第十章氨纶 (2)精选PPT.ppt

第十章氨纶第1页，此课件共26页哦第一节 氨纶的概述氨纶纤维氨纶纤维是以聚氨基甲酸酯为主要成分的一种是以聚氨基甲酸酯为主要成分的一种是以聚氨基甲酸酯为主要成分的一种是以聚氨基甲酸酯为主要成分的一种嵌段共聚物制成的纤维嵌段共聚物制成的纤维嵌段共聚物制成的纤维嵌段共聚物制成的纤维。简称氨纶简称氨纶简称氨纶简称氨纶弹性纤维弹性纤维“莱卡（莱卡（Lycra）”“尼奥纶（尼奥纶（Neolon、日本）、日本）”“多拉斯坦（多拉斯坦（Dorlastan、德国）、德国）”第2页，此课件共26页哦v发展历史发展历史v1937年由德国拜尔（年由德国拜尔（Bayer）公司首先开发）公司首先开发成功；成功；v1958年美国杜邦公司也研制出氨纶纤维，并年美国杜邦公司也研制出氨纶纤维，并实现了工业化生产；实现了工业化生产；v20世纪世纪60年代初发展较快，出现高潮；年代初发展较快，出现高潮；v70年代由于生产技术、成本核算及聚酰胺弹年代由于生产技术、成本核算及聚酰胺弹力丝的影响，发展较慢；力丝的影响，发展较慢；v80年代，由于加工技术的进步，进入第二个年代，由于加工技术的进步，进入第二个高速发展期；高速发展期；第一节 氨纶的概述第3页，此课件共26页哦v1989年，我国在山东烟台建成第一个氨纶生产装置；年，我国在山东烟台建成第一个氨纶生产装置；v90年代一批氨纶企业也先后投产；年代一批氨纶企业也先后投产；v2001年后中国企业全面进入，产能迅猛增加；年后中国企业全面进入，产能迅猛增加；截至截至04年年11月，我国氨纶产量已占世界产量的月，我国氨纶产量已占世界产量的40%多。多。在我国的发展在我国的发展第一节 氨纶的概述第4页，此课件共26页哦第5页，此课件共26页哦v氨纶纤维共有两个品种：氨纶纤维共有两个品种：1、由芳香二异氰酸酯和含有羟基的聚酯链段的、由芳香二异氰酸酯和含有羟基的聚酯链段的嵌段共聚物（简称嵌段共聚物（简称聚酯型氨纶聚酯型氨纶）；）；2、由芳香二异氰酸酯与含有羟基的聚醚链段的、由芳香二异氰酸酯与含有羟基的聚醚链段的嵌段共聚物（简称嵌段共聚物（简称聚醚型氨纶聚醚型氨纶）。）。品种品种第一节 氨纶的概述第6页，此课件共26页哦v聚酯型氨纶聚酯型氨纶第二节 氨纶的生产聚合原理聚合原理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10005000，端基为羟，端基为羟基的聚酯基的聚酯芳香二异氰酸酯芳香二异氰酸酯MDIorTDI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第7页，此课件共26页哦聚氧乙烯、聚氧丙烯、四氢呋喃聚氧乙烯、聚氧丙烯、四氢呋喃第二节 氨纶的生产聚醚型氨纶聚醚型氨纶开环聚合开环聚合相对分子量相对分子量15003500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第8页，此课件共26页哦第二节 氨纶的生产纺丝纺丝氨纶的纺丝方法氨纶的纺丝方法干干法法纺纺丝丝湿湿法法纺纺丝丝熔熔体体纺纺丝丝反反应应纺纺丝丝第9页，此课件共26页哦v熔体纺丝熔体纺丝由于一般聚氨酯在高温停留时间稍长就会发生过量由于一般聚氨酯在高温停留时间稍长就会发生过量交联生成凝胶，还会发生异氰酸酯逆反应，使产品物理机械交联生成凝胶，还会发生异氰酸酯逆反应，使产品物理机械性能变差，因此很少被采用。性能变差，因此很少被采用。v反应纺丝反应纺丝也称化学纺丝，在纺丝液转化成固态纤维时，也称化学纺丝，在纺丝液转化成固态纤维时，必须经过化学反应，必须经过化学反应，由单体或预聚物形成高聚物的过由单体或预聚物形成高聚物的过程与成纤过程同时进行程与成纤过程同时进行，目前世界采用该法生产氨纶，目前世界采用该法生产氨纶占总产量的占总产量的10%左右。左右。v湿法纺丝湿法纺丝和腈纶湿法纺丝类似，生产氨纶较少使用和腈纶湿法纺丝类似，生产氨纶较少使用第二节 氨纶的生产纺丝纺丝第10页，此课件共26页哦一、一、干法纺丝干法纺丝是目前被广泛采用的方法，产量占世界是目前被广泛采用的方法，产量占世界总产量的总产量的80%。经过干法制得氨纶的线密度。经过干法制得氨纶的线密度在在1.1246.4分特，纺丝速度在分特，纺丝速度在200600米米/分，所生产的氨纶质量优良，位居首位。其分，所生产的氨纶质量优良，位居首位。其生产流程示意图如下：生产流程示意图如下：第二节 氨纶的生产第11页，此课件共26页哦第二节 氨纶的生产预聚合预聚合嵌段共聚物嵌段共聚物共聚物溶液共聚物溶液纺丝原液纺丝原液二异氰酸酯二异氰酸酯原液细流原液细流在热空气中成型在热空气中成型/上油上油卷绕丝卷绕丝产品产品聚酯聚酯/聚醚聚醚第12页，此课件共26页哦第二节 氨纶的生产v干法纺丝以聚醚二醇干法纺丝以聚醚二醇PTMG与二异氰酸酯与二异氰酸酯MDI以以1：2的摩尔比在一定的反应温度及时间条件下形成预聚的摩尔比在一定的反应温度及时间条件下形成预聚物，预聚物经溶剂混合溶解后，再加入二胺进行链增物，预聚物经溶剂混合溶解后，再加入二胺进行链增长反应，形成嵌段共聚物溶液，再经混合、过滤、脱长反应，形成嵌段共聚物溶液，再经混合、过滤、脱泡等工序，泡等工序，制成性能均匀一致的纺丝原液制成性能均匀一致的纺丝原液。聚氧乙烯、聚聚氧乙烯、聚氧丙烯、四氢氧丙烯、四氢呋喃呋喃4.4一甲撑二一甲撑二苯双异氰酸酯苯双异氰酸酯第13页，此课件共26页哦第二节 氨纶的生产v然后用计量泵定量均匀地压入纺丝头。在压力的作用下，然后用计量泵定量均匀地压入纺丝头。在压力的作用下，纺丝液从喷丝板毛细孔中被挤出形成丝条细流，并进入甬纺丝液从喷丝板毛细孔中被挤出形成丝条细流，并进入甬道。甬道中充有热空气，使丝条细流中的溶剂迅速挥发，道。甬道中充有热空气，使丝条细流中的溶剂迅速挥发，并被空气带走，丝条浓度不断提高直至凝固，与此同时丝并被空气带走，丝条浓度不断提高直至凝固，与此同时丝条细流被拉伸变细，最后被卷绕成一定的卷装。可纺氨纶条细流被拉伸变细，最后被卷绕成一定的卷装。可纺氨纶丝的纤度范围为丝的纤度范围为1.1-246.4tex，纺丝速度，纺丝速度200-600m/min，有的可高达，有的可高达1000m/min。第14页，此课件共26页哦结构和弹性结构和弹性氨纶弹性很高，伸长率大于氨纶弹性很高，伸长率大于400%聚合物是由聚合物是由脲基结构的硬链段脲基结构的硬链段通过氨基甲酸酯通过氨基甲酸酯(-NHCO-O-)与与软链段软链段交替相接的大分子交替相接的大分子硬链段硬链段短短，软链段，软链段长。长。硬链段硬链段起结点作用，阻止受力时分子链产生滑移；起结点作用，阻止受力时分子链产生滑移；软链段软链段间分子作用力小，易运动，链段往往弯曲不规间分子作用力小，易运动，链段往往弯曲不规则，是产生弹性的必要条件之一。则，是产生弹性的必要条件之一。第三节 氨纶的结构和性能第15页，此课件共26页哦第三节 氨纶的结构和性能作用力主要为范德华力，作用力主要为范德华力，不能形成氢不能形成氢键，作用很弱键，作用很弱分子链间的亚氨基和分子链间的亚氨基和碳基可形成较强的氢碳基可形成较强的氢键结合键结合第16页，此课件共26页哦氨氨纶纶的的弹弹性性结结构构模型模型(伸长伸长200%)第三节 氨纶的结构和性能分子链中的硬链段分子链中的硬链段相互整齐排列，形成相互整齐排列，形成晶区晶区;软链段软链段的分子链未受到外力作用的部分的分子链未受到外力作用的部分呈松弛状态呈松弛状态(弯曲或卷曲弯曲或卷曲)，在受到外力作，在受到外力作用后，纤维伸长用后，纤维伸长200%的状态下，部分软的状态下，部分软链段分子链段被拉伸，也整齐排列，甚至链段分子链段被拉伸，也整齐排列，甚至发生结晶，不过这种状态，当外力消除后，发生结晶，不过这种状态，当外力消除后，由于分子链间作用力弱，这种被拉伸的分由于分子链间作用力弱，这种被拉伸的分子链又会自由滑动变成松弛状，回缩到应子链又会自由滑动变成松弛状，回缩到应力最小状态，表现出高弹性。力最小状态，表现出高弹性。第17页，此课件共26页哦性能性能1吸湿性吸湿性：v在在20和和65%的相对湿度下，聚氨酯的弹性纤维的回的相对湿度下，聚氨酯的弹性纤维的回潮率为潮率为1.1%，比棉、羊毛和锦纶（，比棉、羊毛和锦纶（4%）小，但优于）小，但优于涤纶（涤纶（0.4%）、丙纶（）、丙纶（0.03%）第三节 氨纶的结构和性能2强度强度：断裂强度断裂强度干态干态为为0.44 0.88 cN/tex,湿态湿态为为0.35 0.88 cN/tex。是橡胶丝的是橡胶丝的35倍。倍。当纤维受到拉伸当纤维受到拉伸,伸长伸长到最大长度时到最大长度时,纤维变纤维变细细,在这个细度下测出在这个细度下测出的强度为有效强度的强度为有效强度第18页，此课件共26页哦3弹性弹性：氨纶的弹性模量较小，丝的柔软性较好。随着软链段部氨纶的弹性模量较小，丝的柔软性较好。随着软链段部分分子量的增大分分子量的增大,其伸长率可达其伸长率可达400%800%,伸长伸长500%的回弹率为的回弹率为95%99%。第三节 氨纶的结构和性能4耐热性耐热性：氨纶的软化点为氨纶的软化点为205 210,在在95150时纤维不时纤维不会被损，超过会被损，超过150 时纤维变黄，时纤维变黄，190 发粘，强度下发粘，强度下降。降。氨纶织物一般的定形温度以不超过氨纶织物一般的定形温度以不超过175175180180为宜为宜第19页，此课件共26页哦5化学稳定性化学稳定性：v氨纶的化学稳定性一般较好氨纶的化学稳定性一般较好，对氧稳定，也较耐酸，加，对氧稳定，也较耐酸，加有改性剂多胺化合物的氨纶，不论是聚醚类或聚酯类有改性剂多胺化合物的氨纶，不论是聚醚类或聚酯类均有吸酸的能力。均有吸酸的能力。v聚酯型的不耐强碱聚酯型的不耐强碱，在热碱溶液中快速水解降解，这在染，在热碱溶液中快速水解降解，这在染整加工时要特别注意。整加工时要特别注意。v氨纶耐氧化剂性因氧化剂不同而异氨纶耐氧化剂性因氧化剂不同而异，一般来说，它们只，一般来说，它们只能在稀的过氧化物溶液中漂白，或进行还原漂白，而能在稀的过氧化物溶液中漂白，或进行还原漂白，而不耐不耐氯漂白剂氯漂白剂，在次氯酸盐溶液中会形成氮一氯结合而使纤维，在次氯酸盐溶液中会形成氮一氯结合而使纤维损伤，聚醚型的损伤更严重。损伤，聚醚型的损伤更严重。第三节 氨纶的结构和性能第20页，此课件共26页哦6染色性能染色性能v对于对于包芯纱包芯纱、包覆纱包覆纱以及以及合捻纱合捻纱,因为染色后氨纶几乎全部被外相因为染色后氨纶几乎全部被外相纤维所覆盖纤维所覆盖,所以一般不用考虑氨纶的染色与否所以一般不用考虑氨纶的染色与否,但氨纶本身可用直但氨纶本身可用直接染料、还原染料、酸性染料、分散染料、铬媒染料、金属络合染接染料、还原染料、酸性染料、分散染料、铬媒染料、金属络合染料、活性染料等染色。料、活性染料等染色。v大生产中使用较多的是大生产中使用较多的是金属络合染料金属络合染料,用它染色的氨纶织物各项用它染色的氨纶织物各项性能均优于其他染料性能均优于其他染料.第三节 氨纶的结构和性能包芯纱包芯纱包覆纱包覆纱合捻纱合捻纱第21页，此课件共26页哦7、耐光性、耐光性氨纶的耐光性虽然比常规合成纤维差，但比橡胶丝的稳氨纶的耐光性虽然比常规合成纤维差，但比橡胶丝的稳定性要好。氨纶丝越细，损伤越大。定性要好。氨纶丝越细，损伤越大。第三节 氨纶的结构和性能第22页，此课件共26页哦氨纶可用于一切需要良好弹性回复率的织物，氨纶可用于一切需要良好弹性回复率的织物，因此是最理想的伸缩性衣料用因此是最理想的伸缩性衣料用纤维。可以用于纤维。可以用于生产游泳衣、弹力牛仔裤、灯芯绒织物、滑雪生产游泳衣、弹力牛仔裤、灯芯绒织物、滑雪衣、紧身裤、运动服、医疗用绷带、手术线、衣、紧身裤、运动服、医疗用绷带、手术线、人造皮肤。人造皮肤。v氨纶制成的服装，穿着舒适，能适应身体各部氨纶制成的服装，穿着舒适，能适应身体各部分变形的需要，并能减轻服装对身体的束缚感。分变形的需要，并能减轻服装对身体的束缚感。用途用途第四节 氨纶的用途和改性第23页，此课件共26页哦改性v高吸湿放湿聚氨酯纤维高吸湿放湿聚氨酯纤维v日本日本旭旭化化成公司首创成公司首创v特点特点：纤维吸湿量大，放湿速度快：纤维吸湿量大，放湿速度快其吸湿性能几乎与棉同一水平，但棉放其吸湿性能几乎与棉同一水平，但棉放湿不快，这种纤维的放湿速度几乎为棉湿不快，这种纤维的放湿速度几乎为棉的一倍。的一倍。第四节 氨纶的用途和改性能呼吸的纤维能呼吸的纤维第24页，此课件共26页哦v常见化纤特性：常见化纤特性：v一、一、涤纶涤纶挺括不皱挺括不皱v二、锦纶二、锦纶结实耐磨结实耐磨v三、腈纶三、腈纶膨松耐晒膨松耐晒v四、丙纶四、丙纶质轻保暖质轻保暖v五、氨纶五、氨纶弹性纤维弹性纤维第25页，此课件共26页哦v常用纤维的性能比较：常用纤维的性能比较：v耐磨性耐磨性v耐日光性耐日光性v最轻最轻v弹性最好弹性最好v易染色易染色v难染色难染色锦纶锦纶腈纶腈纶丙纶丙纶氨纶氨纶锦纶锦纶丙纶、涤纶丙纶、涤纶第26页，此课件共26页哦