常見化學(xué)纖維

1、常見的化學(xué)纖維小組人員：吳可凡 包廣增 金方翔 涂萬程目錄1.常見化學(xué)纖維常見化學(xué)纖維的發(fā)展的發(fā)展 1）人造羊毛人造羊毛腈綸腈綸 2）人造人造棉花棉花維維尼尼綸綸 3）橡膠纖維橡膠纖維氨綸氨綸2.常見化學(xué)纖維的性能常見化學(xué)纖維的性能3.常見化學(xué)纖維的加工常見化學(xué)纖維的加工4.常見化學(xué)纖維的未來常見化學(xué)纖維的未來一、腈綸 腈綸又稱為稱為聚丙烯腈纖維，因?yàn)樾阅芘c羊毛相似，所有又稱為“人造羊毛”。 早在100多年前人們就已制得聚丙烯腈但因沒有合適的溶劑，未能制成纖維。1942年，德國(guó)人H.萊因與美國(guó)人G.H.萊瑟姆幾乎同時(shí)發(fā)現(xiàn)了二甲基甲酰胺溶劑，并成功地得到了聚丙烯腈纖維。1950年，美國(guó)杜邦公司首

2、先進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。以后,又發(fā)現(xiàn)了多種溶劑形成了多種生產(chǎn)工藝。1954年，聯(lián)邦德國(guó)法本拜耳公司用丙烯酸甲酯與丙烯腈的共聚物制得纖維，改進(jìn)了纖維性能，提高了實(shí)用性，促進(jìn)了聚丙烯腈纖維的發(fā)展。1984年，聚丙烯腈纖維的世界產(chǎn)量為2.4Mt。二、維尼綸 維尼綸又稱聚乙烯醇縮甲醛纖維，其性能接近棉花，有“合成棉花”之稱，是現(xiàn)有合成纖維中吸濕性最大的品種。 維綸在30年代由德國(guó)制成，但不耐熱水，主要用于外科手術(shù)縫線。1939年研究成功熱處理和縮醛化方法，才使其成為耐熱水性良好的纖維。生產(chǎn)維綸的原料易得，制造成本低廉，纖維強(qiáng)度良好，除用于衣料外，還有多種工業(yè)用途。但因其生產(chǎn)工業(yè)流程較長(zhǎng)，纖維綜合性能不如滌綸、

3、錦綸和腈綸，年產(chǎn)量較小，居合成纖維品種的第5位。三、氨綸 氨綸學(xué)名聚氨酯纖維(Polyurethane)，簡(jiǎn)寫(PU)。 首先由德國(guó)Bayer公司于1937年研究成功，美國(guó)杜邦公司于1959年開始工業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)已將其氨綸產(chǎn)業(yè)賣給美國(guó)科氏工業(yè)集團(tuán)，總產(chǎn)能約為10萬噸左右?，F(xiàn)全球氨綸總產(chǎn)能約60萬噸，而韓國(guó)曉星公司的氨綸產(chǎn)能接近12萬噸，成為全球第一。中國(guó)第一家氨綸企業(yè)是煙臺(tái)氨綸廠，1989年開始生產(chǎn)。中國(guó)大陸現(xiàn)有生產(chǎn)能力35萬噸左右，為全球最大氨綸生產(chǎn)國(guó)。常見化學(xué)纖維的性能常見化學(xué)纖維的性能 聚丙烯腈纖維的性能極似羊毛,彈性較好,伸長(zhǎng)20%時(shí)回彈率仍可保持65%，蓬松卷曲而柔軟，保暖性比羊毛高1

4、5%，有合成羊毛之稱。強(qiáng)度 22.148.5cN/tex，比羊毛高12.5倍。耐曬性能優(yōu)良，露天曝曬一年，強(qiáng)度僅下降20%。能耐酸、耐氧化劑和一般有機(jī)溶劑，但耐堿性較差。纖維軟化溫度190230。一、腈綸二、維尼綸 維尼綸的化學(xué)穩(wěn)定性好，但不耐強(qiáng)酸，耐堿。耐日光性與耐氣候性也很好，但它耐干熱而不耐濕熱（收縮）彈性最差，織物易起皺，染色較差，色澤不鮮艷。維尼綸是合成纖維中吸濕性最大的品種， 吸濕率為4.5% 5%，接近于棉花（8%）。 維尼綸的強(qiáng)度稍高于棉花， 比羊毛高很多。在一般有機(jī)酸、醇、酯及石油等溶劑中不溶解，不易霉蛀，在日光下暴曬強(qiáng)度損失不大。常見化學(xué)纖維的性能常見化學(xué)纖維的性能三、氨綸

5、 氨綸具有高延伸性(500%700%)、低彈性模量(200%伸長(zhǎng)，0.040.12克/旦）和高彈性回復(fù)率（ 200%伸長(zhǎng) ，95%99%）。除強(qiáng)度較大外，其他物理機(jī)械性能與天然乳膠絲十分相似。它比乳膠絲更耐化學(xué)降解，具有中等的熱穩(wěn)定性，軟化溫度約在200以上。用于合成纖維和天然纖維的大多數(shù)染料和整理劑，也適用于氨綸的染色和整理。氨綸耐汗、耐海水并耐各種干洗劑和大多數(shù)防曬油。長(zhǎng)期暴露在日光下或在氯漂白劑中也會(huì)退色，但退色程度隨氨綸的類型而不同，差異很大。 氨綸彈性優(yōu)異。而強(qiáng)度比乳膠絲高23倍，線密度也更細(xì)，并且更耐化學(xué)降解。氨綸的耐酸堿性、耐汗、耐海水性、耐干洗性、耐磨性均較好。常見化學(xué)纖維的加

6、工常見化學(xué)纖維的加工一、腈綸 聚丙烯腈纖維對(duì)原料丙烯腈的純度要求較高,各種雜質(zhì)的總含量應(yīng)低于0.005%。聚合的第二單體主要用丙烯酸甲酯，也可用甲基丙烯酸甲酯，目的是改善可紡性及纖維的手感、柔軟性和彈性；第三單體主要是改進(jìn)纖維的染色性，一般為含有弱酸性染色基團(tuán)的衣康酸，含強(qiáng)酸性染色基團(tuán)的丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、對(duì)甲基丙烯酰胺苯磺酸鈉，含有堿性染色基團(tuán)的-甲基乙烯吡啶等。 聚合工藝分為以水為介質(zhì)的懸浮聚合和以溶劑為介質(zhì)的溶液聚合兩類。懸浮聚合所得聚合體以絮狀沉淀析出，需再溶解于溶劑中制成紡絲溶液。溶液聚合所用溶劑既能溶解單體又能溶解聚合體,所得聚合液直接用于紡絲。 紡絲液一般為聚丙烯腈聚合體

7、，聚丙烯腈纖維用高聚物溶液的濕法紡絲和干法紡絲制得。二、維尼綸 維尼綸的主要成分是聚乙烯醇，但乙烯醇不穩(wěn)定，一般是以性能穩(wěn)定的乙烯醇醋酸酯（即醋酸乙烯）為單體聚合，然后將生成的聚醋酸乙烯醇水解得到聚乙烯醇，紡絲后再用甲醛處理，在高分子鏈中引入六元環(huán)結(jié)構(gòu)生成聚乙烯醇縮甲醛，增強(qiáng)其強(qiáng)度。才能得到耐熱水的維尼綸 工業(yè)上維尼綸纖維的制造是將聚乙烯醇溶于水中，制得15%左右水溶液,通過0.07毫米左右孔徑的噴絲頭,在飽和的硫酸鈉水溶液凝固浴中制得纖維，再經(jīng)拉伸及熱處理，提高強(qiáng)度及耐熱水性；然后在催化劑硫酸存在下，與甲醛進(jìn)行縮醛化反應(yīng)，溫度約70，時(shí)間2030分鐘，經(jīng)水洗，上油即得維尼綸纖維。三、氨綸三、

8、氨綸x HOOC (CH2)4COOH+HOCH2CH2OH(x+1)x+2xH2OHOCH2CH2 OOC (CH2)4COOCH2CH2OH芳香二異氰酸酯芳香二異氰酸酯MDI or TDI含含N=C=O的預(yù)聚物的預(yù)聚物 擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈劑嵌段共聚物嵌段共聚物 聚酯型氨綸聚酯型氨綸先取過量的二元醇與己二酸反應(yīng)，生成相對(duì)分子量先取過量的二元醇與己二酸反應(yīng)，生成相對(duì)分子量10005000，端基為羥基的聚酯端基為羥基的聚酯聚氧乙烯、聚氧丙烯、四氫呋喃聚氧乙烯、聚氧丙烯、四氫呋喃開環(huán)聚合開環(huán)聚合相對(duì)分子量相對(duì)分子量15003500的聚醚的聚醚芳香二異氰酸酯芳香二異氰酸酯含含N=C=O的預(yù)聚物的預(yù)聚物 擴(kuò)鏈

9、劑擴(kuò)鏈劑嵌段共聚物嵌段共聚物聚醚型氨綸聚醚型氨綸常用的是乙二胺、常用的是乙二胺、丙二胺和丙二胺和環(huán)己二胺環(huán)己二胺氨綸的紡絲方法氨綸的紡絲方法干法紡絲干法紡絲生產(chǎn)流程：溶液(經(jīng)過)-紡絲泵(過濾)-干燥箱(100熱風(fēng)吹過，使溶液揮發(fā))-紡絲-卷繞成型特性：過程污染大，工藝復(fù)雜，成本高。熔融紡絲熔融紡絲生產(chǎn)流程：高聚物在無溶劑下聚合-造粒-在定溫下切片-清洗除雜-干燥-脫水-進(jìn)入螺桿壓機(jī)制成溶體-噴絲板擠出-通過冷箱冷卻-卷繞成型。特性：流程短、成本低、污染小濕法紡絲濕法紡絲生產(chǎn)流程：原液-紡絲泵(過濾)-從噴絲板進(jìn)入溫水(90以下)-再生槽凝固浴-脫去溶劑-絲條洗滌-干燥-卷繞成型。特性：此法生

10、產(chǎn)過程污染大、紡速慢、成本高?；瘜W(xué)反應(yīng)法化學(xué)反應(yīng)法生產(chǎn)流程：溶液-經(jīng)噴絲板至凝固液-添加擴(kuò)鏈劑(化學(xué)反應(yīng))-卷繞成形-硬化-處理成網(wǎng)狀纖維。特性：此法生產(chǎn)過程污染大、成本高。常見化學(xué)纖維的未來常見化學(xué)纖維的未來一、腈綸 聚丙烯腈纖維的研發(fā)趨勢(shì)，可以歸納為二個(gè)方面；其一，是新成纖工藝研究，如采用增塑劑法，合成聚丙烯腈共聚物，以期降低聚丙烯腈大分子間的相互作用從而降低聚合物的熔點(diǎn)，來采用熔融紡織工藝或提高干噴濕紡工藝中紡絲漿液的濃度，達(dá)到提高成纖后原絲力學(xué)性能的目的。其二，是研究聚丙烯腈纖維的新品種，例如阻燃性聚丙烯腈纖維，高收縮性聚丙烯腈纖維，聚丙烯腈纖維紡絲過程中的在線著色技術(shù)，抗靜電聚丙烯腈

11、纖維，高吸水率聚丙烯腈纖維，細(xì)旦絲纖維，復(fù)合聚丙烯腈纖維，抗菌防臭聚丙烯腈纖維，遠(yuǎn)紅外聚丙烯腈纖維，高強(qiáng)高模聚丙烯腈纖維等。二、維尼綸磷硅無鹵阻燃聚乙烯醇縮甲醛纖維的制備與表征磷硅無鹵阻燃聚乙烯醇縮甲醛纖維的制備與表征采用無鹵阻燃劑二硫代焦磷酸酯和二氧化硅與聚乙烯醇(PVA)進(jìn)行共混紡絲,制備了無鹵阻燃聚乙烯醇縮甲醛(PVFM)纖維,研究了阻燃劑配比、阻燃劑含量對(duì)纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響,并對(duì)阻燃纖維的力學(xué)性能、阻燃性能、熱性能以及殘?zhí)康幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)、表面形貌進(jìn)行了測(cè)試表征。結(jié)果表明:當(dāng)二硫代焦磷酸酯和二氧化硅質(zhì)量比為5 5時(shí),纖維綜合性能較好;隨著復(fù)配阻燃劑含量的增加,PVFM纖維的極限氧指數(shù)(LO

12、I)逐步提高,高溫下的最大分解速率溫度和殘?zhí)苛烤黾?但其斷裂強(qiáng)度有所下降;當(dāng)復(fù)配阻燃劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí),阻燃PVFM纖維的LOI為29.4%,斷裂強(qiáng)度為5.78 cN/dtex,最大熱分解溫度和殘?zhí)柯时燃働VFM纖維均有較大幅度的增加,燃燒可形成連續(xù)致密的炭層 。超細(xì)聚乙烯醇縮甲醛纖維結(jié)構(gòu)與性能的研究超細(xì)聚乙烯醇縮甲醛纖維結(jié)構(gòu)與性能的研究采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、偏光顯微鏡、差示掃描量熱儀(DSC)、電子強(qiáng)伸儀等研究了超細(xì)聚乙烯醇縮甲醛(SF-PVFM)纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、熱性能和力學(xué)性能等,并與普通聚乙烯醇縮甲醛(PVFM)纖維和高強(qiáng)高模聚乙烯醇(HTHM-PVA)纖維的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明:3種纖維中,HTHM-PVA纖維具有最規(guī)整的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和最佳的力學(xué)性能。SF-PVFM纖維與PVFM纖維截面結(jié)構(gòu)均致密無明顯孔洞,但SF-PVFM纖維具有較高的結(jié)晶度和較好的性能,其結(jié)晶度為64.6%(XRD法),熔融溫度為226.4,斷裂強(qiáng)度為7.1 cN/dtex,模量為1 10 cN/dtex,斷裂伸長(zhǎng)率為10.7%三、氨綸三、氨