纺织材料学第四章-化学纤维(1-2)市公开课一等奖百校联赛优质课金奖名师赛课获奖课件

第四章化学纤维

（chemicalfiber）1/37概述

我国早在南宋就有记载，用醋浸渍“丝虫”，然后剖开虫腹取出丝素，在醋中牵引成丝。这堪称是人类人工制丝技术最早事实。十八世纪，测定桑叶中含有碳、氢、氧，而蚕丝还另外含有氮。这启发人们用硝酸来处理纤维素以增加氮部分。1884年在法国制得硝酸纤维。

1891年，在英国有些人将纤维素黄酸酯溶于稀碱中制成很粘液体纺丝，因其很粘，称为粘胶,制成纤维称为粘胶纤维，1905年实现工业化生产。从此以后人造纤维开始走上了成功之路，发展到当前这种现实状况。2/372化学纤维应用民用：大家很熟悉工农业：包装材料，传送带，渔网，绳索交通运输：轮胎帘子线医疗：人造器官，缝合线，手术服等国防：降落伞，军用帐蓬，各种防护服宇航：耐辐射，耐高低温纤维，飞行服。3/373第一节化学纤维分类与命名

化学纤维：利用天然或合成聚合物（polymer）为原料，经过化学方法和机械加工制成纤维。化学纤维分类一、按高聚物起源分二、按内部组成份三、按形态分4/374一、按高聚物(polymer)起源分1.再生纤维以天然高聚物为原料，经过化学方法和机械加工制再生制成纤维，化学组成与原高聚物基本相同纤维。

（1）再生纤维素纤维如粘胶纤维（最多）、铜氨纤维，原料为木材、棉短绒等。依纤维素溶解成纺丝液方法命名。（2）再生蛋白质纤维如大豆蛋白质纤维、牛奶纤维，原料为大豆、牛奶。依蛋白质起源命名。

5/3752.合成纤维以煤、石油、天然气及一些农副产品等为原料制成单体后，经化学聚合成聚合物，然后再纺制成纤维。如涤纶、锦纶（我国商品名）等。

命名：在单体名称前加“聚”。聚丙烯纤维：

聚氯乙烯纤维聚酯纤维聚酰胺纤维聚丙烯腈纤维聚乙烯醇纤维[CH2－CH]n

CH3

6/376二、按内部组成份（1）聚酯纤维：大分子中都有酯基-COO-（如聚对苯二甲酸乙二酯，涤纶,polyester,PET）（2）聚酰胺纤维：大分子链上有酰胺键-(CONH)-，如聚酰胺6（锦纶6,nylon6，PA6）、锦纶66。7/377

一个单体缩聚而成，单体含有一个端氨基和一个端羧基。用单体中含有碳原子数来命名。锦纶6:锦纶66:[NH－(CH2)5CO]n[NH(CH2)6－NHCO－(CH2)4CO]n

两种单体缩聚而成，一个单体含有两个端氨基，另一个含有两个端羧基。命名：前一数字表示二元胺碳原子数，后一数字表示二元酸碳原子数。8/378（3）聚丙烯腈纤维：主要成份为丙烯腈(85%以上)，腈纶acrylic,PAN。（4）聚乙烯醇纤维：聚乙烯醇缩甲醛纤维，维纶,vinylon,PVA)。

丙烯腈:乙烯醇:乙烯醇缩甲醛:[CH2－CH]n

CN[CH2－CH]n

OH[CH2－CH－CH2－CH]n

OCH2O9/379（5）聚丙烯纤维：丙纶（propylene,PP）（6）聚氯乙烯纤维：氯纶(chlorofibre,PVC)

[CH2－CH]n

Cl[CH2－CH]n

CH3

10/3710三、按形态结构分1.长丝：纤维加工得到连续丝条。单丝：一根长丝纤维。加工轻薄质物，如透明袜、面纱巾等。复丝：有很多根单丝组成。

织造用丝多为复丝。变形丝：经过变形加工为变形丝或弹力丝，多为复丝。高弹丝11/37112、短纤维长丝切断成各种长度规格纤维。按长短分：棉型化纤、毛型化纤、中长化纤棉型化纤：33mm、35mm、38mm、41mm毛型化纤：76～150mm中长化纤：45mm、51mm、60mm、65mm

12/37123.复合纤维在纤维横截面上有两种或两种以上不相混合组分或成份纤维。惯用为双组分复合纤维，有并列型、皮芯型和海岛型等。模仿羊毛正皮质、偏皮质双边分布可形成永久卷曲性能。13/3713复合纤维14/371415/37155.异形纤维指经一定几何形状（非圆形）喷丝孔纺制含有特殊截面形状化学纤维。异形纤维16/3716异形喷丝孔喷丝孔形状纤维截面形状喷丝孔形状纤维截面形状17/37176.粗、细、超细纤维粗特纤维:1.1或1.65tex以上(涤纶，31.86、39μm)细特纤维:0.044~0.11tex(涤纶，6.37-10μm)超细纤维:0.044tex(涤纶，6.37μm)以下，特点：织物柔软、细腻、悬垂性好，吸附性和去污能力强。应用：制造人造麂皮、高级清洁布。

超细纤维18/3718第二节化学纤维制造一、化学纤维制造概述（一）成纤高聚物特征高聚物：

由千百个原子以共价键相互联结起来所组成分子量很大物质。

1.聚合度：组成纤维大分子单基个数n2.分子量：103～107

3.多分散性：聚合度和结构形状有不一样分布19/3719（二）成纤高聚物要满足三个条件

1.线型分子结构：能伸值分子，支链尽可能少，没有庞大侧基，具备可溶性或可熔融性；

2.适当分子量：纺丝液具备适当粘度；

3.凝固后纤维中，大分子间应该含有足够结协力。20/3720（三）化学纤维制造过程（掌握）

高聚物提纯或聚合→纺丝熔体或溶液制备→纺丝成形→后加工（牵伸、卷曲、上油、切断）

1.高聚物提纯或聚合（1）再生纤维提纯，去除杂质。（2）合成纤维聚合，单体聚合成线型高聚物。21/37212.纺丝熔体或溶液制备

（1）熔体法将高聚物加热成熔体（如涤纶、锦纶、丙纶等）。条件：熔融温度<分解温度（2）溶液法高聚物溶解在溶剂中（如粘胶、维纶、腈纶等）。条件：熔融温度>分解温度,或高聚物为非熔性

22/37223.纺丝纺丝液用计量泵定量供料经过喷丝孔后凝固成丝条过程称为~。有熔体纺丝法和溶液纺丝法。

（1）熔体纺丝法将熔融高聚物熔体从喷丝孔喷射到空气中冷却固化。过程简单，成本低，纺丝速度高。涤纶、锦纶、丙纶等均采取此法。熔体纺丝工艺流程23/3723

纺丝

切片24/3724

（2）溶液纺丝法将高聚物溶解于适当溶剂配成纺丝溶液，将纺丝液从喷丝孔中压出后射入凝固浴中凝固成丝条。依据凝固浴不一样分为湿法与干法两种。

湿法纺丝（Wetspinning）：液体凝固剂固化。纺出丝截面多为非圆形，有皮芯结构。腈纶、维纶、氯纶、粘胶纤维多采取此法。

湿法纺丝工艺流程25/3725

湿法纺丝26/3726

干法纺丝(Dryspinning)：热空气固化。丝质量好、成本高、易污染环境（应用少）。维纶、醋酯、氨纶可用此法。干法纺丝工艺流程27/3727干法纺丝28/37284.后加工

经过纺丝工序，高聚物已初具纤维形态，称它“初生丝”。它必须经过一系列后处理加工（后加工）才能得到结构稳定，性能优良，能够进行纺织加工纤维。后加工目标：使纤维含有一定物理机械性能（强力、伸长、抗静电、抱协力等）。29/3729短纤维后加工路线：（1）集束：取得大股丝束。（2）拉伸：改变取向度，改进力学性质（如增加强度、降低伸长）。（3）上油：抗静电，减小摩擦。（4）卷曲：提升抱协力，增加可纺性。（5）干燥定形：去除水分，提升结构稳定性。（6）切断：切成要求长度短纤维。30/3730集束、拉伸、卷曲、定形31/3731（二）弹力丝和膨体纱加工1、弹力丝加工加工方法很多，绝大部分用假捻法加工。（1）假捻法

原理：假如把两端固定丝条在中间加捻，则加捻点上、下两段形成捻向相反、捻度相同捻回。当把丝条由下向上移动到加捻点以上时，则所得捻度便退到零，丝条上并不存在真正捻度。32/3732（2）刀刃擦过法(刮擦法)1932年英国人创造。将加热单丝或复丝以担心状态擦过曲率很小刀刃，纤维贴近刀边一面受压缩，另一面受拉伸，从而形成卷曲。33/3733（3）填塞箱法又称压缩卷曲法，原丝由喂入轮送入加热管（填塞箱）内，受到高度压缩。并在弯曲情况下受热定形，使纤维形成卷曲形状。填塞箱法可加工粗旦锦纶和丙纶纱线。34/3734（4）喷气变形法利用喷气方法，使受到冲击丝条中各跟长丝产生弯曲形成随机环圈，借纤维之间摩擦而使环圈固定在一定位置上，这种变形加工不需加热定型，可用于不含有热塑性纤维加工。35/3735（5