《合成纖維》課件

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1、第五章 合成纖維,第一節(jié) 合成纖維的概況,合成纖維是以簡單的低分子化合物（來源于煤、石油、天然氣等）為原料，經過一系列的化學反應，成為高分子化合物，再經抽絲加工而成的纖維。 合成纖維的原料來源廣泛，生產不受自然條件限制，并具有許多優(yōu)良特性，如堅牢耐磨、質輕、易洗快干、不易皺縮、不霉不蛀等，成為很好的衣著原料。 市場上銷售的滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、氨綸等都屬于合成纖維。,合成纖維的分類,聚酯類纖維聚對苯二甲酸乙二酯纖維（滌綸）、各類改性聚酯纖維等。 聚酰胺類纖維聚酰胺6纖維（錦綸6）、聚酰胺66纖維（錦綸66）、聚酰胺1010纖維（錦綸1010）、芳香族聚酰胺纖維（芳綸）等。 聚烯烴類纖維聚丙烯

2、腈纖維（腈綸）、聚丙烯纖維（丙綸）、聚乙烯醇縮甲醛纖維（維綸）、聚氯乙烯纖維（氯綸）、聚乙烯纖維（乙綸纖維）等。 其他類纖維聚氨酯彈性纖維（氨綸）、聚甲醛纖維、含氟纖維、酚醛纖維、碳纖維等。,合成纖維的紡絲方法主要有3種,（1）熔融法紡絲：把高分子化合物加熱到熔點以上，使它變成為黏稠的液體，再從噴絲頭細孔中噴出，在空氣中或水中冷卻凝固成絲。 （2）濕法紡絲：將高分子化合物溶解在適當?shù)娜軇┲?，先制成黏稠的紡絲溶液，再從噴絲頭細孔中噴出，紡絲溶液呈細流狀射入凝固液，凝固成絲。 （3）干法紡絲：將高分子化合物溶解在揮發(fā)性的溶劑中制成紡絲液，從噴絲頭小孔中噴出后，呈細流狀進入熱空氣中，使溶劑揮發(fā)而凝固

3、成絲。,紡絲方法,除上述紡絲法外，還有復合紡絲法、拉裂法、切割法、反應法等。 目前合成纖維生產中以熔融法紡絲為主，其次是濕法紡絲，干法紡絲使用較少。根據(jù)各種高分子聚合物的不同性質，采用熔融法紡絲生產的有錦綸、滌綸、丙綸等；采用濕法紡絲生產的有腈綸短纖維；采用干法紡絲生產的有腈綸長絲、氨綸彈性絲。,圓形纖維和異形纖維,噴絲孔的形狀有圓形、三角形、五葉形、扁平形、中空形等各種形狀。 在合成纖維成形過程中，用圓形噴絲孔紡成的絲的橫截面呈圓形； 用各種異形噴絲孔則紡成非圓形橫截面的纖維或中空纖維，稱為異形橫截面纖維，簡稱異形纖維。,異形纖維,,異形纖維在純化纖仿真絲、仿毛產品中應用廣泛，主要原料為滌綸

4、。有的異形纖維由于采用不均勻牽伸技術，使化纖長絲的條干不勻，織物可獲得像天然纖維般的自然外觀，并可改善纖維的抱合力、手感、回彈性、抗起球性、耐污性等。,中空纖維,中空纖維的保暖性和蓬松性優(yōu)良，某些中空纖維還具有特殊用途，如制作反滲透膜，用于人工腎臟、海水淡化、污水處理、硬水軟化、溶液濃縮等。,復合纖維,復合纖維是指用兩種或兩種以上不同的高分子物粘并成為一根纖維。復合纖維最突出的特點是大多數(shù)都具有三維空間的立體卷曲，所以具有高度蓬松性、延伸性和覆蓋能力。,復合紡絲設備,復合紡絲設備主要由螺桿擠出機、計量泵和復合紡絲組件組成。 雙組分復合紡絲裝置示意圖，其中復合紡絲組件是關鍵部件，有各種組合形式。

5、只需改變紡絲組件的形式，就可生產出各種類型的復合纖維。,紡絲后加工,剛紡出來的合成纖維不能直接用來加工制成紡織品。因為它還沒有完全定形，強度較低，伸長也較大，易變形。因此還必須根據(jù)不同品種進行拉伸、水洗、上油、干燥、定形等一系列后處理過程。如果是長絲，要將絲束連續(xù)卷繞在筒管上，再經過加捻和絡絲等工序；如是短纖維，需將絲束切斷成近似棉花、羊毛等纖維的長度，有的在切斷前還要經過卷曲處理，經過這些后處理加工的合成纖維，才具有可供紡織使用的優(yōu)良性能。,目前全世界化學纖維生產中短纖維的產量高于長絲。根據(jù)纖維特點，有些品種（如錦綸）以生產長絲為主；有些品種（如腈綸）則以生產短纖維為主；而有些品種（如滌綸）

6、則長絲與短纖維比例比較接近。,第二節(jié) 滌綸（PET）,滌綸是聚對苯二甲酸乙二酯纖維（Polyethylene Terephthalate Fiber， PET Fiber）的商品名稱，英國商品名為特麗綸（Terylene），美國商品名為達可綸(Dacron)。 滌綸的工業(yè)化生產始于1953年，是發(fā)展較晚的一種合成纖維，但因其具有機械強度好、耐磨、耐酸堿、不易霉蛀、化學穩(wěn)定性好等特點，近半個世紀發(fā)展很快，產量已居合纖首位。滌綸可制成長絲，也可制成短纖維，產量幾乎各占一半。,一、滌綸生產簡介,滌綸生產所用原料為對苯二甲酸（TPA）和乙二醇（EG）。通過化學合成，可得到聚對苯二甲酸乙二酯。 將合成的

7、聚對苯二甲酸乙二酯經鑄帶、切粒，成為無色透明的固體顆粒，通常稱為滌綸樹脂或滌綸切片，切片干燥后即可紡絲。,滌綸采用熔融法紡絲，溫度為285290。滌綸熔體從噴絲板的小孔中擠出形成黏液細流，細流在空氣中冷卻形成初生纖維。 滌綸的后加工因生產品種不同而不同。生產滌綸長絲時，要經牽伸加捻、熱定型、絡絲、包裝；滌綸短纖維后加工一般包括集束、牽伸、上油、卷曲、熱定型、切斷、打包等。,二、滌綸的結構,1滌綸的形態(tài)結構 在一般光學顯微鏡下觀察，普通滌綸的縱向為光滑、均勻、無條痕的圓柱體，橫截面為圓形。,2滌綸的分子結構,滌綸大分子的化學組成為聚對苯二甲酸乙二酯，分子結構式如下：,從結構式中可以看出：,（1）

8、除兩端含OH外，滌綸的大分子上含有親水性基團，且缺乏與染料分子結合的官能團，故吸濕性、染色性差，屬于疏水性纖維。 （2）酯鍵的存在使分子具有一定的化學反應能力，但由于苯環(huán)和亞甲基的穩(wěn)定性較好，所以滌綸的化學穩(wěn)定性較好。 （3）滌綸大分子的基本鏈節(jié)中含有苯環(huán)，阻礙了大分子的內旋轉，使主鏈剛性增加；但滌綸大分子的基本鏈節(jié)中還含有一定數(shù)量的亞甲基，所以又有一定的柔性；剛柔相濟的大分子結構使滌綸具有彈性優(yōu)良、挺括、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)異性質。 （4）滌綸大分子為線型分子，沒有大的側基和支鏈，分子鏈易于沿著纖維拉伸方向平行排列，因此分子間容易緊密地堆砌在一起，形成結晶，這使纖維具有較高的機械強度和形狀

9、穩(wěn)定性。,3滌綸的超分子結構,滌綸的超分子結構與纖維生產過程中的拉伸和熱處理有關。滌綸噴絲成型后的初生纖維是無定形的，取向度很差，需要進一步牽伸取向后方能紡織加工。經過拉伸和熱定型處理后的纖維，結晶度約為60%，并有較高的取向度。 滌綸的超分子結構稱為“折疊鏈纓狀微原纖”,三、滌綸的性能,1熱性能 （1）玻璃化溫度與軟化點溫度 滌綸的玻璃化溫度為6881，在玻璃化溫度以下，大分子鏈段活動能力小，受外力不易變形，有利于正常使用；滌綸的軟化點溫度為230240，超過此溫度，滌綸纖維開始解取向，分子鏈段發(fā)生運動產生形變，且形變不能回復。 在染整加工中，溫度要控制在玻璃化溫度以上，軟化點溫度以下。

10、印染廠的熱定型溫度一般為180220，染色、整理及成衣熨燙的溫度均應低于熱定型溫度，否則會因分子鏈段活動加劇而破壞定形效果。,（2）耐熱性,在幾種主要合成纖維中，滌綸的耐熱性最好。滌綸的熱穩(wěn)定性在幾種主要的合成纖維中也是最好的。 耐熱性好熔點高。 熱穩(wěn)定性好溫度升高時，滌綸的強度損失小，且不易收縮變形。,2機械性能,（1）強度和斷裂伸長率 滌綸的強度和斷裂伸長率不僅與其分子結構有關，還與纖維紡絲過程中的拉伸和熱處理工藝密切相關。經拉伸后，大分子鏈按一定方向排列，取向度提高，使其能均勻承受外力，故強度提高。 在適當?shù)臒崽幚項l件下，滌綸在紡絲過程中拉伸程度愈高，則纖維的取向度愈高，纖維的斷裂強度也

11、愈高，而斷裂伸長率卻較低；反之，則可能獲得低強高伸的纖維。即改變拉伸和熱處理條件，可制成高強低伸或低強高伸等不同品種的纖維。,圖5-7 部分纖維的強度-伸長率曲線 1-羊毛 2-腈綸 3-黏膠纖維 4-錦綸 5-滌綸 6-棉,（2）彈性,滌綸具有優(yōu)良的彈性，在較小的外力作用下不易變形，當受到較大外力作用而產生形變時，取消外力后，其回復原狀的能力也較強，其形變回復能力與羊毛相近。,滌綸彈性好的原因有兩方面：,一方面滌綸具有較大的彈性模量，這表明纖維的剛性強，受外力時不易產生形變；一旦產生形變，由于回彈率較高，又易回復。 另一方面，從滌綸的微結構來看，存在無定形區(qū)、結晶區(qū)和取向度高的部位，分子間有

12、比較牢固的聯(lián)結點，分子間作用力較大，受外力時不易產生形變。滌綸在一定外力作用下產生的形變是可復形變，但在高度拉伸時，回復性能顯著變差。 具有“洗可穿”性能,（3）耐磨性,滌綸的耐磨性僅次于錦綸而超過其他纖維。,黏,3化學性能,耐酸性較好 對堿的穩(wěn)定性稍差 “剝皮現(xiàn)象” 利用這一方法處理滌綸織物，可使纖維變得細而柔軟，增加了纖維在紗線中的活動性，使滌綸織物獲得仿真絲效果。,滌綸對氧化劑和還原劑均具有良好的穩(wěn)定性。 滌綸的耐溶劑性較好。酚類化合物常用作滌綸染色的載體。 滌綸的吸濕性低，染色困難，易起球，易產生靜電。,滌綸靠近火焰時會收縮熔化為黏流狀，接觸火焰即燃燒，并形成熔珠而滴落，熔珠為硬的

13、黑色小球。燃燒時有芳香氣味并產生黑煙。離開火焰后能繼續(xù)燃燒，但易熄滅。,四、改性滌綸,1滌綸的改性原理 滌綸具有高度的緊密結構和較高的結晶度；此外，大分子中缺乏吸水性基團。這些因素導致了纖維剛性較強，吸濕性小，染色困難。,為了改善滌綸的性能，必須從改變其大分子鏈結構著手，一般方法有：,（1）引入有空間阻礙的基團，降低大分子的結晶度。 （2）引入第三單體，使滌綸分子結構的規(guī)整性下降，改變其緊密堆砌的狀況，使結構變得較疏松。 （3）引入可與染料分子結合的基團，以提高其對染料的親和力。 （4）引入一定的吸水性基團，改善其吸濕性。 （5）改變工藝條件，增加纖維中無定形區(qū)的含量。,2改性滌綸品種,（1

14、）易染改性滌綸 （2）抗靜電改性滌綸 （3）抗起球滌綸 （4）吸水吸濕性滌綸,第三節(jié) 錦綸（PA）,錦綸是合成纖維的主要品種之一，學名叫聚酰胺纖維（Polyamide Fiber， PA Fiber），其大分子主鏈上含有酰胺鍵（CONH）。國外名稱有耐綸、尼龍、卡普隆等。 錦綸是合成纖維中第一個實現(xiàn)工業(yè)化生產的品種。,錦綸一般分為兩大類,一類由二元胺和二元酸縮聚制成，可分別用兩個數(shù)字表示兩者所含的碳原子數(shù)，前者代表二胺的碳原子數(shù)，后者代表二酸的碳原子數(shù)，如錦綸66、錦綸1010； 另一類是由-氨基酸縮聚或由己內酰胺開環(huán)聚合而得，其數(shù)字表示氨基酸或己內酰胺的碳原子數(shù)，如錦綸6。,一、錦綸生產簡介

15、,1錦綸6的生產 2錦綸66的生產,錦綸生產以長絲為主，錦綸長絲經拉伸加捻后，可制成彈力絲。生產彈力絲采用假捻法，錦綸長絲在一臺機器上一次完成加捻、熱定型、退捻三個過程，制得彈力絲。 用彈力絲制成的彈力紗具有很高的彈性和耐磨性，主要用于針織品，如手套、襪子、運動衣、彈力衫等。,,圖5-8 假捻法加工示意圖,二、錦綸的結構,錦綸的形態(tài)結構與普通滌綸相似，在顯微鏡下觀察，縱向光滑，橫截面接近圓形。 錦綸的聚集態(tài)結構也與滌綸相似，為褶疊鏈和伸直鏈晶體共存的體系。 錦綸的大分子主鏈上含有酰胺鍵。 錦綸的結晶度為50%60%，最高可達70%。 錦綸纖維具有皮芯結構，一般皮層較為緊密，取向度較高而結晶度較

16、低；芯層則取向度較低而結晶度較高。,三、錦綸的性能,1熱性能 錦綸的耐熱性較好而熱穩(wěn)定性較差。 耐熱性較好熔點較高。 熱穩(wěn)定性較差溫度升高會使錦綸強度下降，收縮且泛黃。,,2機械性能,錦綸的優(yōu)點是強度高錦綸大分子具有較高的柔性，分子間又有許多氫鍵，在紡絲過程中受到拉伸時，可大大提高取向度和結晶度，因此錦綸的強度比滌綸高。 回彈性好錦綸大分子結構中具有大量的亞甲基CH2，在松弛狀態(tài)下，纖維大分子易處于無規(guī)則的卷曲狀態(tài)，當受外力拉伸時，分子鏈被拉直，長度明顯增加。外力取消后，由于氫鍵的作用，被拉直的分子鏈重新轉變?yōu)榫砬鸂顟B(tài)，表現(xiàn)出高伸長率和良好的回彈性。 由于錦綸纖維的強度高、回彈性好，所以錦綸是

17、所有天然纖維和合成纖維中耐磨性最好的纖維。,圖5-9 一些合成纖維的應力應變曲線,3錦綸的化學性能,耐堿性較強。 對酸不穩(wěn)定，對濃的強無機酸尤為敏感。酸可使錦綸大分子中的酰胺鍵水解，引起纖維聚合度的降低。 對氧化劑的穩(wěn)定性較差。 一般多采用還原型漂白劑。,錦綸纖維有一定的吸濕性，在合成纖維中屬于容易染色的。 錦綸的燃燒性能與滌綸相似，只是因含有酰胺基，燃燒時帶有氨的臭味。,第四節(jié) 腈綸（PAN）,腈綸（PAN）是我國市場上聚丙烯腈纖維（Polyacrylonitrile Fiber，Acrylic Fiber， Polyacrylic Fiber）的商品名稱，通常由85%以上的丙烯腈和其他單體

18、的共聚物組成。如共聚物中丙烯腈的含量在35%85%之間，則稱為改性腈綸。 腈綸質輕保暖，彈性較好，許多性能極似羊毛，故被稱為“合成羊毛”。在我國已成為重要的仿毛紡織材料。,一、腈綸的組成,國內生產的腈綸基本上采用三種單體進行共聚，第一單體為丙烯腈，是組成聚丙烯腈纖維的主體；第二單體通常為含酯基的乙烯基，可破壞聚丙烯腈大分子的規(guī)整性，降低大分子間作用力，改善纖維的手感和彈性；第三單體為染色單體，用于提供染色基團，改善纖維的染色性及親水性。,,二、腈綸生產簡介,聚丙烯腈纖維一般采用濕法紡絲或干法紡絲，腈綸長絲的后處理主要包括拉伸、水洗、上油、干燥、熱定型等；腈綸短纖維除上述后處理外，還要進行卷曲、

19、切斷等工序。,三、腈綸的結構,1腈綸的形態(tài)結構 在光學顯微鏡下觀察，腈綸的縱向表面有溝槽，呈樹皮狀；濕紡法生產的腈綸，其橫截面基本上是圓形的，而干法生產的其橫截面呈啞鈴形。,2腈綸的分子結構,腈綸大分子以聚丙烯腈表示 （1）腈綸大分子為碳鏈結構，化學穩(wěn)定性較好； （2）腈綸大分子的規(guī)整性好，分子結構緊密； （3）大分子鏈中的氰基CN為強極性基團，碳、氮原子之間的電子云密度分布極不均勻，使腈綸大分子間形成氫鍵結合，并通過氰基的偶極間相互作用，形成偶極鍵結合。,圖5-11 腈綸大分子間的相互作用力示意圖,3腈綸的超分子結構,腈綸的超分子結構可用側序度的概念來描述。按照腈綸超分子結構中大分子排列的

20、規(guī)整度，分為高側序度、中側序度和低側序度三部分，高側序度部分又稱為準晶區(qū)或蘊晶區(qū)。,四、腈綸的性能,1熱性能 玻璃化溫度對腈綸制品的染整加工有重要意義，染色和印花時的固色溫度應控制在玻璃化溫度以上。 耐熱性較好它的軟化溫度范圍較寬，在190240之間。 腈綸的準晶態(tài)結構造成纖維熱穩(wěn)定性較差。,制造膨體紗的簡要原理及過程,在玻璃化溫度以上對腈綸纖維進行拉伸時，螺旋狀大分子能沿受力方向運動，使得纖維伸長，此時纖維內大分子處于能量較高的不穩(wěn)定狀態(tài)，若在伸長狀態(tài)下將纖維迅速冷卻固定，會使纖維內具有較大的內應力，纖維有恢復到原來穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢。這種纖維在高溫下且不受外力作用時，收縮變形較大。這種在熱的作

21、用下能產生較大收縮的纖維稱為高收縮纖維。,將高收縮纖維（A）與普通纖維（B）按一定比例混合紡紗，混紡紗在100以上蒸汽或沸水中進行熱松弛處理，高收縮纖維就會收縮而迫使普通纖維彎曲，呈波浪狀浮在紗線表面，使紗線變得膨松、豐滿、柔軟。人們稱之為“膨體紗”。,2機械性能,腈綸的強度雖不如滌綸和錦綸，但比羊毛要好，其強度約高出羊毛12.5倍。所以用腈綸做的服裝、毛線比純毛的結實。 毛型腈綸的干態(tài)斷裂強度為17.630.87 cN/tex，棉型腈綸的干態(tài)斷裂強度為29.131.75 cN/tex，濕態(tài)斷裂強度為干態(tài)斷裂強度的80%100%。腈綸在濕態(tài)下強度降低的原因，是由于腈綸中的第三單體含有親水性基團

22、，可使纖維在水中發(fā)生一定的溶脹，造成大分子間作用力減弱。,腈綸的伸長率很高，干態(tài)伸長率一般為25%46%，毛型腈綸的伸長率應高于棉型腈綸，纖維的伸長率可以通過紡絲后的拉伸、熱處理工藝加以控制。其伸長率要求和所混紡的纖維相近似，以使混紡紗線能均勻承受應力。 腈綸的回彈性在伸長較小時與羊毛相差不大，例如當伸長2%時，腈綸回彈率為92%99%，羊毛為99%。但在服用試驗中，羊毛多次循環(huán)負荷的回彈性優(yōu)于腈綸，穿著不易變形。為提高腈綸的彈性，多采用復合法紡絲，將兩種收縮性質不同的組分紡制復合纖維，以獲得永久性的螺旋卷曲纖維。,3吸濕和染色性能,腈綸的吸濕性很小，在溫度20、相對濕度65%的標準狀態(tài)下，腈

23、綸的吸濕率為1.0%2.5%。加入第二、第三單體后，降低了纖維的規(guī)整性，使纖維帶有親水性基團 COONa、 SO3Na，吸濕性有很大改善。 均聚的聚丙烯腈纖維很難染色，引入含有親染料基團的第三單體與丙烯腈共聚，可為染料提供“染座”，改善纖維對染料的親和力，大大提高了染料與纖維的結合能力。,4化學性能,一般濃度的酸和堿對腈綸纖維的降解影響不大，但是能使其側氰基發(fā)生水解。在水解反應中燒堿的催化作用比硫酸強，水解的結果使聚丙烯腈轉變?yōu)榭扇苄缘木郾┧岫芙?。腈綸在堿中的穩(wěn)定性要比在酸中低得多。 聚丙烯腈纖維對常用的氧化性漂白劑穩(wěn)定性良好，對常用的還原劑也較穩(wěn)定， 腈綸的耐光性與耐氣候性，除了含氟纖維

24、外，是目前一切天然纖維和化學纖維中最好的。,腈綸靠近火焰即收縮，接觸火焰迅速燃燒，離開火焰繼續(xù)燃燒，燃燒時冒黑煙。由于腈綸在熔融前已發(fā)生分解，形成的熔珠是松而脆的黑色小球，易碎。 燃燒時，會產生NO、NO2、HCN以及其他氰化物等有毒物質，在大量纖維燃燒時應特別注意。 腈綸織物不會由于火星（煙灰、電火花等）濺落其上而熔成小孔。,第五節(jié) 丙綸（PP）,丙綸（PP）是聚丙烯纖維（Polypropylene Fiber）的國內商品名稱。國外商品名稱為梅拉克綸（Meraklon）。 丙綸于1957年開始工業(yè)化生產，由于其吸濕性和染色性很差，主要生產捆扎用的聚丙烯膜裂纖維，并由薄膜原纖化制得紡織用纖維及

25、地毯用紗等產品。 進入20世紀70年代，紡絲工藝及設備的改進，非織造布的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，使聚丙烯纖維的發(fā)展與應用有了廣闊的前景。 產品主要有普通長絲、短纖維、膜裂纖維、膨體長絲、煙用絲束、工業(yè)用絲、紡黏和熔噴法非織造布等。,一、丙綸生產簡介,丙綸短纖維的聚合度一般控制在10002000，長絲聚合度可提高到5000左右。聚合物的等規(guī)度一般為85%97%，熔點為164170。 以丙烯為原料，反應表示如下：,聚丙烯多采用熔體紡絲法制取長絲和短纖維，紡絲過程與滌綸、錦綸相似。 由于成纖聚丙烯分子量大，使熔體黏度較高，流動性差，對噴絲不利，所以紡絲溫度要比聚丙烯熔點高50130，即實際熔體溫度為2603

26、00左右。,紡絲后的長絲制品要經過拉伸、加捻、熱定型。 丙綸在冷卻成型過程中的結晶速度較快，故拉伸時要嚴格控制溫度，冷卻溫度要比滌綸和錦綸低，以防止其結晶度過大，影響到后加工時牽伸難以進行。因為丙綸的吸濕性很低，對濕度條件要求可不像錦綸那樣嚴格。 紡絲后進行拉伸、熱定型等，再按棉型或毛型纖維的不同要求，切成短纖維。,二、丙綸的結構,形態(tài)結構 聚丙烯纖維通常由熔體紡絲法制成，一般情況下，纖維縱向光滑，無條紋，橫截面呈圓形。也有紡制成異形纖維和復合纖維的。 分子結構 從構型上看，全同聚丙烯為有規(guī)則的重復單元，CH3側基在分子鏈受拉伸時有規(guī)律地排列于主鏈平面的同一側或兩側，具有較高的立體規(guī)整性，這種

27、規(guī)則的結構很容易結晶。,丙綸初生纖維的結晶度約為33%40%，經拉伸后，結晶度上升至37%48%，再經熱處理，結晶度可達65%75%。,三、丙綸的性能,1耐熱性 丙綸是一種熱塑性纖維，熔點較低（165173），軟化點溫度比熔點要低1015，故耐熱性差，在染整加工及使用過程中，應注意控制溫度，以免發(fā)生塑性形變。 丙綸的熱穩(wěn)定性較差。為提高其穩(wěn)定性，在紡絲時可加入一定量的抗氧化劑。,2機械性能,丙綸的吸濕度極低，因此其干、濕強度和斷裂強度幾乎相等，這一點更優(yōu)于錦綸，特別適于制作漁網(wǎng)、繩索和濾布等。 丙綸的強度隨溫度的降低而增加，隨溫度的升高而下降，其下降的程度超過了錦綸。由于丙綸的熔點低，在高溫時

28、強度下降更多，在染整加工時應引起足夠重視。 丙綸的強度高，斷裂伸長率和彈性都好。因此丙綸的耐磨性也很好，尤其是耐反復彎曲的壽命長，優(yōu)于其他的合成纖維。,,3吸濕和染色性能,在合成纖維中，丙綸的吸濕性和染色性最差。 在標準狀態(tài)下幾乎不吸濕。因此用于服裝面料時，常與吸濕性高的纖維混紡。 丙綸大分子缺乏染座，染色很困難，普通的染料均不能使其著色。采用分散染料染色，只能得到很淡的顏色，且染色牢度很差。改善丙綸染色性能可采用接枝共聚法、原液著色法、金屬化合物改性等方法。,4化學性能,丙綸的耐酸、堿及其他化學藥劑的穩(wěn)定性優(yōu)于其他合成纖維。 丙綸對有機溶劑的穩(wěn)定性稍差。,5其他性能,丙綸的密度是紡織纖維中最

29、輕的。 丙綸屬于可燃性的烴類，但不易燃燒，在火焰中纖維發(fā)生收縮、熔化，火焰即可自行熄滅。燃燒時形成透明硬塊，有輕微的瀝青味。,第六節(jié) 氨綸,氨綸（Polyurethane Fiber，縮寫PU）又叫聚氨酯彈性纖維，其學名為聚氨基甲酸酯（彈性）纖維。國際上也叫Spendex。 商品名稱有萊克拉、萊卡（Lycra、美國、英國、荷蘭、加拿大、巴西）、尼奧綸（Neolon、日本）、多拉斯坦（Dorlastan、德國）等。 首先由德國Bayer公司于1937年研究成功，美國杜邦公司于1959年實現(xiàn)工業(yè)化生產。,氨綸具有較高的彈性和伸長率，是生產優(yōu)質彈性織物的重要紡織原料之一。 目前，市場上出現(xiàn)了許許多多

30、的氨綸彈性織物，特別是含氨綸的各種針織品，結構多樣，功能各異。由于氨綸具有優(yōu)異的回彈性能，它已得到越來越多的應用，不但廣泛用于紡織工業(yè)，也可作為功能材料用于醫(yī)療領域。,一、氨綸的組成及結構,氨綸是以聚氨基甲酸酯為主要組分的嵌段共聚物。 氨綸的嵌段共聚物是由柔性和剛性兩種鏈段組成的。其中柔性鏈段占85%以上，在常溫下分子是卷曲的，為氨綸提供剛柔適中的彈性；剛性鏈段可在大分子鏈間產生橫向交聯(lián)，賦予纖維一定的強度。,氨綸大分子的柔性鏈段可用聚醚或聚酯組成，故分為聚醚型氨綸和聚酯型氨綸。 氨綸長絲的橫截面大部分為狗骨形（dog-bone-shaped），也有一些長絲表面光滑或呈鋸齒狀。,二、氨綸生產簡

31、介,聚氨酯嵌段共聚物的合成分兩步完成。 氨綸的紡絲方法有四種：干法紡絲、濕法紡絲、熔體紡絲和反應紡絲。目前應用最廣的為干法紡絲。,氨綸的用途,氨綸一般不單獨使用，而是少量地摻入織物中。 氨綸可采用裸絲的形式做紡織原料，也可將裸絲加工成包芯紗、包覆紗、合捻線等，以不同的比例與天然纖維、合成纖維及其他纖維混用，生產機織物或針織物。 一般在機織物中氨綸的混用比占織物重量的1%5%，在針織物中為5%10%。,氨綸包覆絲,粗旦氨綸,氨綸雙股線,氨綸可與其他纖維一起織造多種用途的織物，如體操服、游泳衣、滑雪服、球衣、襯裙、短褲、彈力胸罩、束腰帶、彈力勞動布、燈芯絨及各種彈力襪等。,三、氨綸的性能,1耐熱性

32、 氨綸在化學纖維中屬耐熱性較好的。由于氨綸多以包芯紗或包覆紗的狀態(tài)存在于織物中，因此在熱定型過程中可采用較高溫度（180190），但處理時間不得超過40s。,2機械性能,氨綸的有效強度可達52.8cN/tex。 氨綸彈性纖維在合成纖維中具有優(yōu)異的回彈性和延伸度，其彈性的獲得與錦綸彈性纖維不同。 錦綸彈性纖維的彈性延伸度是其受熱塑和高假捻作用的結果； 氨綸彈性纖維的高彈性和延伸度是來自氨綸彈性纖維特殊的大分子結構。,3化學性能,氨綸彈性纖維對一般化學藥品具有一定的抵抗性。 對氯較為敏感，含氯漂白劑能使纖維泛黃、強度下降。,,4吸濕、染色性能 吸濕性優(yōu)于滌綸，染色性能較好。 5其他性能

33、 耐疲勞性好，良好的耐氣候性。,第七節(jié) 維綸（PVA）,維綸是聚乙烯醇纖維（Polyvinyl Alcohol Fiber）的中國商品名稱。它是由聚乙烯醇的線型大分子為原料構成的一種合成纖維的統(tǒng)稱。狹義的維綸專指用甲醛處理后的聚乙烯醇縮甲醛纖維（Polyvinyl Formal Fiber）。維綸又稱維尼綸（Vinylon, Vinal）。 早期維綸能溶解于水，不適宜作紡織纖維。直到1939年，日本和朝鮮合作研究成功了聚乙烯醇纖維的熱處理和縮醛化方法，使制造出的纖維具有良好的耐熱水性能。1950年，不溶于水的聚乙烯醇纖維實現(xiàn)工業(yè)化生產。,維綸短纖維具有棉的風格，故有“合成棉花”之稱。 維綸的生

34、產以短纖維為主，維綸長絲的生產量不大，也生產少量的可溶性長絲。 維綸有染色性差、彈性低等缺點，因而服用發(fā)展受到一定限制，一般織制較低檔的服用織物。,一、維綸生產簡介,1聚乙烯醇的制備 2纖維成型 紡絲液制備 紡絲 后拉伸熱處理（定形）縮醛化水洗上油干燥等。 生產短纖維還包括絲束的切斷或牽切；生產長絲則需要加捻和絡筒等。,經紡絲、拉伸和熱定型后的聚乙烯醇纖維，雖然強伸度已符合要求，但纖維的耐熱水性仍較差，在接近沸點的水中其收縮率過大。經縮醛化處理，利用甲醛適當封閉纖維無定形區(qū)內的部分羥基，降低纖維的親水性，提高耐熱水性，使原來在水中的軟化點（90）提高到110115。,維綸的縮醛化反應,縮醛化主

35、要發(fā)生在纖維的無定形區(qū)。,二、維綸的結構,1維綸的形態(tài)結構 采用濕法紡絲生產的維綸，縱面平直，有12根溝槽，縱向表面可以看到梭子形的縱向條紋；橫截面呈腰子形，具有明顯的皮芯結構，皮層結構緊密，芯層在凝固浴脫溶劑時形成許多空隙。,2維綸的超分子結構,經過熱處理的維綸，結晶度為60%70%。 維綸適用于“折疊鏈纓狀微原纖”理論。,三、維綸的性能,1熱性能 （1）耐熱水性 維綸在加工和使用過程中，應注意耐熱水性能與縮醛度的關系。縮醛度低的維綸，耐熱水性很差，在熱水中收縮大，并會溶解于熱水。隨著縮醛度的提高，耐熱水性能明顯提高。當縮醛度達到30%時，維綸的耐熱水性明顯提高。,（2）耐干熱性,維綸的耐干

36、熱穩(wěn)定性較好。,2機械性能,維綸與其他化學纖維一樣，其機械性能取決于聚乙烯醇的聚合度和紡絲加工的條件，可以在比較大的幅度內改變。 維綸的強度、彈性和耐磨性比棉要高，但低于其他常見合成纖維。 在合成纖維中，維綸的彈性是最差的，故其織物易出現(xiàn)折皺。,3化學性能 維綸較耐堿而不耐酸。 4吸濕和染色性能 在常見合成纖維中，維綸的吸濕性最高。 染色性能較差。,5其他性能,維綸的相對密度比棉花及黏膠纖維要小，因此與棉花相同重量的維綸能織出更多的衣料。 維綸的耐腐蝕性好，不易霉蛀，即使長期放在土壤中也無影響。 維綸具有良好的耐海水性能。 維綸的耐日曬性能良好， 維綸在靠近火焰時收縮軟化，接觸火焰燃燒，離開

37、火焰后繼續(xù)燃燒，有黑煙冒出。燃燒時有特殊的甜味，灰燼為硬而脆的黑褐色。,第八節(jié) 新型合成纖維及制品,合成纖維從問世至今，在生產技術及感官特性上的改進大體分為4個階段： （1）新聚合物合成階段。從聚酰胺的誕生到聚酯和聚丙烯腈的問世，合成纖維產業(yè)迅速發(fā)展。 （2）合成纖維的仿真時期。開始注意模仿天然纖維的外形及截面，仿蠶絲的異形截面技術、仿棉的中空纖維技術、仿毛的復合纖維技術逐漸成熟。 （3）注重織物結構改進。并與纖維的物理和化學改性相結合，通過超細纖維技術開發(fā)出人造麂皮；通過堿減量和異收縮混纖技術，開發(fā)出新仿真絲織物。 （4）追求超天然質感的時期。將高分子化學改性技術與合纖加工的高新技術相結合，

38、生產出具有超天然優(yōu)越特性的新合纖，可賦予紡織面料高舒適性和多功能性。,圖5-24 合成纖維的發(fā)展階段,新合纖不是指幾個新穎的合成纖維產品，而是紡織染整工藝的新技術及由此得到的新產品的總稱，它標志著纖維材料科學發(fā)展到一個新階段，新合纖是生產技術不斷發(fā)展的結晶。 新合纖的生產雖以各種合成纖維為基礎，但實際上主要是聚酯長絲制品，也有一些其他纖維，如丙綸、錦綸、腈綸、黏膠等。,一、新型合成纖維改性技術簡介,縱觀世界上各生產商采用不同的技術生產出的新型合成纖維，可以概括為以下4種： 1聚合物改性技術 2紡絲技術 3后加工技術 4織造及后整理技術,二、改性新型合成纖維及制品,近年來，在世界紡織市場上主要開

39、發(fā)具有特殊性能和高附加值的“高新技術纖維”，要求合成纖維在保持原有的優(yōu)良性能的同時，也具有天然纖維的某些優(yōu)良性能，使合成纖維產品向差別化、功能性、高性能方向發(fā)展。 1差別化纖維及制品 2功能性纖維及制品 3高性能纖維及制品,1差別化纖維及制品,差別化纖維一般泛指通過化學改性或物理變形使常規(guī)化纖品種有所創(chuàng)新或賦予某些特性的化學纖維。 差別化纖維主要包括：異形纖維、復合纖維、超細纖維、易染纖維、高吸水吸濕纖維、高收縮纖維、抗靜電纖維等。,（1）差別化纖維的改性方式,物理改性 化學改性 工藝改性 在實際生產中往往采用幾種方法同時使用，以改善纖維的綜合性能，提高纖維的品質和檔次。 差別化纖維主要用于服

40、裝及裝飾織物，可提高經濟效益、優(yōu)化工序、節(jié)約能源、減少污染以及增加紡織面料新品種。,（2）幾種主要的差別化纖維,主要介紹超細纖維、高吸水吸濕纖維和高收縮纖維。 超細纖維及制品 超細纖維源于20世紀70年代的日本，一般是指單絲線密度在0.55dtex以下的纖維。因其單絲線密度遠較常規(guī)合纖長絲細而得名。 超細纖維可用于生產高舒適性織物，品種有滌綸、丙綸、錦綸、腈綸、黏膠等。,高吸水吸濕纖維及制品,疏水性合成纖維經物理變形和化學改性后，在一定條件下，在水中浸漬和離心脫水后仍能保持15%以上水分的纖維，稱之為高吸水纖維； 在標準溫濕度條件下，能吸收氣相水分，回潮率在6%以上的纖維，稱之為高吸濕纖維。,

41、高收縮纖維及制品,高收縮纖維是差別化纖維中重要的品種之一，它的問世與應用僅有十余年歷史。在合成纖維中，一般的短纖維沸水收縮率不超過5%，長絲為7%9%。 通常把沸水收縮率在20%左右的纖維稱為一般收縮纖維，把沸水收縮率在35%45%的纖維稱為高收縮纖維。 目前常見的有高收縮聚丙烯腈（腈綸）和高收縮聚酯纖維（滌綸）兩種。,2功能性纖維及制品,功能性纖維是在20世紀60年代開始發(fā)展起來的一類纖維，除了具有常規(guī)纖維的柔軟、保暖等特性外，還有一些常規(guī)纖維沒有或不足的性能，如抗菌防臭、抗紫外線、遠紅外、芳香、可變色、高效止血等。 （1）抗菌防臭纖維及制品 （2）抗紫外線纖維及制品 （3）遠紅外纖維及制品

42、 （4）芳香纖維及制品 （5）可變色纖維及制品 （6）高效止血纖維,3高性能纖維及制品,所謂高性能纖維，是指具有突出的化學穩(wěn)定性，并具有高強度、高模量、難以燃燒等性能，能耐高溫、耐腐蝕的纖維。 高性能纖維是20世紀60年代初發(fā)展起來的，碳纖維、芳香族聚酰胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚四氟乙烯纖維等都屬于高性能纖維的范圍。 這類纖維最初用于軍事方面，隨著科學技術的進步、生產成本的降低，逐漸用于民用領域。,第九節(jié) 環(huán)保纖維,所謂環(huán)保纖維，是采用在生產過程無污染的纖維。環(huán)保纖維的種類很多，包括在前面章節(jié)中介紹過的天然彩色棉纖維、天絲纖維、大豆蛋白纖維、海藻纖維等均屬于環(huán)保纖維，另外還有甲殼素纖維、

43、可回收再利用的纖維、可降解的纖維、無毒功能性保健紡織品等。,以高新技術發(fā)展與應用新型紡織纖維原材料是21世紀的重要課題之一。應用新型環(huán)保纖維開發(fā)的針織、紡織品在市場上很受消費者歡迎，并受到社會上的廣泛關注。 西方發(fā)達國家特別是歐洲的一些國家，對進口的紡織品制定了非?？量痰沫h(huán)保標準，涉及紡織品無害化的項目就有近10個指標，如pH值、染色牢度、甲醛殘留、揮發(fā)性物質含量、阻燃性等，其中大多是強制性標準。 發(fā)展“綠色紡織業(yè)”是紡織業(yè)新的發(fā)展方向，是保護人類健康、保護環(huán)境的需要。,一、甲殼素纖維,甲殼素兼具有高等動物組織中膠原質和高等植物組織中纖維素兩者的生物功能，制成的甲殼素纖維具有生物相容性和生物可降解性。近十年來，通過基礎研究得知，“甲殼素”的機能驚人，被現(xiàn)代科學稱之為繼糖、蛋白、脂肪、維生素、礦物質等五大生命要素之后的第六生命要素，具有一定的保健作用和醫(yī)療價值。由于它對人體無毒害、無刺激，甲殼素纖維呈堿性和高度的化學活性，具有良好的吸附性、黏結性、殺菌性和透氣性，甲殼素纖維制成的紡織品廣泛用于醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)。,二、生物可降解纖維,生物可降解纖維是指在自然界中的光、熱和微生物的作用下能自行降解的纖維。 合成纖維由于本身的組成與結構，使其難以生物降解，因此給環(huán)境帶來了日益嚴重的污染。 從改善生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的角度來看，開發(fā)生物降解性纖維具有十分積極的意義。,END,