常见化学纤维.ppt

常见的化学纤维小组人员：吴可凡 包广增 金方翔 涂万程目录1.常见化学纤维常见化学纤维的发展的发展 1））人造羊毛人造羊毛——腈纶腈纶 2））人造人造棉花棉花——维维尼尼纶纶 3））橡胶纤维橡胶纤维——氨纶氨纶2.常见化学纤维的性能常见化学纤维的性能3.常见化学纤维的加工常见化学纤维的加工4.常见化学纤维的未来常见化学纤维的未来一、腈纶 腈纶又称为称为聚丙烯腈纤维，因为性能与羊毛相似，所有又称为“人造羊毛” 早在100多年前人们就已制得聚丙烯腈但因没有合适的溶剂，未能制成纤维1942年，德国人H.莱因与美国人G.H.莱瑟姆几乎同时发现了二甲基甲酰胺溶剂，并成功地得到了聚丙烯腈纤维1950年，美国杜邦公司首先进行工业生产以后,又发现了多种溶剂形成了多种生产工艺1954年，联邦德国法本拜耳公司用丙烯酸甲酯与丙烯腈的共聚物制得纤维，改进了纤维性能，提高了实用性，促进了聚丙烯腈纤维的发展1984年，聚丙烯腈纤维的世界产量为2.4Mt二、维尼纶       维尼纶又称聚乙烯醇缩甲醛纤维，其性能接近棉花，有“合成棉花”之称，是现有合成纤维中吸湿性最大的品种。

       维纶在30年代由德国制成，但不耐热水，主要用于外科手术缝线1939年研究成功热处理和缩醛化方法，才使其成为耐热水性良好的纤维生产维纶的原料易得，制造成本低廉，纤维强度良好，除用于衣料外，还有多种工业用途但因其生产工业流程较长，纤维综合性能不如涤纶、锦纶和腈纶，年产量较小，居合成纤维品种的第5位三、氨纶       氨纶学名聚氨酯纤维(Polyurethane)，简写(PU)       首先由德国Bayer公司于1937年研究成功，美国杜邦公司于1959年开始工业化生产，现已将其氨纶产业卖给美国科氏工业集团，总产能约为10万吨左右现全球氨纶总产能约60万吨，而韩国晓星公司的氨纶产能接近12万吨，成为全球第一中国第一家氨纶企业是烟台氨纶厂，1989年开始生产中国大陆现有生产能力35万吨左右，为全球最大氨纶生产国常见化学纤维的性能常见化学纤维的性能       聚丙烯腈纤维的性能极似羊毛,弹性较好,伸长20%时回弹率仍可保持65%，蓬松卷曲而柔软，保暖性比羊毛高15%，有合成羊毛之称强度 22.1~48.5cN/tex，比羊毛高1～2.5倍耐晒性能优良，露天曝晒一年，强度仅下降20%。

能耐酸、耐氧化剂和一般有机溶剂，但耐碱性较差纤维软化温度190～230℃一、腈纶二、维尼纶       维尼纶的化学稳定性好，但不耐强酸，耐碱耐日光性与耐气候性也很好，但它耐干热而不耐湿热（收缩）弹性最差，织物易起皱，染色较差，色泽不鲜艳维尼纶是合成纤维中吸湿性最大的品种， 吸湿率为4.5% ~ 5%，接近于棉花（8%）       维尼纶的强度稍高于棉花， 比羊毛高很多在一般有机酸、醇、酯及石油等溶剂中不溶解，不易霉蛀，在日光下暴晒强度损失不大常见化学纤维的性能常见化学纤维的性能三、氨纶       氨纶具有高延伸性(500%～700%)、低弹性模量(200%伸长，0.04～0.12克/旦）和高弹性回复率（ 200%伸长 ，95%～99%）除强度较大外，其他物理机械性能与天然乳胶丝十分相似它比乳胶丝更耐化学降解，具有中等的热稳定性，软化温度约在200℃以上用于合成纤维和天然纤维的大多数染料和整理剂，也适用于氨纶的染色和整理氨纶耐汗、耐海水并耐各种干洗剂和大多数防晒油长期暴露在日光下或在氯漂白剂中也会退色，但退色程度随氨纶的类型而不同，差异很大        氨纶弹性优异而强度比乳胶丝高2～3倍，线密度也更细，并且更耐化学降解。

氨纶的耐酸碱性、耐汗、耐海水性、耐干洗性、耐磨性均较好常见化学纤维的加工常见化学纤维的加工一、腈纶       聚丙烯腈纤维对原料丙烯腈的纯度要求较高,各种杂质的总含量应低于0.005%聚合的第二单体主要用丙烯酸甲酯，也可用甲基丙烯酸甲酯，目的是改善可纺性及纤维的手感、柔软性和弹性；第三单体主要是改进纤维的染色性，一般为含有弱酸性染色基团的衣康酸，含强酸性染色基团的丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、对甲基丙烯酰胺苯磺酸钠，含有碱性染色基团的-甲基乙烯吡啶等        聚合工艺分为以水为介质的悬浮聚合和以溶剂为介质的溶液聚合两类悬浮聚合所得聚合体以絮状沉淀析出，需再溶解于溶剂中制成纺丝溶液溶液聚合所用溶剂既能溶解单体又能溶解聚合体,所得聚合液直接用于纺丝       纺丝液一般为聚丙烯腈聚合体，聚丙烯腈纤维用高聚物溶液的湿法纺丝和干法纺丝制得二、维尼纶 维尼纶的主要成分是聚乙烯醇，但乙烯醇不稳定，一般是以性能稳定的乙烯醇醋酸酯（即醋酸乙烯）为单体聚合，然后将生成的聚醋酸乙烯醇水解得到聚乙烯醇，纺丝后再用甲醛处理，在高分子链中引入六元环结构生成聚乙烯醇缩甲醛，增强其强度才能得到耐热水的维尼纶 工业上维尼纶纤维的制造是将聚乙烯醇溶于水中，制得15%左右水溶液,通过0.07毫米左右孔径的喷丝头,在饱和的硫酸钠水溶液凝固浴中制得纤维，再经拉伸及热处理，提高强度及耐热水性；然后在催化剂硫酸存在下，与甲醛进行缩醛化反应，温度约70℃，时间20～30分钟，经水洗，上油即得维尼纶纤维。

三、氨纶三、氨纶芳香二异氰酸酯芳香二异氰酸酯MDI or TDI含－含－N=C=O的预聚物的预聚物 扩链剂扩链剂嵌段共聚物嵌段共聚物•聚酯型氨纶聚酯型氨纶先取过量的二元醇与己二酸反应，生成相对分子量先取过量的二元醇与己二酸反应，生成相对分子量1000~5000，，端基为羟基的聚酯端基为羟基的聚酯聚氧乙烯、聚氧丙烯、四氢呋喃聚氧乙烯、聚氧丙烯、四氢呋喃开环聚合开环聚合相对分子量相对分子量1500~3500的聚醚的聚醚芳香二异氰酸酯芳香二异氰酸酯含－含－N=C=O的预聚物的预聚物 扩链剂扩链剂嵌段共聚物嵌段共聚物聚醚型氨纶聚醚型氨纶常用的是乙二胺、常用的是乙二胺、丙二胺和丙二胺和环己二胺环己二胺氨纶的纺丝方法氨纶的纺丝方法干法纺丝干法纺丝生产流程：溶液(经过)----纺丝泵(过滤)----干燥箱(100℃热风吹过，使溶液挥发)----纺丝----卷绕成型特性：过程污染大，工艺复杂，成本高熔融纺丝熔融纺丝生产流程：高聚物在无溶剂下聚合----造粒----在定温下切片----清洗除杂----干燥----脱水----进入螺杆压机制成溶体----喷丝板挤出----通过冷箱冷却----卷绕成型。

特性：流程短、成本低、污染小湿法纺丝湿法纺丝生产流程：原液----纺丝泵(过滤)----从喷丝板进入温水(90℃以下)----再生槽凝固浴----脱去溶剂----丝条洗涤----干燥----卷绕成型特性：此法生产过程污染大、纺速慢、成本高化学反应法化学反应法生产流程：溶液----经喷丝板至凝固液----添加扩链剂(化学反应)----卷绕成形----硬化---处理成网状纤维特性：此法生产过程污染大、成本高常见化学纤维的未来常见化学纤维的未来一、腈纶       聚丙烯腈纤维的研发趋势，可以归纳为二个方面；其一，是新成纤工艺研究，如采用增塑剂法，合成聚丙烯腈共聚物，以期降低聚丙烯腈大分子间的相互作用从而降低聚合物的熔点，来采用熔融纺织工艺或提高干喷湿纺工艺中纺丝浆液的浓度，达到提高成纤后原丝力学性能的目的其二，是研究聚丙烯腈纤维的新品种，例如阻燃性聚丙烯腈纤维，高收缩性聚丙烯腈纤维，聚丙烯腈纤维纺丝过程中的着色技术，抗静电聚丙烯腈纤维，高吸水率聚丙烯腈纤维，细旦丝纤维，复合聚丙烯腈纤维，抗菌防臭聚丙烯腈纤维，远红外聚丙烯腈纤维，高强高模聚丙烯腈纤维等二、维尼纶磷硅无卤阻燃聚乙烯醇缩甲醛纤维的制备与表征磷硅无卤阻燃聚乙烯醇缩甲醛纤维的制备与表征采用无卤阻燃剂二硫代焦磷酸酯和二氧化硅与聚乙烯醇(PVA)进行共混纺丝,制备了无卤阻燃聚乙烯醇缩甲醛(PVFM)纤维,研究了阻燃剂配比、阻燃剂含量对纤维结构与性能的影响,并对阻燃纤维的力学性能、阻燃性能、热性能以及残炭的化学结构、表面形貌进行了测试表征。

结果表明:当二硫代焦磷酸酯和二氧化硅质量比为5∶5时,纤维综合性能较好;随着复配阻燃剂含量的增加,PVFM纤维的极限氧指数(LOI)逐步提高,高温下的最大分解速率温度和残炭量均增加,但其断裂强度有所下降;当复配阻燃剂质量分数为20%时,阻燃PVFM纤维的LOI为29.4%,断裂强度为5.78 cN/dtex,最大热分解温度和残炭率比纯PVFM纤维均有较大幅度的增加,燃烧可形成连续致密的炭层 超细聚乙烯醇缩甲醛纤维结构与性能的研究超细聚乙烯醇缩甲醛纤维结构与性能的研究采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、偏光显微镜、差示扫描量热仪(DSC)、电子强伸仪等研究了超细聚乙烯醇缩甲醛(SF-PVFM)纤维的形态结构、结晶度、热性能和力学性能等,并与普通聚乙烯醇缩甲醛(PVFM)纤维和高强高模聚乙烯醇(HTHM-PVA)纤维的结构与性能进行对比结果表明:3种纤维中,HTHM-PVA纤维具有最规整的聚集态结构和最佳的力学性能SF-PVFM纤维与PVFM纤维截面结构均致密无明显孔洞,但SF-PVFM纤维具有较高的结晶度和较好的性能,其结晶度为64.6%(XRD法),熔融温度为226.4℃,断裂强度为7.1 cN/dtex,模量为1 10 cN/dtex,断裂伸长率为10.7%三、氨纶三、氨纶综合比较氨纶的四种工艺生产技术干法纺丝及熔融纺丝为首选技术。

干法纺丝因其工艺稳定、技术成熟、纤维质量优异而被前几年广泛采用，它的产量占世界氨纶总产量的一半以上近年来，随着氨纶应用领域的拓宽及技术瓶颈的突破，熔融纺氨纶工艺日趋成熟，并以其特有的工艺流程简单、设备投资低、能耗低、占地少、生产效率高、不用溶剂、无环境污染等优势而异军突起，熔纺作为新一代绿色纤维迅速发展成为最具有前途的氨纶纺丝技术。