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第二章第二章 聚酰胺纤维聚酰胺纤维锦纶纤维锦纶纤维 是由饱和的二元酸与二元胺是由饱和的二元酸与二元胺是由饱和的二元酸与二元胺是由饱和的二元酸与二元胺通过缩聚反应制得的线性高分子通过缩聚反应制得的线性高分子通过缩聚反应制得的线性高分子通过缩聚反应制得的线性高分子缩聚物第二位第二位第二位第二位聚酰胺纤维聚酰胺纤维•聚酰胺纤维是指纤维大分子主链由聚酰胺纤维是指纤维大分子主链由酰胺键（酰胺键（-CONH--CONH-）联结起来的一类）联结起来的一类合成纤维合成纤维•按合成路线分成两类：一类由二元按合成路线分成两类：一类由二元胺和二元酸缩聚而成；另一类是由胺和二元酸缩聚而成；另一类是由ωω- -氨基酸缩聚或内酰胺开环聚合而氨基酸缩聚或内酰胺开环聚合而得聚酰胺聚酰胺-1010-1010聚酰胺聚酰胺-6-6聚酰胺聚酰胺-66-66聚酰胺聚酰胺-11-11种类种类聚酰胺聚酰胺-12-12聚酰胺聚酰胺-610-610产量最大产量最大产量最大产量最大第一节第一节 聚酰胺纤维的原料聚酰胺纤维的原料一、聚酰胺纤维原料生产简述一、聚酰胺纤维原料生产简述重要的方法：重要的方法：熔融缩聚法、开环聚合法和低温熔融缩聚法、开环聚合法和低温聚合法（界面聚合和溶液聚合）。

聚合法（界面聚合和溶液聚合）ü熔融缩聚法熔融缩聚法：：PA-66PA-66、、PA-9PA-9、、PA11PA11、、MAX6MAX6ü活化开环聚合活化开环聚合：己内酰胺其中己内酰胺的水：己内酰胺其中己内酰胺的水解聚合工艺占优势解聚合工艺占优势1聚酰胺聚酰胺-6（锦纶（锦纶-6）的生产）的生产聚酰胺聚酰胺-6-6 由已内酰胺或由已内酰胺或ω-ω-氨基已酸经氨基已酸经缩聚反应而制得的合成纤维缩聚反应而制得的合成纤维锦纶锦纶-6-6尼龙尼龙尼龙尼龙-6-6卡普隆卡普隆卡普隆卡普隆1聚酰胺聚酰胺-6（锦纶（锦纶-6）的生产）的生产主要原料主要原料: :已内酰胺已内酰胺已内酰胺已内酰胺生产原理生产原理生产原理生产原理: : : :高温；惰性气体保护；高温；惰性气体保护；高温；惰性气体保护；高温；惰性气体保护；水作引发剂；水作引发剂；水作引发剂；水作引发剂；MnMnMnMn=15000=15000=15000=15000～～～～23000230002300023000 生产工艺生产工艺:有常压法、高压法、有常压法、高压法、常减压并用、常减压并用、固相缩聚固相缩聚等等聚酰胺聚酰胺-61聚酰胺聚酰胺-6（锦纶（锦纶-6）的生产）的生产采用直管形反采用直管形反采用直管形反采用直管形反应器，助剂为应器，助剂为应器，助剂为应器，助剂为水和已二酸，水和已二酸，水和已二酸，水和已二酸，制备较高粘度制备较高粘度制备较高粘度制备较高粘度的树脂。

聚合的树脂聚合的树脂聚合的树脂聚合后的熔体可直后的熔体可直后的熔体可直后的熔体可直接纺丝，也可接纺丝，也可接纺丝，也可接纺丝，也可铸带切片铸带切片铸带切片铸带切片主要用于生产主要用于生产主要用于生产主要用于生产相对粘度较低相对粘度较低相对粘度较低相对粘度较低的聚酰的聚酰的聚酰的聚酰-6-6-6-6树脂，树脂，树脂，树脂，所用的反应器所用的反应器所用的反应器所用的反应器为直形为直形为直形为直形VKVKVKVK管和管和管和管和U U U U形形形形VKVKVKVK管常压常压常压常压高压高压高压高压常减压常减压常减压常减压固相缩聚固相缩聚固相缩聚固相缩聚将常压法制备将常压法制备树脂，经苯萃树脂，经苯萃取除去单体和取除去单体和低分子物，经低分子物，经回转式真空干回转式真空干燥鼓，在燥鼓，在190190～～200℃200℃下，下，用高纯度氮气用高纯度氮气保护进行聚合保护进行聚合所用的反应所用的反应所用的反应所用的反应器是两直形器是两直形器是两直形器是两直形管，前者供管，前者供管，前者供管，前者供纺丝用，后纺丝用，后纺丝用，后纺丝用，后者供注塑成者供注塑成者供注塑成者供注塑成型用1聚酰胺聚酰胺-6（锦纶（锦纶-6）的生产）的生产1 12 23 34 45 56 67 78 89 910101 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121313已内酰胺已内酰胺纺丝或纺丝或铸带铸带去纺丝去纺丝引引发发剂剂与与调调节节剂　剂　已内酰胺已内酰胺助剂助剂常压法常压法1聚酰胺聚酰胺-66（锦纶（锦纶-66）的生产）的生产聚酰胺聚酰胺聚酰胺聚酰胺-66-66-66-66 是已二酸与已二胺的缩聚物，是已二酸与已二胺的缩聚物，是最早实现工业生产的聚酰胺品是最早实现工业生产的聚酰胺品种，也是产量最大。

种，也是产量最大主要原料主要原料: :已二酸、已二胺已二酸、已二胺生产原理生产原理生产原理生产原理: : : :需要严格控制两种单体需要严格控制两种单体需要严格控制两种单体需要严格控制两种单体配料比，才能得到高相对分子质量配料比，才能得到高相对分子质量配料比，才能得到高相对分子质量配料比，才能得到高相对分子质量的高聚物的高聚物的高聚物的高聚物生产上采用：生产上采用：缩聚反应前，缩聚反应前，先制成盐，再缩聚先制成盐，再缩聚聚酰胺聚酰胺-661聚酰胺聚酰胺-66（锦纶（锦纶-66）的生产）的生产1聚酰胺聚酰胺-66（锦纶（锦纶-66）的生产）的生产123456789101112131415固体固体66盐盐空气空气N2聚酰胺聚酰胺-66间歇间歇间歇间歇溶液缩聚溶液缩聚溶液缩聚溶液缩聚法法法法1聚酰胺聚酰胺-66（锦纶（锦纶-66）的生产）的生产连续溶液缩聚法连续溶液缩聚法连续溶液缩聚法连续溶液缩聚法1234567891010101112131415161718192021222366盐盐多用于作多用于作多用于作多用于作衣料和轮衣料和轮衣料和轮衣料和轮胎帘子线胎帘子线胎帘子线胎帘子线具有耐磨性好、耐具有耐磨性好、耐疲劳强度和断裂强疲劳强度和断裂强度高、抗冲击负荷度高、抗冲击负荷性能优异、容易染性能优异、容易染色及与橡胶的附着色及与橡胶的附着力好等突出性能。

力好等突出性能酰胺基的酰胺基的存在，大存在，大分子形成分子形成氢键，使氢键，使分子间作分子间作用力增大用力增大二 聚酰胺的结构、性质和用途结构结构结构结构用途用途用途用途性能性能性能性能（一）聚酰胺的结构（一）聚酰胺的结构q聚酰胺的分子由许多重复结构单元通过酰胺键聚酰胺的分子由许多重复结构单元通过酰胺键联结起来的线性大分子，在晶体中呈完全伸展联结起来的线性大分子，在晶体中呈完全伸展的平面锯齿形结构的平面锯齿形结构q通常纺织纤维用的聚己内酰胺分子量为通常纺织纤维用的聚己内酰胺分子量为14000 ~20000左右PA-66分子量为分子量为20000~30000qPA-66的多分散指数为的多分散指数为1.85，，PA-6为为2（二）聚酰胺的性质（二）聚酰胺的性质qPA-6测的密度在测的密度在1.12~1.14g/cm3之间；之间； PA-66的密度在的密度在1.13~1.16g/cm3qPA-6 的熔点的熔点220 ℃左右，左右，PA-66的熔点的熔点260 ℃左右q玻璃化转变温度：玻璃化转变温度：50 ℃左右第二节第二节 聚酰胺的纺丝成型聚酰胺的纺丝成型1一一 概述概述熔融纺丝熔融纺丝熔融纺丝熔融纺丝直接纺丝直接纺丝直接纺丝直接纺丝 将聚酰胺切成片状颗粒，再进行纺丝；主要包括将聚酰胺切成片状颗粒，再进行纺丝；主要包括纺丝和纤维的后加工两在基本操作过程。

纺丝和纤维的后加工两在基本操作过程 纺丝过程包括熔体制备、熔体从喷丝孔挤出、丝纺丝过程包括熔体制备、熔体从喷丝孔挤出、丝条拉伸、冷却固化及丝条上油和卷绕等条拉伸、冷却固化及丝条上油和卷绕等 熔体直接纺丝，该法具有省去铸带、切片、萃熔体直接纺丝，该法具有省去铸带、切片、萃取、熔融等工序和设备，缩短生产周期，提高劳动取、熔融等工序和设备，缩短生产周期，提高劳动生产率，成本低等优点生产率，成本低等优点•主要采用主要采用切片熔融纺丝法切片熔融纺丝法•PA-6：缩聚后熔体直接纺丝法限于生产短：缩聚后熔体直接纺丝法限于生产短纤维，长丝品种采用切片纺丝法纤维，长丝品种采用切片纺丝法•熔融纺丝技术：由常规纺丝发展为高速纺熔融纺丝技术：由常规纺丝发展为高速纺丝丝(制制POY)和高速纺丝拉伸一步法和高速纺丝拉伸一步法(制制FDY)•聚酰胺纤维熔体纺丝的原理即生产设备与聚酰胺纤维熔体纺丝的原理即生产设备与聚酯纤维基本相同聚酯纤维基本相同二、聚酰胺纤维高速纺丝的工艺和设备特点二、聚酰胺纤维高速纺丝的工艺和设备特点1 对切片和熔体的要求对切片和熔体的要求 切片含水小于切片含水小于0.08%；熔体中不允许有；熔体中不允许有6μm以上的杂以上的杂质。

质2 对纺丝设备的要求对纺丝设备的要求 增加螺杆的挤出量和提高纺丝熔体的均匀性增加螺杆的挤出量和提高纺丝熔体的均匀性3 丝条冷却和上油方式丝条冷却和上油方式ü 增大纺丝窗的高度和风速增大纺丝窗的高度和风速ü 上油机构不在卷绕机的板面上，而在纺丝窗下放的上油机构不在卷绕机的板面上，而在纺丝窗下放的甬道入口处，采用油嘴上油甬道入口处，采用油嘴上油带有混炼头的挤出螺杆示意图带有混炼头的挤出螺杆示意图三三 聚酰胺高速纺丝工艺聚酰胺高速纺丝工艺纺丝温度、速度和冷却成型条件纺丝温度、速度和冷却成型条件üPA-6的纺丝温度的纺丝温度:265~270 ℃；；ü聚酰胺预取向丝纺速聚酰胺预取向丝纺速:4000~5200 m/min；；ü冷却成型条件冷却成型条件:风温风温20 ℃，风速，风速0.3~0.5 m/s，，相对湿度相对湿度65~75%四四 聚酰胺高速纺丝拉伸一步法工艺聚酰胺高速纺丝拉伸一步法工艺（（一一）） P PA A- -6 6 F FD DY Y生生产产流流程程1 螺杆挤出机螺杆挤出机2 熔体分配管熔体分配管3 纺丝箱体纺丝箱体4 纺丝甬道纺丝甬道5、、6、、7 第一第一二三导丝辊二三导丝辊8 高速卷绕头高速卷绕头（二）全拉伸丝生产工艺（二）全拉伸丝生产工艺•纺丝温度：纺丝温度：PA-6纺丝温度纺丝温度270 ℃℃左右；左右；PA-66控制控制在在280~290℃℃左右。

左右•冷却条件：冷却条件：20 ℃℃左右露点风，风速左右露点风，风速0.4~0.5 m/s，，相对湿度相对湿度75~80%•纺丝速度和喷丝头拉伸倍数纺丝速度和喷丝头拉伸倍数ü高速纺丝已达高速纺丝已达4000~6000m/minü喷丝头拉伸倍数很高（如：喷丝头拉伸倍数很高（如：4600m/min纺速条件下和纺速条件下和给定的线密度可高达给定的线密度可高达200倍）倍）•上油上油 齿轮泵计量、喷嘴上油法齿轮泵计量、喷嘴上油法•拉伸倍数拉伸倍数 ü第一辊速度第一辊速度4000~4500 m/min，，温度温度70~90℃℃；第二辊；第二辊速度速度5500 ~6000 m/min，，温度温度180 ℃℃左右üFDY工艺的拉伸倍数为工艺的拉伸倍数为1.2~1.3倍倍•交络作用交络作用 每根丝束中具有每根丝束中具有20个交络点个交络点/米第三节第三节 聚酰胺纤维的后加工聚酰胺纤维的后加工一一 聚酰胺长丝的后加工聚酰胺长丝的后加工POY丝筒丝筒→→导丝器导丝器→→喂入罗拉喂入罗拉→→热盘热盘→→热板热板→→拉伸盘拉伸盘→→钢丝圈钢丝圈→→环锭加捻环锭加捻→→卷绕络筒卷绕络筒→→DTDT丝丝单单区区拉拉伸伸机机示示意意图图长丝后加工工艺特点长丝后加工工艺特点1 拉伸拉伸 （（1）拉伸倍数）拉伸倍数 UDY需拉伸需拉伸3.5~4倍左右。

倍左右POY一般为一般为1.2~1.3倍高强力丝及帘子线一般为倍高强力丝及帘子线一般为5倍倍以上 （（2）拉伸温度）拉伸温度 PA-6长丝生产一般采取室温下拉伸长丝生产一般采取室温下拉伸 PA-66因因Tg约为约为40~60 ℃℃，需采用热拉伸需采用热拉伸2 环锭加捻环锭加捻ü环锭加捻机构有导丝钩、隔丝板、钢领、钢丝钩、环锭加捻机构有导丝钩、隔丝板、钢领、钢丝钩、锭子、筒管等组成；锭子、筒管等组成；ü加捻方法：拉伸盘和小转子握持丝的一端，另一加捻方法：拉伸盘和小转子握持丝的一端，另一端由锭子和钢丝钩带动加以回转端由锭子和钢丝钩带动加以回转ü捻度捻度=锭子转速锭子转速/拉伸盘出丝速度拉伸盘出丝速度3 后加捻后加捻 增大长丝的捻度，一般要求增大长丝的捻度，一般要求100~400捻捻/m二二 PA高弹丝的后加工高弹丝的后加工摩摩擦擦式式拉拉伸伸变变形形生生产产高高弹弹丝丝的的流流程程1 原丝（拉伸丝或原丝（拉伸丝或POY丝）丝）2 张力器张力器3 喂入辊喂入辊4 热定型器热定型器5 冷却器冷却器6 摩擦式假捻器摩擦式假捻器7 卷绕辊卷绕辊8 变形丝变形丝9 变形丝卷装筒子变形丝卷装筒子生产工艺流程生产工艺流程第四节第四节 聚酰胺纤维的性能、用途聚酰胺纤维的性能、用途一一 性能性能 强度高；初始模量比较低；回弹性好；耐多强度高；初始模量比较低；回弹性好；耐多次变形性好；耐模性是所有纤维中最好的；吸次变形性好；耐模性是所有纤维中最好的；吸湿性较高；密度较小；较易染色；耐光性较差；湿性较高；密度较小；较易染色；耐光性较差；耐热性不够好。

耐热性不够好1、热性能、热性能2、机械性能、机械性能3、化学性能、化学性能4、吸湿染色性能、吸湿染色性能5、其它性能、其它性能1、热性能、热性能热转变点热转变点转变点转变点锦纶锦纶6锦纶锦纶66涤纶涤纶玻璃化温度玻璃化温度（（℃℃））47～～5047～～5067～～81软软 化化 点点 （（℃℃））160～～180235238～～240熔熔 点（点（℃℃））215～～220250～～265255～～270•锦纶锦纶66熔点比锦纶熔点比锦纶6高高40℃℃–原因如下原因如下1、热性能原因：原因：•锦纶锦纶6晶体中氢键密度较锦纶晶体中氢键密度较锦纶66要低得多要低得多•锦纶锦纶6晶体中（由偶数碳原子晶体中（由偶数碳原子的基本链节组成），的基本链节组成），–当大分子链反向平行时，所有的当大分子链反向平行时，所有的酰胺基均能形成氢键酰胺基均能形成氢键–当大分子链顺向平行时，只有一当大分子链顺向平行时，只有一半酰胺基能形成氢键半酰胺基能形成氢键,因而熔点因而熔点低，熔解热也小低，熔解热也小•锦纶锦纶66晶体中酰胺基都能形成晶体中酰胺基都能形成氢键，酰胺基不受顺向或反向氢键，酰胺基不受顺向或反向平行的影响，因而熔点较高，平行的影响，因而熔点较高，熔解热也较大熔解热也较大1、热性能•耐热性耐热性–较差。

较差–安全使用温度安全使用温度•锦纶锦纶66：：130℃℃•锦纶锦纶6：：93℃℃–高温发生各种氧化和裂解反应，高温发生各种氧化和裂解反应，-C-N-断裂，形断裂，形成双键和氰基成双键和氰基2、机械性能•锦纶强度高锦纶强度高•断裂伸长大断裂伸长大•初始模量比涤纶低得多，手感柔软，易变初始模量比涤纶低得多，手感柔软，易变形66>6•回弹性最好回弹性最好•耐疲劳性能：耐多次变形性好耐疲劳性能：耐多次变形性好•耐磨性最好耐磨性最好2、机械性能•优势优势–耐穿耐用耐穿耐用–宜做紧身服装宜做紧身服装–与其他纤维混纺以提高织物耐磨性和弹性与其他纤维混纺以提高织物耐磨性和弹性–轮胎帘子线重要原料轮胎帘子线重要原料•弱点弱点–易变形、保型性差易变形、保型性差–织物易起毛起球，外观差织物易起毛起球，外观差–--单独做外衣效果差单独做外衣效果差3、化学性能•酰胺键易发生水解反应：酰胺键易发生水解反应：100℃℃以上显著，以上显著，酸是催化剂酸是催化剂•酸：锦纶对酸不稳定，对浓强无机酸特敏酸：锦纶对酸不稳定，对浓强无机酸特敏感– 酸可催化酰胺键水解，但不严重酸可催化酰胺键水解，但不严重– 在浓的强酸中，锦纶可溶解，强度迅速下降在浓的强酸中，锦纶可溶解，强度迅速下降•碱：对碱稳定性好碱：对碱稳定性好3、化学性能•氧化剂：对氧化剂稳定性差氧化剂：对氧化剂稳定性差–氧化作用主要发生在亚甲基上氧化作用主要发生在亚甲基上–损伤大的氧化剂：双氧水、次氯酸钠、高锰酸钾损伤大的氧化剂：双氧水、次氯酸钠、高锰酸钾… –损伤小的氧化剂：亚氯酸钠、过醋酸损伤小的氧化剂：亚氯酸钠、过醋酸…•注意：可采用亚氯酸钠、过醋酸进行漂白注意：可采用亚氯酸钠、过醋酸进行漂白•有机溶剂：锦纶耐溶剂性较差有机溶剂：锦纶耐溶剂性较差–对锦纶无作用的溶剂：对锦纶无作用的溶剂： 烃、醇、醚、酮烃、醇、醚、酮…–溶解锦纶的溶剂：溶解锦纶的溶剂： 甲酸、甲酚、苯酚甲酸、甲酚、苯酚… –对锦纶严重损伤的溶剂：对锦纶严重损伤的溶剂： 三氯乙烷三氯乙烷 4、吸湿染色性能•吸湿性：具有中等的吸湿性。

吸湿性：具有中等的吸湿性–在合纤中较好，回潮率约在合纤中较好，回潮率约4%，酰胺基有一定的极性，，酰胺基有一定的极性，结构较疏松结构较疏松–锦纶纤维的溶胀异向性小，锦纶的皮层结构限制了溶锦纶纤维的溶胀异向性小，锦纶的皮层结构限制了溶胀胀 •染色性染色性–含胺基和羧基含胺基和羧基–在酸性介质中带阳电荷，用酸性染料，在酸性介质中带阳电荷，用酸性染料，–在碱性介质中带阴电荷，用可用阳离子染料在碱性介质中带阴电荷，用可用阳离子染料–一般以醋酸作为分子量稳定剂，同样条件，锦纶一般以醋酸作为分子量稳定剂，同样条件，锦纶6色浓色浓（端基数量较多）端基数量较多）5、其它性能•耐光性差，长时间光照引起大分子链断裂，耐光性差，长时间光照引起大分子链断裂，强度下降、纤维泛黄强度下降、纤维泛黄•锦纶相对密度为锦纶相对密度为1.04~1.14g/cm3仅比乙纶和丙纶重纶和丙纶重•保形性不好，不如涤纶挺括，易于变形保形性不好，不如涤纶挺括，易于变形•燃烧性能与涤纶相似燃烧性能与涤纶相似二二 用途用途 衣料服装用；工业用；地毯用衣料服装用；工业用；地毯用。