化学纤维再生纤维及半合成纤维

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1、1 1第五章第五章 化学纤维化学纤维（chemical fiberchemical fiber）2 2uu内容提要：成纤高聚物特征和化学纤维制造概述内容提要：成纤高聚物特征和化学纤维制造概述 。化学纤维的分类、性质及检测；。化学纤维的分类、性质及检测； 常用化纤的特常用化纤的特 性；纤维鉴别的方法简介。性；纤维鉴别的方法简介。uu重重点难点：本章是纤维部分特性介绍的最后一章点难点：本章是纤维部分特性介绍的最后一章 ，在性能介绍中注意与前面章节的对比，突出特，在性能介绍中注意与前面章节的对比，突出特 点的介绍，难点在于综合性。点的介绍，难点在于综合性。 3 3概概 述述1891 1891年，年，

2、在英国有人在英国有人将纤维素黄酸酯溶于将纤维素黄酸酯溶于 稀碱中制成很粘的液体纺丝，因其很粘，称稀碱中制成很粘的液体纺丝，因其很粘，称 为粘胶为粘胶, ,制成的纤维称为粘胶纤维制成的纤维称为粘胶纤维 ，19051905年年 实现工业化生产。从此以后人造纤维开始走实现工业化生产。从此以后人造纤维开始走 上了成功之路，发展到目前这种现状。上了成功之路，发展到目前这种现状。 4 4化学纤维的应用化学纤维的应用uu民用：大家很熟悉民用：大家很熟悉uu工农业：包装材料，传送带，渔网，绳索工农业：包装材料，传送带，渔网，绳索uu交通运输：轮胎帘子线交通运输：轮胎帘子线uu医疗：人造器官，缝合线，手术服等医

3、疗：人造器官，缝合线，手术服等uu国防：降落伞，军用帐蓬，各种防护服国防：降落伞，军用帐蓬，各种防护服uu宇航：耐辐射，耐高低温纤维，飞行服，宇宙宇航：耐辐射，耐高低温纤维，飞行服，宇宙 飞船减速器。飞船减速器。5 5第一节第一节 化学纤维的分类与命名化学纤维的分类与命名uu 化学纤维定义：利用天然的或合成的化学纤维定义：利用天然的或合成的聚合物聚合物（polymerpolymer）为原料，经过化学方法和机械加工制成的纤为原料，经过化学方法和机械加工制成的纤 维。维。uu 化学纤维的分类化学纤维的分类一、按高聚物的来源分一、按高聚物的来源分二、按内部组成分二、按内部组成分三、按形态分三、按形态

4、分6 6一、按高聚物一、按高聚物(polymer)(polymer)的来源分的来源分1.1.再生纤维再生纤维以以天然聚合物天然聚合物为原料，经过化学方法和为原料，经过化学方法和 机械加工制成，化学组成与原高聚物基本机械加工制成，化学组成与原高聚物基本 相同的纤维。相同的纤维。（1 1）再生纤维素纤维）再生纤维素纤维如粘胶纤维如粘胶纤维（最多）（最多）、铜氨纤维，原料为、铜氨纤维，原料为 木材、棉短绒等。木材、棉短绒等。依纤维素溶解成纺丝液依纤维素溶解成纺丝液 的方法命名的方法命名。7 7（2 2）再生蛋白质纤维）再生蛋白质纤维如大豆蛋白复合纤维、牛奶蛋白复合纤维，原料如大豆蛋白复合纤维、牛奶蛋

5、白复合纤维，原料 为大豆、牛奶。为大豆、牛奶。依蛋白质的来源命名依蛋白质的来源命名。还有蚕蛹蛋白复合纤维、再生动物毛蛋白复合纤还有蚕蛹蛋白复合纤维、再生动物毛蛋白复合纤 维等维等（3 3）其他再生纤维）其他再生纤维如再生甲壳素纤维与壳聚糖纤维、海藻纤维等如再生甲壳素纤维与壳聚糖纤维、海藻纤维等8 82.2.合成纤维合成纤维由低分子物质（煤、石油、天然气及一些农由低分子物质（煤、石油、天然气及一些农 副产品等）经化学合成的高分子聚合物，再经纺副产品等）经化学合成的高分子聚合物，再经纺 丝加工而成的纤维。丝加工而成的纤维。如涤纶、锦纶如涤纶、锦纶（我国的商品名）（我国的商品名）等。等。命名：在单体

6、名称前加命名：在单体名称前加“聚聚”。3.3.半合成纤维半合成纤维以天然高分子化合物为骨架，通过与其他化以天然高分子化合物为骨架，通过与其他化 学物质反应，改变组成成分，再生形成天然高分学物质反应，改变组成成分，再生形成天然高分 子的衍生物而制成的纤维。子的衍生物而制成的纤维。如醋酯纤维、聚乳酸纤维如醋酯纤维、聚乳酸纤维9 9二、按内部组成分二、按内部组成分（ P129页表5-4）（1 1）聚酯纤维）聚酯纤维：大分子中均有酯基：大分子中均有酯基-COO-COO-（如聚对（如聚对 苯二甲酸乙二酯，涤纶苯二甲酸乙二酯，涤纶, ,polyester, PETpolyester, PET）（2 2）聚

7、酰胺纤维）聚酰胺纤维：大分子链上有酰胺键：大分子链上有酰胺键-(CONH)-(CONH)-， 如聚酰胺如聚酰胺6 6（锦纶（锦纶6,6,nylon 6nylon 6，PA6PA6）、锦纶、锦纶6666。 1010一种单体缩聚而成，单体含有一个端氨基和一一种单体缩聚而成，单体含有一个端氨基和一 个端羧基。个端羧基。用单体中含有的碳原子数来命名用单体中含有的碳原子数来命名。 锦纶 6:锦纶 66:NH NH(CH(CH2 2) )5 5 COCOn nNH (CH NH (CH2 2) )6 6NHCONHCO(CH(CH2 2) )4 4CO COn n两种单体缩聚而成，一种单体含有两个端氨两种

8、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。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。一数字表示二元酸的碳原子数。 1111（3 3）聚丙烯腈纤维）聚丙烯腈纤维：主要成分为丙烯腈：主要成分为丙烯腈(85%(85%以上以上) ) ，腈纶，腈纶acrylic, PANacrylic, PAN。（4 4）聚乙烯醇纤维）聚乙烯醇纤维：聚乙烯醇缩甲醛纤维，维纶：聚乙烯醇缩甲醛纤维，维纶 , ,vinylon, PVAvinylon, PVA) )。丙烯腈:乙烯醇:乙烯醇缩甲醛:CHCH2 2CH

9、CHn nCN CN CHCH2 2CHCHn nOH OH CHCH2 2CHCHCHCH2 2CHCHn nOCH OCH2 2O O 1212（5 5）聚丙烯纤维）聚丙烯纤维：丙纶：丙纶（propylene,PPpropylene,PP）（6 6）聚氯乙烯纤维）聚氯乙烯纤维：氯纶：氯纶(chlorofibre,PVC)(chlorofibre,PVC)CHCH2 2CHCHn nCH CH3 3 CHCH2 2CHCHn nCl Cl 1313三、按形态结构分三、按形态结构分1. 1.长丝长丝：单丝、复丝与变形丝（弹力丝）：单丝、复丝与变形丝（弹力丝）2.2.短纤维短纤维：（1 1）按长

10、度分布分：等长纤维、异长纤维）按长度分布分：等长纤维、异长纤维（2 2）按长度分：棉型化纤、毛型化纤、中长化纤）按长度分：棉型化纤、毛型化纤、中长化纤高弹丝14143.3.复合纤维复合纤维在纤维的横截面上有两种或两种以上的不在纤维的横截面上有两种或两种以上的不 相混合的组分或成分的纤维。常用的为双组分相混合的组分或成分的纤维。常用的为双组分 复合纤维，有并列型、皮芯型和海岛型等。复合纤维，有并列型、皮芯型和海岛型等。1515复合纤维1616复合纤维17174.4.混合纤维：混合纤维：在纤维的横截面上有两种及两种在纤维的横截面上有两种及两种 以上的相混合的组分或成分的纤维。以上的相混合的组分或成

11、分的纤维。5.5.异形纤维异形纤维指经一定几何形状（非圆形）喷丝孔纺制指经一定几何形状（非圆形）喷丝孔纺制 的具有特殊截面形状的化学纤维。的具有特殊截面形状的化学纤维。异形纤维18181919202021216. 6.粗、细、超细纤维粗、细、超细纤维粗特纤维粗特纤维: 1.1: 1.1或或1.65tex1.65tex以上以上( (涤纶，涤纶，31.8631.86、3939m)m)细特纤维细特纤维: 0.044: 0.044- -0.11tex(0.11tex(涤纶，涤纶，6.37-106.37-10m)m)超细纤维超细纤维: 0.044tex(: 0.044tex(涤纶，涤纶，6.376.37

12、m)m)以下，超细以下，超细 纤维纤维多用于制造人造麂皮。多用于制造人造麂皮。 2222第二节第二节 化学纤维的制造化学纤维的制造概述概述一、一、成纤高聚物的特征成纤高聚物的特征高聚物高聚物, , 由千百个原子以共价键相互联结起由千百个原子以共价键相互联结起 来的所组成的分子量很大的物质。来的所组成的分子量很大的物质。1. 1. 聚合度：组成纤维大分子单基的个数聚合度：组成纤维大分子单基的个数n n 2. 2. 分子量：分子量：10103 310107 73. 3. 多分散性：聚合度和结构形状有不同的分多分散性：聚合度和结构形状有不同的分 布布 2323二、成纤高聚物要满足三个条件二、成纤高聚

13、物要满足三个条件1.1.线型分子结构：能伸值的分子，支链尽可能少线型分子结构：能伸值的分子，支链尽可能少 ，没有庞大侧基，具备可溶性或可熔融性；，没有庞大侧基，具备可溶性或可熔融性；2.2.适当的分子量：纺丝液具备适当的粘度；适当的分子量：纺丝液具备适当的粘度；3.3.凝固后的纤维中，大分子间应该具有足够的结凝固后的纤维中，大分子间应该具有足够的结 合力。合力。 2424三、化学纤维制造过程三、化学纤维制造过程高聚物的提纯与聚合高聚物的提纯与聚合纺丝熔体或溶液的制备纺丝熔体或溶液的制备 纺丝成形纺丝成形 后加工后加工（牵伸、卷曲、上油、切断）（牵伸、卷曲、上油、切断）1. 1. 高聚物的提纯与

14、聚合高聚物的提纯与聚合（1 1）再生纤维）再生纤维 提纯，去除杂质。提纯，去除杂质。 （2 2）合成纤维）合成纤维 聚合，单体聚合成线型高聚物。聚合，单体聚合成线型高聚物。25252 2纺丝熔体或溶液的制备纺丝熔体或溶液的制备（1 1）熔体法）熔体法 将高聚物加热成熔体将高聚物加热成熔体（如涤纶、锦纶、丙纶等）（如涤纶、锦纶、丙纶等） 。条件：熔融温度条件：熔融温度分解温度分解温度, ,或高聚物为非熔或高聚物为非熔 性性26263.3.纺丝纺丝纺丝液用计量泵定量供料通过喷丝孔后凝固成纺丝液用计量泵定量供料通过喷丝孔后凝固成 丝条的过程称为纺丝。有熔体纺丝法和溶液纺丝法丝条的过程称为纺丝。有熔体

15、纺丝法和溶液纺丝法 。（1）熔体纺丝法将熔融的高聚物熔体从 喷丝孔喷射到空气中冷却固 化。过程简单，成本低，纺 丝速度高。涤纶、锦纶、丙 纶等均采用此法。熔体纺丝工艺流程2727纺丝纺丝2828（2 2）溶液纺丝法）溶液纺丝法将高聚物溶解于适当的溶剂配成纺丝溶液，将高聚物溶解于适当的溶剂配成纺丝溶液， 将纺丝液从喷丝孔中压出后射入将纺丝液从喷丝孔中压出后射入凝固浴凝固浴中凝固成丝中凝固成丝 条。根据凝固浴的不同分为条。根据凝固浴的不同分为湿法湿法与与干法干法两种。两种。u 湿法纺丝（Wet spinning）：液体凝固剂固化。纺出丝的截面多为非圆形，有皮芯结构。腈纶、 维纶、氯纶、粘胶纤维多采用此法。湿法纺丝工艺流程2929湿法纺丝湿法纺丝3030uu 干法纺丝干法纺丝(Dry spinning)(Dry spinning)：热空气固化。热空气固化。丝的质量好、成本高、易污染环境（应用少）丝的质量好、成本高、易污染环境（应用少） 。维纶、醋酯、氨纶可用此法。维纶、醋酯、氨纶可用此法。 干法纺丝工艺流程3131干法纺丝干法纺丝3232uu