增强复合材料，可用主要用于制作增强复合材料，可用于航空、航天和国防军工、体育器于航空、航天和国防军工、

16、体育器材及各种产业用途。材及各种产业用途。 锯齿轧棉锯齿轧棉皮辊轧棉皮辊轧棉皮辊式与锯齿式轧棉原理比较图皮辊式与锯齿式轧棉原理比较图边坎毛,若有短毛去除背毛若很脏和弱节毛时去除若有很多杂质与草籽去除颈项毛若有污染毛和短毛去除尾部（a）套毛及去除部位）套毛及去除部位(b) 纤维直径的分布纤维直径的分布 (c) 毛丛平均长度分布毛丛平均长度分布羊毛剪下套毛及纤维品质分布羊毛剪下套毛及纤维品质分布二、化学纤维的制造二、化学纤维的制造纺丝液的制备，纺丝成形，后加工。纺丝液的制备，纺丝成形，后加工。（一）纺丝液的制备（一）纺丝液的制备 成纤高聚物要满足三个条件：成纤高聚物要满足三个条件： （1）线性分子结构；（2）适当的分子量；（3）凝固后的纤维中，大分子间应该具有足够 的结合能。 （二）纺丝成形：（二）纺丝成形：按纺丝液制备方法不同，分熔体纺丝法和溶液按纺丝液制备方法不同，分熔体纺丝法和溶液纺丝法。纺丝法。 1 1、熔融纺丝（、熔融纺丝（melt spinningmelt spinning