合成纤维.ppt
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1、关于合成纤维1现在学习的是第1页,共89页24.1 概述概述n纤维是制造织物和绳线的原料。纤维是制造织物和绳线的原料。n纤维的含义:纤维的含义:凡能保持长度比本身直径大凡能保持长度比本身直径大100倍的均匀条状或丝状的高分子材料均倍的均匀条状或丝状的高分子材料均称称纤维。纤维。人造纤维合成纤维分为分为天然纤维天然纤维和和化学纤维化学纤维现在学习的是第2页,共89页3天然纤维天然纤维n自然界存在的和生成的具有纺织价值的自然界存在的和生成的具有纺织价值的纤维,是纺织工业的重要材料来源。纤维,是纺织工业的重要材料来源。n约占纺织纤维年总产量的约占纺织纤维年总产量的50%n按照来源不同,分为按照来源不
2、同,分为植物纤维植物纤维、动物纤动物纤维维和和矿物纤维矿物纤维n植物纤维:植物纤维:又称天然纤维素纤维,主要又称天然纤维素纤维,主要组成物质是纤维素;组成物质是纤维素;现在学习的是第3页,共89页4n主要品种:主要品种:棉、大麻、黄麻、亚麻、蕉麻、棉、大麻、黄麻、亚麻、蕉麻、剑麻、赫纳昆麻和椰壳纤维等剑麻、赫纳昆麻和椰壳纤维等n动物纤维:动物纤维:又称蛋白纤维,其主要组成成又称蛋白纤维,其主要组成成分是蛋白质;分是蛋白质;n主要品种主要品种:动物的肤毛发与绒毛、禽类的:动物的肤毛发与绒毛、禽类的羽绒、蚕丝及其它蛋白纤维羽绒、蚕丝及其它蛋白纤维n矿物纤维:矿物纤维:石棉是最大宗的天然矿物纤维;石
3、棉是最大宗的天然矿物纤维;作为纺织材料主要是温石棉和青石棉作为纺织材料主要是温石棉和青石棉现在学习的是第4页,共89页5化学纤维化学纤维n用天然的或人工合成的高分子材料为原用天然的或人工合成的高分子材料为原料制成的纤维。料制成的纤维。n人造纤维人造纤维是用天然高分子材料为原料,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的经过化学处理和机械加工制成的 如:如:“人造丝人造丝”、“人造棉人造棉”。n合成纤维合成纤维是以石油、煤、天然气为原料是以石油、煤、天然气为原料制成的,它发展很快。制成的,它发展很快。 如:涤纶、锦纶、腈纶如:涤纶、锦纶、腈纶现在学习的是第5页,共89页61、合成纤维
4、的发展、合成纤维的发展n诞生于诞生于20世纪世纪30年代;是用石油、天然气、煤或农副产年代;是用石油、天然气、煤或农副产品为原料合成的聚合物经加工制成的。品为原料合成的聚合物经加工制成的。n1931年,美国,合成出尼龙年,美国,合成出尼龙66,锦纶,锦纶66;n1938年,德国,合成出聚酰胺年,德国,合成出聚酰胺6;n1939年,聚氯乙烯纤维,(氯纶);年,聚氯乙烯纤维,(氯纶);n1949年,聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(涤纶);年,聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(涤纶);n1950年,聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇纤维年,聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇纤维现在学习的是第6页,共89页7n1958年,
5、聚丙烯纤维(丙纶)、聚乙烯醇缩年,聚丙烯纤维(丙纶)、聚乙烯醇缩丁醛纤维(维纶);丁醛纤维(维纶);n1961年,聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(芳纶年,聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(芳纶););n1983年,聚苯并咪唑、聚苯硫醚纤维年,聚苯并咪唑、聚苯硫醚纤维n合成纤维已经广泛应用到国民经济的各个领域,合成纤维已经广泛应用到国民经济的各个领域,对人们的生活起着举足轻重的作用。对人们的生活起着举足轻重的作用。现在学习的是第7页,共89页82、合成纤维的分类、合成纤维的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、模量大的纤维;它由刚性链聚合物和柔性链聚
6、合物纺丝制造具有除力学和耐热性外的特殊性能,如光、电、化学、高弹性和生物降解性等的纤维,产量小,但附加值大现在学习的是第8页,共89页93、合成纤维的制备、合成纤维的制备制备工艺成纤聚合物的制备纺丝工艺熔体纺丝溶液纺丝将聚合得到的聚合物熔体直接进行纺丝一步溶液纺丝:直接将聚合后得到的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现在学习的是第9页,共89页10熔体纺丝步骤熔体纺丝步骤:(P149,图4-3)n(1)纺丝熔体的制备)纺丝熔体的制备n(2)熔体经喷丝板孔眼压出形成熔体细)熔体经喷丝板孔眼压出形成熔体细流流n(3)熔体细流被拉长变细并经冷却
7、凝固)熔体细流被拉长变细并经冷却凝固n(4)固态纤维上油和卷绕)固态纤维上油和卷绕n涤纶、聚酰胺、丙纶一般采用此法涤纶、聚酰胺、丙纶一般采用此法现在学习的是第10页,共89页11溶液纺丝步骤溶液纺丝步骤:(P149,图4-3)n(1)纺丝液的制备)纺丝液的制备n(2)纺丝液经过纺丝泵计量进入喷丝头)纺丝液经过纺丝泵计量进入喷丝头的毛细孔压出形成原液细流的毛细孔压出形成原液细流n(3)原液细流中的溶剂向凝固浴扩散,)原液细流中的溶剂向凝固浴扩散,浴中的沉淀剂向细流扩散,聚合物在凝浴中的沉淀剂向细流扩散,聚合物在凝固浴中析出形成初生纤维;固浴中析出形成初生纤维;n(4)纤维拉伸和热定型,上油和卷绕
8、)纤维拉伸和热定型,上油和卷绕现在学习的是第11页,共89页12电纺丝电纺丝n电纺丝是通过施加到聚合物熔体或溶液电纺丝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的连续纤维外部电场制备具有纳米尺寸的连续纤维nP149,图4-3(c)现在学习的是第12页,共89页134、合成纤维的性能、合成纤维的性能n具有优良的物理、机械性能和化学性能具有优良的物理、机械性能和化学性能n如,强度高、密度小、弹性高、耐磨性如,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、好、吸水性低、保暖性好、耐酸碱性好、不会发霉或虫蛀等不会发霉或虫蛀等n某些特种纤维还具有耐高温、耐辐射、某些特种纤维
9、还具有耐高温、耐辐射、高强力、高模量等特殊性能高强力、高模量等特殊性能现在学习的是第13页,共89页145、合成纤维的应用、合成纤维的应用n超出了超出了纺织工业纺织工业的范围,逐渐深入到的范围,逐渐深入到国防国防工业、航空航天、交通运输、医疗卫生、工业、航空航天、交通运输、医疗卫生、海洋水产、通讯联络海洋水产、通讯联络等重要领域等重要领域n例如,民用上可纺制轻暖、耐穿的各种服例如,民用上可纺制轻暖、耐穿的各种服装面料、装饰,可混纺;工业上可用作轮装面料、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、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工
10、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、雷达的绝缘材落伞、飞行服、飞机导弹、雷达的绝缘材料等。料等。现在学习的是第14页,共89页154.2 通用合成纤维通用合成纤维n4.2.1聚酰胺纤维聚酰胺纤维n4.2.2 聚酯纤维聚酯纤维n4.2.3 聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维n4.2.4 聚丙烯纤维聚丙烯纤维n4.2.5聚乙烯醇甲醛纤维聚乙烯醇甲醛纤维现在学习的是第15页,共89页16n世界上最早投入工业化生产的合成纤维世界上最早投入工业化生产的合成纤维n中国商品名中国商品名“锦纶锦纶”,国际商品名,国际商品名“尼龙尼龙”、“耐纶耐纶”、“卡普隆卡普隆”等等n聚酰胺纤维聚酰胺纤维是脂肪
11、族和半芳香聚酰胺经熔是脂肪族和半芳香聚酰胺经熔融纺丝制备的合成纤维;分子主链中含有酰融纺丝制备的合成纤维;分子主链中含有酰胺键。胺键。n4.2.1聚酰胺纤维聚酰胺纤维现在学习的是第16页,共89页17COHNHNCOH2OCOHNHOHOCNHn分两类:分两类:一类由二元胺和二元酸缩聚制得;一类由二元胺和二元酸缩聚制得;另一类由另一类由-氨基酸缩聚或由内酰胺开环聚合氨基酸缩聚或由内酰胺开环聚合而得而得n具有吸水性具有吸水性现在学习的是第17页,共89页18聚酰胺纤维的性能聚酰胺纤维的性能n它是合成纤维中性能优良、用途广泛的品它是合成纤维中性能优良、用途广泛的品种之一种之一n(1)耐磨性好耐磨性
12、好、位于合成纤维之首,比、位于合成纤维之首,比棉花高棉花高10倍,比羊毛高倍,比羊毛高20倍,适合于做绳倍,适合于做绳索、袜子等索、袜子等n(2)强度高、耐冲击性好强度高、耐冲击性好。它是强度最。它是强度最高的合成纤维之一。比棉花高高的合成纤维之一。比棉花高12倍,比倍,比羊毛高羊毛高45倍,适合于做轮胎帘子布等倍,适合于做轮胎帘子布等现在学习的是第18页,共89页19n(3)弹性、耐疲劳性好。弹性、耐疲劳性好。比棉花高比棉花高78倍倍n(4)密度小密度小,相对密度,相对密度1.041.14n(5)吸湿性良好吸湿性良好。锦纶具有良好的吸湿性,。锦纶具有良好的吸湿性,染色性好,可使用酸性染料、分
13、散染料等。染色性好,可使用酸性染料、分散染料等。n缺点:缺点:弹性模量小,使用过程中容易变形,耐弹性模量小,使用过程中容易变形,耐热性及耐光性较差。热性及耐光性较差。现在学习的是第19页,共89页20聚酰胺纤维的用途聚酰胺纤维的用途n应用范围广泛应用范围广泛n在日用品方面,可以纯纺或混纺各种衣在日用品方面,可以纯纺或混纺各种衣料和针织品,特别适用于制造单丝、复料和针织品,特别适用于制造单丝、复丝弹力丝袜,耐磨耐穿;丝弹力丝袜,耐磨耐穿;现在学习的是第20页,共89页21n工业上是轮胎帘子线、降落伞、绳索、渔网和工业上是轮胎帘子线、降落伞、绳索、渔网和工业滤布工业滤布现在学习的是第21页,共89
14、页22n(1) 聚酰胺聚酰胺66n相对分子质量控制在相对分子质量控制在2000030000,纺丝温度,纺丝温度控制在控制在280290n性能:性能:P151,表,表4-1n(2) 聚酰胺聚酰胺6n相对分子质量控制在相对分子质量控制在1400020000,纺丝温度,纺丝温度控制在控制在260280 n性能:性能:P152,表,表4-2n(3) 长碳链聚酰胺长碳链聚酰胺X34纤维纤维n链结构:链结构:NH-(CH2)x-NHCO-(CH2)32-COn随随X的增大,链结构接近聚乙烯的增大,链结构接近聚乙烯现在学习的是第22页,共89页23n(4) PADA,MPMD,PDMBAnPADA结构式:结
15、构式:nMPMD结构式:结构式:HN(CH2)6NHC(CH2)8O(CH2)8CONHCH2CH(CH2)3NHCO(CH2)nCOCH3二乙炔的存在,既可以作为交联剂,也参与聚酰胺的结晶(图4-9、4-10)现在学习的是第23页,共89页24nPDMBA结构式结构式:n甲基和甲氧基的存在影响聚酰胺的结晶结构,甲基和甲氧基的存在影响聚酰胺的结晶结构,从而影响了性能从而影响了性能NHNHCO(CH2)n-2COOCH3OCH3现在学习的是第24页,共89页25n(5) PA6T和和PA9T纤维纤维n分子结构式:分子结构式:6和9代表代表二元胺中的碳原子,T代表对苯二酸PA6T与PA9T的性能(
16、P154,表4-3)NH(CH)6NHCOCOCCN(CH2)9NOOHH现在学习的是第25页,共89页26n(6) 氢化芳香聚酰胺纤维氢化芳香聚酰胺纤维n合成路线:合成路线:纤维强度3.64103MPa;伸长率10%NHCOnNHHCOn现在学习的是第26页,共89页274.2.2 聚酯纤维聚酯纤维n中国商品名中国商品名“涤纶涤纶”,俗称,俗称“的确良的确良”n聚酯纤维是指含聚酯纤维是指含芳香族取代羧酸酯芳香族取代羧酸酯结构的纤维,它结构的纤维,它是由二元酸和二元醇经过缩聚而制得的聚酯树脂,经是由二元酸和二元醇经过缩聚而制得的聚酯树脂,经熔融纺丝和后处理制得的一种合成纤维。熔融纺丝和后处理制
17、得的一种合成纤维。n在合成纤维中发展最快,产量居于首位在合成纤维中发展最快,产量居于首位现在学习的是第27页,共89页28n品种较多,根据化合物的结构,已经工业品种较多,根据化合物的结构,已经工业化生产的有:化生产的有:n聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(酯(PBT)、聚萘酯()、聚萘酯(PEN)等纤维)等纤维聚酯纤维的品种现在学习的是第28页,共89页29聚酯纤维的性能聚酯纤维的性能n(1)外观)外观n单纯涤纶纤维为乳白色,生产中添加染单纯涤纶纤维为乳白色,生产中添加染料
18、制成各种有色纤维料制成各种有色纤维n(2)密度)密度n随着聚酯纤维的结晶度和取向度的不同,随着聚酯纤维的结晶度和取向度的不同,密度不同。一般密度在密度不同。一般密度在1.381.40n(3)弹性)弹性现在学习的是第29页,共89页30n弹性好,接近羊毛,而且耐皱性好,弹性弹性好,接近羊毛,而且耐皱性好,弹性模量比聚酰胺纤维高模量比聚酰胺纤维高n(4)强度)强度n强度大,在湿态下强度不变强度大,在湿态下强度不变n(5)湿性)湿性n吸湿性低,回潮率小,易洗快干吸湿性低,回潮率小,易洗快干n(6)耐热性)耐热性n耐热性较好,软化点耐热性较好,软化点230240n(7)耐光性)耐光性n高于锦纶,低于腈
19、纶高于锦纶,低于腈纶熨烫时要加盖湿布,温度在120 左右现在学习的是第30页,共89页31n(8)电性能)电性能n干燥状态下,具有良好的电绝缘性。但是作干燥状态下,具有良好的电绝缘性。但是作为服装时,由于摩擦易产生静电,易吸灰尘为服装时,由于摩擦易产生静电,易吸灰尘,这是涤纶的缺点,这是涤纶的缺点n(9)化学性能)化学性能n在常温下,对酸碱稳定,温度升高,耐腐蚀在常温下,对酸碱稳定,温度升高,耐腐蚀性降低性降低n(10)抗菌性)抗菌性n优良,作为织物通常不被蛀虫破坏优良,作为织物通常不被蛀虫破坏用冷水或温水洗涤,用碱性洗涤剂现在学习的是第31页,共89页32聚酯纤维的用途聚酯纤维的用途n由于聚
20、酯纤维弹性好、织物有易洗快干、保型性好、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,所以是理想的纺织材料;可纯纺或混纺免熨等特点,所以是理想的纺织材料;可纯纺或混纺制作各种服装及针织品制作各种服装及针织品现在学习的是第32页,共89页33n在工业上,可作为在工业上,可作为电绝缘材料、运输电绝缘材料、运输带、绳索、渔网、带、绳索、渔网、轮胎帘子线、人造轮胎帘子线、人造血管等。血管等。现在学习的是第33页,共89页34n(1)涤纶(PET)n制备:涤纶是对苯二甲酸乙二醇酯经过熔融纺丝制成的合成纤维,相对分子质量控制在1500022000,纺丝温度控制在275295n成纤结构:P155
21、,图4-11、4-12n力学性能:P155,表4-4现在学习的是第34页,共89页35n其他性能:涤纶又叫的确良,具有高强度、耐磨、耐腐 蚀,易洗快干等优点,是很好的衣料纤维。n但透气性、吸湿性、染色性差限制了涤纶在时装行业的应用;需要进行改性后引入亲水性基团。现在学习的是第35页,共89页36n(2) 聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维n制备:制备:PTT纤维是由对苯二甲酸和,纤维是由对苯二甲酸和,丙二醇的缩聚物经过熔体纺丝制成的纤维,丙二醇的缩聚物经过熔体纺丝制成的纤维,具有反旁反旁式构象具有反旁反旁式构象n结晶结构:结晶结构:OCCOOOCCCO现在学习的是第36页,共89
22、页37n性能:性能:PTT纤维性能优于涤纶,具有更纤维性能优于涤纶,具有更优异的柔软性、弹性恢复性;优良的抗优异的柔软性、弹性恢复性;优良的抗折皱性、尺寸稳定性、耐候性、易染色折皱性、尺寸稳定性、耐候性、易染色性和良好的屏蔽性能,并改进了抗水解性和良好的屏蔽性能,并改进了抗水解稳定性。稳定性。nPTT纤维被认为是最具有发展前途的通纤维被认为是最具有发展前途的通用合成纤维新品种。用合成纤维新品种。现在学习的是第37页,共89页38n(3) 聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维n制备:制备:B纤维是由对苯二甲酸或对苯二甲酸纤维是由对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯和二甲酯和1,4丁二醇经过熔
23、体纺丝制成的纤维丁二醇经过熔体纺丝制成的纤维n性能:性能:PBT纤维强度纤维强度30.9135.32cN/dtex,伸长,伸长率率3060%;具有极好的伸长弹性恢复率、柔软、易;具有极好的伸长弹性恢复率、柔软、易染色染色n用途:用途:PBT纤维特别适于制作游泳衣、连裤袜、训练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、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、医疗绷带服、滑雪裤、长筒袜、医疗绷带现在学习的是第38页,共89页39n(4) 聚萘酯(聚萘酯(PEN)纤维)纤维n制备:制备:PEN纤维是由纤维是由2,6-萘二甲酸二甲酯
24、与乙二醇萘二甲酸二甲酯与乙二醇的缩聚物聚萘二甲酸乙二醇酯经过熔体纺丝制成的纤的缩聚物聚萘二甲酸乙二醇酯经过熔体纺丝制成的纤维维n结构式:结构式:性能:PEN与PET相比,具有更高的模量、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COOCH2CH2OCOn现在学习的是第39页,共89页404.2.3 聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维n中国商品名中国商品名“腈纶腈纶”,有,有“人造羊毛人造羊毛”之称之称n制备:制备:腈纶是聚丙烯腈或含腈纶是聚丙烯腈或含85%以上丙烯腈的共聚以上丙烯腈的共聚物制成的合成纤维。物制成的合成纤维。n腈纶的制备采用腈纶的制备采用湿纺工艺湿纺工艺n湿纺
25、工艺是将聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物溶解在湿纺工艺是将聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物溶解在溶剂溶剂中(纺丝液),纺丝液经喷丝板后在含凝固剂的凝固中(纺丝液),纺丝液经喷丝板后在含凝固剂的凝固浴中凝固形成纤维浴中凝固形成纤维纺丝液的选择:选择内聚能大的溶剂或能与聚丙烯腈相互作用的溶剂配制常用的溶剂DMF、DMA、DMSO、EC、NaSCN、HNO3、ZnCl2现在学习的是第40页,共89页41聚丙烯腈纤维的性能聚丙烯腈纤维的性能n性能优良,外观、手感都类似羊毛,因此有性能优良,外观、手感都类似羊毛,因此有“人造羊毛人造羊毛”之称之称n很多性能指标超过羊毛,如腈纶的强度比羊毛高很多性能指标超过羊毛,如腈纶的
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