合成纤维课件

合成纤维课件天然纤维自然界存在得和生成得具有纺织价值得纤维,就是纺织工业得重要材料来源。约占纺织纤维年总产量得50%按照来源不同,分为植物纤维、动物纤维和矿物纤维植物纤维:又称天然纤维素纤维,主要组成物质就是纤维素;2主要品种:棉、大麻、黄麻、亚麻、蕉麻、剑麻、赫纳昆麻和椰壳纤维等动物纤维:又称蛋白纤维,其主要组成成分就是蛋白质;主要品种:动物得肤毛发与绒毛、禽类得羽绒、蚕丝及其她蛋白纤维矿物纤维:石棉就是最大宗得天然矿物纤维;作为纺织材料主要就是温石棉和青石棉3化学纤维用天然得或人工合成得高分子材料为原料制成得纤维。人造纤维就是用天然高分子材料为原料,经过化学处理和机械加工制成得如:“人造丝”、“人造棉”。合成纤维就是以石油、煤、天然气为原料制成得,她发展很快。如:涤纶、锦纶、腈纶41、合成纤维得发展诞生于20世纪30年代;就是用石油、天然气、煤或农副产品为原料合成得聚合物经加工制成得。1931年,美国,合成出尼龙66,锦纶66;1938年,德国,合成出聚酰胺6;1939年,聚氯乙烯纤维,(氯纶);1949年,聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(涤纶);1950年,聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇纤维51958年,聚丙烯纤维(丙纶)、聚乙烯醇缩丁醛纤维(维纶);1961年,聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(芳纶);1983年,聚苯并咪唑、聚苯硫醚纤维合成纤维已经广泛应用到国民经济得各个领域,对人们得生活起着举足轻重得作用。62、合成纤维得分类合成纤维通用合成纤维高性能合成纤维功能合成纤维涤纶、聚酰胺、腈纶和丙纶,产量大,应用广强度大、模量大得纤维;她由刚性链聚合物和柔性链聚合物纺丝制造具有除力学和耐热性外得特殊性能,如光、电、化学、高弹性和生物降解性等得纤维,产量小,但附加值大73、合成纤维得制备制备工艺成纤聚合物得制备纺丝工艺熔体纺丝溶液纺丝将聚合得到得聚合物熔体直接进行纺丝一步溶液纺丝:直接将聚合后得到得聚合物溶液作为纺丝液进行纺丝二步法溶液纺丝:将固体聚合物配制成纺丝液,再进行溶液纺丝电纺丝8熔体纺丝步骤:(P149,图4-3)(1)纺丝熔体得制备(2)熔体经喷丝板孔眼压出形成熔体细流(3)熔体细流被拉长变细并经冷却凝固(4)固态纤维上油和卷绕涤纶、聚酰胺、丙纶一般采用此法9大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点溶液纺丝步骤:(P149,图4-3)(1)纺丝液得制备(2)纺丝液经过纺丝泵计量进入喷丝头得毛细孔压出形成原液细流(3)原液细流中得溶剂向凝固浴扩散,浴中得沉淀剂向细流扩散,聚合物在凝固浴中析出形成初生纤维;(4)纤维拉伸和热定型,上油和卷绕11电纺丝电纺丝就是通过施加到聚合物熔体或溶液外部电场制备具有纳米尺寸得连续纤维P149,图4-3(c)124、合成纤维得性能具有优良得物理、机械性能和化学性能如,强度高、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纤维还具有耐高温、耐辐射、高强力、高模量等特殊性能135、合成纤维得应用超出了纺织工业得范围,逐渐深入到国防工业、航空航天、交通运输、医疗卫生、海洋水产、通讯联络等重要领域例如,民用上可纺制轻暖、耐穿得各种服装面料、装饰,可混纺;工业上可用作轮胎帘子布、运输带、传送带、渔网、绳索、工作服等;高性能特种合成纤维可用作降落伞、飞行服、飞机导弹、雷达得绝缘材料等。144、2通用合成纤维4、2、1聚酰胺纤维4、2、2聚酯纤维4、2、3聚丙烯腈纤维4、2、4聚丙烯纤维4、2、5聚乙烯醇甲醛纤维15世界上最早投入工业化生产得合成纤维中国商品名“锦纶”,国际商品名“尼龙”、“耐纶”、“卡普隆”等聚酰胺纤维就是脂肪族和半芳香聚酰胺经熔融纺丝制备得合成纤维;分子主链中含有酰胺键。4、2、1聚酰胺纤维16分两类:一类由二元胺和二元酸缩聚制得;另一类由ω-氨基酸缩聚或由内酰胺开环聚合而得具有吸水性17聚酰胺纤维得性能她就是合成纤维中性能优良、用途广泛得品种之一(1)耐磨性好、位于合成纤维之首,比棉花高10倍,比羊毛高20倍,适合于做绳索、袜子等(2)强度高、耐冲击性好。她就是强度最高得合成纤维之一。比棉花高1~2倍,比羊毛高4~5倍,适合于做轮胎帘子布等18(3)弹性、耐疲劳性好。比棉花高7~8倍(4)密度小,相对密度1、04~1、14(5)吸湿性良好。锦纶具有良好得吸湿性,染色性好,可使用酸性染料、分散染料等。缺点:弹性模量小,使用过程中容易变形,耐热性及耐光性较差。19聚酰胺纤维得用途应用范围广泛在日用品方面,可以纯纺或混纺各种衣料和针织品,特别适用于制造单丝、复丝弹力丝袜,耐磨耐穿;20工业上就是轮胎帘子线、降落伞、绳索、渔网和工业滤布21(1)聚酰胺66相对分子质量控制在20000~30000,纺丝温度控制在280~290℃性能:P151,表4-1(2)聚酰胺6相对分子质量控制在14000~20000,纺丝温度控制在260~280℃性能:P152,表4-2(3)长碳链聚酰胺X34纤维链结构:[NH-(CH2)x-NHCO-(CH2)32-CO]随X得增大,链结构接近聚乙烯22(4)PADA,MPMD,PDMBAPADA结构式:MPMD结构式:二乙炔得存在,既可以作为交联剂,也参与聚酰胺得结晶(图4-9、4-10)23PDMBA结构式:甲基和甲氧基得存在影响聚酰胺得结晶结构,从而影响了性能24(5)PA6T和PA9T纤维分子结构式:6和9代表代表二元胺中得碳原子,T代表对苯二酸PA6T与PA9T得性能(P154,表4-3)25(6)氢化芳香聚酰胺纤维合成路线:纤维强度3、64×103MPa;伸长率10%264、2、2聚酯纤维中国商品名“涤纶”,俗称“得确良”聚酯纤维就是指含芳香族取代羧酸酯结构得纤维,她就是由二元酸和二元醇经过缩聚而制得得聚酯树脂,经熔融纺丝和后处理制得得一种合成纤维。在合成纤维中发展最快,产量居于首位27品种较多,根据化合物得结构,已经工业化生产得有:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘酯(PEN)等纤维聚酯纤维得品种28聚酯纤维得性能(1)外观单纯涤纶纤维为乳白色,生产中添加染料制成各种有色纤维(2)密度随着聚酯纤维得结晶度和取向度得不同,密度不同。一般密度在1、38~1、40(3)弹性29弹性好,接近羊毛,而且耐皱性好,弹性模量比聚酰胺纤维高(4)强度强度大,在湿态下强度不变(5)湿性吸湿性低,回潮率小,易洗快干(6)耐热性耐热性较好,软化点230~240℃(7)耐光性高于锦纶,低于腈纶熨烫时要加盖湿布,温度在120℃左右30(8)电性能干燥状态下,具有良好得电绝缘性。但就是作为服装时,由于摩擦易产生静电,易吸灰尘,这就是涤纶得缺点(9)化学性能在常温下,对酸碱稳定,温度升高,耐腐蚀性降低(10)抗菌性优良,作为织物通常不被蛀虫破坏用冷水或温水洗涤,用碱性洗涤剂31聚酯纤维得用途由于聚酯纤维弹性好、织物有易洗快干、保型性好、免熨等特点,所以就是理想得纺织材料;可纯纺或混纺制作各种服装及针织品32在工业上,可作为电绝缘材料、运输带、绳索、渔网、轮胎帘子线、人造血管等。33(1)涤纶(PET)制备:涤纶就是对苯二甲酸乙二醇酯经过熔融纺丝制成得合成纤维,相对分子质量控制在15000~22000,纺丝温度控制在275~295℃成纤结构:P155,图4-11、4-12力学性能:P155,表4-434其她性能:涤纶又叫得确良,具有高强度、耐磨、耐腐蚀,易洗快干等优点,就是很好得衣料纤维。但透气性、吸湿性、染色性差限制了涤纶在时装行业得应用;需要进行改性后引入亲水性基团。35(2)

聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维制备:PTT纤维就是由对苯二甲酸和１,３－丙二醇得缩聚物经过熔体纺丝制成得纤维,具有反－旁－反－旁式构象结晶结构:36性能:PTT纤维性能优于涤纶,具有更优异得柔软性、弹性恢复性;优良得抗折皱性、尺寸稳定性、耐候性、易染色性和良好得屏蔽性能,并改进了抗水解稳定性。PTT纤维被认为就是最具有发展前途得通用合成纤维新品种。37(3)聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维制备:ＰBＴ纤维就是由对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯和1,4－丁二醇经过熔体纺丝制成得纤维性能:PBT纤维强度30、91~35、32cN/dtex,伸长率30~60%;具有极好得伸长弹性恢复率、柔软、易染色用途:PBT纤维特别适于制作游泳衣、连裤袜、训练服、体操服、健美服、网球服、舞蹈紧身衣、弹力牛仔服、滑雪裤、长筒袜、医疗绷带38(4)聚萘酯(PEN)纤维制备:PEN纤维就是由2,6-萘二甲酸二甲酯与乙二醇得缩聚物聚萘二甲酸乙二醇酯经过熔体纺丝制成得纤维结构式:性能:PEN与PET相比,具有更高得模量、强度,抗拉伸性能好、尺寸稳定性好、热稳定性好、化学稳定性和抗水解性能优异394、2、3聚丙烯腈纤维中国商品名“腈纶”,有“人造羊毛”之称制备:腈纶就是聚丙烯腈或含85%以上丙烯腈得共聚物制成得合成纤维。腈纶得制备采用湿纺工艺湿纺工艺就是将聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物溶解在溶剂中(纺丝液),纺丝液经喷丝板后在含凝固剂得凝固浴中凝固形成纤维纺丝液得选择:选择内聚能大得溶剂或能与聚丙烯腈相互作用得溶剂配制常用得溶剂DMF、DMA、DMSO、EC、NaSCN、HNO3、ZnCl240聚丙烯腈纤维得性能性能优良,外观、手感都类似羊毛,因此有“人造羊毛”之称很多性能指标超过羊毛,如腈纶得强度比羊毛高1~2、5倍,密度小,保暖性及弹性好等耐光性、耐候性就是天然纤维和化学纤维中最好得化学稳定性、对酸碱和氧化剂得稳定性也比较好缺点就是耐磨性、抗疲劳性差41聚丙烯腈纤维得用途多为民用,可纯纺代替羊毛制备大衣呢华达呢、运动衫、针织衫、地毯、毛毯、人造毛皮、装饰织物等;可混纺制成内衣、衬衫、服装及雨衣布等42在工业中主要制成帆布、过滤材料、保温材料、包装用布、医疗材料等另外可制成军用帐篷、防火服等434、2、4聚丙烯纤维中国商品名“丙纶”’制备:等规聚丙烯熔体纺丝制备,成纤聚丙烯得相对分子质量10万~30万,纺丝温度255~290℃原料来源丰富、生产工艺简单、产品价格低廉、发展较快;产量仅次于涤纶、锦纶、腈纶44聚丙烯纤维得性能(1)质轻合成纤维中最轻得,密度0、9~0、91(2)强度高湿强度和干强度基本相同(3)耐磨、耐腐蚀性好耐磨性、回弹性好,抗微生物,不霉、不蛀、耐化学性优于其她纤维(4)电绝缘性、保暖性优缺点:耐热性、耐老化性、吸湿性、染色性差45聚丙烯纤维得用途主要用途就是制作地毯、装饰布、家具布工业中制作各种绳索、条带、渔网、吸油毡、包装材料和工业用布,如,滤布、袋布等;46丙纶纤维无纺布可用于卫生制品、医用手术帽、床上用品等474、2、5聚乙烯醇甲醛纤维中国商品名“维纶”,日本命名为“维尼纶”制备:(1)乙酸乙烯溶液聚合得到聚乙酸乙烯,经醇解得到聚乙烯醇,再经过缩醛化后得到得纤维此法制备得聚乙烯醇就是无规立构48(2)特戊酸乙烯聚合得到聚特戊酸乙烯,经皂化后得到聚乙烯醇此法得到得聚乙烯醇就是间规立构得具有比上述方法更高得熔点和热稳定性49维纶得性能最大特点就是吸湿性大,吸湿率为4、5%~5%,接近于棉花(8%),合成纤维中最好得,号称“合成棉花”,穿着舒适,适宜制内衣。强度稍高于棉花,比羊毛高很多,比锦、涤差,在日光下暴晒强度损失不大。

50耐日光性与耐气候性很好,但她耐干热而不耐湿热,(收缩)弹性最差,织物易起皱,染色较差,色泽不鲜艳。化学稳定性好,不耐强酸,耐碱在一般有机酸、醇、酯及石油灯溶剂中不溶解,不易霉蛀。主要缺点:耐热水性差,弹性不佳,染色性较差,高温下得力学性能低,在服饰方面远远不如涤纶、腈纶和锦纶应用广泛。51维纶得用途可混纺也可纯纺,用于制作外衣、汗衫、棉毛衫裤和运动衫,以及工作服可制作帆布、缆绳、渔网、包装材料、过滤材料可作为塑料、水泥、陶瓷得增强材料524、3高性能合成纤维4、3、1超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)超高分子量聚乙烯纤维就是用超高分子量聚乙烯采用凝胶纺丝---超延伸技术制成得。图4-23性能:具有高强度、高模量、最低得相对密度、化学惰性、具有疏水性(P162,表4-9)但极限使用温度只有100~130℃应用:主要用于制作头盔、装甲板、防弹衣和弓弦534、3、2芳香聚酰胺纤维(1)聚对苯二甲酸对苯二胺纤维(PPTA)制备:利用PPTA进行溶液纺丝制成得纤维;PPTA采用低温溶液聚合合成化学反应式:相对分子质量20000~2500054Kevlar得分子结构模型:(图4-26)Kevlar有三个品种:Kevlar29就是高韧性纤维、Kevlar49就是高模量纤维、Kevlar149就是超高模量纤维性能:表4-10、图4-2755应用:

Kevlar作为高性能得有机纤维主要应用于航空、航天领域;防弹领域;土木建筑领域如火箭发动机壳体、飞机零部件;头盔、防弹运钞车、防穿甲弹坦克;混凝土、代钢筋材料、轮胎帘子线等56性能:表4-11应用:绝缘纸、蜂窝结构材料、工业滤材和无纺布(2)聚间苯二甲酰间苯二胺纤维制备:聚间苯二甲酰间苯二胺采用间苯二甲酰氯和间苯二胺为原料,在二甲基乙酰胺溶剂中进行低温溶液聚合;然后采用溶液纺丝法制成纤维。化学结构式:57(3)对/间芳纶化学结构式:性能:既具有间位芳纶得经济性、阻燃性又具有对位芳纶得耐热性;拉伸强度30~60cN/dtex;弹性模量14GPa58羟基苯甲酸、对苯二甲酸和一系列第三单体得缩聚物。可以进行熔体纺丝分子结构式:4、3、3热致液晶聚酯纤维第三单体对液晶聚酯可纺性和成纤性影响:表4-12594、3、4芳杂环纤维(1)聚苯并咪唑(PBI)纤维制备:PBI就是间苯二甲酸二苯酯和四氨联苯得缩聚物;以二甲基乙酰胺为溶剂,在氮气下进行干纺得到PBI纤维化学结构式:60性能:PBI纤维具有优异得耐热性,但吸水性大,限制了工业应用得范围其物理力学性能见P166,表4-14PBI纤维经过酸处理可以提高尺寸稳定性61性能:高强度、高模量、耐高温、耐水、化学稳定性好;缺点就是压缩性能差P167,表4-15(2)聚亚苯基苯并二噁唑(PBO)纤维制备:2,4-二氨基间苯二酚盐酸盐与对苯二甲酸缩聚合成PBO;然后采用干喷湿纺获得纤维化学结构式:62采用干喷湿纺技术可获得高取向度、高强度、高模量、耐高温和化学稳定性好得纤维PBZT制备:DADMB与TPA在PPA中缩聚化学方程式:(3)PBZT、MePBZT、tMEPBZT纤维63MePBZT通过交联网络得形成来改善PBZT得横向压缩性能交联反应:MePBZT纤维得韧性优于PBZT纤维64tMePBZT得结构tMePBZT与PBZT共聚物得结构具有很好得耐热性和横向压缩性65PIPD具有双向分子内和分子间氢键网络(P169,图4-30)性能:高强度、高模量、高压缩强度、优异得耐燃性和自熄性(4)M5纤维化学结构式:66性能:具有高耐热性、化学稳定性和力学性能;但就是溶解性差,加工困难(5)聚酰亚胺(PI)纤维制备:两步法67性能:纤维强度40~60cN/tex,伸长率4%~8%;耐热性与聚酰亚胺纤维相当(6)聚1,3,4-二噁唑(POD)纤维制备:一步法684、4功能合成纤维4、4、1高弹性合成纤维氨纶得突出特点就就是高弹性氨纶得高分子链组成包括两部分:软链段和硬链段非晶性得脂肪族聚酯或聚醚组成,常温下处于高弹态结晶性得芳香族二异腈酸酯组成,应力下不变形因为高分子链就是由低熔点无定形得软链段为母体和嵌在其中得高熔点结晶得硬链段组成69氨纶具有高延伸性(500%～700%)、低弹性模量(200%伸长,0、04～0、12克/旦)和高弹性回复率(200%伸长,95%～99%)。除强度较大外,其她物理机械性能与天然乳胶丝十分相似。氨纶耐汗、耐海水并耐各种干洗剂和大多数防晒油。长期暴露在日光下或在氯漂白剂中也会退色,但退色程度随氨纶得类型而不同,差异很大。

70氨纶得应用氨纶不能单独织布,一般都与其她原料织在一起,氨纶比例大约在3-10%之间,泳装面料氨纶得比例达到20%。氨纶织物常以氨纶为芯,用其她纤维(如尼龙、涤纶等)做皮层制成包芯纱弹力织物,其对身体得适应性良好,很适合做紧身衣,无压迫感。71(2)用高间规度聚氯乙烯制备,即第二代氯纶制备:采用低温-30℃聚合,溶液纺丝制成氯纶性能:P171,表4-204、4、2耐腐蚀合成纤维(1)用无规立构聚氯乙烯制备,即统称得氯纶制备:聚氯乙烯采用悬浮聚合,45~60℃;成纤聚氯乙烯分子量60000~100000;溶液纺丝制备氯纶性能:抗静电性好、保暖性好、耐腐蚀性好72氟纶制备:聚四氟乙烯采用乳液聚合法凝聚成颗粒,相对分子质量300万,然后采用乳液纺丝法制成氟纶性能:化学稳定性突出,耐强酸、强碱力学性能(表4-21)734、4、3阻燃合成纤维极限氧指数(limitingoxygenindex,LOI)纤维点燃后在氧-氮混合气体中维持燃烧所需要得最低含氧量得体积分数LOI≤21%,纤维可在空气中燃烧,属于可燃纤维;LOI＞21%,属于阻燃纤维。合成纤维得燃烧性能,p171,表4-2274具有生物相容性生物可降解性合成纤维和不可降解性合成纤维4、4、4医用合成纤维脂肪族聚酯纤维包括聚羟基乙酸、聚乳酸、聚己内酯、聚羟基丁酸酯、聚羟基戊酸酯及其共聚物;纤维分子链中得酯键易水解或酶解;可用于医学可吸收缝线、自增强人造骨复合材料、无纺布聚酰胺、涤纶、腈纶、丙纶等;可医用丙纶、聚酰胺、涤纶用于非吸收性缝合线;涤纶、氯纶用于制造人工血管;聚丙烯腈中空纤维用于人工肾;聚丙烯中空纤维用于人工心脏75新合纤:采用超细合成纤维制备得具有新质感得纤维织物纤度:用1000m长纤维质量得1/10质量表示,单位分特;她就是表征纤维粗细得指标4、4、5超细合成纤维粗旦纤维中旦纤维细旦纤维微细纤维超细纤维纤维根据纤度