纺织材料学第四章化学纤维

关于纺织材料学第四章化学纤维2第四节合成纤维合成纤维（syntheticfiber）：由低分子物质经化学合成为高分子聚合物，再经纺丝而成的纤维。一、合成纤维的种类(一)按分子结构分1、碳链合成纤维：聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维等2、杂链合成纤维：聚酰胺纤维、聚酯纤维等

[CH2－CH]n

CH3

[CH2－CH]n

CN[NH－(CH2)5CO]n第2页,共42页，2024年2月25日，星期天(二)按纤维的纵向形态分长丝、短纤维（三）按截面形态分异形纤维、复合纤维（四）按加工和性能特点分普通纤维、差别化纤维、功能纤维

第3页,共42页，2024年2月25日，星期天

二、聚酰胺纤维

－－锦纶（nylon6，PA6，结实耐磨）大分子链上有酰胺键-(CONH)-。1.概况

1935年，杜邦公司首次合成了聚酰胺纤维（尼龙66），并于1938年开始工业化生产。同年，德国化学家P．Schlack制成了尼龙6，并于1941年实现工业化生产。我国聚酰胺纤维的商品名称为锦纶。锦纶也称耐纶、尼龙、卡普隆。第4页,共42页，2024年2月25日，星期天5

一种单体缩聚而成，单体含有一个端氨基和一个端羧基。用单体中含有的碳原子数来命名。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，一种单体含有两个端氨基，另一种含有两个端羧基。命名：前一数字表示二元胺的碳原子数，后一数字表示二元酸的碳原子数。第5页,共42页，2024年2月25日，星期天普通锦纶纵、横向形态2.形态

锦纶由熔体纺丝制成，截面近似圆形，纵向无特殊结构。根据纺丝孔的形状可制成异形锦纶:异形锦纶纵、横向形态第6页,共42页，2024年2月25日，星期天73.性质

（1）密度较小，1.14g/cm3，服装制品穿着轻便，且有良好的防水防风性能。（2）热学性质

耐热性差，随温度的升高强力下降，收缩率增大。安全使用温度：低于93℃（PA6），低于130℃（锦纶66）。第7页,共42页，2024年2月25日，星期天8（3）机械性质强伸性：强度是普通纤维中最大的，手指粗的一根丝可吊起一辆大卡车；断裂伸长率较高；回弹性：在普通纤维中最好，拉伸3％完全回复，拉伸10%回复90％（涤纶67%，粘胶32％）。耐磨性：六大纶中最好（棉的10倍，羊毛的20倍），可做袜子、刷子。初始模量：初始模量低，故手感柔软，但织物保形性差。第8页,共42页，2024年2月25日，星期天9（4）耐光性耐光性差（端基对光、热、氧敏感），久晒变黄，强度下降。日晒16周后强度有光锦纶下降23％，无光锦纶下降50％。有光锦纶：光泽强，发亮，长丝一般是有光的。无光锦纶：添加消光剂（二氧化钛），减少或消除过强的光泽。

第9页,共42页，2024年2月25日，星期天10（5）吸湿染色性

因大分子链上含有亲水基团，具有中等的回潮率，（在合纤中位居第二，回潮率4.5%），染色性能好。（6）化学性质耐碱性优良但不耐酸。第10页,共42页，2024年2月25日，星期天114、锦纶的应用服装：袜子、羽绒服面料等产业用：轮胎帘子线、鱼网、运输带。第11页,共42页，2024年2月25日，星期天12三、聚酯纤维（涤纶polyester,PET）－－挺括不皱（一）概况涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的中国商品名，英国的商品名为Terylene，美国商品名为Dacron。涤纶是合成纤维的一大类属和主要品种，其产量居所有化学纤维之首。涤纶的发展最快，可仿各种天然纤维。第12页,共42页，2024年2月25日，星期天13普通涤纶纵、横向形态第13页,共42页，2024年2月25日，星期天14（二）制造

1.纺丝液的制备切片（聚对苯二甲酸乙二酯）干燥→加热熔融

2.纺丝和后加工短纤维初生丝（空气固化）→集束→拉伸（4-4.5倍，取向度↑）→热定形（消除内应力）→卷曲→切断长丝：初生丝→拉伸→定形→加捻（或变形）→打包第14页,共42页，2024年2月25日，星期天15（三）涤纶的分子结构特征聚对苯二甲酸乙二酯，涤纶,polyester,PET。

线性分子链，没有大的侧基和支链，故涤纶大分子间相互结合紧密。

第15页,共42页，2024年2月25日，星期天16（四）性质

1、吸湿染色性分子中几乎没有亲水基团，结晶度高，因此吸湿性差（W=0.4%）：染色困难；湿、干态性质接近；易洗快干；紧密织物穿着闷热。2、热学性质耐热性好，150度处理1000h强度下降50％，其它普通纤维200～300h完全破坏。第16页,共42页，2024年2月25日，星期天173、机械性质(1)强度和伸长强度高伸长大，干湿强度相当。根据工艺条件可生产出：高强低伸型、低强高伸型、中强中伸型。(2)弹性和耐磨性苯环的存在，使弹性好于其它合成纤维，与羊毛接近，因此织物挺括抗皱，尺寸稳定。耐磨性仅次于锦纶。第17页,共42页，2024年2月25日，星期天184、洗可穿性洗可穿性好体现在：易洗、快干、免烫。

涤纶织物吸湿率性低、不易变形、弹性回复率高，因此洗可穿性好。5、化学性质对无机酸和有机酸都较稳定，70%的硫酸处理72小时，强度基本不变。用酸处理涤棉包芯纱可制成涤棉烂花织物。

耐弱碱不耐强碱。热碱使大分子水解，纤维水解由表及里，一层层剥落，用于仿丝绸加工（即碱减量处理）。第18页,共42页，2024年2月25日，星期天19

碱减量处理：在较高的温度下利用浓碱腐蚀涤纶表面，纤维细度变细，织物重量减轻(失重20％～25％)，光泽柔和，重量减轻，从而形成真丝绸的外观和手感的工艺过程。对氧化剂、还原剂和常用的有机溶剂稳定。6、起毛起球现象纤维抱合力差，易从短纤维织物中抽出，摩擦成球后，因涤纶强度大而难以脱落，故织物起球现像严重。第19页,共42页，2024年2月25日，星期天20

7、静电现象吸湿性差，易积聚静电荷，易吸灰。8、其他性质燃烧性：接触火焰熔融燃烧，产生黑烟，留下黑色硬球；遇火星易熔孔。微生物的作用：不霉不蛀。耐光性：耐光性好，仅次于腈纶，曝晒1000小时，强力保持60%-70%。9、密度小于棉大于羊毛，1.38g/cm3。第20页,共42页，2024年2月25日，星期天21四、聚氨酯弹性纤维（氨纶）（一）概况具有优良的延伸性和弹性，又称为弹力纤维。我国的商品名为氨纶，最著名的商品名称是美国杜邦公司生产的“莱卡”。氨纶可用于制造各种内衣、游泳衣、紧身衣、牛仔裤、运动服等。氨纶制成的服装，穿着舒适，能适应身体各部分变形的需要，并能减轻服装对身体的束缚感。

第21页,共42页，2024年2月25日，星期天22（二）氨纶的弹性体结构大分子中含有两种链段：软链段：非结晶，外力作用容易变形，使纤维易被拉伸；硬链段：结晶，刚性大，横向交联，外力作用不易变形，防止大分子滑移，赋予纤维较好的回弹性。第22页,共42页，2024年2月25日，星期天23（三）氨纶的性质（1）密度密度小，1.20-1.21g/cm3

。（2）吸湿性较差（W=0.8-1.1%）。（3）机械性质

强度最差，伸长率最大（500%-800%），弹性特别好，弹性回复率90%。（4）光学性质日光照射稍发黄，强度稍有下降。（5）具有较好的耐酸碱性、染色性第23页,共42页，2024年2月25日，星期天24（四）氨纶的应用氨纶一般以长丝的形式使用，且不单独使用，常将氨纶丝与其它纤维纺成包芯纱（2％-10％）后使用。可用于制造各种内衣、游泳衣、紧身衣、牛仔裤、运动服等。第24页,共42页，2024年2月25日，星期天25五、聚丙烯纤维

－－丙纶（propylene，PP）1.概况丙纶是等规聚丙烯纤维的中国商品名。1955年研制成功，1957年由意大利开始工业化生产。丙纶的品种较多，有长丝、短纤维和膜裂纤维等。2.形态结构

熔体纺丝，截面呈圆形，纵向光滑无条纹。第25页,共42页，2024年2月25日，星期天263.性质（1）密度

0.91g/cm3，是最轻的纤维。（2）吸湿性

几乎不吸湿性（常见化纤中最小），有独特的芯吸能力，使织物导汗透气。（3）热学性质熔点低，加工和使用时温度不能过高。第26页,共42页，2024年2月25日，星期天27（4）机械性质强度较高，伸长较大，初始模量较高，弹性和耐磨性均好。（5）染色

染色性很差，常采用原液着色（聚丙烯切片中加入色母粒共熔）（6）化学稳定性很好；耐化学品性优；不霉不蛀。（7）耐光性耐光性较差，暴晒强度降低（加入抗老化剂）。第27页,共42页，2024年2月25日，星期天人工草坪编织绳第28页,共42页，2024年2月25日，星期天29

六、聚丙烯腈纤维

－－腈纶（acrylic,PAN，膨松耐晒）1.概况腈纶是聚丙烯腈纤维的中国商品名，产量仅次于涤纶和锦纶。纯粹的丙烯腈纤维，由于内部结构紧密，服用性能差，所以它是由85%以上的丙烯腈和其他第二、第三单体共聚的高分子聚合物纺制的合成纤维。

腈纶手感柔软、弹性好，有“合成羊毛”之称,也称奥纶、开司米纶、爱克兰。

第29页,共42页，2024年2月25日，星期天302.腈纶的结构特征（1）化学组成纯粹的聚丙烯腈结晶度高，不易染色，手感和弹性及差。因此丙烯腈在聚合时加入其它的单体。丙烯腈85%以上，称为第一单体；第二单体5%-10%，用于改善纤维的手感和弹性（改变了内部结构），称为结构单体。第三单体0.5%-3%，用于改善染色性能，称染色单体。[CH2－CH]n

CN第30页,共42页，2024年2月25日，星期天31（2）形态结构横向形态湿法纺丝：不同的凝固浴截面形状不同，圆形或花生果形。干法纺丝：花生果形。纵向形态粗糙，似树皮状。（3）聚集态结构大分子呈不规则的螺旋形构象，且没有严格的结晶区，但有高序区与低序区之分，称之为准晶结构。(大分子横向有序，纵向无序)

第31页,共42页，2024年2月25日，星期天323.腈纶的性能（1）机械性质强度比涤纶、锦纶低，断裂伸长率则与之相当，多次拉伸后，剩余伸长率较大，尺寸稳定性差（领口等易松弛）；易起球。（2）热学性质具有热弹性，即在热的状态下进行拉伸，再在张紧状态下进行冷却，纤维在具有较大内应力的情况下固定下来，这种纤维潜伏着受热后的收缩性。利用这一性质可生产腈纶膨体纱。第32页,共42页，2024年2月25日，星期天33（3）燃烧性燃烧时没有熔融粘流（因熔融前已分解）。不会产生熔孔现象。（4）吸湿染色性吸湿性较差（w=1.2%-2%）,易积聚静电；因加入了第二、第三单体染色性较好。（5）耐晒性六大纶中最好，因吸收紫外光转变为热能（氰基）。（6）化学性质耐酸也耐碱。（7）其他性质不怕虫蛀和霉烂。第33页,共42页，2024年2月25日，星期天344.腈纶的应用腈纶蓬松柔软，质轻，保暖，易洗易干，不怕虫蛀和霉烂，适于编织毛衣、腈纶毛毯，也可加工成人造毛皮等。腈纶耐晒性很高，适于制作室外用织物。但耐磨性、耐碱性差，洗涤时不要用力搓洗，不要用碱性太强的肥皂或洗涤剂。第34页,共42页，2024年2月25日，星期天35七、聚乙烯醇缩甲醛纤维

－维纶（vinylon,PVA）1.概况维纶是聚乙烯醇纤维的中国商品名，日本和朝鲜称为“维尼龙”。未经处理的聚乙烯醇纤维溶于水，用甲醛或硫酸钛处理后可提高其耐热水性。维纶于1940年6月进行工业化生产，产品以短纤维为主，也有少量可溶性长丝。维纶在性能上与棉花相似，有“合成棉花”之称。第35页,共42页，2024年2月25日，星期天362、结构湿法纺丝的维纶成皮芯层结构，皮层紧密芯层有空隙；横截面为腰圆形；纵面形态1-2根沟槽。

维纶纵、横向形态第36页,共42页，2024年2月25日，星期天373.性质（1）吸湿性

合成纤维中最好（W=5.0%）。（2）机械性质强伸性比棉好，但差于其他合成纤维，耐磨性较好，50/50棉/维混纺织物强度比纯棉的高60％，耐磨性可提高100％。（3）热学性质

耐干热而不耐湿热（收缩）。耐热水性差，115℃以上收缩变形，煮沸3～4小时，织物变形或部分溶解。（耐湿热性能和缩醛化的程度有关）第37页,共42页，2024年2月25日，星期天38（4）染色性染色性差，色泽不鲜艳，因纤维皮层结构紧密，影响染料向纤维内部的扩散。（5）化学稳定性较好，较耐碱不耐强酸；耐腐蚀，不怕霉蛀。长期放于海水或土中均无影响，棉浸渍海水中20天，强力消