高分子材料-功能合成纖維

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1、高 分 子 材 料功 能 合 成 纖 維 功 能 合 成 纖 維新 合 纖 和 合 成 纖 維 雙 組 分 纖 維 智 能 合 成 纖 維 高 分 子 光 纖 高 彈 性 合 成 纖 維 -氨 綸 氨 綸 是 以 聚 氨 基 甲 酸 酯 為 主 要 成 分 的 一 種 嵌 段 共 聚 物 制 成 的 纖 維 。 聚 氨 酯 彈 性 纖 維 的 分子 鏈 由 柔 性 很 大 的 長 鏈 段 （ 軟 鏈 段 ， 低 熔 點 、 無 定 形 ） 和 剛 性 的 短 鏈 段 （ 硬 鏈 段 ， 高 熔 點 、結(jié) 晶 的 ） 交 替 組 成 的 。 以 軟 鏈 段 為 基 體 ， 而 硬 鏈 段 分 散

2、 嵌 在 其 中 。 大 家 都 知 道 氨 綸 是 彈 性 最 好 的 合 成 纖 維 ， 那 么 它 具 有 如 此 高 的 彈 性 的 原 因 是 什 么 呢 ？ 聚 氨 酯 纖 維 的 高 彈 性 質(zhì) 和 一 般 的 彈 力 絲 （ 見 變 形 纖 維 ） 不 同 ， 它 是 由 聚 合 物 大 分 子 組 成和 超 分 子 結(jié) 構(gòu) 的 特 點 決 定 的 。 柔 性 軟 鏈 段 由 脂 肪 族 聚 酯 或 聚 醚 組 成 ， 可 以 看 作 是 一 個 容 易 伸展 的 彈 簧 ;而 剛 性 鏈 段 則 是 由 氨 基 甲 酸 酯 和 脲 基 所 組 成 ,如 同 一 個 剛 性 小

3、 球 。 由 小 球 把 彈 簧 相互 連 接 起 來 組 成 的 網(wǎng) ， 是 一 個 具 有 一 定 強 度 的 彈 性 體 。 這 兩 種 鏈 段 以 共 價 鍵 連 結(jié) 在 一 起 。 由于 軟 鏈 段 中 每 個 單 鍵 圍 繞 其 相 鄰 的 單 鍵 作 不 同 程 度 的 內(nèi) 旋 轉(zhuǎn) ， 因 而 外 形 彎 彎 曲 曲 的 長 鏈 段 象一 個 雜 亂 的 線 團 ， 它 的 形 態(tài) 不 斷 地 變 化 。 大 分 子 在 外 力 作 用 下 有 很 大 的 適 應 性 并 且 長 度 也 有很 大 的 伸 展 余 地 ， 從 而 賦 于 纖 維 以 高 伸 長 和 高 彈 性 回

4、 復 的 特 性 。 其 中 在 硬 鏈 段 中 含 有 極 性 基 團 ， 分 子 間 因 氫 鍵 的 作 用 而 形 成 “ 區(qū) 域 ” 結(jié) 構(gòu) 或 結(jié) 晶 ， 在 大分 子 鏈 間 起 著 物 理 交 聯(lián) 作 用 ， 故 使 氨 綸 纖 維 還 具 有 一 定 的 強 度 。 硬 彈 性 纖 維 是 指 結(jié) 晶 性 聚 合 物 在 大 伸 長 變 形 后 具 有 高 彈 性 回 復 的 纖 維 。 比 如 ， 硬 彈 性 丙綸 就 是 在 應 變 結(jié) 晶 （ 熔 體 在 高 應 變 場 下 結(jié) 晶 ） 和 熱 結(jié) 晶 （ 熱 處 理 ） 過 程 中 形 成 的 。 氨 綸 的 線 密 度

5、 低 ， 最 細 的 橡 膠 絲 比 最 粗 的 氨 綸 纖 維 還 要 粗 十 余 倍 。 氨 綸 纖 維 的 斷 裂 強 度高 、 彈 性 好 、 吸 濕 性 好 ， 可 以 使 用 所 有 類 型 的 染 料 染 色 。 氨 綸 主 要 品 種 ： 裸 絲 、 包 芯 紗 、 包 覆 紗 、 合 捻 紗 最 早 開 發(fā) 的 品種 ， 由 于 裸 絲 摩 擦系 數(shù) 大 、 滑 動 性 差 ，因 此 直 接 用 于 織 造織 物 的 不 多 ， 一 般適 宜 在 針 織 機 上 與其 他 化 纖 長 絲 交 織 。 緊 身 衣 、 運 動 衣 、護 腿 襪 、 外 科 用 繃帶 等 。 一

6、包 芯 紗 是 以 氨 綸 纖 維為 芯 紗 外 包 一 種 或 幾 種非 彈 力 短 纖 維 （ 棉 、 毛 、腈 綸 、 滌 綸 等 ） 紡 成 的紗 線 。 包 覆 紗 是 以 氨 綸 纖 維為 芯 ， 用 合 成 纖 維 長 絲或 紗 線 以 螺 旋 形 的 方 式對 其 予 以 包 覆 而 形 成 的彈 力 紗 。 合 捻 紗 又 稱 合 股紗 ， 它 是 在 對 氨 綸 纖維 牽 伸 的 同 時 ， 與 其他 兩 股 無 彈 性 紗 合 并加 捻 而 成 。 合 捻 紗 多用 于 織 造 粗 厚 織 物 ，手 感 稍 硬 。 耐 腐 蝕 合 成 纖 維 -氯 綸 通 稱 的 氯 綸

7、 （ 無 規(guī)立 構(gòu) 聚 氯 乙 烯 ） ， 用 懸浮 聚 合 法 在 45-60攝 氏 度聚 合 ， 所 得 聚 氯 乙 烯 的玻 璃 化 溫 度 為 75攝 氏 度經(jīng) 溶 液 紡 絲 成 氯 綸 聚 四 氟 的 制 備 采 用乳 液 聚 合 法 ， 凝 聚 后 生成 0.05-0.5vm的 顆 粒 。 在 380-400攝 氏 度 燒 結(jié) ， 此時 聚 四 氟 乙 烯 被 燒 結(jié) 成絲 條 ， 在 350攝 氏 度 拉 伸得 到 氯 綸 第 二 代 氯 綸 （ 高 間 規(guī)度 聚 氯 乙 烯 ） ， 采 用 低 溫（ -30攝 氏 度 ） 聚 合 得 到 高間 規(guī) 度 的 聚 氯 乙 烯 ，

8、玻 璃化 溫 度 為 100攝 氏 度 ， 經(jīng) 溶液 紡 絲 制 成 維 爾 。 阻 燃 合 成 纖 維纖 維 的 可 燃 性 用 極 限 氧 數(shù)表 示 。 極 限 氧 指 數(shù) （ LOI)是 纖 維 在 O-N混 合 氣 體 中維 持 燃 燒 所 需 的 最 低 含 氧量 的 體 積 分 數(shù) 。 在 空 氣 中 氧 的 體 積 分 數(shù)為 0.21， 故 纖 維 的 LOI0.21的 纖維 屬 于 阻 燃 纖 維 。 LOI%=氧 氣 /（ 氧 氣 +氮 氣 ） *100% 生 物 可 降 解 和 不 可 降解 性 纖 維生 物 相 容 性可 降 解 性 合 成 纖 維 有 脂 肪 族 聚 酯

9、 纖 維 ， 包 括 聚 羥 基 乙 酸（ PGA） 、 聚 乳 酸 （ PLA） 、 聚 己 內(nèi) 酯 （ PCL） 、 聚 羥 基 丁酸 酯 （ PHB） 、 聚 羥 基 戊 酸 酯 （ PHV） 及 其 共 聚 物 。可 用 于 醫(yī) 學 吸 收 縫 線 自 增 強 人 造 骨 復 合 材 料 、 無 紡 布 。非 降 解 性 合 成 纖 維 有 錦 綸 、 滌 綸 、 腈 綸 、 丙 綸 等 。其 中 丙 綸 、 聚 酰 胺 和 滌 綸 用 于 非 吸 收 縫 合 線 ， 滌 綸 和 氟 綸 用于 制 造 人 造 血 管 ， 聚 丙 烯 腈 中 空 纖 維 用 于 人 工 腎 （ 血 液

10、透 析器 ） 聚 丙 烯 中 空 纖 維 用 于 人 工 心 臟 ， 膨 脹 的 氟 綸 用 于 韌 帶 。醫(yī) 用 合 成 纖 維 新 合 纖 和 差 別 化 合 成 纖 維新 合 纖 采 用 超 細 合 成 纖 維 制 備 的 具 有新 質(zhì) 感 （ 新 穎 、 獨 特 且 超 過 天然 纖 維 的 風 格 和 感 覺 ） 的 纖 維織 物 。 纖 度 （ 線 密 度 ） 是 表 征 纖 維 粗細 的 指 標 。 用 1000m長 纖 維 質(zhì)量 （ g） 的 1/10表 示 ， 單 位 是 分特 （ dtex） 。 纖 維 根 據(jù) 纖 度 可 以 分 為 ： 粗 旦纖 維 、 中 旦 纖 維

11、、 細 旦 纖 維 、 微 細 纖 維 、 超 細 纖 維 。 差 別 化 合 成 纖 維 通 過 分 子 設 計 合 成 或 通 過 化 和物 理 改 性 制 備 具 有 預 想 結(jié) 構(gòu) 和性 能 的 稱 纖 聚 合 物 或 利 用 革 新的 紡 絲 工 藝 賦 予 纖 維 新 的 性 能并 與 通 用 纖 維 有 差 別 的 纖 維 。 染 色 技 術(shù) 是 紡 織 品 后 整 理 的 一 道 工 序 ， 要 求 纖 維 的 可 染 性 好， 具 有 染 色 均 一 性 和 堅 牢 性 ，直 接 影 響 纖 維 的 光 澤 和 色 彩 。 合 成 纖 維 在 加 工 和 使 用 過 程 中產(chǎn)

12、 生 的 靜 電 是 有 害 的 。 在 纖 維分 子 中 引 入 極 性 基 團 可 有 效 的消 除 靜 電 。 合 成 纖 維 改 性 技 術(shù) 和 復 合 化 技 術(shù) 合 成 纖 維 改 性 技 術(shù)可 提 高 纖 維 染 色 性 ，制 備 抗 靜 電 纖 維 、 阻燃 性 通 用 合 成 纖 維 纖維 、 抗 起 球 纖 維 等分 子 主 側(cè) 鏈 改 性 主 鏈 改 性 ： 共 聚 反 應側(cè) 鏈 改 性 ： 接 枝 反 應 、引 入 功 能 基 團 復 合 化雙 組 分 纖 維混 紡添 加 改 性 劑 銻表 面 改 性 合 成 纖 維 表 面 改 性 技 術(shù) 為 了 改 善 聚 酰 胺

13、和 滌 綸 的 表 面 性 質(zhì) ， 可 在 聚 酰 胺和 滌 綸 表 面 接 枝 丙 烯 酸 酯 。 在 引 發(fā) 劑 、 分 散 劑 和 活 化 劑 存 在 下 ， 丙 烯 酸 酯 可接 枝 到 聚 酰 胺 6表 面 丙 烯 酸 也 可 接 枝 到 滌 綸 表 面 。 雙 組 分 纖 維 海 島 結(jié) 構(gòu) 一 種 聚 合 物 為 連 續(xù) 相 一 種 聚 合 物 為 分 散 相 皮 芯 結(jié) 構(gòu) 一 種 聚 合 物 為 皮 一 種 聚 合 物 為 芯 并 列 結(jié) 構(gòu) 由 兩 種 不 同 的 纖 維 組 成 ,有 多 種 形 態(tài)橘 瓣 結(jié) 構(gòu) 帶 形 結(jié) 構(gòu) 智 能 合 成 纖 維 對 合 成 纖 維 ， 日 益 增 多 的 要 求 是 智 能 化 ， 即 能 對 環(huán) 境 具 有感 知 能 力 并 對 人 們 的 需 求 做 出 反 應 。 智 能 合 成 纖 維 和 服 裝 應 運 而 生 ， 可 以 轉(zhuǎn) 發(fā) 電 子 郵 件 和 判斷 人 的 情 緒 的 飾 物 以 及 可 以 改 變 顏 色 的 服 裝 。 可 使 醫(yī) 生 及 時 了 解 人 體 能 狀 況 的 生 命 襯 衣 。 對 雷 達 惰 性 的 纖 維 可 以 用 于 隱 身 飛 機 、 坦 克 和 軍 服 等 國防 事 業(yè) 。 高 分 子 光 纖 本 次 課 程 結(jié) 束 ， 謝 謝 欣 賞2011年 3月 16日