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1、 氨纶纤维概论班级：08高材（2）班 姓名：郭爽 学号：2引言氨纶纤维是聚氨基甲酸酯纤维的简称，国际上统称为“斯潘德克斯”(Spandex)，我国称为“氨纶”，各公司又都有自己的商品名。氨纶是一种由含聚氨基甲酸酯大于85 （重量）1的具有线型链段结构的高分子化合物制成的弹性纤维。氨纶强度高、密度小，具有优良的高弹性和弹性回复率,弹性伸长大于400 ，最高可达700 % ,是其他纤维无法比拟的。一、氨纶纤维的发展23聚氨酯弹性纤维最早由德国拜耳（Bayer)公司于1937年首先用六亚甲基二异氰酸酯（HDI)和1，4 丁二醇（BDO）合成了PU材料，牌号为贝纶U ，其特点是具有刚性与低吸湿性,可制
2、成鬃丝与纤维，但未能工业化生产。1959年美国杜邦公司R.J.Ater报道了以聚四氢呋喃（PTMEG）和甲苯二异氰酸酯(TDI)制取PU 弹性纤维的技术，开始实现工业化生产，最初的商品名为Spandex,后来更名为Lycra(莱卡） 。20世纪60年代初聚氨酯弹性纤维的生产出现高潮，发展速度较快，世界许多国家生产氨纶，欧洲、日本及世界各地陆续建立起不少生产装置，至1967年厂商已有30 家左右。 60年代末及70年代,由于生产技术、成本核算、推广应用以及聚酰胺弹力丝的高速发展对聚氨酯弹性纤维市场的冲击等原因，其发展速度较为缓慢。进入80年代,随着加工技术的进步,包芯纱、包覆纱、细旦丝等新产品不
3、断涌现，使聚氨酯弹性纤维的用途逐步扩大，进入了第二个高速发展时期.。从20 世纪90年代末开始，由于市场需求迅速增加，使氨纶生产进入了快速发展阶段，平均年增长率超过10.我国氨纶工业起步较晚，1988年底,烟台氨纶厂引进日本东洋纺织株式会社干法氨纶生产技术,形成了300t/a的生产规模。1992年江苏连云港钟山氨纶有限公司也引进相同生产技术，建成相同规模的氨纶厂。1996年广东鹤山又引进意大利公司500t/a湿法氨纶生产技术设备。1997年与美国杜邦公司在上海合资建成规模为2000/的氨纶装置。我国氨纶生产工艺技术和装置主要从美、日、韩及德国引进，其他仅有郑州中原氨纶技术工程有限公司自主开发的
4、连续干法氨纶成套生产技术和大连合成纤维研究所与B。 F. Goodrich化学公司合作开发的熔融纺丝技术。中国氨纶技术与发达国家之间还有很大差距，生产的产品质量与国外产品仍存在明显差距.中国大陆现有生产能力35万吨左右,为全球最大氨纶生产国。二、结构与性能1)结构一般的聚氨基甲酸酯均聚物并不具有弹性。聚氨酯弹性纤维实际上是一种以聚氨基甲酸酯为主要成分的嵌段共聚物纤维.其结构式如下：可看出在聚氨酯嵌段共聚物中有两种链段R1、R2，即软链段和硬链段。软链段由非结晶性的聚酯或聚醚组成，玻璃化温度很低（Tg50-70），常温下处于高弹态，它的相对分子质量为15003500，链段长度1530nm.软连段
5、赋予纤维高弹性；硬链段含有多种极性基团（如脲基飞氨基甲酸酯基等），分子间的氢键和结晶性起着大分子链间的交联作用，一方面可为软链段的大幅度伸长和回弹提供必要的结点条件（阻止分子间的相对滑移），使分子链不会无限制地伸长，造成高的回弹性；另一方面可赋予纤维一定的强度。正是这种软硬链段镶嵌共存的结构才赋予聚氨酯纤维的高弹性和强度的统一,所以聚氨酯纤维是一种性能优良的弹性纤维.由软链段种类的不同,弹性纤维分为两类：一类为聚酯链类；一为聚醚链类。聚酯类弹性纤维抗氧化、抗油性较强；聚醚类弹性纤维防霉性，抗洗涤剂较好。2）性能41由于聚氨酯弹性纤维高分子链是由低熔点、无定型的软”链段为母体和嵌在其中的高熔点、
6、结晶的”硬链段所组成，其纤维特点如下：1. 线密度低:聚氨酯弹性纤维的线密度范围为224778dtex，最细的可达11dtex;而最细的橡胶丝约180号(约合156dtex）。2. 强度高:聚氨酯弹性纤维的断裂强度，湿态为0.350.88dNtex，干态为0.50.9dNtex，是橡胶丝的24倍。3. 弹性好：聚氨酯弹性纤维的伸长率达500700%，在拉伸300 时,瞬时弹性回复率为90以上，与橡胶丝相差无几。4. 耐热性较好:聚氨酯弹性纤维的软化温度约200，熔点或分解温度约270，优于橡胶丝，在化学纤维中属耐热性较好的品种.在95150 时，短时间受热不会损伤纤维.在150 时，纤维变黄、
7、发黏、强度下降。5. 吸湿性较强：橡胶丝几乎不吸湿，而在20、65的相对湿度下,聚氨酯弹性纤维的回潮率为1。1，虽较棉、羊毛及锦纶等小，但优于涤纶和丙纶。6. 密度较低：聚氨酯弹性纤维的密度为1。11.2gcm3，虽略高于橡胶丝，但在化学纤维中仍属较轻的纤维.7. 染色性优良：由于聚氨酯弹性纤维具有类似海绵的性质，染料对纤维亲和力强，可适应绝大多数品种的染料。用于合成纤维和天然纤维的大多数染料和整理剂，也适用于氨纶的染色和整理。在使用裸丝的场合,其优越性更加明显。聚氨酯弹性纤维还具有良好的耐气候性、耐挠曲、耐磨、耐一般化学药品性等。对次氯酸钠型漂白剂的稳定性较差,推荐使用过硼酸钠、过硫酸钠等含
8、氧型漂白剂。聚醚型的聚氨酯纤维耐水解性好；而聚酯型的聚氨酯纤维的耐碱、耐水解性稍差。氨纶具有高延伸性（500700）、低弹性模量(200伸长，0。040。12克旦）和高弹性回复率（ 200伸长 ，9599回复率）。除强度较大外，其他物理机械性能与天然乳胶丝十分相似.氨纶耐汗、耐海水并耐各种干洗剂和大多数防晒油。长期暴露在日光下或在氯漂白剂中也会退色，但退色程度随氨纶的类型而不同，差异很大。三、用途1氨纶具有极好的伸缩弹性和强度，目前在国内外已被广泛地应用到针织或机织的弹力织物中.目前，氨纶的应用形式主要有四种：氨纶裸丝、氨纶包芯纱、氨纶包覆纱和空气变形纱.（1)氨纶裸丝裸丝是最早开发的聚氨酯弹
9、性纤维品种,它分低特的长丝单纤纱和高特的复合丝.这种丝拉伸回复性能好,不用纺纱加工便能使用,具有成本低的优点.由于裸丝的摩擦系数大，滑动性差，直接用于织造织物的不多，一般适宜在针织机上与其它化纤长丝交织.主要纺织产品有:紧身衣、运动衣、护腿袜、外科用绷带和袜口、袖口等.（2)氨纶包芯纱氨纶包芯纱是以氨纶丝为纱芯,外包1种或几种非弹力的短纤维(棉、毛、涤棉、腈纶、涤纶等） 纺成的纱线，可以纺成较细的纱（8.4 tex) 。纱芯可提供优良的弹性，而外围纤维则提供所需要的表面特征。这种纱的弹性好,具有与棉（毛、涤棉等） 纱同样的手感和外观,由天然纤维组成的外鞘吸湿性好，其弹性百分率能控制在20 以下
10、,可根据产品的用途，选择不同的弹性值。这种纱线适用于中、低弹力织物，既可用于机织物，也可用于针织物毛包芯纱的服装面料不仅具有一般毛织物的外观和良好的保暖性，而且织物的回弹性好，穿着时伸缩自如，增强了舒适感，并能显现出优美的体型,深受人们喜爱。包芯纱是聚氨酯弹性纤维中应用最广泛的纱线品种。(3) 包覆纱氨纶包覆纱又叫包缠纱，是以氨纶丝为芯，外包以合成纤维长丝或短纤维纱线按螺旋形的方式对伸长状态的弹力长丝予以包覆而形成的弹力纱,称为包覆纱。氨纶包覆纱表面光洁，氨纶丝在纱中无捻度、居中，纱线拉伸回复均匀，其伸长性能可达200 ，在高弹织物中可获得50 左右的弹性,其成布布面平整，是加工高档色织弹力布
11、和弹力毛织物的优选弹力纱线，但纱线外表缺乏天然纤维的特色,并且加工成本高、产量低.包覆纱的手感比较硬挺，纱线较粗，织造的面料比较厚实.双包覆纱的加工费用较高，主要用于护腿、弹力带、袜子口、连袜裤等弹力织物，也特别适用于织造运动紧身衣，如游泳衣、滑雪服与妇女紧身衣等.（4)空气变形纱利用空气“网络变形的原理，将适当超喂的化纤长丝与经过牵伸的氨纶丝一起喂入网络喷嘴，在高压气流的作用下，形成2 种组分并列的具有网络丝结构的弹力纱线.其特点是单产高，加工成本低,但无包覆作用。可以用来制作内衣、外衣等。四、技术进展5氨纶具有优异弹性和弹性回复力，常用于游泳衣、健身衣和自行车服等.其圆形针织物主要用于短袜
12、、长袜和针织品等。随着科技进步和应用领域拓展，氨纶合成技术也不断发展。（1） 高吸湿、散湿氨纶一般氨纶吸湿率小，穿着闷热。采用相对分子质量20013000 的烷基聚醚多元醇制备的熔纺氨纶,25吸水率达2003000%，但吸水后溶胀，纤维易断裂，同时吸水量太多，不适宜制游泳服装.日本旭化成公司25将PTMEG/MDI/EDA 制的PUU 与质量分数11 聚乙二醇(PEG) 基的PU 混合物配成质量分数30DMAc 纺丝液，在纺速8 0 0 m/min 下制备成2。2 tex 透明氨纶,它具有高伸长率、高弹性回复力，力学性能受损极少,在20 、相对湿度6 5 %下吸湿率为1。9% 及在30、相对湿
13、度90% 下吸湿率为6 。 9 % ，散湿性能也优良，穿着舒适性极好。在氨纶中添加聚乙烯醇（PVA）、改性聚丙烯酸酯（聚丙烯酸-磺酸钠、丙烯酸钠）或共聚物等可改善纤维及连衣裤等的吸湿/散湿性31,其吸湿/散湿系数由1 升高至4.4%5。1%，同时提高了热定型效率及耐氯、氮氧化物、紫外线等性能。（2） 无臭、抗霉变氨纶 日本专利40提出,在纺丝液中添加赫克醇(hinokitiol）及环戊二烯杀菌剂，适用于纺丝温度较低(约100）的湿纺工艺.旭化成公司开发的干纺丝用防臭、杀菌剂体系，除氨效率约90% ,杀菌效果显著。（3） 用纳米新技术提高氨纶性能我国苏亚贵等人将聚醚多元醇改性钠基蒙脱土加入到端异
14、氰酸酯预聚体中，用EDA/ 丙二胺扩链，所制氨纶的热失重温度提高10 ,断裂伸长率增加约50%,断裂强度由0。15 N/tex 增至0.22N/tex.北京化工大学将有机蒙脱土(OMMT)或有机水滑石(OLDHs)类的层状纳米材料加入到EDA/丙二胺扩链剂混合液中,与端异氰酸酯预聚体反应、纺丝,其断裂伸长率由666% 增至998,断裂强度由0.073N/tex增至0。099N/tex，300%定伸回复率为98%。东华大学将质量分数1% 端基为乙酰基的超支化聚合物纳米材料加入到氨纶纺丝溶液中，以降低纺丝液黏度(约104 mPa. s)和提高固含量，而且可减少环境污染，有效提高纺丝速度。杜邦公司在
15、PU 弹性纤维中添加MMT 等纳米粒子，以改善纤维及薄膜的可染性和降低粘连性，抗张强度、断裂伸长率和韧性也得到改善，其回弹性稍有下降,压缩变定稍增，但总体相差不大，仍能满足要求。（4） 耐氯性PU 弹性纤维 氨纶最主要的缺点是耐氯性差，尤其是聚醚型氨纶。根本原因在于其分子结构中有易受有效氯攻击的基团,它们是聚醚部分醚氧原子的碳原子上的氢、酰亚胺基氮原子上的氢、脲结构中氮原子上的氢。一般在氨纶大分子中接入某些基团及氨纶中加入Z n O 、MgO 等难溶性化学物，使氨纶具有降低有效氯的氧化还原电位的能力，提高耐氯性, 但效果差.旭化成公司用脂肪酸、脂肪酸酯、硬脂酸磷酸酯、苯乙烯/ 马来酸酐共聚物等处理ZnO、MgO 等作氨纶耐氯助剂，其缺点是织物染色时浸出流失,含锌染色废水能杀死生化法处理污水中的细菌。也可采用水滑石作耐氯剂，缺点是水滑石微粒在极性溶剂D M A c D M F 中聚集，堵塞纺丝过滤孔，导致断丝或压力增高而停工或氨纶丝均匀性降低。在专利中，研究了用脂肪酸、十二烷基磺化琥珀酸和二烷基磺化琥珀酸碱金属盐分别处理的水滑石作为氨纶的耐氯助剂，其中二烷基磺化琥珀酸碱金属盐的效果明显，连续14日干法纺丝时，过滤孔无堵塞现象发生,压力不增高,不断丝，氨纶有高抗氯性。五、氨纶纤维面料的风格特征56
