纺织材料学第四章化学纤维ppt课件

第四章合成纤维 1 2 第四节合成纤维 合成纤维 syntheticfiber 由低分子物质经化学合成为高分子聚合物 再经纺丝而成的纤维 一 合成纤维的种类 一 按分子结构分1 碳链合成纤维 聚乙烯纤维 聚丙烯腈纤维等2 杂链合成纤维 聚酰胺纤维 聚酯纤维等 2 二 按纤维的纵向形态分长丝 短纤维 三 按截面形态分异形纤维 复合纤维 四 按加工和性能特点分普通纤维 差别化纤维 功能纤维 3 二 聚酰胺纤维 锦纶 nylon6 PA6 结实耐磨 大分子链上有酰胺键 CONH 1 概况1935年 杜邦公司首次合成了聚酰胺纤维 尼龙66 并于1938年开始工业化生产 同年 德国化学家P Schlack制成了尼龙6 并于1941年实现工业化生产 我国聚酰胺纤维的商品名称为锦纶 锦纶也称耐纶 尼龙 卡普隆 4 5 一种单体缩聚而成 单体含有一个端氨基和一个端羧基 用单体中含有的碳原子数来命名 锦纶6 锦纶66 两种单体缩聚而成 一种单体含有两个端氨基 另一种含有两个端羧基 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 5 普通锦纶纵 横向形态 2 形态 锦纶由熔体纺丝制成 截面近似圆形 纵向无特殊结构 根据纺丝孔的形状可制成异形锦纶 异形锦纶纵 横向形态 6 7 3 性质 1 密度较小 1 14g cm3 服装制品穿着轻便 且有良好的防水防风性能 2 热学性质耐热性差 随温度的升高强力下降 收缩率增大 安全使用温度 低于93 PA6 低于130 锦纶66 7 8 3 机械性质强伸性 强度是普通纤维中最大的 手指粗的一根丝可吊起一辆大卡车 断裂伸长率较高 回弹性 在普通纤维中最好 拉伸3 完全回复 拉伸10 回复90 涤纶67 粘胶32 耐磨性 六大纶中最好 棉的10倍 羊毛的20倍 可做袜子 刷子 初始模量 初始模量低 故手感柔软 但织物保形性差 8 9 4 耐光性耐光性差 端基对光 热 氧敏感 久晒变黄 强度下降 日晒16周后强度有光锦纶下降23 无光锦纶下降50 有光锦纶 光泽强 发亮 长丝一般是有光的 无光锦纶 添加消光剂 二氧化钛 减少或消除过强的光泽 9 10 5 吸湿染色性因大分子链上含有亲水基团 具有中等的回潮率 在合纤中位居第二 回潮率4 5 染色性能好 6 化学性质耐碱性优良但不耐酸 10 11 4 锦纶的应用服装 袜子 羽绒服面料等产业用 轮胎帘子线 鱼网 运输带 11 12 三 聚酯纤维 涤纶polyester PET 挺括不皱 一 概况涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的中国商品名 英国的商品名为Terylene 美国商品名为Dacron 涤纶是合成纤维的一大类属和主要品种 其产量居所有化学纤维之首 涤纶的发展最快 可仿各种天然纤维 12 13 普通涤纶纵 横向形态 13 14 二 制造1 纺丝液的制备切片 聚对苯二甲酸乙二酯 干燥 加热熔融2 纺丝和后加工短纤维初生丝 空气固化 集束 拉伸 4 4 5倍 取向度 热定形 消除内应力 卷曲 切断长丝 初生丝 拉伸 定形 加捻 或变形 打包 14 15 三 涤纶的分子结构特征聚对苯二甲酸乙二酯 涤纶 polyester PET 线性分子链 没有大的侧基和支链 故涤纶大分子间相互结合紧密 15 16 四 性质1 吸湿染色性分子中几乎没有亲水基团 结晶度高 因此吸湿性差 W 0 4 染色困难 湿 干态性质接近 易洗快干 紧密织物穿着闷热 2 热学性质耐热性好 150度处理1000h强度下降50 其它普通纤维200 300h完全破坏 16 17 3 机械性质 1 强度和伸长强度高伸长大 干湿强度相当 根据工艺条件可生产出 高强低伸型 低强高伸型 中强中伸型 2 弹性和耐磨性苯环的存在 使弹性好于其它合成纤维 与羊毛接近 因此织物挺括抗皱 尺寸稳定 耐磨性仅次于锦纶 17 18 4 洗可穿性洗可穿性好体现在 易洗 快干 免烫 涤纶织物吸湿率性低 不易变形 弹性回复率高 因此洗可穿性好 5 化学性质对无机酸和有机酸都较稳定 70 的硫酸处理72小时 强度基本不变 用酸处理涤棉包芯纱可制成涤棉烂花织物 耐弱碱不耐强碱 热碱使大分子水解 纤维水解由表及里 一层层剥落 用于仿丝绸加工 即碱减量处理 18 19 碱减量处理 在较高的温度下利用浓碱腐蚀涤纶表面 纤维细度变细 织物重量减轻 失重20 25 光泽柔和 重量减轻 从而形成真丝绸的外观和手感的工艺过程 对氧化剂 还原剂和常用的有机溶剂稳定 6 起毛起球现象纤维抱合力差 易从短纤维织物中抽出 摩擦成球后 因涤纶强度大而难以脱落 故织物起球现像严重 19 20 7 静电现象吸湿性差 易积聚静电荷 易吸灰 8 其他性质燃烧性 接触火焰熔融燃烧 产生黑烟 留下黑色硬球 遇火星易熔孔 微生物的作用 不霉不蛀 耐光性 耐光性好 仅次于腈纶 曝晒1000小时 强力保持60 70 9 密度小于棉大于羊毛 1 38g cm3 20 21 四 聚氨酯弹性纤维 氨纶 一 概况具有优良的延伸性和弹性 又称为弹力纤维 我国的商品名为氨纶 最著名的商品名称是美国杜邦公司生产的 莱卡 氨纶可用于制造各种内衣 游泳衣 紧身衣 牛仔裤 运动服等 氨纶制成的服装 穿着舒适 能适应身体各部分变形的需要 并能减轻服装对身体的束缚感 21 22 二 氨纶的弹性体结构大分子中含有两种链段 软链段 非结晶 外力作用容易变形 使纤维易被拉伸 硬链段 结晶 刚性大 横向交联 外力作用不易变形 防止大分子滑移 赋予纤维较好的回弹性 22 23 三 氨纶的性质 1 密度密度小 1 20 1 21g cm3 2 吸湿性较差 W 0 8 1 1 3 机械性质强度最差 伸长率最大 500 800 弹性特别好 弹性回复率90 4 光学性质日光照射稍发黄 强度稍有下降 5 具有较好的耐酸碱性 染色性 23 24 四 氨纶的应用氨纶一般以长丝的形式使用 且不单独使用 常将氨纶丝与其它纤维纺成包芯纱 2 10 后使用 可用于制造各种内衣 游泳衣 紧身衣 牛仔裤 运动服等 24 25 五 聚丙烯纤维 丙纶 propylene PP 1 概况丙纶是等规聚丙烯纤维的中国商品名 1955年研制成功 1957年由意大利开始工业化生产 丙纶的品种较多 有长丝 短纤维和膜裂纤维等 2 形态结构熔体纺丝 截面呈圆形 纵向光滑无条纹 25 26 3 性质 1 密度0 91g cm3 是最轻的纤维 2 吸湿性几乎不吸湿性 常见化纤中最小 有独特的芯吸能力 使织物导汗透气 3 热学性质熔点低 加工和使用时温度不能过高 26 27 4 机械性质强度较高 伸长较大 初始模量较高 弹性和耐磨性均好 5 染色染色性很差 常采用原液着色 聚丙烯切片中加入色母粒共熔 6 化学稳定性很好 耐化学品性优 不霉不蛀 7 耐光性耐光性较差 暴晒强度降低 加入抗老化剂 27 人工草坪 编织绳 28 29 六 聚丙烯腈纤维 腈纶 acrylic PAN 膨松耐晒 1 概况腈纶是聚丙烯腈纤维的中国商品名 产量仅次于涤纶和锦纶 纯粹的丙烯腈纤维 由于内部结构紧密 服用性能差 所以它是由85 以上的丙烯腈和其他第二 第三单体共聚的高分子聚合物纺制的合成纤维 腈纶手感柔软 弹性好 有 合成羊毛 之称 也称奥纶 开司米纶 爱克兰 29 30 2 腈纶的结构特征 1 化学组成纯粹的聚丙烯腈结晶度高 不易染色 手感和弹性及差 因此丙烯腈在聚合时加入其它的单体 丙烯腈85 以上 称为第一单体 第二单体5 10 用于改善纤维的手感和弹性 改变了内部结构 称为结构单体 第三单体0 5 3 用于改善染色性能 称染色单体 30 31 2 形态结构横向形态湿法纺丝 不同的凝固浴截面形状不同 圆形或花生果形 干法纺丝 花生果形 纵向形态粗糙 似树皮状 3 聚集态结构大分子呈不规则的螺旋形构象 且没有严格的结晶区 但有高序区与低序区之分 称之为准晶结构 大分子横向有序 纵向无序 31 32 3 腈纶的性能 1 机械性质强度比涤纶 锦纶低 断裂伸长率则与之相当 多次拉伸后 剩余伸长率较大 尺寸稳定性差 领口等易松弛 易起球 2 热学性质具有热弹性 即在热的状态下进行拉伸 再在张紧状态下进行冷却 纤维在具有较大内应力的情况下固定下来 这种纤维潜伏着受热后的收缩性 利用这一性质可生产腈纶膨体纱 32 33 3 燃烧性燃烧时没有熔融粘流 因熔融前已分解 不会产生熔孔现象 4 吸湿染色性吸湿性较差 w 1 2 2 易积聚静电 因加入了第二 第三单体染色性较好 5 耐晒性六大纶中最好 因吸收紫外光转变为热能 氰基 6 化学性质耐酸也耐碱 7 其他性质不怕虫蛀和霉烂 33 34 4 腈纶的应用腈纶蓬松柔软 质轻 保暖 易洗易干 不怕虫蛀和霉烂 适于编织毛衣 腈纶毛毯 也可加工成人造毛皮等 腈纶耐晒性很高 适于制作室外用织物 但耐磨性 耐碱性差 洗涤时不要用力搓洗 不要用碱性太强的肥皂或洗涤剂 34 35 七 聚乙烯醇缩甲醛纤维 维纶 vinylon PVA 1 概况维纶是聚乙烯醇纤维的中国商品名 日本和朝鲜称为 维尼龙 未经处理的聚乙烯醇纤维溶于水 用甲醛或硫酸钛处理后可提高其耐热水性 维纶于1940年6月进行工业化生产 产品以短纤维为主 也有少量可溶性长丝 维纶在性能上与棉花相似 有 合成棉花 之称 35 36 2 结构湿法纺丝的维纶成皮芯层结构 皮层紧密芯层有空隙 横截面为腰圆形 纵面形态1 2根沟槽 维纶纵 横向形态 36 37 3 性质 1 吸湿性合成纤维中最好 W 5 0 2 机械性质强伸性比棉好 但差于其他合成纤维 耐磨性较好 50 50棉 维混纺织物强度比纯棉的高60 耐磨性可提高100 3 热学性质耐干热而不耐湿热 收缩 耐热水性差 115 以上收缩变形 煮沸3 4小时 织物变形或部分溶解 耐湿热性能和缩醛化的程度有关 37 38 4 染色性染色性差 色泽不鲜艳 因纤维皮层结构紧密 影响染料向纤维内部的扩散 5 化学稳定性较好 较耐碱不耐强酸 耐腐蚀 不怕霉蛀 长期放于海水或土中均无影响 棉浸渍海水中20天 强力消失 维纶仅损失12 6 耐日晒性能较好 棉和维纶织物同晒6个月 棉强力下降48 维纶强力下降23 38 39 7 保暖性热传导系数低 保暖性较好 可溶性维纶 不缩醛化的聚乙烯醇纤维可溶于温水 称可溶性维纶 可用于纺制超细纱线 与普通纤维混纺成纱后将维纶溶解掉 39 40 八 聚氯乙烯纤维 Polyvinylcholride PVC 1 概况氯纶是聚氯乙烯纤维在我国的商品名称 氯纶的原料丰富 生产流程短 是合成纤维中生产成本最低的一种 氯纶短纤维可以制成棉絮 毛线及针织内衣裤等 由于氯纶的保暖性非常好 织物经摩擦后容易产生静电 用其做成内衣对患有风湿性关节炎的人有一定的辅助治疗作用 此外 氯纶可以加工成具有各种特殊用途的阻燃纺织品 如沙发布 安全性帐篷等 40 41 2 性质 1 形态纵面平滑或有1 2根沟槽 截面接近圆形 2 燃烧性能具有难燃性 LOI为37 1 常见纤维中最难燃烧 含大量氯原子 离开明火后会立刻熄灭 3 强伸性强度接近棉 断裂伸长大于棉 弹性比棉好 耐磨性也强于棉 但在合成纤维中属较差者 41 42 4 吸湿性和染色性几乎不吸湿 染色困难 常用原液着色 5 化学稳定性耐酸碱 氧化剂和还原剂的性能极佳 6 保暖性 耐热性等保暖性比棉 羊毛好 易产生静电 且耐热性能差 适宜的使用温度为40 50 42