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1、第四章 纤 维 4.1 纤维的分类4.2 粘胶纤维4.3 聚酯纤维 4.4 聚酰胺纤维 4.5 聚丙烯腈纤维 4.6 其他纤维品种4.7 高性能纤维思考题,4.1 纤维的分类,4.1.3 纤维的主要性能指标,线密度：,断裂强度：断裂所能承受的最大负荷和纤维的线密度之比，单位牛顿/特克斯,断裂伸长率：纤维伸长至断裂时的长度比原来长度增加的百分数Y%= LL0*100% L0,初始模量,回弹率：可回复的弹性伸长和总伸长之比,线密度,支数,4.1.4 化学纤维的生产方法,原料的制备 纺前的准备 纺丝 后加工,生产过程的四个工序：,化学纤维纺丝成型,熔体纺丝,湿法纺丝,干法纺丝,主要方法,熔体纺丝,湿
2、法纺丝,干法纺丝,4.2 粘胶纤维,4.2.2生产工艺过程,4.3 聚酯纤维,聚酯纤维是由大分子链中的各链节通过脂基 ( C= O ) 相连的成纤聚合物纺制而成的 C 合成纤维，主要品种是聚对苯二甲酸乙二脂纤维PET，含量大于85的合成纤维称为“涤纶”俗称“的确良”,4.3.2 生产工艺过程,涤纶 长丝生产线,涤纶短丝生产线,4.3.3 性能与应用,弹性好 弹性接近羊毛，耐皱性超过其他一切纤维 强度大 冲击强度比聚酰胺纤维高4倍，比粘胶纤维高20倍 模量高 初始模量最高 吸湿性低 回潮率仅为0.40.5 耐热性好,优点：,缺点：,染色性不良、吸湿性差、织物易起毛起球、易产生静电等，与橡胶的粘合
3、性差,应用：,理想的民用纺织材料，可纯纺或其他纤维混纺制作各种服装及针织品。工业上，作为电绝缘材料、运输带，渔网、人造血管等,缝纫线,4.4 聚酰胺纤维,聚酰胺纤维是指分子主链由酰胺键 O CNH 连接起来的一类合成纤维，我国称“锦纶”，美国称“尼龙”,4.4.2 生产工艺过程,聚合,熔融缩聚法,开环聚合法,低温聚合法,纺丝,纤维后加工,广东新会美达锦纶股份有限公司,4.4.3 性能与应用,耐磨性好 在所有纺织纤维中耐磨性最好 强度高，耐冲击性好 弹性高，耐疲劳性好 密度小 还有耐腐蚀。不发霉染色好,优点：,缺点：,模量低，耐光性，耐热性，抗静电性，染色性以及吸湿性较差,应用：,可纯纺或其他纤
4、维混纺制作各种服装及针织品。工业上，作为轮胎帘子线，渔网，降落伞等军用物品,尼龙网特点及性能： 使用塑料材料加工而成。应用于制药、化工、印花染料、酿造、味精、淀粉造网、打井、水产养殖、食品加工等工业筛滤用,尼龙编织管,可降解尼龙搭扣 拉链,绢丝尼龙女衫,4.5 聚丙烯腈纤维,聚丙烯腈PAN（polyacrylonitrile fibre) 通常指含丙烯腈(CH2=CH) CN 在85以上的丙稀腈共聚物或均聚物，国内称腈纶,4.5.2生产工艺过程,聚丙烯腈的制备 纺丝成型 聚丙烯腈纤维的后加工,腈纶湿法(二步法)纺丝工艺技术,分类,4.5.3 性能与应用,柔软性和保暖性好，有“合成羊毛”之称 耐
5、光性和耐辐射性优异 弹性模量高 很高的化学稳定性和较好的耐热性 优良的耐霉菌和耐虫蛀性,优点：,缺点：,强度不高，耐磨性和抗疲劳性较差,应用：,可代替羊毛或羊毛混纺制成毛织类如：船帆，帐篷等，也可用于军用器具、人工器官，超纯水制造等,采用DMF二步法干法纺丝工艺生产的腈纶具有以下几个特点：,弯曲模量低，手感柔软 蓬松，覆盖性好 光泽优雅，亮度好 疏水性好，穿着舒适 染色性能良好 抗起球性能较好 抗倒伏，弹性好,腈纶毯,产品柔软，手感滑爽，非常柔和。防霉 ，防蛀，散湿透气。,- + + 地毯 + + - - ),4.6 其他纤维品种,聚丙烯纤维PP 又称丙纶,电阻率很高，导热系数很小，可与棉，毛
6、等混纺制成地毯，虑布和纸的增强材料等,聚乙烯醇纤维PVA 又称维纶或合成棉花,很好的耐腐蚀和耐日光性，耐水性和染色性差 最大的用途是与棉混纺制成棉混纺布和针织品,聚氯乙稀纤维 又称氯纶,优点：耐化学腐蚀性、保暖性和难燃性好，极限氧指数居各种纤维之首吸水性小，电绝缘性强 缺点：耐热性差 制造各种针织品，毛毯和地毯，防腐蚀的虑布，工作服等,4.7 高性能纤维,概述,耐高温纤维,高强度高模量纤维,弹性纤维,4.7.2 聚四氯乙烯纤维,由聚四氯乙烯乳液直接进行纺丝，经高温烧结而成，我国名为氯纶,聚四氯乙烯纤维又名氯纶,聚间苯二甲酰间苯二胺纤维 PMIA(polymetaphenylen isophet
7、hlamede) 又名芳纶1313,聚对苯二甲酰对苯二胺纤维又名芳纶1414,聚苯并咪唑纤维PBI(Polybenzimidazoi),超高相对分子质量聚乙烯纤维,聚胺酯弹性纤维,碳纤维,高科技合成纤维,人们常用“纤度”来表征纤维的细度与密度，其单位是“旦”，被定义为9000米纤维长度的克重数。比方说，某种纤维的纤度为10旦，就是指这种纤维长为9000米时，重量为10克。普通纤维的纤度一般为110旦。高支数的纤维，纤度在0.41旦。而利用当今高科技对纤维进行超微细化，可使其纤度低于0.3旦。纤度的大幅度降低，使纤维发生了质的变化。用低纤度纤维制成的仿麂皮织物、仿真丝织物、人造革，达到了以假乱真
8、的地步。用它们制成的各种高密度织物，如高性能清洁布等，深受市场欢迎。,日本自知国土小，人口密集，多地震，在多年之前就开展了特种纤维用于建筑的研究。他们以高强碳纤维、芳香族聚酰胺纤维和普通的沥青纤维为原料，用特定方法制成了强度非常高的建筑材料，并用这种材料成功地建造了两幢高达42层的建筑物。日本大成建设公司更是设计了面向21世纪的超高层建筑，称之为“XSEED400”，其建筑高度达4000米，甚至超过了富士山。这样高的建筑物，其稳固性就是由特种纤维来保证的。,不仅建筑行业要用到新型纤维，军事、航空、航天这些尖端科技领域，都需要新型纤维材料。拿海湾战争来说，多国部队使用的高性能歼击机、主战坦克、军
9、用直升飞机、导弹、弹道导弹发射装置、防弹背心、头盔、降落伞等，无一不是用特种纤维加工制成的。,据报道，用芳纶织物制成的复合钢板，抗穿甲弹的能力比相同厚度的普通钢板强1020倍。 最新的波音777客机，大量采用了高强中空的聚丙烯腈碳纤维。而“哥伦比亚”号航天飞机共采用了10多种特种合成纤维，总重量达1吨多。这些特种纤维质轻而强度高，在70120温度范围内，尺寸的稳定性很好，热胀冷缩效应微乎其微。,除了以上强度特别大的合成纤维外，高科技合成纤维研究的另一重点是功能型合成纤维。在各种纤维的分子上连接上特殊的基团，这些基团都带有一定功能，再把纤维制成中空形式，就制成了功能纤维。它在能源、环境保护、医学
10、等领域已初露锋芒。,例如在“海水提铀”方面，用某种球形离子交换纤维提取铀元素已获成功。日本建成的世界上第一座海水提铀工厂，用的便是这种纤维。 又如，人们发现活性碳纤维可以处理含酚废水，还能吸附、浓缩、回收废水中有害的有机溶剂。在医学上，人们已开始试验用中空纤维分离膜来制造人工肾、人工肺、人工肝等人造器官。相信在不久的将来，肾功能衰竭、肝癌、肝硬化等疾病不会再像如今这样可怕。,号称“合成的钢丝”的芳纶（芳香族聚酰胺）在60年代就打入航空和航天领域，是目前有机合成纤维中强度最大、产量最高的纤维。比强度（同样重量材料得到的强度）是钢丝的五倍，用手指粗的芳纶绳就可以吊起两辆大卡车！有的品种可以在260
11、高温下连续使用上百小时。,在飞机上，芳纶被制成降落伞、机轮帘布、电绝缘和过滤结构，或作为增强纤维用于复合材料框架、桁条和舱门等；在航天飞机上，芳纶毡毯用于再返大气层时的热防护；宇航员穿的宇航服中有氟纶防火保暖层和芳纶防辐射及防流星层。美国1980年在航空和航天结构上使用了45万公斤的芳纶纤维。,芳纶坚韧耐磨，刚柔兼备，现在又发展成最有希望的防弹材料。过去的防弹材料主要是防弹铝板和钢板，都比较笨重，使用起来不灵活。现在用芳纶编织的防弹背心重量轻、结构紧凑、层数多、防护力强，适合于警察和公安人员日常穿用。士兵在战场上感到威胁最大的是弹片和散弹，穿上一种内衬陶瓷板的芳纶避弹衣，就可以保证肺、胸、脊骨
12、等重要部位的安全。,芳纶编织层能吸收弹丸60的能量，陶瓷板能使弹丸偏离或碰掉。由80芳纶纤维和20树脂制成的“钢”盔，在与真正钢盔重量大致相等的情况下，安全性提高了两倍以上。据统计，芳纶防弹衣和钢盔最少能防护人的6070关键部位，使伤亡人数至少降低三分之一。,芳纶陶瓷装甲还普遍应用于坦克、装甲车和直升机，可作为主防护装甲和辅助防护装甲。这些装甲有的单独使用芳纶层压板，有的与铝板复合使用，大大轻于传统的装甲钢板。这种新型复合装甲还可用于民航机上，作为防爆的防护板。此外，芳纶增强塑料还可制造鱼雷发射管、雷达天线罩等。,在康复医学中，使用各种人造合成纤维的数量越来越大。氟纶、涤纶和碳纤维是最常用的，
13、如氟纶人造血等，尼龙中空纤维人工肾、碳纤维人工心脏瓣膜等，都具有良好的生物相容性。人工肺的主要部分是数万根空心丙纶纤维管，每根长30厘米，直径250微米，这样小的孔，连血液也不能渗透进去，但却可以让氧气和二氧化碳进行交换，保障人的正常呼吸。可见，合成纤维和人们的关系是越来越密切了。,合成纤维的发展，只不过四、五十年的历史。 1940年前，世界棉花产量为690万吨，合成纤维只有5000吨。到1963年，合成纤维产量急剧增加到130万吨，20多年增加了259倍。现在，人类的衣服原料已进入化学纤维时代。,思考题,1.纤维的支数表示什么意思？ 2.化学纤维的生产方法有哪几种？ 3。涤纶有何优点？ 4。聚丙烯腈纤维有何突出性能？有何用途？,
