化学纤维讲义

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1、,全球范围内:化学纤维的产量占纺织纤维总产量的60%国内:化学纤维的产量占纺织纤维总产量的73%,纺织纤维发展的历史 天然纤维 公元前5000年（毛皮）、亚麻、羊毛、丝、棉 再生纤维 1889年巴黎世界博览会 粘胶纤维、醋酯纤维、铜氨纤维 合成纤维 1935年 杜邦公司 卡罗瑟斯 尼龙、涤纶、腈纶、维纶、丙纶、氨纶 高功能纤维 1965年 仿丝、仿毛、抗静电、吸湿、阻燃、防水1988年 新合纤 高性能纤维 碳纤维 1960年 粘胶基1970年 腈纶基芳香聚酰胺纤维 1965年 间位芳族聚酰胺(Nomex)1971年 对位芳族聚酰胺(Kevlev),新合纤：应用高分子改性、特殊异型截面 化、超细

2、纤维化、混纤化、表面处理及染整后处理等综合的纤维制造高技术，从最初的仿真丝技术，到目前超真丝的高感性功能水平，即所谓的新合纤。高科技纤维:依靠高技术和纤维学科最新的基础理论概念研制成功的具有高性能和高功能的一系列新纤维材料,称为高科技纤维。,人均纤维消费量是衡量一个国家或地区人们衣着消费水平的重要指标。 2000年我国人均纤维消费量达到7.5千克，世界人均纤维消费量为8.7千克。 2006年我国人均纤维消费量达到14公斤，已超过世界平均水平。 2010年我国人均纤维消费量达到15公斤左右，世界的纤维消费量达到7050万t,人均纤维消费量为10.4kg。 欧美国家人均纤维消费量分别为21.5公斤

3、和37.2公斤。,国内较大的化纤生产基地：上海金山、辽宁辽阳、江苏仪征、天津大港、四川长寿等,化纤发展的方向： 差别化（超细、异型、复合、高感性（仿毛、仿丝、仿麻）等） 功能化（防水、透气、防油、抑菌、保暖、阻燃等） 高性能化（高强、高模、耐高温等）,涤纶单丝产品,喷丝,网络丝,网络丝： -将长丝通过特殊喷嘴,在高速气流的作用下,使复丝吹散被分成几股相互纠缠形成网络节,以增加丝束抱合性的一种空气变形加工方法,其产品称为网络丝。目前常见的网络丝有涤纶、丙纶、锦纶等单一品种的长丝网络,因而网络丝产品被限制在仿丝绸、仿麻、仿毛等纯化纤织物范围内 。,化学短纤维：,不同光泽度纤维,改性腈纶 改性腈纶（

4、无光）,涤纶,1、聚酯纤维(PET) 含有酯基的高聚物，主要品种是聚对苯二甲酸乙二酯纤维，商品名为涤纶。 化学结构式：,2、聚酰胺纤维(PA) 分子主链由酰胺键连接起来的一类纤维，目前主要用于纺织的有聚酰胺6和聚酰胺66。 化学结构式： 聚酰胺6聚酰胺66,3、聚丙烯腈纤维(PAN) 其基本组成单元化学式为： 商品名为腈纶。,4、聚乙烯醇纤维(PVA) 其基本组成单元化学式为：,纺织上主要使用聚乙烯醇缩甲醛纤维，商品名为维纶。,5、聚丙烯纤维(PP) 其基本组成单元化学式为： 商品名为丙纶。,6、聚氯乙烯纤维(PVC) 其基本组成单元化学式为： 商品名为氯纶。,化纤制造原理：用适当的方法将某些

5、高聚物制成粘度适当的粘液，加工成丝。成纤高聚物要满足三个条件： （1）线性分子结构；（2）适当的分子量；（3）凝固后的纤维中，大分子间应该具有足够的结合能。,化纤制造过程： （1）制备纺丝液（2）纺丝（3）后加工,熔融法：将成纤高聚物加热到熔点以上熔融成熔体,制成纺丝液。溶液法:将成纤高聚物溶解在某种溶剂中制成纺丝液。,纺丝：将纺丝液定量从喷丝孔挤出,呈细流状,再在适当介质中固化成细丝的过程,称为纺丝。,熔体纺丝: 将熔融的成纤高聚物熔体从喷丝孔中压出,在周围空气中冷却固化成丝.湿法纺丝: 将制备的纺丝液从喷丝孔中压出,成细流状,在液体凝固浴中固化成丝.干法纺丝: 在热空气中因溶剂迅速挥发而固

6、化成丝.,初生丝牵伸 热定形加捻和成卷上油倒卷（络筒） 包装出厂,长丝后加工：,短纤维后加工：,初生丝集束（多次）牵伸水洗上油卷曲 热定形切断 打包出厂,主要后加工工艺的作用：,牵伸：改善取向和结晶。 （牵伸倍数不同可以制成不同强伸度的化纤）热定型：经过拉伸后的纤维在结构上不稳定、易发生热收缩，经过热定型后可以消除气内应力，降低热收缩，使合纤的尺寸和形状稳定。卷曲：增加纤维间的抱合力，提高可纺性。上油：有利于集束、降低摩擦、消除静电。水洗：去掉有害的残余物质，如反应不完全的残余单体，凝固浴中的残余溶剂等。,中取向丝（MOY）也称中速纺丝卷绕速度：20003000 m/min 无晶态结构，取向度

7、低，是拉伸丝（DY）和网络丝（DTY）的原料。 预取向丝（POY）卷绕速度：30004000 m/min 有一定结晶，并且由于卷绕速度较高，丝条与空气磨擦力随之增加，丝条张力增大，纤维的取向度较高，因此便于储存、运输，主要用于制造网络丝（DTY）。 全取向丝（FOY）卷绕速度：60008000 m/min（几乎没有剩余拉伸倍数）,粘胶纤维:,粘胶纤维是以自然界中的木材、竹片、棉短绒等为原料，经化学加工制成。 世界上最早投入工业化生产的化学纤维品种。 主要产品为粘胶长丝和粘胶短纤两类，其中粘胶短纤产量较大，约占粘胶纤维总产量的90%左右。 2011年产量约为339.2万吨。粘胶纤维的生产主要集中

8、在中国，2011年中国粘胶纤维产量约占世界总产量的60%，其余粘胶纤维产量较大的地区有东盟、西欧和印度，三者粘胶纤维产量之和约占总产量的35%。,中国粘胶纤维产量很大，但是其品种多为普通粘胶纤维，高强力粘胶纤维和高湿模量粘胶纤维产量相对较低尤其是高端粘胶纤维品种如Lyocell纤维。 印度博拉集团和奥地利兰精公司是全球粘胶纤维的两大巨头，2010年二者粘胶纤维产能分别为74.4万吨和71万吨，二者产能之和约占全球粘胶纤维总产能的30%左右。其中奥地利兰精公司在Lyocell纤维、Modal纤维方面具有垄断地位。 中国粘胶纤维行业集中度较高，2011年排名前10的粘胶纤维生产企业的产能之和约占粘

9、胶纤维总产能的76%。其中： 浙江富丽达是中国最大的粘胶纤维生产企业，2011年其粘胶纤维产能达到48万吨，位居世界第三位。 吉林化纤是中国最大的竹浆纤维生产企业，2011年竹浆短纤和竹浆长丝的产能分别为4.8万吨/年和7000吨/年； 宜宾丝丽雅集团和新乡化纤是中国最大的粘胶长丝生产企业，粘胶长丝产能均为6万吨/年，2011年二者粘胶长丝产能之和占粘胶长丝总产能的38.4%。,粘胶纤维的制造,原料：富含纤维素的植物均可。如：稻草、木材、甘蔗渣、棉短绒等。 纺丝液的制备：生成纤维素+碱 碱纤维素+二氧化硫纤维素磺酸钠（溶于稀碱溶液中）制得 纺丝液（粘度很大）,粘胶纤维的制造,纺丝:纤维素磺酸钠

10、纺丝粘液经喷丝孔挤轧出，呈细流状在液体凝固浴中固化成丝。凝固浴：硫酸 硫酸钠硫酸锌,粘胶纤维的制造,三组分的作用：硫酸：使纤维素磺酸钠反应成纤维素。 （此反应非常剧烈） 硫酸钠：（1）减缓硫酸与纺丝液的反应速度。（2）渗透作用。（使硫酸透过半固化的皮层进入内层，减少皮芯差异）（3）脱水作用。 硫酸锌：使晶粒变细和变均匀。,粘胶纤维的制造,纺丝成型过程： 粘流的表层同时与三组分作用，晶粒小、均匀，且颈喷作用使纤维表层的取向度提高。 粘流的芯层与三组分作用时，由于硫酸中的氢离子尺寸比硫酸钠中的钠离子小，所以，从粘流表层到芯层，氢离子浓度逐渐增加，钠离子和锌离子浓度逐渐减少，芯层的反应速度加快，纤维

11、中晶粒增大，缝隙孔洞尺寸也变大，从而形成皮芯结构。 反应时，皮层先凝固，形成一个固态的外壳，芯层由液体向固体转变的过程中，体积缩小，其收缩形成了纤维的不规则的锯齿形截面。,粘胶纤维 截面为锯齿形,呈皮芯结构 纵向有不连续条纹,粘胶纤维的性质：,化学性质：与棉纤维相同，但粘胶纤维更敏感，也可以丝光。 强伸度：强度与棉纤维接近，断裂伸长大于棉纤维。吸湿后强度下降明显，湿强度只有干强的50%。 吸湿性：吸湿性好，回潮率为13%。 染色性：染色性好，色谱全。 耐磨性差，小负荷下易变形，尺寸稳定性差。,粘胶纤维的用途：,粘胶纤维的主要产品有： 人造棉（桑绵绸） 棉型粘纤 人造毛（混纺、纯纺） 毛型粘纤

12、粘胶丝（人造丝）,几种纤维素纤维的性能比较:,结构：全芯层结构、聚合度为550 截面呈圆形,用途：可丝光、比棉织物光泽外观好、手感密实而柔软， 常与羊毛混纺,1、富强纤维（高湿模量粘胶纤维）,制造：采用优质原料（棉短绒）、二浴、低温、低速、 低浓度,莫代尔 (Modal) 纤维 （奥地利）兰精 (Lenzing) 公司开发的高湿模量粘胶纤维 纤维的原料：采用欧洲的榉木（产自欧洲的灌木林） Modal 是柔软、舒适针织和机织物的理想纤维原料。由于其杰出的透气性和易打理的特性，在女士外套、内衣、运动服饰和家用纺织品中的应用越来越广泛。,2、铜氨纤维 制造：将纤维素浆粕溶解在铜氨溶液（将氢氧化铜溶于

13、氨 水）中制成纺丝液，再经过湿法纺丝（凝固浴为稀 酸）制得。,结构：截面呈圆形，无皮芯层结构，聚合度为450550 特点：光泽柔和，具有真丝感，手感柔软 。其产品性能近似于丝绸，具有良好的悬垂感。 用途：一般为长丝，用于制成轻薄面料和仿丝绸产品，也 是制作高档服装里料的重要品种之一。,3、Tencel纤维（商品名：Lyocell）,制造： 纤维浆粕溶于胺氧化物（NMMO）中 过滤 纺丝 水洗 烘干 （采用湿法纺丝，凝固浴采用稀的NMMO，溶剂几乎全干部回收，无污染）,性质：兼有纤维素纤维吸湿好和合成纤维强力大的优点：强度与涤纶相仿，而其湿强度仅比干强度低10%左右， 大大高于棉纤维和粘胶纤维。

14、 手感柔软光滑，制成的服装保型性、悬垂性优良。 缺点：原纤化严重。,由荷兰AKZO公司发明，授权英国Courtalds（考陶尔）公司生产。,原纤化-纤维在湿摩擦过程中，单个原纤沿纤维 表面裂开的现象。 原纤化会导致导致织物表面出现毛茸，光泽变暗，影响外观。染色织物会出现“露白”现象。 若原纤化严重，如TenceI纤维原纤化的茸毛是巨原纤，比较粗，不易磨损脱落，从而使原纤纠结，导致织物起球。,4、醋酯纤维（商品名：Acrylic 压克力） 制造：纤维浆粕磨碎（增大反应面积） 前处理（用醋酸使纤维素活化） 乙酰化（醋酐、醋酸、少量硫酸混合酸） 熟成（乙酰化完成） 沉淀的纤维素醋酸酯 切片溶于丙酮中

15、制成纺丝液干法纺丝,4、醋酯纤维（商品名：Acrylic 压克力） 性质：比重小、光泽好、手感柔软滑爽、真丝感强 湿强度下降少 ，但干强度和吸湿小于粘胶,用途：内衣、衬里、丝束可以做过滤嘴 (醋酯长丝光泽好，手感柔软滑爽，有良好的悬垂性，真丝感强。适于制内衣、浴衣、儿童衣着、妇女服装和室内装饰织物等。 短纤维用于同棉、毛或其他合成纤维混纺。织物易洗易干，不霉不蛀。 长丝束广泛用于纸烟过滤嘴。具有透析功能的中空醋酯纤维可供现代医疗制造人工肾和化学工业净化及分离等用。),醋酯纤维,优点：强度大、伸长大、弹性好、耐磨性好、 化学稳定性好（耐酸碱）、不霉、不蛀、 比重小,缺点：吸湿差、静电大、易沾污、染色差,合成纤维的主要优缺点：,常见的合成纤维的类型,按照分子结构的不同分为以下几类： 聚酯纤维 聚酰胺纤维 聚丙烯腈纤维 聚乙烯醇纤维 聚丙烯纤维 聚氯乙烯纤维,涤纶是世界产量最大、应用最广泛的合成纤维，目前涤纶占世界合成纤维产量的60%以上。 大量用于衣料、床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物等纺织品以及其他工业用纤维制品，如过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送带等。 近年来，随着国内经济持续快速增长和国内居民消费能力的不断提高，国内地区涤纶短纤维的需求量也不断增长。中国涤纶系列产品产能以惊人的速度增长着，涤纶纤维产能的迅速增长，使得中国正逐渐发展成为世界涤纶类产品的重要加工基地。,