紡織材料學(xué)第四章化學(xué)纖維

1、紡織材料學(xué)第四章化學(xué)纖維第1頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二2概 述 我國(guó)早在南宋就有記載，用醋浸漬“絲蟲(chóng)”，然后剖開(kāi)蟲(chóng)腹取出絲素，在醋中牽引成絲。這堪稱是人類人工制絲技術(shù)最早的事實(shí)。 十八世紀(jì)，測(cè)定桑葉中含有碳、氫、氧，而蠶絲還另外含有氮。這啟發(fā)人們用硝酸來(lái)處理纖維素以增加氮的部分。1884年在法國(guó)制得硝酸纖維。 1891年，在英國(guó)有人將纖維素黃酸酯溶于稀堿中制成很粘的液體紡絲，因其很粘，稱為粘膠,制成的纖維稱為粘膠纖維 ，1905年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。從此以后人造纖維開(kāi)始走上了成功之路，發(fā)展到目前這種現(xiàn)狀。 第2頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期

2、二3化學(xué)纖維的應(yīng)用民用：大家很熟悉工農(nóng)業(yè)：包裝材料，傳送帶，漁網(wǎng)，繩索交通運(yùn)輸：輪胎簾子線醫(yī)療：人造器官，縫合線，手術(shù)服等國(guó)防：降落傘，軍用帳蓬，各種防護(hù)服宇航：耐輻射，耐高低溫纖維，飛行服。第3頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二4第一節(jié) 化學(xué)纖維的分類與命名 化學(xué)纖維：利用天然的或合成的聚合物（polymer）為原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)方法和機(jī)械加工制成的纖維。 化學(xué)纖維的分類一、按高聚物的來(lái)源分二、按內(nèi)部組成分三、按形態(tài)分第4頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二5一、按高聚物(polymer)的來(lái)源分 1.再生纖維 以天然高聚物為原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)方法和機(jī)械

3、加工制再生制成的纖維，化學(xué)組成與原高聚物基本相同的纖維。 （1）再生纖維素纖維 如粘膠纖維（最多）、銅氨纖維，原料為木材、棉短絨等。依纖維素溶解成紡絲液的方法命名。 （2）再生蛋白質(zhì)纖維 如大豆蛋白質(zhì)纖維、牛奶纖維，原料為大豆、牛奶。依蛋白質(zhì)的來(lái)源命名。 第5頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二6 2.合成纖維 以煤、石油、天然氣及一些農(nóng)副產(chǎn)品等為原料制成單體后，經(jīng)化學(xué)聚合成聚合物，然后再紡制成的纖維。如滌綸、錦綸（我國(guó)的商品名）等。 命名：在單體名稱前加“聚”。 聚丙烯纖維： 聚氯乙烯纖維 聚酯纖維 聚酰胺纖維 聚丙烯腈纖維 聚乙烯醇纖維CH2CHn CH3 第6頁(yè)，共

4、37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二7二、按內(nèi)部組成分（1）聚酯纖維：大分子中均有酯基-COO-（如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，滌綸,polyester,PET）（2）聚酰胺纖維：大分子鏈上有酰胺鍵-(CONH)-，如聚酰胺6（錦綸6,nylon 6，PA6）、錦綸66。 第7頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二8 一種單體縮聚而成，單體含有一個(gè)端氨基和一個(gè)端羧基。 用單體中含有的碳原子數(shù)來(lái)命名。 錦綸6:錦綸66: NH(CH2)5 COn NH (CH2)6NHCO(CH2)4 COn 兩種單體縮聚而成，一種單體含有兩個(gè)端氨基，另一種含有兩個(gè)端羧基。 命名：前

5、一數(shù)字表示二元胺的碳原子數(shù)，后一數(shù)字表示二元酸的碳原子數(shù)。 第8頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二9（3）聚丙烯腈纖維：主要成分為丙烯腈(85%以上)，腈綸acrylic,PAN。（4）聚乙烯醇纖維：聚乙烯醇縮甲醛纖維，維綸,vinylon, PVA)。 丙烯腈:乙烯醇:乙烯醇縮甲醛:CH2CHn CN CH2CHn OH CH2CHCH2CHn OCH2O 第9頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二10（5）聚丙烯纖維：丙綸（propylene,PP）（6）聚氯乙烯纖維：氯綸(chlorofibre,PVC) CH2CHn Cl CH2CHn CH

6、3 第10頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二11三、按形態(tài)結(jié)構(gòu)分 1.長(zhǎng)絲：纖維加工得到的連續(xù)絲條。單絲：一根長(zhǎng)絲纖維。加工輕薄質(zhì)物，如透明襪、面紗巾等。復(fù)絲：有很多根單絲組成。 織造用絲多為復(fù)絲。變形絲：經(jīng)過(guò)變形加工的為變形絲或彈力絲，多為復(fù)絲。高彈絲第11頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二12 2、短纖維 長(zhǎng)絲切斷成各種長(zhǎng)度規(guī)格的纖維。按長(zhǎng)短分：棉型化纖、毛型化纖、中長(zhǎng)化纖棉型化纖：33mm、35mm、38mm、41mm毛型化纖：76150mm中長(zhǎng)化纖：45mm、51mm、60mm、65mm 第12頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)

7、55分，星期二133.復(fù)合纖維 在纖維的橫截面上有兩種或兩種以上的不相混合的組分或成分的纖維。常用的為雙組分復(fù)合纖維，有并列型、皮芯型和海島型等。 模仿羊毛正皮質(zhì)、偏皮質(zhì)雙邊分布可形成永久卷曲的性能。第13頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二14復(fù)合纖維第14頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二15第15頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二165.異形纖維 指經(jīng)一定幾何形狀（非圓形）噴絲孔紡制的具有特殊截面形狀的化學(xué)纖維。異形纖維第16頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二17異形噴絲孔噴絲孔形狀纖維截面形狀

8、噴絲孔形狀纖維截面形狀第17頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二18 6.粗、細(xì)、超細(xì)纖維粗特纖維: 1.1或1.65tex以上(滌綸，31.86、39m)細(xì)特纖維: 0.0440.11tex(滌綸，6.37-10m) 超細(xì)纖維: 0.044tex(滌綸，6.37m)以下，特點(diǎn)：織物柔軟、細(xì)膩、懸垂性好，吸附性和去污能力強(qiáng)。應(yīng)用：制造人造麂皮、高級(jí)清潔布。 超細(xì)纖維第18頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二19第二節(jié) 化學(xué)纖維的制造一、化學(xué)纖維制造概述（一）成纖高聚物的特征 高聚物： 由千百個(gè)原子以共價(jià)鍵相互聯(lián)結(jié)起來(lái)的所組成的分子量很大的物質(zhì)。 1.

9、 聚合度：組成纖維大分子單基的個(gè)數(shù)n 2. 分子量：103107 3. 多分散性：聚合度和結(jié)構(gòu)形狀有不同的分布 第19頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二20（二）成纖高聚物要滿足三個(gè)條件 1.線型分子結(jié)構(gòu)：能伸值的分子，支鏈盡可能少，沒(méi)有龐大側(cè)基，具備可溶性或可熔融性； 2.適當(dāng)?shù)姆肿恿浚杭徑z液具備適當(dāng)?shù)恼扯龋?3.凝固后的纖維中，大分子間應(yīng)該具有足夠的結(jié)合力。 第20頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二21（三）化學(xué)纖維制造過(guò)程（掌握） 高聚物的提純或聚合紡絲熔體或溶液的制備紡絲成形 后加工（牽伸、卷曲、上油、切斷） 1. 高聚物的提純或聚合 （

10、1）再生纖維 提純，去除雜質(zhì)。 （2）合成纖維 聚合，單體聚合成線型高聚物。第21頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二22 2.紡絲熔體或溶液的制備 （1）熔體法 將高聚物加熱成熔體（如滌綸、錦綸、丙綸等）。 條件：熔融溫度分解溫度,或高聚物為非熔性 第22頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二23 3.紡絲 紡絲液用計(jì)量泵定量供料通過(guò)噴絲孔后凝固成絲條的過(guò)程稱為。有熔體紡絲法和溶液紡絲法。 （1）熔體紡絲法 將熔融的高聚物熔體從噴絲孔噴射到空氣中冷卻固化。 過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低，紡絲速度高。滌綸、錦綸、丙綸等均采用此法。熔體紡絲工藝流程第23頁(yè)，共37頁(yè)

11、，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二24 紡絲 切片第24頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二25 （2）溶液紡絲法 將高聚物溶解于適當(dāng)?shù)娜軇┡涑杉徑z溶液，將紡絲液從噴絲孔中壓出后射入凝固浴中凝固成絲條。根據(jù)凝固浴的不同分為濕法與干法兩種。 濕法紡絲（Wet spinning）：液體凝固劑固化。 紡出絲的截面多為非圓形，有皮芯結(jié)構(gòu)。腈綸、維綸、氯綸、粘膠纖維多采用此法。 濕法紡絲工藝流程第25頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二26 濕法紡絲第26頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二27 干法紡絲(Dry spinni

12、ng)：熱空氣固化。 絲的質(zhì)量好、成本高、易污染環(huán)境（應(yīng)用少）。維綸、醋酯、氨綸可用此法。 干法紡絲工藝流程第27頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二28干法紡絲第28頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二294. 后加工 經(jīng)過(guò)紡絲工序，高聚物已初具纖維形態(tài)，稱它“初生絲”。它必須經(jīng)過(guò)一系列后處理加工（后加工）才能得到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，性能優(yōu)良，可以進(jìn)行紡織加工的纖維。 后加工的目的：使纖維具有一定的物理機(jī)械性能（強(qiáng)力、伸長(zhǎng)、抗靜電、抱合力等）。第29頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二30短纖維后加工路線： （1）集束：獲得大股絲束。

13、（2）拉伸：改變?nèi)∠蚨龋纳屏W(xué)性質(zhì)（如增加強(qiáng)度、降低伸長(zhǎng)）。 （3）上油：抗靜電，減小摩擦。 （4）卷曲：提高抱合力，增加可紡性。 （5）干燥定形：去除水分，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。 （6）切斷：切成規(guī)定長(zhǎng)度的短纖維。第30頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二31集束、拉伸、卷曲、定形第31頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二32（二）彈力絲和膨體紗的加工 1、彈力絲的加工 加工方法很多，絕大部分用假捻法加工。（1）假捻法 原理：如果把兩端固定的絲條在中間加捻，則加捻點(diǎn)上、下兩段形成捻向相反、捻度相同的捻回。當(dāng)把絲條由下向上移動(dòng)到加捻點(diǎn)以上時(shí)，則所得的捻度

14、便退到零，絲條上并不存在真正的捻度。第32頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二33（2）刀刃擦過(guò)法(刮擦法) 1932年英國(guó)人發(fā)明。將加熱的單絲或復(fù)絲以緊張狀態(tài)擦過(guò)曲率很小的刀刃，纖維貼近刀邊一面受壓縮，另一面受拉伸，從而形成卷曲。第33頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二34（3）填塞箱法 又稱壓縮卷曲法，原絲由喂入輪送入加熱管（填塞箱）內(nèi)，受到高度壓縮。并在彎曲情況下受熱定形，使纖維形成卷曲形狀。填塞箱法可加工粗旦錦綸和丙綸紗線。第34頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二35（4）噴氣變形法 利用噴氣方法，使受到?jīng)_擊的絲條中各跟長(zhǎng)絲產(chǎn)生彎曲形成隨機(jī)的環(huán)圈，借纖維之間的摩擦而使環(huán)圈固定在一定位置上，這種變形加工不需加熱定型，可用于不具有熱塑性的纖維的加工。第35頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期二36（5）復(fù)合纖維卷曲法 選用兩種不同收縮性的聚合物復(fù)合紡絲，在熱處理