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1、新型纺织纤维 及其产品开发(下）,报告人：杨 建 忠 教授、博士,报告主要内容：,新型纺织纤维的开发现状 新型纺织纤维的性能 新型纺织纤维的产品开发 新型纺织纤维面料的发展趋势,PBO纤维,PBO是聚对苯并苯并双恶唑纤维(Poly-p-phenylene benzobisthiazole)的简称，是20世纪80年代美国为发展航天航空事业而开发的复合材料用增强材料，是含有杂环芳香族的聚酰胺家族中最有发展前途的一个成员，被誉为21世纪超级纤维。 PBO是由4，6-二氨基苯酚盐酸盐(二氨基间苯二酚盐酸盐)与对苯二甲酸以多磷酸(PPA)为溶剂进行溶液缩聚而制得，也可利用P2O5脱水进行缩聚，PPA既是
2、溶剂，也是缩聚催化剂，反应式如下：,PBO作为21世纪超性能纤维，具有十分优异的物理机械性能和化学性能，其强力、模量为Kevlar(凯夫拉)纤维的2倍并兼有间位芳纶耐热阻燃的性能，而且物理化学性能完全超过迄今在高性能纤维领域处于领先地位的Kevlar纤维。一根直径为1毫米的PBO细丝可吊起450千克的重量，其强度是钢丝纤维的10倍以上。PBO纤维的各项性能与其它纤维的比较如下：,PBO纤维的优异性能决定了它的应用领域十分广阔： (1)长丝的应用，可用于轮胎、胶带(运输带)、胶管等橡胶制品的补强材料；各种塑料和混凝土等的补强材料；弹道导弹和复合材料的增强组分；纤维光缆的受拉件和光缆的保护膜；电热
3、线、耳机线等各种软线的增强纤维；绳索和缆绳等高拉力材料；高温过滤用耐热过滤材料；导弹和子弹的防护设备、防弹背心、防弹头盔和高性能航行服；网球、快艇、赛艇等体育器材；高级扩音器振动板、新型通讯用材料；航空航天用材料等。 (2)短切纤维和和浆粕的应用，可用于摩擦材料和密封垫片用补强纤维；各种树脂、塑料的增强材料等。 (3)纱线的应用，可用于消防服；炉前工作服、焊接工作服等处理熔融金属现场用的耐热工作服；防切伤的保护服、安全手套和安全鞋；赛车服、骑手服；各种运动服和活动性运动装备；Carrace飞行员服；防割破装备等。 (4)短纤维的应用，主要用于铝材挤压加工等用的耐热缓冲垫毡；高温过滤用耐热过滤材
4、料；热防护皮带等。,聚苯硫醚(PPS)纤维又名聚对苯硫醚纤维、聚苯撑硫醚纤维。由荷兰首次研制成功，商品名赖通(Ryton)，直至1983年才批量投入生产。其化学结构式为硫原子和对位被取代的苯环交替排列组成，是阻燃性纤维品种之一。 聚苯硫醚纤维是以硫化钠和二氯苯为单体，在N甲基吡咯烷酮或含碱金属羧酸盐(如醋酸钠等)的有机性溶剂中缩聚而得的。,聚苯硫醚纤维,聚苯硫醚纤维具有以下一些特性：,优良的纺织加工性 耐化学稳定性好 热稳定性优良,PPS（聚苯硫醚）针刺毡滤料,聚苯硫醚纤维的主要用途 工业上燃煤锅炉袋滤室的过滤织物.聚苯硫醚纤维织物可长期地暴露在酸性环境之中，可在高温环境中使用，是能耐磨损的少
5、数几种纤维之一，过滤效率较高，用于工业燃煤锅炉织物的聚苯硫醚过滤织物，在湿态酸性环境中，在接触温度为232和温度190以下，其使用寿命可达3年左右。用该纤维制成针刺毡带用于造纸工业的烘干上，是较为理想的耐热和耐腐蚀材料。同时也可用于制作电子工业的特种用纸。这种纤维的针刺非织造布或机织物可用于热的腐蚀性试剂的过滤，其单丝或复丝织物还可用作除雾材料。另外，还可用作干燥机用帆布、缝纫线、各种防护布、耐热衣料、电绝缘材料、电解隔膜、摩擦片(刹车用)、复合材料，也可与碳纤维交织来增强PPS树脂，可保持其单向强度。,新一代化学纤维,随着科学技术的发展和人们对环保事业的重视，对化学纤维的性能要求越来越高。近
6、20年来，研制成功具有时代特色的新一代化学纤维，有的是环保型的，有的是弹性极佳的纺织原料，也有的是产业用理想的纺织原料。这些化学纤维的开发成功及运用，扩大了纺织品使用原料的范围，丰富了纺织品的运用领域。,环保纤维Lyocell纤维,环保性Lyocell再生纤维素纤维系利用NMMO (N-甲基吗琳-N-氧化物，亦即N-Methylmorpholine N-Oxide,简称NMMO，对纤维素的溶解特性，将纤维素溶解得到粘度适宜的纺丝液，经拉伸、水洗、切断、上油、干燥、溶剂回收等经湿式纺丝制程制成Lyocell纤维，是一种不经化学反应而生产纤维素纤维的新技术，该纤维属天然纤维，生产用溶剂无毒，生理学
7、性能好，生产制程中不会产生污染，且其纤维具有生物可分解，因而有利于环境保护，被称为环保型纤维素纤维。在20世纪80年代末实现了工业化生产，到目前全世界生产Lyocell纤维的年产量已达15万吨以上，是近10年来发展速度较快的一种新纤维。,Lyocell纤维具有良好的吸湿性、舒适性、光泽性、染色性和生物分解性。Lyocell纤维还具有强伸度性，适宜与其它纤维混纺。 在染整方面，适用的染料多元化，且染色上色率高；应用于衣服方面，使用舒适吸湿、保湿性好、湿强度佳、刚性模数高、热稳定性好、耐久性佳等特性，最特别之处在于经过原纤化处理技术后手感可以达到丰厚感。 Lyocell纤维具有以下特点： (1)单
8、纤维强力虽高，但纤维纤度细，断裂伸长率偏小，纺制过程中易损 伤。 (2)纤维手感顺滑，卷曲数少，抱合力差，成卷时易于粘卷，梳理时棉网易 坠。 (3)原料的含油率适量，能满足纺纱要求。 (4)纤维与机械部件之间的摩擦小，须条不易控制，易造成断头。,大豆蛋白纤维,该纤维单丝纤度细，比重轻，强伸度较高，耐酸耐碱性较好，具有羊绒般的柔软手感，蚕丝般的优雅光泽，棉纤维的吸湿和导湿性及穿着舒适性，羊毛的保暖性。大豆纤维可在棉纺、绢纺、毛纺、(羊绒)等生产设备上纺纱，能与其它天然纤维和化学纤维混纺交织开发针织产品(内衣、外衣、袜子等)和机织产品(服装面料床上用品等)。此纤维本身呈现米黄色，难以漂白；色泽鲜艳
9、度较差，耐湿热性差，在染整加工中注意温度控制等关键技术问题。,甲壳素是一种天然生物高分子聚合物，广泛存在于昆虫、甲壳类动物(虾、蟹等)的硬壳中，它在自然界中的含量仅次于纤维素。甲壳胺是甲壳素的脱乙酚化产物，与纤维素的化学结构相似，都是六碳糖的聚合体，基本单元是乙酸葡萄糖胺。甲壳胺用稀酸溶解后纺丝制得的甲壳胺纤维是自然界中唯一带正电荷的再生纤维。因此该纤维被人们称作为“保健型纤维”。,甲壳素纤维,纤维纵向不平整，横截面近似多边形，但没有皮芯层结构；在纤维中含有羟基和氨基官能团，兼有纤维素和蛋白质纤维的官能团，具有相当的生物活性、生物相容性，生物可降解性和优良的抗菌性能。它被广泛用作医用纤维制品，
10、它与棉、毛、丝、麻、粘胶等混纺制成保健纺织品，当甲壳胺纤维含量在10%-30%范围，已有很好的抑菌性能和保健护理性能。,PTT纤维在1941年己有这种聚酯生产专利，由于生产1、3丙二醇(PDO)原料成本很高，一直未实现工业化生产。直到1995年德国Degussa公司工业化生产了1、3丙二醇，使成本大大降低，随后美国Shell公司在1995年5月推出了Corterra Polymer产品，建成了年产500万镑丙二醇和年产1200万镑PTT生产线，“”商品名为“Conerra”，有长丝和短纤维品种。 还有美国杜邦公司生产的PTT纤维称“Sorona”、 日本旭化成公司的“Solo”、韩国SK化学公
11、司、 台湾华隆和中国也有PTT生产。 2004年11月加拿大聚合物有限公司建了世界上最大的年产9.5万吨PTT纤维的生产厂。,易染性聚酯纤维,(1)在分子结构中引进可染性基团(第三单体)如: 分子中引进阳离子可染基团的阳离子染料可染涤纶CDP或HCDP 和分子中引进阳离子基团的酸性染料可染型涤纶; (2)改变分子规整性的聚对苯二甲酸1、3丙二醇酯(PTT)纤维 和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纤维。,PTT纤维是聚酯纤维家族中的一类新产品，该纤维与常规涤纶PET纤维相比较，它的软段部分是丙二醇而不是乙二醇。因此它的软段部分的碳碳链较长，这就使该纤维自身具有弹性，并且与PET纤维相比，PTT纤维
12、玻璃化温度低约15，这种纤维兼具聚酯纤维和聚酰胺纤维的特性。除抗污性强外，其染色性能优于尼龙。手感柔软，伸长性同弹性纤维一样好，能用通常的分散深料染色和印花，不需使用特殊化学品，染色物具有干爽，挺括等特点。,PTT纤维的优点如下：,PTT纤维具有弹性优良、模量较低、手感柔软、易染色等特点，是一种发展前景很大的聚酯纤维。,由于PTT纤维丙二醇的引入，使其分 子键具有Z字型折线结构，从而使得PTT纤维比涤纶和尼龙有更好的优点，集多种特性于一体，成为织物的理想选择。,生产原料乳酸是从玉米淀粉制得，故也称为玉米纤维。PLA纤维是在美国著名的谷物公司Cargill公司研制成功的玉米聚乳酸树脂的基础上，在
13、1997年该公司和美国Dow Polymers公司合股成立了Cargil lDow Polymers公司，全力发展了聚乳酸原料，到2002年聚乳酸年产已达14万吨，生产的PLA纤维商品名为Ingeo。日本钟纺、尤尼契卡和可乐丽公司生产的PLA纤维商品分别为Lactron、Terramac和Plastarch，美国杜邦公司和孟山都等公司也开始开发PLA纤维。,聚乳酸纤维（玉米纤维）（PLA纤维）（1）,聚乳酸纤维侧面图,聚乳酸纤维横截面图,聚乳酸纤维（PLA纤维）（2）,PLA纤维是以淀粉制得之乳酸为原料，属于完成自然循环型，具有生物降解性的纤维。该纤维完全不使用石油等化工原料，其废弃物在土壤和
14、海水中的微生物作用下，可分解成二氧化碳和水，不会污染地球环境。燃烧PLA纤维，几乎没有一氧化氮，其燃烧热是聚乙烯和聚丙烯的三分之一左右，“LACTRON“是至今所研发出生物降解性纤维中融点最高的。,聚乳酸的自然循环系统如图所示：,聚乳酸纤维的特性： 聚乳酸纤维不但有高結晶性，还和聚酯、聚苯乙烯树脂具有同样的透明性。因其具有高結晶性和高取向性，故具有高耐熱性和高强度。表一列出钟纺的聚乳酸纤维与其他纤维的性能比较，图二也表現出聚乳酸纤维的特性曲线,聚乳酸纤维的特性曲线:,(6)折射率低、染色制品显色性好; (7)易染性，染色温度低于涤纶。 PLA纤维也存在一些缺点: 耐磨性差，熔点低(约175C)
15、。,(1)有较好的亲水性、毛细管效应和水的扩散性; (2)模量和弯曲刚度是涤纶一半，故手感柔软; (3)有良好的回弹性、抗皱性和保形性; (4)限氧指数较高(LOL24-29)，燃烧后自灭性好、燃烧发烟量低，有较好阻燃性; (5)有防紫外线能力，紫外线吸收率低;,“PLA”纤维与聚酯和聚酰胺纤维性能比较,高湿模量纤维：由于普通粘胶纤维湿强力低、模量小，在湿态时易变形、保形性差等弱点，许多国外公司开发了新的高湿模量纤维，如: 日本东洋纺公司的“波里诺西克” （Polynosic）纤维、 Lenzing公司用木浆生产的Modal、 中国丹东东洋特种纤维有限公司引进日本东洋纺公司 波里诺西克纤维的纺
16、丝技术生产的“丽赛”（Richcel）纤维。 高湿模量纤维具有以下特点： 高湿模量纤维具有初始模量高，织物有身骨，湿态变形小，尺寸稳定性好，织物平滑，悬垂性好，吸湿导湿性好，色泽鲜艳，富有光泽，并具有较好的耐碱性，与棉混纺织物可进行丝光加工，是制作内衣、外衣服装的中高档新材料。,高湿模量纤维,竹浆粘胶纤维采用化学方法将竹材制成竹浆粕，将浆粕溶解制成竹浆粘胶溶液，然后通过湿法纺丝制得竹浆粘胶纤维。这种竹浆纤维已批量工业化生产，例如: 吉林化纤集团有限责任公司(下属的河北藁城化纤公司)、 上海化纤浆粕总厂、 上海月季化学纤维有限公司、 四川成都天竹竹资源开发有限公司 等生产竹浆粕及竹浆纤维。 具有以下特点： 目前生产的竹浆纤维在某些性能上不同于普通粘胶纤维，竹浆纤维具有可纺性好、纤维吸湿导湿透气性好、手感柔软、织物悬垂性好、染色性能优良、光泽柔亮等特点。开发的竹纤维纺织面料服装具有质地轻、穿着清凉爽快，并有抗紫外线、抑菌防臭防霉等保健功能。 。,竹浆粘胶纤维,含牛奶蛋自纤维 从20世纪90年代初开始国内外致力于
