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第四章_化学纤维(2).ppt

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第四章 合成纤维,,2,第二节 合成纤维,合成纤维(synthetic fiber):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,(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,二、聚酰胺纤维--锦纶(nylon 6,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。,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:,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。,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,7,3.性质(1)密度较小,1.14 g/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)。,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。,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。,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。,11,4、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。,,,,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。,13,普通涤纶纵、横向形态,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,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。,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。,17,3、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。,18,4、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)。,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。,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。,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。,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。,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%)。 (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,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。,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。,26,3. 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。,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)。,28,六、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。,29,2.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。,30,(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),31,3.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。,32,(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。 (6)化学性质耐酸也耐碱。 (7)其他性质不怕虫蛀和霉烂。,33,4.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。,34,七、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。,35,2、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,36,3.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),37,(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,强力消失,维纶仅损失12%。 (6)耐日晒性能较好,棉和维纶织物同晒6个月,棉强力下降48%,维纶强力下降23%。,38,(7)保暖性热传导系数低,保暖性较好。可溶性维纶:不缩醛化的聚乙烯醇纤维可溶于温水,称可溶性维纶。可用于纺制超细纱线(与普通纤维混纺成纱后将维纶溶解掉),39,八、聚氯乙烯纤维(Polyvinyl cholride,PVC),1.概况氯纶是聚氯乙烯纤维在我国的商品名称。氯纶的原料丰富,生产流程短,是合成纤维中生产成本最低的一种。 氯纶短纤维可以制成棉絮、毛线及针织内衣裤等,由于氯纶的保暖性非常好,织物经摩擦后容易产生静电,用其做成内衣对患有风湿性关节炎的人有一定的辅助治疗作用。此外,氯纶可以加工成具有各种特殊用途的阻燃纺织品,如沙发布、安全性帐篷等。,40,2.性质 (1)形态纵面平滑或有1~2根沟槽,截面接近圆形。(2)燃烧性能 具有难燃性,常见纤维中最难燃烧(含大量氯原子),离开明火后会立刻熄灭。 (3)强伸性 强度接近棉,断裂伸长大于棉,弹性比棉好,耐磨性也强于棉,但在合成纤维中属较差者。,41,(4)吸湿性和染色性 几乎不吸湿,染色困难,常用原液着色。(5)化学稳定性 耐酸碱、氧化剂和还原剂的性能极佳。(6)保暖性、耐热性等 保暖性比棉、羊毛好,易产生静电,且耐热性能差,适宜的使用温度为40~50℃。,
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