常用化学纤维的性能特征

第四节常用化学纤维的性能特征

化学纤维，在生产中都是先制成粘稠的纺丝液，然后纺丝（喷丝）。纺丝法分三种，即湿法纺、干法纺和熔融纺。干法纺丝示意图干湿法纺丝化纤线

一、再生纤维素纤维（一）粘胶纤维（VIVC）（Viscose）

1.制造和分类

（1）制造：粘胶纤维是用粘胶法生产制造的再生纤维素纤维

粘胶纤维是以木材、棉短绒和芦苇等含天然纤维素的材料用粘胶法经化学加工而成。

粘胶法是由天然纤维素材料，如棉短绒、木材、芦苇等经碱化，生成碱纤维素，再与二硫化碳生成纤维素黄酸酯，溶解于稀碱液内，获得粘稠溶液——粘胶纺丝液，粘胶经湿法纺丝和一系列处理工序加工后成为粘胶纤维。粘胶法的缺点是存在向环境排污。

（2）粘胶纤维的分类①按性能分这里讲的粘胶纤维指普通粘胶纤维②从形态分③按光泽分分为:有光、无光和半无光三种。

2.成分和结构（1）成分

基本成分：纤维素。（2）聚集态结构

普通粘胶纤维的结晶度（较棉低）和取向度较低；

聚合度较棉、麻低。天然纤维素（棉、麻）的聚合度高达上万（1000-15000）,粘胶纤维的聚合度仅几百（250-500）。

思考：比较粘胶纤维与棉的吸湿性？

（3）普通粘胶纤维形态结构

横截面呈锯齿形,纵向有沟槽。皮芯结构

3.普通粘胶纤维性能具有天然纤维素纤维的基本性能。

①吸湿好,穿者凉爽舒适，不易产生静电。粘胶回潮率13%-15%。

②强度较低,且湿强仅为干强的40%-60%，不耐水洗。粘胶干强2.2-2.7，涤纶干强4.2-5.7。

③织物柔软,比重大,悬垂性好。粘胶比重:1.50g／cm3。（在化纤中算重的）

④不易起毛起球。因横截面呈锯齿形,纵向有沟槽。⑤弹性差,容易起皱且不易回复，服装的保形性差。⑥缩水严重，织物加工前应先进行预缩处理。⑦粘胶纤维下水后，吸收大量水分，变重变硬。⑧粘胶纤维耐碱和耐酸性低于棉。⑨在高温高湿下易发霉⑩熨烫温度低于棉纤维。

一般为120-160℃。⑾有光粘胶纤维像蚕丝一样光泽明亮，常与蚕丝交织。

⑿染色性能好,易染色，得色深，色泽鲜艳。

因吸湿好，无定形区大，所以上染率高。

5、应用广泛用于裙装、衬衫和里料，与合成纤维混纺的织物比纯合成纤维织物在吸湿性和舒适感方面都有明显的改善。

（二）醋酯纤维（简称醋纤）

醋酯纤维俗称醋酸纤维，即纤维素醋酯纤维。

（C6H10O5）n

纤维素

1、纤维来源醋酯纤维由含纤维素的天然材料，与醋酸酐反应，纤维素的羟基被乙酰基置换，生成纤维素醋酸酯，再经纺丝制得醋酯纤维。乙酰基

O醋酐：CH3─COCH3┈CO醋酐也叫乙酐，两个乙酸分子间失去一个水分子而成的化合物。纤维素-（OH）3+3（CH3CO）2O→纤维素-（COOCH3）3+3CH3COOH

纤维素醋酸酐三醋酯纤维醋酸纤维素-（OH）3+2（CH3CO）2O→纤维素-OH（COOCH3）2+2CH3COOH

纤维素醋酸酐二醋酯纤维醋酸纤维素-（COOCH3）3+H2O→纤维素-OH（COOCH3）2+CH3COOH

三醋酯纤维水二醋酯纤维素醋酸一般醋酯纤维指的是二醋酯纤维。

2、成分主要成分是纤维素醋酸酯。

思考：醋酯纤维是否具有天然纤维素纤维的基本性能？醋酯纤维在性质上与纤维素纤维相差较大，不属于纤维素纤维。醋酯纤维因纤维素的羟基被酯化（分子发生变化），所以在性质上与纤维素纤维相差较大,与合成纤维有些相似，是一种半合成纤维。

半合成纤维：是以天然高分子化合物为骨架，通过与其他化学物质反应，改变组成成分，再生形成天然高分子的衍生物而制成的纤维。

3、分类及结构

二醋酯纤维的结晶度和聚合度较三醋酯纤维低。醋酯纤维由于纤维素分子上的羟基被乙酰基取代，因而亲水基团较纤维素纤维少，所以吸湿性比粘胶纤维低得多。二醋酯纤维的亲水基团较三醋酯纤维多。

4、纤维形态醋纤纵截面平直光滑，有1-2道沟纹，横截面一般为花朵状（多瓣形）或耳状。无皮、芯结构。

5、性能

①吸湿性居中吸湿性较粘胶低得多。三醋纤较二醋纤吸湿性差，三醋纤易产生静电。二醋酯纤维的回潮率为6.0%-7.0%,三醋酯纤维约为3.0%-3.5%。

②纤维强度较低（强度较粘胶低），耐用性较差，不易起皱。③织物手感柔软，有弹性，悬垂性优良，具有蚕丝的风格。

④耐热性差，高温容易熔化，难以通过热定型形成永久保持的褶裥。尤其是二醋酯纤维，熨烫温度应控制在110-130℃

二醋酯纤维在150℃左右表现出显著的热塑性。

⑤密度小于纤维素纤维（棉、麻、粘胶），其织物穿着轻便舒适。

6、应用醋纤主要用于裙装、女衬衫、内衣、领带和里料等。二醋醋酯长丝的真丝感较强，其制品大多具有丝绸风格,多制成光滑、柔软的绸缎,或挺爽的塔夫绸。

（三）铜氨纤维（CUP）

1、纤维来源铜氨纤维是由纤维素溶解于铜氨溶液中纺丝而成的一种再生纤维素纤维（用铜氨法制取的再生纤维素纤维）。此法可制得非常细的纤维。

2、主要成分

成分：纤维素3、形态结构表面光滑，截面为圆形，结构均一，无皮、芯之分。

4、性能

铜氨纤维的性能比粘胶纤维优越。①因非常细，所以手感柔软，光泽柔和，具有蚕丝织物的风格（柔软、细滑、悬垂）。单纤维线密度可达0.4-1.3dtex,为制作高级丝织品提供条件。

②强度比粘胶高，湿强下降比粘胶轻，因铜氨纤维聚合度比粘胶高，取向度好。③吸湿性好，回潮率为12%-13%，与粘胶纤维接近。吸水量比粘胶高20%左右，染色性较好。④浓硫酸和热稀酸能溶解铜氨纤维,稀碱对其有轻微损伤，强碱则可使铜氨纤维膨胀直至溶解。不溶于一般有机溶剂，而溶于铜氨溶液。

⑤密度与棉及粘胶纤维接近或相同，为1.52g／cm3。

5、应用①一般为长丝，用于制作轻薄面料和仿丝绸产品（高档丝织或针织物）。②高级套装的里料，特点为滑爽、悬垂性好。

6、产量因受原料的限制（需耗费金属铜，故成本高），且工艺较复杂，产量较低。

二、合成纤维（合纤）合成纤维种类：普通合成纤维、差别化纤维、功能纤维。这里讲的是普通合成纤维。普通合成纤维的命名，以化学组成为主，并形成学名和缩写代码，商品名为辅，或称俗名。国内以“纶”的命名属商品名。

普通合纤共同特点：

强度大，不霉不虫蛀,吸湿性差,易产生静电,易沾污,燃烧时有熔融现象等。

（一）涤纶（属聚酯类纤维

）

涤纶学名：聚对苯二甲酸乙二酯

涤纶代号：

PET或PST

国内商品名：涤纶

涤纶俗名：“的确凉”。

1、涤纶分子组成及结构特点

（1）涤纶的分子组成涤纶的化学成分是聚对苯二甲酸乙二酯。单体涤纶是由对苯二甲酸和乙二醇聚合制成的。HOHn（2）结构特点

①结晶度高（60%），强度高。因内部分子排列紧密，结晶度较高，分子间作用力较大，使涤纶模量较高，强度高。②亲水性基团极少，回潮率很小。因在大分子中间没有亲水基,只分子的端部有弱极性基（羟基）

，有很小的吸湿能力。所以使回潮率很小，标准大气下回潮率为0.4%。HOHn

③涤纶大分子具有刚柔相济的结构。使涤纶弹性优良而挺括。刚性因含有苯环，柔性因含有亚甲基链：—CH2CH2—

④因涤纶大分子含酯基（-COO-），使涤纶耐碱性较差，只耐弱碱，在强碱中易水解。

2.纤维形态纵向平滑光洁,均匀无条痕，横截面一般为圆形。

涤纶长丝

3、涤纶主要性能①涤纶弹性大，面料挺括,有优异的抗皱性和保形性（缩水小，尺寸稳定），这是涤纶织物的最大优点之一。②涤纶洗可穿性好（易洗、快干、免烫）。这是涤纶织物的最大优点之一。因涤纶吸湿性差,回潮率0.4%,抗皱性好。③涤纶经久耐穿

因涤纶强度高,弹性又好，所以经久耐穿。涤纶在化纤中强度最高,涤纶强度是锦纶的4倍，粘胶纤维的20倍。涤纶强度仅次于麻④涤纶短纤维织物易起毛起球，这是涤纶的最大缺点之一。因涤纶表面光滑，强度高。⑤涤纶吸湿性差（回潮率0.4%），穿着闷热,有不透气感,不舒服，易产生静电,易吸尘，这是涤纶的最大缺点之一。⑥染色性困难因涤纶结晶度高，吸湿性差。

⑦化学稳定性较好，耐碱性较差，在强碱中易水解。常温下一般不与弱酸、碱和氧化剂发生作用，但不耐浓碱长时间高温处理。

涤纶碱减量处理：利用浓碱腐蚀涤纶表面,涤纶重量减轻,细度变细,可产生真丝风格的加工方法。

4、应用

可以制成仿毛、仿棉、仿丝、仿麻织物。适用于男女衬衫、外衣、儿童衣着、室内装饰织物和地毯等,由于涤纶具有良好的弹性和蓬松性,可作絮棉。

不宜做内衣。因吸汗性差,做内衣时,有闷湿感。

（二）锦纶

锦纶学名为聚酰胺纤维。我国的商品名称为锦纶。

锦纶俗名为“尼龙”（Nylon）。

国外有尼龙、耐纶、贝纶、卡普隆之称

锦纶主要品种：锦纶6（PA6）和锦纶66（PA66）等。

1、组成

（1）由一种单体合成的锦纶如由内酰胺或氨基酸合成锦纶,此时锦纶后面的阿拉伯数字表示所用内酰胺或氨基酸的碳原子数目,如锦纶6等。

锦纶6单体是己内酰胺：锦纶6结构式:由一种单体合成锦纶6：

（2）由两种单体合成的锦纶

锦纶是由两种单体合成,一种单体是二元胺另一种单体是二元酸。

锦纶66单体：H2N-（CH2）6-NH2HOOC-（CH2）4-COOH锦纶66单体：H2N-（CH2）6-NH2HOOC-（CH2）4-COOH锦纶66结构式

由两种单体合成锦纶66：

由两种单体合成的锦纶名称后面有两个阿拉伯数字,第一个数字代表二元胺的碳原子数目,第二个数字代表二元酸的碳原子数目,如锦纶66等。

2、分子结构特点锦纶为聚酰胺纤维，分子中含有极性的酰胺键（-NHCO-），使其有一定的吸湿性。

3、形态

纵向平直光滑、截面圆形。

4、性能

①最突出的特点是耐磨性优于其他常用纤维。因在普通纤维中（除氨纶外）锦纶的回弹性最高。锦纶的耐磨性是棉的10倍、羊毛的20倍,常用来做袜子、手套、针织运动衣等耐磨产品。

②强度、弹性很好,耐疲劳的能力强,有优良的耐用性。

③保形性差，外观不够挺括。锦纶的弹性模量较低,在小负荷下容易变形,因此手感柔软，急弹回复性不如涤纶,制成的服装容易变形，做外衣时保形性差不如涤纶，硬挺性不及涤纶，外观不够挺括。④长丝织物容易勾丝,短纤维织物易起毛起球。故锦纶很少单独用于外衣织物。

⑤耐热性及耐光性较差。阳光下易泛黄并导致强力下降。这是锦纶最大缺点，故洗后不宜晒干。不宜做户外用的织物。

⑥回潮率较小（公定回潮率4.5%）,吸湿性较差,易起静电和沾污。

⑦穿着轻便锦纶的比重较小,为1.14g／cm3，小于涤纶。比棉轻35%,比粘纤轻25%，

⑧耐碱不耐酸,可溶于浓硫酸和盐酸中。对氧化剂敏感,尤其是含氯氧化剂。锦纶对有机萘类敏感,所以锦纶制品存放时不宜放卫生球（萘）。

⑨防蛀、防霉。

⑩易染色。

(11)遇火熔融、燃烧，灰烬呈硬珠状。

(12)易洗快干。

5、应用做袜子、手套、针织运动衣和头巾、尼龙搭扣等耐磨产品。适于做登山服、宇航服、降落伞。因其比重较小。

（三）腈纶（PAN）

腈纶学名为聚丙烯腈纤维。国外商品名有奥纶（Orlon）、依克丝纶（Exlon）、阿克利纶（Acrilan）、开司米纶（Credan）、考特尔、毛丽纶等。

1、分子组成及结构特点

（1）分子组成腈纶纤维是三单体聚合物。丙烯腈（第一单体）含量在85％以上，第二、三单体共占15%以下。

通过加入第二，第三单体，改善其性能，第二单体改善：弹性和手感，第三单体改善染色性。

CH2COOH┃（—CH2—CH—CH2—CH—CH2—C—）n

┃

┃

┃

CN

COOCH3

COOH式中，第一单体：

第二单体：第三单体：

丙烯腈；

丙烯酸甲酯；

衣康酸

含85％以上

含5-10％

含1-3％聚丙烯腈：（-CH2-CH-）n│CN聚丙烯腈结构式：

（2）分子结构特点因分子中含氰基（-CN），所以耐光性好，含少量亲水基，吸湿性较差（回潮率1.5%-2%

）

。

2、形态纵向呈平滑柱状,有少许沟槽,横截面呈哑铃形、圆形和其他形状。

以短纤维形式为主，腈纶长丝纱的产量很低。

3、性能

①耐光性最好腈纶耐日光性和耐气候性突出,在服装用纤维中最好,除用于服装外还适宜作帐篷、窗帘等制品。因含氰基（-CN），所以耐光性好。

②强度较低

强度和耐磨性不如涤纶和锦纶纤维等合成纤维,但比棉、毛、丝、麻等天然纤维要好，耐磨性在合成纤维中较差,腈纶衣服的褶裥处易磨损、断裂。

③断裂伸长率较大初始模量小，容易变形，弹性不如羊毛、涤纶等纤维,反复拉伸后弹性下降更多,尤其在领口、袖口和下摆处,称为“三口松弛”现象。

④吸湿性较差

标准回潮率为1.5%-2%,易起静电,易吸灰。

⑤质地轻,保暖性好导热系数低（0.051）,纤维蓬松，比重小，为1.17g／cm3,服装保暖性好，穿着轻便。相同保暖性下比羊毛轻。⑥防虫蛀和霉菌。不虫蛀这是优与羊毛的重要性质。⑦化学稳定性抵抗酸碱作用的能力弱，氰基（-CN）在酸碱的催化下，会发生水解，使腈纶溶解。对常用氧化剂漂白剂稳定性良好。⑧易于染色,色泽鲜艳、稳定。

⑨热学性质

具有特有的热延伸性，可制成受热高收缩腈纶纤维，利用高收缩腈纶纤维可制成著名的腈纶膨体纱。膨体纱:利用腈纶的特殊热收缩性制成的具有高度蓬松性的纱线。

腈纶膨体纱制造原理：先把普通腈纶纤维在玻璃化温度以上进行一定倍数抽伸，制成高收缩腈纶纤维，然后再把高收缩腈纶纤维与普通腈纶纤维按一定比例混纺制成纱线，并把这种纱在松弛状态下经过一定时间的蒸汽（或热空气）处理。这样，由于高收缩腈纶纤维的高度收缩，使它成为整根纱的芯纱，而普通腈纶纤维则因长度收缩较小，而被挤露在纱线表面，从而制得具有高度膨松感的“腈纶膨体纱”。

4、应用因腈纶手感柔软，质地轻，保暖性好，膨体绒线外观卷曲、蓬松，这些风格和性能与羊毛相似，故有“合成羊毛”、“人造羊毛”的美称。制作针织服装、人造毛皮、仿裘皮、起绒织物。制作腈纶膨体绒线、腈纶毛毯、腈纶地毯制作女装、童装等。

（四）丙纶（PP）

学名:聚丙稀。国内商品名称:丙纶，国外商品名称有赫库纶（Hercu1an）和霍斯塔纶（Hostalen）等。因原料来源丰富,生产能耗低,生产设备简易,制造工艺简单,成本低,是最廉价的合纤之一。所以发展迅速。

1、分子组成及结构特点（1）分子组成

丙纶是聚丙烯纤维,由丙烯聚合后熔融纺丝制取。（—CH—CH2—）n│CH3

（2）分子结构特点

因大分子中无极性基团，所以吸湿性差，回潮率为零，化学稳定性优良。丙烯：

2、形态纵向光滑平直,截面多为圆形。主要有长丝和短纤维两种形式。

3、性能

（1）比重很小，比水还轻。丙纶密度小,仅为0.91g/cm,是常用纺织纤维中最轻的纤维。能漂浮在水面上，是天然的救生材料。

（2）吸湿性最差,回潮率为零。①易起静电和吸尘。

②易洗快干、尺寸稳定。③湿强不降低④染色性能很差

（3）强度、弹性和耐磨性较好，结实耐用。强度和弹性近似锦纶和涤纶。丙纶耐磨性与锦纶相似。

（4）丙纶耐热性差，不耐干热，耐湿热性能较好。

100℃以上开始收缩,熨烫温度为90-100℃,需要垫一层湿布或蒸汽熨烫。

（5）化学稳定性好化学性能较其它合成纤维为好酸碱对其无影响,能耐大多化学试剂,因此可作鱼网、工作服、包装袋等。

（6）最大的缺点是耐光性能特别差,容易老化。

丙纶织物不适合做户外服。而加有防老化剂(热稳定剂)的丙纶织物,耐光性能与棉纤维接近。（7）有优良的抗虫蛀和霉菌的能力。（8）织物不易起皱。

4、应用

①渔网、救生材料，水上运动服装因湿强不降低，强度、弹性和耐磨性较好，结实耐用，化学稳定性好，所以是制作渔网的好材料，因比重很小，所以可作救生材料和水上运动服装。

②绳索、袜子、地毯、人造草坪。因耐磨性较好，便宜。

③包装袋因便宜，化学稳定性好，结实耐用。

④工作服、耐腐蚀的过滤布。因化学稳定性好，结实耐用。

⑤由丙纶中空纤维制成的絮被，质轻、保暖、弹性良好。

⑥用丙纶超细纤维制成的内衣、尿不湿；医药上做消毒纱布（不粘伤口）、卫生用布。

超细丙纶纤维具有较强的芯吸作用。不仅能传递水分、汗液，同时保持皮肤干燥，提高穿着舒适感。

芯吸作用：纤维、纱线和织物藉（jiè）毛细管传递水汽或液体的作用。

（五）氨纶（PU）

学名:聚氨基甲酸酯纤维（聚氨酯弹性纤维），中国商品名称:氨纶，俗称“弹性纤维”。

国外的商品名称有莱卡（Lycra）、埃斯坦（Estane）、奥佩纶（Opelon）和斯潘德克斯（Spandex）等。

1、结构特点氨纶由柔性很大的长链段（又称软链段）和刚性的短链段（称为硬链段）交替组成。以软链段为主体，硬链段分散嵌在其中。

2、性能

（1）具有特殊的弹性，最大特点是高弹性、高伸长、高恢复性和高尺寸稳定性。保型性好。伸长率达600%,仍可恢复原状。回弹率在98%左右。与橡胶丝相差无几，比一般加弹处理的高弹聚酰胺纤维（弹性伸长300%）还大。

（2）在现有纤维中强度最低。氨纶强度比橡胶丝高，干、湿强度仅0.4-0.9cN/dtex。麻干强4.9-5.7cN/dtex。很少单独使用裸丝，一般以包芯纱形式使用。

（3）吸湿小。标准回潮率0.8％-1.0％。

（4）有良好的耐气候在寒冷、风雪、日晒情况下不失弹性。

（5）耐化学品性能稍差氯化物（含氯漂白剂）和强碱对其有害，会使纤维变黄、强度下降。

（6）重量轻，比重为1.0一1.3cm3／g。重量轻（仅为橡皮筋的1/2）,所以经常取代橡皮筋用于袖口、袜口、手套等产品,但价格较高。

（7）在化纤中属耐热性较好的品种（8）抗霉和虫蛀

3、应用织制弹力织物,如牛仔裤,内衣、游泳衣、运动服、滑雪裤、时装等。用于袜口、手套,领口、袖口及宇航服中的紧身部分等都有应用。

（六）维纶（PVAL）学名：聚乙烯醇缩甲醛纤维，中国商品名称:维纶。由于生产流程长，性能不如涤纶、锦纶等合成纤维，所以应用不多。

1、分子组成及结构特点（1）分子组成维纶组成：聚乙烯醇缩甲醛。维纶通式：

（2）结构特点分子中含一定数量的羟基。是目前普通合成纤维中吸湿性最好的一种纤维。其公定回潮率为5%。

聚乙烯醇缩甲醛纤维的缩醛化处理：聚乙烯醇：（—CH2—CH—）n│OH

聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶

）

聚乙烯醇+甲醛→聚乙烯醇缩甲醛（维纶）—CH2—CH—CH2—CH—……+CH2O→—CH2—CH—CH2—CH—││││OHOHO─CH2─O

缩醛化处理:让甲醛的醛基与聚乙烯醇中的羟基起作用，使部分羟基封闭，从而形成聚乙烯醇缩甲醛的纤维。

2、形态

纤维纵向平直，有槽,截面大多为腰子形（或哑铃形）,有明显的皮、芯层结构,皮层结构紧密,芯层结构疏松。

3、性能

（1）是目前合纤中吸湿性最好的纤维。其公定回潮率为5%。

（2）体积质量较小，导热性差，服装穿着轻便保暖。密度为1.26—1.30g／cm3，棉花密度为1.54g／cm3，比棉花轻20%。体积质量在化纤中属于中间位置比涤纶轻，比锦纶、腈纶重。

（3）强度和耐磨性能较好（优于棉花），结实耐穿。（4）弹性不好弹性不如涤纶和锦纶等合成纤维，弹性与棉花相似。

（5）易起皱,缩水率大,服装的保形性差。（6）有优良的耐化学品、耐日光和耐海水性能。（7）耐干热性强，但湿热性差（主要缺点），湿热缩率大,熨烫时不能垫湿布或喷水,否则会产生水渍或皱纹。

（8）染色性较差，上染速度慢，上染率低，色泽不鲜艳。维纶织物的外观似棉，手感柔软似棉，性质与棉花相似（弹性不良，易起皱，缩水率大，保形性差），所以有“合成棉花”之称。

4、应用

（1）在日常服装应用较少，维纶可以纯纺,也可以与棉花、粘胶等纤维混纺。制做外衣、汗衫、棉毛衫裤、运动衫等针织物。（2）帆布和缆绳因强度高、质轻、耐摩擦、耐日光。

（3）鱼网因其耐冲击强度和耐海水腐蚀性好。