9.聚氯乙烯纖維

1、 1835年，法國化學(xué)家列立首次合成了聚氯乙烯。年，法國化學(xué)家列立首次合成了聚氯乙烯。1900年俄國科學(xué)家奧斯特羅梅斯基進(jìn)行了第一次系統(tǒng)年俄國科學(xué)家奧斯特羅梅斯基進(jìn)行了第一次系統(tǒng)的試驗(yàn)。的試驗(yàn)。 19301966年代起聚氯乙烯產(chǎn)量位居聚合物首位。年代起聚氯乙烯產(chǎn)量位居聚合物首位。全球全球PVC樹脂產(chǎn)量樹脂產(chǎn)量1965年年3100kt1999年年32800kt 聚氯乙烯的鏈結(jié)構(gòu):采用游離基型聚合制取聚氯乙烯，由于分子的極性效應(yīng)，一般都以頭尾連接，因而氯原子在長鏈分子上的分布主要在1，3位置。 也可能夾雜有少量頭頭(尾尾)連接的，氯原子處于1，2位置。 聚集態(tài)結(jié)構(gòu)用一般方法生產(chǎn)的聚氯乙烯均屬無規(guī)立

2、構(gòu)體，很少有結(jié)晶性，但有時(shí)能顯示出在某些很小的區(qū)段上形成結(jié)晶區(qū)。在這些區(qū)段里，分子鏈上的氯原子按交替方式排列，所以在按頭尾連接的聚氯乙烯中，在其有規(guī)則的區(qū)段里，只有第五、第九、第十三個(gè)碳原子與第一個(gè)碳原子相同，即 聚氯乙烯的基本性質(zhì) 聚氯乙烯是熱塑性的聚合物 結(jié)晶度為（510） 熔點(diǎn)為175 平均聚合度在3508000之間 PVC樹脂密度在1.351.45g/cm3 表觀密度為0.40.65g/cm3 比熱容為1.0451.463J/（g） 熱導(dǎo)率為2.1kw/（mK） 折射率nD201.544。 85以下為玻璃態(tài) 85175為粘彈態(tài) 175190為熔融態(tài) 190200為粘流態(tài) 脆化點(diǎn)為506

3、0 軟化點(diǎn)7585 100以上分解，180以上快速分解，200以上劇烈分解變黑。 聚氯乙烯有阻燃性能，PVC在火焰上能燃燒，放出HCl、CO、苯等低分子量化合物，離火自熄。 p 聚氯乙烯力學(xué)性能：由于纖維主要為無定形態(tài)，纖維的彈性模量小，強(qiáng)度低。密度高，織物吸音效果特別好。p 聚氯乙烯介電性：介電性好，適合用于高頻熱熔接和熱定型。p 聚氯乙烯光老化性：差，一般波長在20004000的紫外線照射發(fā)生降解，大分子開始產(chǎn)生交聯(lián)作用。這使纖維溶解度變小，纖維的疲勞度和強(qiáng)度也隨之降低。p 聚氯乙烯染色性：較差。除了分散性的染料、金屬酶染染料等少數(shù)幾種燃料外，一般常用的染料均不能在聚氯乙烯上著色。所以生產(chǎn)

4、中多使用原液著色為主。p 聚氯乙烯的溶解性能：難溶于一般的溶劑中，它的不良溶解性是阻礙聚氯乙烯纖維發(fā)展的重要原因之一?？捎糜诩徑z的聚氯乙烯由于聚合度較大，所以不能溶于丙酮之中只能在其中溶脹。但可溶于某些有機(jī)溶劑中。 聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝乙炔法：氯化汞存在下的催化加成乙烯法：氧氯法乙烯乙炔法 聚氯乙烯纖維的生產(chǎn)工藝（氯綸） 濕法紡絲工藝流程PVC 捏和 加入熱穩(wěn)定 劑和著色劑 過濾 調(diào)溫 紡絲 集束 水洗 拉伸 上油 熱定型 卷曲 切斷 短纖維 捏合：為了獲得紡絲原液，首先使聚氯乙烯樹脂在丙酮中充分溶脹，這一操作在生產(chǎn)上叫做捏和。捏和溫度由室溫逐漸升至4050oC，它取決于丙酮的含水率，捏和時(shí)間一

5、般取4.56.0h，在捏和時(shí)可添加少量熱穩(wěn)定劑、著色劑。 溶解：加熱，降低粘度，增加流動(dòng)性，以獲得必要的可紡性。這一過程在生產(chǎn)上常稱為溶解。溶解是將捏和后的漿液通過套管加熱器，迅速加熱至9095。由于丙酮在常壓下于56即發(fā)生沸騰，所以升溫溶解過程必須在加壓下進(jìn)行。 過濾：保溫加壓下過濾。 紡絲：凝固浴為丙酮水溶液，浴中丙酮含量控制在2022，浴溫35左右，紡絲速度一般取1620mmin，絲條在凝固浴中的停留時(shí)間約1012s。得到的初生纖維經(jīng)水洗后再進(jìn)行拉伸。 德國BASF公司，使用四氫呋喃為溶劑，并采用漏斗形凝固浴槽的濕法紡絲工藝。 干法紡絲工藝PVC捏和加入熱穩(wěn)定劑和著色劑過濾調(diào)溫紡絲集束拉

6、伸上油熱定型切斷干燥（短纖維） 聚氯乙烯干法紡絲時(shí)的套筒溫度取80120oC，卷取速度100200mmin。套筒長度可為3.56m。卷取速度越高，套筒長度應(yīng)越長。借助于熱空氣流使丙酮揮發(fā)而使原液細(xì)流凝固成纖維。紡絲套筒中的熱空氣被引出后進(jìn)行冷凝或用活性炭吸附以回收丙酮。為了保證生產(chǎn)安全，套筒內(nèi)空氣中的丙酮含量不得接近丙酮的爆炸極限(2.1513，丙酮的體積分?jǐn)?shù))。 羅維爾是法國 Rhodiaceta研制成功的聚氯乙烯纖維。工業(yè)生產(chǎn)中使用體積分?jǐn)?shù)均為50的丙酮和二硫化碳為混合溶劑，紡絲原液的濃度約為35。 拉伸：由濕法或干法紡絲所得初生纖維，為了進(jìn)一步提高其物理機(jī)械性能，均須將其拉伸45倍。拉伸

7、一般分兩段進(jìn)行，拉伸介質(zhì)常采用9598的熱水。通常頭道拉伸約完成總拉伸倍數(shù)的4045 熱定型：在濕法紡絲生產(chǎn)中是與干燥過程結(jié)合在一起進(jìn)行的，干法生產(chǎn)中則單獨(dú)進(jìn)行。為了保證定型效果，已經(jīng)定型纖維的干燥宜在較低溫度(5060)下進(jìn)行。 過程：聚氯乙烯樹脂和增塑劑、穩(wěn)定劑以及著色劑等均勻混合，而后加入螺桿擠出機(jī)中，通過分段加熱，使物料大約升溫至200oC左右，并借助于螺桿的擠壓作用，使之壓出機(jī)頭成為絲條，在水浴中凝固成形，隨后再在沸水中拉伸45倍，最后經(jīng)熱定型和干燥，即得成品。天美綸是日本帝人公司于1950年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的聚氯乙烯纖維的商品名。 溶劑：質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為60及40的苯與丙酮的混合液。 聚合

8、度：DP為14001600 生產(chǎn)流程：低溫下捏和、經(jīng)過濾、急速加溫（以增進(jìn)其流動(dòng)性）、紡絲（干法紡絲）。初生纖維經(jīng)4倍左右的拉伸，隨后再進(jìn)行熱定型。若生產(chǎn)耐熱短纖維，還需經(jīng)熱松弛處理，以使纖維的沸水收縮率下降，但與此同時(shí)，纖維的強(qiáng)度有較大降低，斷裂伸長卻大大增加。 這種纖維也稱第二代聚氯乙烯纖維。它是由高間規(guī)度的聚氯乙烯樹脂制得的纖維。特點(diǎn)是：鏈規(guī)整性好，纖維有一定的結(jié)晶度，玻璃化溫度高，耐熱性好、耐有機(jī)溶提高，起始收縮溫度可達(dá)130oC。 溶劑：環(huán)己酮中，溶解溫度137，配成濃度約18的紡絲原液。經(jīng)過濾和脫泡后，即可用于紡絲。 列維爾的成形采用濕法紡法，凝固浴為50水、24環(huán)己酮和26乙醇的

9、三元混合浴。浴溫控制在60oC左右。初生纖維用100oC的熱水洗滌，同時(shí)進(jìn)行7倍以上的拉伸，接著上油、緊張熱定型和干燥、卷曲、汽蒸定型箱中進(jìn)行松弛熱定型，最后結(jié)晶度為35一40。 目前列維爾主要用于和其他纖維混紡，以獲得某種難燃的性能。如混入2040列維爾織成的各種地毯，具有良好的自熄性。列維爾的混紡織物，是制作睡衣的好材料。 新型聚氯乙烯纖維L一9 采用低沸點(diǎn)溶劑，按干紡法制取的具有一種新結(jié)構(gòu)的聚氯乙烯纖維。在制造過程中聚合物粒子中的微晶區(qū)完全被破壞，這就使紡絲溶液具有較低的粘度(約低2個(gè)數(shù)量級(jí))。由這種溶液所紡制的纖維具有較高的取向度，纖維的力學(xué)性能得到大大改善。 L一9纖維具有內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，

10、這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是使纖維的比表面大大增加。熱阻特別大、吸水性高，可不斷地傳遞氣態(tài)或液態(tài)的水分；L一9纖維制成的衣料具有很好的屏蔽效應(yīng)，直接貼身穿，在散發(fā)熱量的各種勞動(dòng)場合和廣泛的氣候環(huán)境中，都有熱舒適的感覺，并且具有導(dǎo)濕功能。 氯化聚氯乙烯纖維氯化聚氯乙烯纖維 過氯綸 過氯綸是一種以氯化聚氯乙烯樹脂為原料生產(chǎn)的纖維。用丙酮為溶劑制取紡絲原液，通常用濕法紡絲。這種纖維在法國叫克萊維爾(C1evyl)；在俄國叫赫洛林(Khlorin)，我國叫過氯綸。生產(chǎn)這種纖維用的樹脂由聚氯乙烯經(jīng)氯化而制得。先使聚氯乙烯懸浮在四氯乙烷或氯苯中，而后通入氯氣氯化。當(dāng)聚合物的含氯量由565增至6365時(shí)，即相當(dāng)于每三個(gè)

11、聚氯乙烯鏈節(jié)上再補(bǔ)充一個(gè)氯原子，便成為如下結(jié)構(gòu)的聚合物，即為氯化聚氯乙烯。改性原因：增加在廉價(jià)溶劑中溶解性，降低生產(chǎn)成本CH2CHClCH2n CHClCH2CHClCH2CHClCH2CHClCl2CH2CHClCH2n CHClCHClCHCl CH2CHClCH2CHCl+n+n HCl 紡絲溶液的制備 溶劑為丙酮，溶液的粘度隨聚合度、溶液濃度變化很大。由于水對(duì)溶液的增粘作用很大，甚至可使其凝膠化，所以溶劑中首先水的含量要求小于0.3。一般過氯乙烯的聚合度9001000，紡絲溶液濃度一般控制在2428。 過濾效果直接影響到斷頭率：未經(jīng)過濾的絲斷裂長度為11.2千米，一次過濾的斷裂長度為1

12、2.4千米，二次過濾的斷裂長度為13.8千米，三次過濾的為14.2千米。 在制備紡絲溶液時(shí)要注意排除氣泡。一般用靜置和抽真空方法以消除空氣。 生產(chǎn)長絲和短纖維時(shí)，通常都采用傳統(tǒng)的濕法紡絲。凝固浴為丙酮的水溶液，浴中丙酮含量為413，浴溫為1315，紡絲速度一般取1555mmin。 氯化聚氯乙烯纖維能用丙酮為溶劑進(jìn)行生產(chǎn)是其一大優(yōu)點(diǎn)。 然而這種纖維的性能并不比聚氯乙烯纖維好。它的一些性能指標(biāo)如下： 偏氯綸偏氯綸 偏氯綸：是一種以偏二氯乙烯為主體、與氯乙烯和少量丙烯腈共聚得到的三元共聚物為原料制得的纖維，商品名為紗綸（Saran）。共聚物的組成為：偏二氯乙烯 85；氯乙烯 13；丙烯腈 2。偏二氯乙烯一般由三氯乙烷脫氯化