纤维的分类及发展课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,纤维的分类及发展,*,纤维的分类及发展,2024/12/1,纤维的分类及发展,纤维的分类及发展2023/9/24纤维的分类及发展,1,第一节 纤维及其分类,一、纤维定义与要求,二、纤维的分类与命名,1天然纤维,2化学纤维,3其他分类,纤维的分类及发展,第一节 纤维及其分类一、纤维定义与要求纤维的分类及发展,2,一、纤维定义与要求,1.,纤维：是一种细而长的物质，它的直径从几微米到几十微米，长度则从几毫米到几十毫米甚至上千米，长度与细度之比很大。,2.,纺织纤维：长度达到数十毫米以上具有一定的强度、一定的可挠曲性和一定的服用性能，可以生产纺织制品的纤维。,纤维的分类及发展,一、纤维定义与要求纤维的分类及发展,3,3.纺织纤维应具备的基本性能,（,1,）一定的长度和长度整齐度；,（,2,）一定的细度和细度均匀度；,（,3,）一定的强度和模量；,（,4,）一定的延伸性和弹性；,（,5,）一定的抱合力和摩擦力；,（,6,）一定的吸湿性和染色性；,（,7,）一定的化学稳定性。,特种工业用纺织纤维有特殊要求,纤维的分类及发展,3.纺织纤维应具备的基本性能纤维的分类及发展,4,二、纤维的分类与命名,依来源和习惯分为天然纤维和化学纤维两类,天然纤维：凡是自然界里原有的或从经人工种植的植物中、人工饲养的动物毛发和分泌液中直接获取的纤维，统称为,化学纤维：凡用天然的或合成的高聚物以及无机物为原料，经过人工加工制成的纤维状物体，统称为,纤维的分类及发展,二、纤维的分类与命名纤维的分类及发展,5,1、主要天然纤维的来源分类与名称,分类,定义,组成物质,纤维来源,植物,纤维,自植物种子、茎、韧皮、叶或果实上获得的纤维,纤维素，少量木质素、半纤维素等,种子纤维：单细胞纤维，如棉纤维；,韧皮纤维：如苎麻、亚麻、大麻、黄麻、红麻、罗布麻、苘麻；,叶纤维：如剑麻、蕉麻、菠萝叶纤维；,果实纤维：如木棉、椰子纤维；,竹纤维：如竹子纤维。,纤维的分类及发展,1、主要天然纤维的来源分类与名称分类定义组成物质纤维来源植物,6,1、主要天然纤维的来源分类与名称,分类,定义,组成物质,纤维来源,动物,纤维,取自于动物的毛发或分泌液的纤维,主要为蛋白质，但蛋白质的化学组成有较大差异,毛纤维：取自动物的毛发，由角蛋白组成的多细胞纤维，如绵羊毛、山羊毛、骆驼毛、驼羊毛、兔毛、牦牛毛、马海毛、羽绒等；,丝纤维：指由昆虫的丝腺分泌物形成的纤维，如桑蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝、木署蚕丝、天蚕丝、蜘蛛丝等。,矿物,纤维,从纤维状结构的矿物岩石获得,二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化镁等,各类石棉，如温石棉、青石棉、蛇纹石棉等,纤维的分类及发展,1、主要天然纤维的来源分类与名称 分类定义组成物质纤维来源动,7,2、化学纤维的分类及名称,分类,定义,纤维,再生纤维,以天然高聚物为原料制成浆液其化学组成基本不变并高纯净化后制成的纤维,再生纤维素纤推：指用木材、棉短绒、蔗渣、麻、竹类、海藻等天然纤维素物质制成的纤维，如粘胶纤维、Modal纤维、铜氨纤维、竹浆纤维、醋酯纤维、Lyocell纤维、富强纤维等；,再生蛋白质纤维：指用酪素、大豆、花生、毛发类、丝素、丝胶等天然蛋白质制成的，绝大部分组成仍为蛋白质的纤维，如酪素纤维、大豆纤维、花生纤维、再生角朊纤维、再生丝素纤维等；,再生淀粉纤维：指用玉米、谷类淀粉物质制取的纤维，如聚乳酸纤维（PLA）；,再生合成纤维：指用废弃的合成纤维原料熔融或溶解再加工成的纤维。,纤维的分类及发展,2、化学纤维的分类及名称分类定义纤维再生纤维以天然高聚物为原,8,2、化学纤维的分类及名称,合成纤维,以石油、煤、天燃气及一些农副产品为原料制成单体，经化学合成为高聚物，纺制的纤维,涤纶：指大分子链中的各链节通过酯基相连的成纤聚合物纺制的合成纤维；,锦纶：指其分子主链由酰胺键连接起来的一类合成纤维；,腈纶：通常指含丙烯腈在85%以上的丙烯腈共聚物或均聚物纤维；,丙纶：分子组成为聚丙烯的合成纤维；,维纶：聚乙烯醇在后加工中经缩甲醛处理所得的纤维；,氯纶：分子组成为聚氯乙烯的合成纤维；,其他的如乙纶、氨纶、乙氯纶及混合高聚物纤维等,纤维的分类及发展,2、化学纤维的分类及名称合成纤维以石油、煤、天燃气及一些农副,9,2、化学纤维的分类及名称,无机纤维,以天然无机物或含碳高聚物纤维为原料，经人工抽丝或直接炭化制成的无机纤维,玻璃纤维：以玻璃为原料，拉丝成形的纤维；,金属纤维：以金属物质制成的纤维，包括外涂塑料的金属纤维、外涂金属的高聚物纤维以及包覆金属的芯线；,陶瓷纤维：以陶瓷类物质制得的纤维。如,氧化铝纤维，碳化硅纤维、多晶氧化物；,碳纤维：是指以高聚物合成纤维为原料经碳化加工制取的，纤维化学组成中碳元素占总质量90%以上的纤维，是无机化的高聚物纤维。,纤维的分类及发展,2、化学纤维的分类及名称无机纤维以天然无机物或含碳高聚物纤维,10,3、其他分类,（1）纤维的外观形态,长度、细度,棉型,（,38 51mm,）、毛型（,64 114mm,）、中长型（,51 76mm,）、丝型（长丝）,截面形态与分布,普通圆形、中空和异形纤维以及环状或皮芯纤维,弯曲特征,高卷曲、低卷曲、异卷曲、无卷曲,纤维的分类及发展,3、其他分类（1）纤维的外观形态纤维的分类及发展,11,（2）性能或功能,性能差别化纤维,：,力、热、光、电、染色性能的差异；,高性能纤维：具有高强、高模量、耐高温或耐化学作用的纤维；,功能或智能纤维：具有特殊功能，如抗菌、导电、屏蔽等特征，或具有智能或自适应作用的纤维,（3）加工方式,对,天然纤维，如丝光棉、精干麻、洗净毛、拉细羊毛和生丝等。,对化学纤维，高速纺丝、牵伸丝（DTY）、预或全取向丝（POY或FOY）、变形丝等。,（4）资源状态,如天然纤维中的大宗纤维和特种纤维,纤维的分类及发展,（2）性能或功能纤维的分类及发展,12,第二节 各类常用纤维简介,一、天然纤维素纤维,1棉,（1）,棉纤维的形成,棉纤维是由胚珠（即将来的棉籽）表皮壁上的细胞伸长加厚而成。一个细胞就长成一根纤维，它的一端着生于棉籽表面，另一端呈封闭状。棉籽上长满了纤维，这就称为籽棉。棉纤维的生长可分为,伸长期、加厚期和转曲期,三个时期。,纤维的分类及发展,第二节 各类常用纤维简介一、天然纤维素纤维纤维的分类及发展,13,(2)棉纤维的截面结构,初生层：,棉纤维伸长期形成的初生细胞壁，由网状的原纤组成，它的外皮是一层极薄的腊质与果胶。,次生层：,棉纤维在加厚期淀积而成的部分，几乎都是纤维素。在次生层中以束状小纤维的形态与纤维轴倾斜呈螺旋形，并沿纤维长度方向有转向。,中腔：,棉纤维生长停止后遗留下来的内部空隙，中腔内留有少量原生质和细胞核残余，对棉纤维颜色有影响。,纤维的分类及发展,(2)棉纤维的截面结构纤维的分类及发展,14,（3）、棉纤维的纵向特征,棉纤维纵向具有天然转曲。,成熟正常的棉纤维转曲最多。未成熟棉纤维呈薄壁管状物，转曲少。过成熟棉纤维呈棒状，转曲也少。,纤维的分类及发展,（3）、棉纤维的纵向特征纤维的分类及发展,15,（4）化学组成：,纤维素，占,94 95,，其他物质,5,6,，存在于纤维的主体层（次生层）中；,果胶和蜡质，分布于表皮初生层上，其含量随纤维产地和品种不同；,中腔内层附有微量的色素、灰分和蛋白质，色素决定纤维的颜色。,纤维的分类及发展,（4）化学组成：纤维的分类及发展,16,（5）棉纤维的特性,细长柔软，吸湿性好、耐强碱、耐有机溶剂、耐漂白剂以及隔热耐热，可方便地进行各种染色和纺织加工；,弹性和弹性恢复性较差、不耐强无机酸、易发霉、易燃。,纤维的分类及发展,（5）棉纤维的特性纤维的分类及发展,17,（6）棉的分类,A、按棉花的品种分类,类别,长度（mm）,细度（tex）,强度（cN/根）,陆地棉（细绒棉）,2333,0.150.2,2.944.41,海岛棉（长绒棉）,3364,0.120.14,3.924.9,亚洲棉（粗绒棉）,1524,0.250.4,4.416.86,非洲棉（草棉）,品质与亚洲棉接近，纤维粗而短，已淘汰,纤维的分类及发展,（6）棉的分类类别长度（mm）细度（tex）强度（cN/根）,18,图1-1 不同来源棉种纤维的截面示意图,纤维的分类及发展,图1-1 不同来源棉种纤维的截面示意图纤维的分类及发展,19,锯齿棉,皮辊棉,对纤维作用,剧烈，纤维损伤较大,缓和，纤维损伤小,外观形态,松散,薄片状,主体长度及整齐度,主体长度短，整齐度较高,主体长度长，整齐度较低，短绒没法去除,除杂设备,有排杂、排僵设备,无排杂设备,扎工疵点,多，如棉结、索丝等,少，有黄根,适宜加工,细绒棉,长绒棉,产量,高,低,B、按棉花的初步加工分类,纤维的分类及发展,锯齿棉皮辊棉对纤维作用剧烈，纤维损伤较大缓和，纤维损伤小外观,20,D,P,P,P,P,未成熟 成熟 过成熟 实际形状,图1-2 棉纤维成熟度的理论几何图示,C、按棉纤维的成熟度分类,：,成熟度:纤维胞壁的增厚的程度,引入取值范在,05,的纤维成熟度系数,M,，即指棉纤维截面中段恢复成圆形后相应于双层壁厚与外径之比的标定值,细绒棉的,M,在,1.5 2.0,为成熟纤维，未成熟的M2.0 ，理想的纺用棉M在2.0左右,纤维的分类及发展,21,D、按原棉的色泽分类,1,、白棉：正常成熟，为纺用棉,2,、黄棉：霜黄棉。少量使用,3,、灰棉：雨灰棉，棉铃开裂时由于日照不足或雨淋，潮湿，霜等原因造成。很少用。,纤维的分类及发展,D、按原棉的色泽分类纤维的分类及发展,22,棉花新品种,彩棉,抗虫棉,绿色有机棉,天然“不皱棉花”,纤维的分类及发展,棉花新品种纤维的分类及发展,23,开裂木棉果实 (b) 纤维表面,图1-3木棉纤维果实及纤维形态图,木棉,纤维的分类及发展,开裂木棉果实 (b) 纤维表面木棉纤维的分类及,24,2麻,部分麻纤维的化学组成与特性,名称,纤维素（%）,半纤维素（%）,果胶,（%）,木质素,（%）,其它,（%）,单纤维细度（m）,单纤维长度(mm),苎麻,65 75,14 16,4 5,0.8 1.5,6.5 14,30 40,20 250,亚麻,70 80,12 15,1.4 5.7,2.5 5,5.5 9,12 17,17 25,黄麻,57 60,14 17,1.0 1.2,10 13,1.4 3.5,15 18,1.5 5,红麻,5258,1518,1.11.3,1119,1.53,18 27,2 6,大麻,6778,5.516.1,0.82.5,2.93.3,5.4,15 17,15 25,罗布麻,40.82,15.46,13.28,12.14,22.1,17 23,20 25,纤维的分类及发展,2麻部分麻纤维的化学组成与特性纤维素（%）半纤维素（%）,25,工艺纤维,(technical fiber),多个单细胞纤维由细胞间质粘合而成纤维束。,特性：,麻纤维的吸湿性好、强度高、变形能力小，纤维以挺爽为特征。,比棉纤维粗硬，易引起穿着中的刺痒。,纤维的分类及发展,工艺纤维(technical fiber) 纤维的分类及发展,26,苎麻,(ramie),：,截面：腰圆或跑道形,有中腔,纵向：无明显扭转，,有横节竖纹,单纤维较长，可单纤维纺纱。,苎麻纤维的细度直接影响可纺性和柔软性，纤维愈细，可纺支数愈高，成纱愈柔软。,头麻最细，三麻次之，二麻最粗。,纤维的分类及发展,苎麻(ramie) ：纤维的分类及发展,27,亚麻,(flax),一年生草本植物,，,用工艺纤维纺纱,截面呈圆形和扁圆形，纵向中段粗两头细，有横节竖纹,吸湿性好、导湿快、细度相对较细，是夏季衣衫的主要纤维原料,黄麻与红麻,工艺纤维纺纱,包装、地毯底布，或混纺纤维制品的原料,纤维的分类及发展,亚麻 (flax) 纤维的分类及发展,28,3叶纤维,4竹纤维,纤维的分类及发展,3叶纤维纤维的分类及发展,29,二、天然蛋白质纤维,1绵羊毛,2特种动物纤维,3丝纤维,纤维的分类及发展,二、天然蛋白质纤维纤维的分类及发展,30,1、绵羊毛,（一）构成与特征,羊毛为角蛋白物质：高硫角蛋白、存在于无序和基质部分；低硫角蛋白，存在于原纤有序结构中，典型的,a,螺旋角蛋白分子,截面为圆形或椭圆形，由外向内分为鳞片层、皮质层和髓质层。,纤维的分类及发展,1、绵羊毛纤维的分类及发展,31,（二）、羊毛的分类,1、按纤维结构分：,绒毛：具有鳞片层和皮质层，没有髓质层，绒毛品质优良，纺纱性能好。,两型毛：具有鳞片层、皮质层和有断续髓质层。毛纤维有显著的粗细不匀，纺纱性能差些。,粗毛：具有鳞片层、皮质层和连续的髓质层。纺纱性能较差。,死毛：除鳞片层外，整根纤维几乎全部是髓质层，色泽呆白，脆弱易断，无纺纱价值。,纤维的分类及发展,（二）、羊毛的分类纤维的分类及发展,32,2、按毛被上的纤维类型分：,同质毛：羊体各毛丛由同一类型毛纤维组成。纤维的细度、长度基本一致。一般按细度分成各种支数毛。,异质毛：羊体各毛丛由两种及以上类型毛纤维组成。异质毛一般按粗腔毛含量进行分级。,纤维的分类及发展,2、按毛被上的纤维类型分：纤维的分类及发展,33,3、按,细度和长度,分：,细羊毛：同质毛，,18 27,m,m,，长,36,m,m,，长,15 30cm,，,毛丛长度在10cm以上，明亮光泽。织制长毛绒织物、毛毯和工业用呢的原料。,半细毛：,25 37,m,m,，长,15cm,，,同质毛。纺纱性能较好，纺制针织绒线和高级粗绒线的原料。,粗羊毛：,20 70,m,m,，纺纱性能较差。主要用于织制地毯,纤维的分类及发展,3、按细度和长度分：纤维的分类及发展,34,2、特种动物毛,（一）山羊绒:,克什米尔（Cashmere）或开司米，山羊的绒毛，抓、梳获得。,无髓质，强伸性、弹性优于相同细度的绵羊毛。,鳞片的环状与完整性特征明显，且大而稀，紧贴于毛干，手感柔软滑糯。,平均细度大多在,14m, 16m,，动物纤维中最细，长度,35 mm 45mm,，短绒率,18,%, 20,%。,山羊绒易卷缩，纯纺难度较高、通常与,80,支, 100,支细羊毛混纺使用。,纤维的分类及发展,2、特种动物毛纤维的分类及发展,35,（二）马海毛（安哥拉山羊毛）：是光泽很强的长山羊毛（,mohair,）。“马海”一词来源于阿拉伯文，意为“似蚕丝的山羊毛”。,（三）兔毛，纺织用的兔毛产自家兔（普通兔）和安哥拉兔，野兔毛因品质低仅供制笔和填料用。,纤维的分类及发展,（二）马海毛（安哥拉山羊毛）：是光泽很强的长山羊毛（moha,36,（四）驼绒：驼绒是骆驼身上的细毛，直径在,5-40,m,之间，长,40-127mm,，鳞片边缘较光滑，不易毡缩,（五）牦牛绒：主要产地青海、西藏。,（六）羊驼毛：长度较长，,15 40cm,，细度偏粗，,20 30,m,m,，不适合纺高支纱。富有光泽、抱合力小、防毡缩性较羊毛好,纤维的分类及发展,（四）驼绒：驼绒是骆驼身上的细毛，直径在5-40m之间，长,37,毛类纤维主要解决两类问题：,一是纤维直径变细的研究,二是开发和升级利用特种毛发类纤维。,纤维的分类及发展,毛类纤维主要解决两类问题：纤维的分类及发展,38,3、,丝纤维,蚕丝主要为丝素蛋白，其次是丝胶，还含有色素、蜡脂、无机物等少量杂质,一根蚕丝由两根平行的单丝（丝素），外包丝胶构成。,单丝截面呈三角形。,(a)桑蚕丝,(mulberry silk),(b)柞蚕丝,(tussah silk),图1- 4 两种蚕丝截面形态对比,纤维的分类及发展,3、丝纤维(a)桑蚕丝(mulberry silk),39,蚕茧的成形：由外到里分可分为茧衣、茧层，蛹衬三个部分。,蚕茧的工艺加工,剥茧选茧煮茧缫丝复整,纤维的分类及发展,蚕茧的成形：由外到里分可分为茧衣、茧层，蛹衬三个部分。 纤维,40,蚕丝的工艺性质参数,茧丝量是指一粒茧所能缫得的丝量；,茧层率为茧层占全茧的重量百分比；,缫丝率为缫丝量占茧层的重量百分率；,缫折为,100,公斤的生丝所需的干茧重量；,解舒长为一粒茧平均缫得的丝长；,解舒率为解舒长与茧丝长的百分比。,纤维的分类及发展,蚕丝的工艺性质参数纤维的分类及发展,41,指标,春蚕茧,秋蚕茧,茧丝长,(m),1000 1400,850 950,茧丝量,(g),0.22 0.48,0.2 0.4,茧层率,(%),鲜：,18 24,；干：,48 51,缫丝率,(%),71 85,缫折,(kg),220 280,解舒,长：,500 900m,；,率：,65 80%,桑蚕茧丝的工艺性质参数表,纤维的分类及发展,指标春蚕茧秋蚕茧茧丝长(m)1000 1400850 ,42,柞蚕茧丝的工艺性质参数表,指标,春茧,秋茧,茧丝长(m),约600,700 1000,茧丝量(g),0.24 0.28,0.42 0.58,干茧层率(%),6 11,缫丝率(%),60 66,缫折(kg),1340 1450,解舒,长：360 490m；率：30 50%,纤维的分类及发展,柞蚕茧丝的工艺性质参数表指标春茧秋茧茧丝长(m)约60070,43,蜘蛛丝与部分纤维的性能对比,纤维,密度,模量,强度,韧度,断裂伸长率,(g/cm,3,),(GPa),(GPa),(MJ/m,3,),(%),蜘蛛丝,1.3,10,1.1,160,27,锦纶66,1.1,5,0.95,80,18,Kevlar49,1.4,130,3.6,50,3,蚕丝,1.3,7,0.6,70,18,羊毛,1.3,0.5,0.2,60,50,钢丝,7.8,200,1.5,6,1,纤维的分类及发展,蜘蛛丝与部分纤维的性能对比密度模量强度韧度断裂伸长率(g/c,44,三、化学纤维,（一）,化学纤维的制造：,纺丝液制备，纺丝成形，后加工。,1、纺丝液的制备,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。,纤维的分类及发展,三、化学纤维（1）线性分子结构；纤维的分类及发展,45,熔体法：将高聚物加热到熔点以上，使其熔融成较稳定的粘性流动的纺丝熔体。,如涤纶、锦纶、丙纶、乙纶。,原因：熔融温度分解温度,纤维的分类及发展,熔体法：将高聚物加热到熔点以上，使其熔融成较稳定的粘性流动的,46,2、纺丝成形：,按纺丝液制备方法不同，分熔体纺丝法和溶液纺丝法。,（1）、熔融纺丝（melt spinning）,将高聚物加热熔融成熔体，然后由喷丝头喷出熔体细流，再冷凝而成纤维的方法,纺丝速度高，一般10002000m/min，干净，成本低，截面一般为圆形,纤维的分类及发展,2、纺丝成形：纤维的分类及发展,47,（2）、溶液纺丝（solution spinning）,（a）湿法纺丝（wet spinning）,将高聚物在溶剂中配成纺丝溶液，经喷丝头喷出细流，在液态凝固介质中凝固形成纤维。,速度低，一般为18380m/min，污染严重、加工成本高，丝的截面多为非圆形，有皮芯结构,（b）干法纺丝（dry spinning）,凝固介质为气相介质，经喷丝形成的细流因溶剂受热蒸发，而使高聚物凝结成纤维。,多用于制作溶液纺丝的长丝。,纤维的分类及发展,（2）、溶液纺丝（solution spinning）纤维,48,（3）、其他纺丝方法,（a）热压法,加热温度低于熔点，使软化，用高压使其从孔中喷出，冷却成形，用于熔化即分解，而暂时找不到适当溶剂的那些高分子物,（b）裂膜成纤法,高分子物熔融挤压为薄膜，用切刀或针刺使之破裂成条,（c）复合纺丝,纺丝时将两种不同成分的高聚物熔体或溶液先后分别进入复合纺丝帽，使两种聚合体在分配板中彼此分离，互不混合，直到进入纺丝孔时才接触，通过喷丝孔的挤压凝固成一跟丝条。,（d）超细纤维纺丝、液晶纺丝 等等,纤维的分类及发展,（3）、其他纺丝方法纤维的分类及发展,49,3、后加工,以短纤维后加工路线为例说明。,集束拉伸（,关键工序，产生不同力学类型纤维,）上油卷曲干燥热定形（,除去水分，消除内应力，提高结晶度和结构稳定性,）切断、打包入库，准备售出,纤维的分类及发展,3、后加工纤维的分类及发展,50,（二）、再生纤维,(regenerated fiber),1再生纤维素纤维,(regenerated cellulose fiber),2再生蛋白质纤维,(regenerated protein fiber),纤维的分类及发展,（二）、再生纤维(regenerated fiber) 纤维,51,浆粕,浸渍,压榨,粉碎,碱纤维素,（老成）,黄化,纤维素黄酸酯,溶解,粘胶,混合,过滤,（熟成）,脱泡,纺丝,硫酸、硫酸钠、硫酸锌,（凝固液）,碱液,粘胶纤维制造工艺流程,CS,2,C,6,H,9,O,4,ONa,后加工,纤维的分类及发展,浆粕浸渍压榨粉碎碱纤维素（老成）黄化纤维素黄酸酯溶解粘胶混合,52,C=S,O,C,6,H,9,O,4,SNa,C=S + H,2,O C,6,H,10,O,5,NaOH+CS,2,O,C,6,H,9,O,4,SNa,2NaOH+H,2,SO4 Na,2,SO,4,+H,2,O,C=S + H,2,SO,4, C,6,H,10,O,5,NaHSO,4,+CS,2,O,C,6,H,9,O,4,SNa,熟成过程,纤维素黄酸酯,再生过程,纤维的分类及发展,C=SOC6H9O4SNaC=S + H2O ,53,普通粘胶纤维(viscose，rayon),化学组成与棉纤维相同,聚合度,300 400,，结晶度较小（,40, 50,），取向度低，结构中空隙含量大。,截面呈不规则的锯齿形，有明显的皮芯结构。,吸湿性好、易染色，色谱全、色泽艳、染色牢度好，对酸与氧化剂比棉敏感，对碱的稳定性不及棉。,湿强度低、初始模量低、弹性恢复性差，织物易变形起皱。,纤维的分类及发展,普通粘胶纤维(viscose，rayon) 纤维的分类及发展,54,富强纤维(polynosic rayon),如日本的虎木棉或波里诺西克（,Polynosic,）,熟成度低，纤维素黄酸酯酯化度高，,近全芯层结构,。,高湿模量粘胶纤维(high wet modulus rayon),如欧美,50,年代的,HWM,、,Vincel,和,7080,年代的莫代尔（,Modal,）纤维等。,以加强溶剂缓冲析出和凝固作用，增加纤维的皮层结构和分子间的微晶物理交联作用。,强力粘胶,如粘胶帘子线、强力粘胶和Tenasco等,以提高分子的取向度和改善结晶颗粒尺寸与分布的方式，形成,全皮层结构,的粘胶纤维。,纤维的分类及发展,富强纤维(polynosic rayon) 纤维的分类及发展,55,图1- 5 各种粘胶纤维的拉伸特征比较,纤维的分类及发展,图1- 5 各种粘胶纤维的拉伸特征比较纤维的分类及发展,56,Lyocell纤维,加工过程所用溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)可接近100的回收。,比强度高，为38 cN/tex 42 cN/tex,湿强损失低，小于15%,手感柔软、悬垂性好,有原纤化倾向，纤维表面易发生分裂小纤维绒,纤维的分类及发展,Lyocell纤维纤维的分类及发展,57,醋酯纤维(acetate fiber),二醋酯、三醋酯，理论上：以纤维素大分子上的3个-OH被醋酯取代（乙酰化）的个数命名。,实际：二醋酯纤维，74% 92的羟基被乙酰化；三醋酯纤维，92的羟基被乙酰化。,纺织用纤维基本为,三醋酯纤维素纤维,。结构对称性和规整性好,二醋酯纤维素纤维一般作为滤材，如香烟滤嘴材料,纤维的分类及发展,醋酯纤维(acetate fiber) 纤维的分类及发展,58,2.再生蛋白质纤维,一种是将蛋白质的溶液与其他高聚物材料进行共混纺丝（高再生蛋白质含量）,另一种办法是将蛋白质与其他高聚物进行接枝共聚（低再生蛋白质含量）。,分子量偏低，分子不易伸直取向排列，而造成纤维的低强度；耐热性差；纤维自身发黄，染色后色泽不好,纤维的分类及发展,2.再生蛋白质纤维纤维的分类及发展,59,（三）、普通合成纤维,1涤纶（,Polyester，PET,）,2锦纶,(polyamide, PA),3腈纶,(acrylic fiber, Polyacrylic, PAN),4丙纶,(polypropylene fiber, PP),5维纶,(vinylon, Polyvinyl alcohol, PVA),6氯纶,(polyvinyl chloride fiber, PVC),纤维的分类及发展,（三）、普通合成纤维纤维的分类及发展,60,对苯二甲酸,甲酯化,对苯二甲酸,二甲酯,酯交换,对苯二甲酸,双羟乙酯,初生纤维,拉伸 定形,卷曲 切断,拉伸 定形,加捻 变形,短纤维,长丝,熔体纺丝,聚酯纤维生产流程示意图,聚对苯二甲,酸乙二酯,纤维的分类及发展,对苯二甲酸甲酯化对苯二甲酸酯交换对苯二甲酸初生纤维拉伸 定形,61,类别,化学名称,代号,国内商品名,国外商品名,单体,聚酯类纤维,聚对苯二甲酸乙二酯,PET或,PES,涤纶,特丽纶，达克纶，帝特纶，拉芙桑,对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯，乙二醇或环氧乙烷,聚对苯二甲酸环已基-1，4二甲酯,柯台尔(Kodel),对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯，环乙烷二甲醇-1，4,聚对羟基苯甲酸乙二酯,荣辉，A-Tell,对羟基苯甲酸，环氧乙烷,聚对苯二甲酸丁二醇酯,PBT,对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯，丁二醇,聚对苯二甲酸丙二醇酯,PTT,对苯二甲酸，丙二醇,表1- 7常用合成纤维的名称及代号,纤维的分类及发展,类别化学名称代号国内商品名国外商品名单体聚酯类纤维聚对苯二甲,62,聚酰胺类纤维,脂肪族,聚酰胺-6,PA-6,锦纶-6,尼龙-6，卡普纶，贝纶,己内酰胺,聚酰胺-66,PA-66,锦纶-66,尼龙-66，阿尼特,己二酸，己二胺,聚酰胺1010,锦纶1010,尼龙1010,癸二胺，癸二酸,聚酰胺-4,PA-4,锦纶-4,尼龙4,丁内酰胺,脂环族,锦环纶,凯纳,双-(对氨基环己基)甲烷，12二酸,纤维的分类及发展,聚酰胺类纤维脂肪族聚酰胺-6PA-6锦纶-6尼龙-6，卡普纶,63,聚烯烃纤维,聚丙烯纤维,PP,丙纶,梅拉克纶，帕纶,丙烯,聚乙烯纤维,PE,乙纶,乙烯,聚乙烯醇缩甲醛纤维,PVAL,维纶,维尼纶，库拉纶，维纳尔,醋酸乙烯酯,聚乙烯醇缩丁醛纤维,PVB,聚乙烯醇一氯乙烯接枝共聚纤维,维氯纶,柯泰纶，BE纤维,氯乙烯，醋酸乙烯,聚氯乙烯纤维,PVC,氯纶,罗维尔，帝维纶，天美纶,氯乙烯,氯化聚氯乙烯(过氯乙烯)纤维,过氯纶,合氯林，配采,氯乙烯,氯乙烯与偏二氯乙烯共聚纤维,PVDC,偏氯纶,沙纶,氯乙烯，偏二氯乙烯,聚四氟乙烯纤维,PTFE,氟纶,特氟纶,四氟乙烯,聚丙烯腈纤维(丙烯腈与15%以下的其它单体的共聚物纤维),PAN,腈纶,奥纶，阿克列纶，克列丝纶，开司米纶，考妥，齐沸纶,丙烯腈及丙烯酸甲酯或醋酸乙烯，苯乙烯磺酸钠，甲基丙烯磺酸钠,改性聚丙烯腈纤维(指丙烯腈与多量第二单体的共聚物纤维),MAC,腈氯纶,卡耐卡纶，达耐尔，维萦N,丙烯腈，氯乙烯,沙尼夫，维列尔(Verel),丙烯腈，偏二氯乙烯,纤维的分类及发展,聚烯烃纤维聚丙烯纤维PP丙纶梅拉克纶，帕纶丙烯聚乙烯纤维PE,64,（一）、 涤纶（挺括不皱）：,1、,强度高、耐冲击性好，耐热，耐腐，耐蛀，耐酸不耐碱，耐光性仅次于腈纶，吸湿性差，染色困难，织物易洗快干，保形性好， “洗可穿” 。,2、用途较广：目前化纤中用量最大。,长丝常作为低弹丝，制作各种纺织品；短纤：棉、毛、麻等均可混纺。,纤维的分类及发展,（一）、 涤纶（挺括不皱）：纤维的分类及发展,65,（二）、 锦纶（结实耐磨）：,1、最大特点是结实耐磨，是最优的一种。密度小，弹性好，耐疲劳破坏，化学稳定性好，耐碱不耐酸,2、耐日光性不好，吸湿也不好，但比腈纶，涤纶好。,3、用途：,长丝，多用于针织和丝绸工业；,短纤，大都与羊毛或毛型化纤混纺，作华达呢等。,工业：帘子线和渔网，地毯，绳索，传送带等。,纤维的分类及发展,（二）、 锦纶（结实耐磨）：纤维的分类及发展,66,（三）、腈纶（膨松耐晒）：,1、 “合成羊毛”。具有很好的热弹性（可加工膨体纱），腈纶密度羊毛小，织物保暖性好。耐日光性与耐气候性居第一位，吸湿差，染色难。,2、用途：主要作民用：人造毛皮、长毛绒，膨体纱，水龙带，阳伞布等。,纤维的分类及发展,（三）、腈纶（膨松耐晒）： 纤维的分类及发展,67,（四）、 维纶（价廉耐用）：,1、吸湿性是合成纤维中最好的，称“合成棉花”。,2、强度比锦、涤差，化学稳定性好，不耐强酸，耐碱。耐日光性与耐气候性好，耐干热而不耐湿热（收缩）弹性最差，织物易起皱，染色较差，色泽不鲜艳。,2、用途：多和棉花混纺：细布，府绸，灯芯绒，内衣，帆布，防水布，包装材料，劳动服等。,纤维的分类及发展,（四）、 维纶（价廉耐用）：纤维的分类及发展,68,（五）、 丙纶（质轻保暖）：,1、最轻的纤维。几乎不吸湿，但芯吸能力强，强度高，尺寸稳定，耐磨弹性和化学稳定性好，热稳定性差，不耐日晒，易于老化脆损。,2、用途：可以织袜，蚊帐布，被絮，保暖填料、尿布湿等。工业上：地毯、渔网，帆布，水龙带等。,纤维的分类及发展,（五）、 丙纶（质轻保暖）：纤维的分类及发展,69,（六）、 氯纶（阻燃纤维）,1、强度与棉相接近，耐磨性、保暖性、耐日光性比棉、毛好。,2、抗无机化学试剂的稳定性好，耐强酸强碱，耐腐蚀性能强，隔音性好，但对有机溶剂的稳定性和染色性能比较差。,3、主要用于装饰与产业用纺织品。,纤维的分类及发展,（六）、 氯纶（阻燃纤维）纤维的分类及发展,70,(七)、氨纶聚氨基甲酸酯纤维（Polyurethane， PU ）,1、纤维来源：1945年由美国杜邦公司开发成功，商品名为“莱 卡”（Lycra），也称高弹纤维。,2、性能：,1）具有高弹性，高回复性和尺寸稳定性，伸长68倍，弹性恢复率可达100%。因此用于弹性织物、运动服、袜子等。产品以包芯纱或与其它纤维合股出现。,2）耐热性差熨烫温度90110 ，低温快速烫。,3）染色性好，色牢度好。,4）耐酸碱性较好。,纤维的分类及发展,(七)、氨纶聚氨基甲酸酯纤维（Polyurethane，,71,五、差别化纤维,(differential fiber),1基本定义,通常是指在原来纤维组成的基础上进行物理或化学改性处理，使性状上获得一定程度改善的纤维,。,2. 获得方法,物理改性,：,改进聚合与纺丝条件,化学改性,：,共聚、接枝、交联、溶蚀、电镀等,表面物理化学改性,：,高能射线（射线、射线）、低温等离子体,对纤维进行表面改性处理,纤维的分类及发展,五、差别化纤维(differential fiber) 纤维,72,3. 差别化纤维,（1）变形丝(textured yarn),变形加工：,一般是指通过机械作用给予长丝(或纤维)二度或三度空间的卷曲变形，并用适当的方法(如热定形)加以固定，使原有的长丝(或纤维)获得永久、牢固的卷曲形态。,纤维的分类及发展,3. 差别化纤维纤维的分类及发展,73,（2）异形纤维(profile fiber),指纤维截面形状不是实心圆形的纤维。,一般采用非圆形孔眼喷丝板纺丝制得，或膨化粘着法、复合纤维分离法、热塑性挤压法和变形加工法等。,目的：改善合成纤维的手感、光泽、抗起毛起球性、蓬松性等特性,纤维的分类及发展,（2）异形纤维(profile fiber) 纤维的分类及发,74,（3）复合纤维,(composite fiber),将两种或两种以上的高聚物或性能不同的同种聚合物通过一个喷丝孔纺成的纤维。,可解决纤维的永久卷曲和弹性，可通过多组分的连续覆盖作用，提供纤维易染色、难燃、抗静电、高吸湿等特性。,典型复合纤维的结构示意图,（a）（b）并列型 （c）（d）皮芯型 （e）海岛型 （f）（g）离裂型,纤维的分类及发展,（3）复合纤维 (composite fiber) 典型复合,75,超细,纤维,(a),(b),分裂剥离法(a)和溶解去除法(b)示意图,（4）超细纤维,(ultra-fine fiber),细度小于0.9dtex的纤维，可直接纺丝，如熔喷纺丝、,静电纺丝,；分裂剥离法和溶解去除法等方法得到。,抗弯刚度小, 织物手感柔软、细腻、具有良好的悬垂性、保暖性和覆盖性，但回弹性低、膨松性差。比表面积大，吸附性和除污能力强。,纤维的分类及发展,超细分裂剥离法(a)和溶解去除法(b)示意图（4）超细纤维,76,使带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形，然后经溶剂蒸发或熔体冷却而固化,纤维的分类及发展,使带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形，然后经溶剂蒸,77,纤维的分类及发展,纤维的分类及发展,78,（5）高收缩纤维,在热或热湿作用下的长度有规律弯曲收缩或复合收缩的纤维。,收缩率,20% 50%,，,一般纤维沸水收缩率,600,）无机物,纤维的分类及发展,主要高性能纤维的基本分类与构成分类高强高模纤维耐高温纤维耐化,86,1对位和间位芳纶,对位芳纶,：芳纶,1414,，,1965,年发明，,1971,年美国杜邦公司的商品化命名为,Kevler,。,纤维强度高、模量高、密度轻、柔性，化学性能稳定，除无机强酸、强碱外，能耐多种酸、碱及有机溶剂的侵蚀。,间位芳纶,：芳纶1313，是杜邦1967年商品化的芳族聚醚胺纤维，商品名为Nomex,。,芳纶,1313,耐热性能好，可在,260,高温下持续使用,1000h,。阻燃性好，能耐大多数酸的作用，除不能与强碱长期接触外，对碱的稳定性也很好。具有良好的抗辐射性能。,纤维的分类及发展,1对位和间位芳纶对位芳纶：芳纶1414，1965年发明，1,87,芳纶纤维的应用领域示意图,纤维的分类及发展,芳纶纤维的应用领域示意图纤维的分类及发展,88,2PBO纤维,PBO,是聚,-,p,-,亚苯丙二噁唑，简称聚苯并噁唑。是美国空军基地,Wright,研发中心在,20,世纪,60,年代研究的、美国空军斯坦福研究所生产的耐高温的芳香族杂环高聚物。,PBO,纤维有非常高的耐燃性，热稳定性比芳纶纤维更高，非常好的抗蠕变、耐化学和耐磨性能；,主要用于要求既耐火和耐热，有要高强高模的柔性材料的领域中。,纤维的分类及发展,2PBO纤维纤维的分类及发展,89,3PEEK纤维,PEEK,统称为聚醚酮醚，半结晶的芳香族热塑性聚合物，可以,高温熔体纺丝,玻璃化温度,14,3,耐湿热性极其优良,PEEK,纤维在加压蒸汽中,7,天的的强度保持率,温度（）,PEEK,芳纶1313,涤纶,100,100,100,90,150,100,100,0,200,100,90,0,250,95,0,0,300,80,降解,降解,纤维的分类及发展,3PEEK纤维PEEK纤维在加压蒸汽中7天的的强度保持率,90,4聚四氟乙烯纤维,是已知最为稳定的耐化学作用和耐热的纤维材料。其分子式为（,CF,2,-CF,2,）,n,，是化学惰性的物质,聚四氟乙烯纤维的基本特征值,纤维,Teflon,PTFE,PTFE,制造商,Dupont,Lenzing,Albany,强度/cNdtex,-1,1.4,0.81.3,1.3,断裂伸长率/%,20,25,50,熔融温度/,347,327,375,软化温度/,177,200,93,最高使用温度/,290,280,260,极限氧指数/O,2,98,98,98,纤维的分类及发展,4聚四氟乙烯纤维聚四氟乙烯纤维的基本特征值TeflonP,91,5碳纤维,指纤维化学组成中碳元素占总质量,90,%以上的纤维。,20,世纪,60,年代末，以粘胶纤维为原料，经预氧化、炭化、石墨化制成粘胶基碳纤维。现主要为腈纶基和沥青基碳纤维。,常用碳纤维的力学特征值范围,在没有氧气存在的情况下，碳纤维能够耐受,3000,的高温。,主要用于制作增强复合材料，可用于航空、航天和国防军工、体育器材及各种产业用途。,纤维的分类及发展,5碳纤维常用碳纤维的力学特征值范围在没有氧气存在的情况下,92,第三节 纤维的加工,一、天然纤维的初加工,1棉的初加工,传统的棉花初加工是指将籽棉上的纤维（俗称衣分）与棉籽分离的加工，也称轧花或轧棉。其得率称为衣分率，一般为,30%,40%,，所得纤维称为皮棉或原棉。,头发、丙纶丝、动物毛发等物质，俗称“三丝”。,锯齿轧棉皮辊轧棉,皮辊式与锯齿式轧棉原理比较图,纤维的分类及发展,第三节 纤维的加工一、天然纤维的初加工锯齿轧棉皮辊轧棉纤维,93,2麻的初加工,最为典型的去除非纤维类物的加工。非纤维类物质主要是胶质物质，其去除能获得纤维，而且兼带纤维间的分离。,剥皮刮青,生苎麻高压高温碱煮脱胶浸酸中和清洗脱水给油烘干单纤维苎麻,亚麻茎,脱胶,干燥,碎茎,打麻。,纤维的分类及发展,2麻的初加工纤维的分类及发展,94,3毛纤维的初加工,去除非纤维类物质和不适于纺纱纤维的过程，其工艺过程为：,原毛选毛开毛洗毛烘干洗净毛。,（a）套毛及去除部位,(b) 纤维直径的分布 (c) 毛丛平均长度分布,羊毛剪下套毛及纤维品质分布,纤维的分类及发展,3毛纤维的初加工（a）套毛及去除部位(b) 纤维直径的分,95,4蚕丝的初加工,（一）茧的成形：由外到里分可分为茧衣、茧层，蛹衬三个部分。,（二）蚕茧的工艺加工,剥茧选茧煮茧缫丝复整,纤维的分类及发展,4蚕丝的初加工纤维的分类及发展,96,二、化学纤维的制造,纺丝液的制备，纺丝成形，后加工。,（一）纺丝液的制备,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。,纤维的分类及发展,二、化学纤维的制造（1）线性分子结构；纤维的分类及发展,97,1、熔体法：将高聚物加热到熔点以上，使其熔融成较稳定的粘性流动的纺丝熔体。,如涤纶、锦纶、丙纶、乙纶。,原因：熔融温度分解温度,纤维的分类及发展,1、熔体法：将高聚物加热到熔点以上，使其熔融成较稳定的粘性流,98,（二）纺丝成形：按纺丝液制备方法不同，分熔体纺丝法和溶液纺丝法。,1、熔融纺丝（melt spinning）,2、溶液纺丝（solution spinning）,（1）湿法纺丝（wet spinning） （2）干法纺丝（dry spinning）,纤维的分类及发展,（二）纺丝成形：按纺丝液制备方法不同，分熔体纺丝法和溶液纺,99,3、其他纺丝方法,（1）热压法,加热温度低于熔点，使软化，用高压使其从孔中喷出，冷却成形，用于熔化即分解，而暂时找不到适当溶剂的那些高分子物,（2）裂膜成纤法,高分子物熔融挤压为薄膜，用切刀或针刺使之破裂成条,纤维的分类及发展,3、其他纺丝方法纤维的分类及发展,100,（3）喷射纺丝,（4）复合纺丝,（5）高速纺丝,（6）液晶纺丝,纤维的分类及发展,（3）喷射纺丝纤维的分类及发展,101,（三）后加工,以短纤维后加工路线为例说明。,集束拉伸（关键工序，产生不同力学类型纤维）上油卷曲干燥热定形切断、打包入库，准备售出,纤维的分类及发展,（三）后加工纤维的分类及发展,102,演讲完毕，谢谢听讲,!,再见，see you again,3rew,2024/12/1,纤维的分类及发展,演讲完毕，谢谢听讲!再见，see you again3rew,103,