纤维涂料胶黏剂精选PPT.ppt
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1、关于纤维涂料胶黏剂第1页,讲稿共56张,创作于星期二3.2 纤维纤维 纤维是指纤维是指长度比直径大得多的柔韧的丝状物长度比直径大得多的柔韧的丝状物。合成纤维是由。合成纤维是由热塑性树脂在粘流温度以下,经过拉伸取向而制得的。纤维与塑热塑性树脂在粘流温度以下,经过拉伸取向而制得的。纤维与塑料的区别不在于分子组成和结构,而是聚集态结构,它是分子链料的区别不在于分子组成和结构,而是聚集态结构,它是分子链沿纤维轴向高度取向的。沿纤维轴向高度取向的。合成纤维具有优良的性能,例如强度大、弹性好、耐磨、耐腐蚀、合成纤维具有优良的性能,例如强度大、弹性好、耐磨、耐腐蚀、不怕虫蛀等。因而广泛地用于工农业生产和人们
2、日常生活中。不怕虫蛀等。因而广泛地用于工农业生产和人们日常生活中。随着高科技的发展,现在已制造出很多高功能性(如抗静电、吸水性、随着高科技的发展,现在已制造出很多高功能性(如抗静电、吸水性、阻燃性、渗阻燃性、渗 透性、抗水性、抗菌防臭性、高感光性)纤维及高性能纤维透性、抗水性、抗菌防臭性、高感光性)纤维及高性能纤维(如全芳香族聚酯纤维、全芳香族聚酰胺纤维、高强聚乙烯醇纤维、高强聚(如全芳香族聚酯纤维、全芳香族聚酰胺纤维、高强聚乙烯醇纤维、高强聚乙烯纤维等)乙烯纤维等)。第2页,讲稿共56张,创作于星期二纤维的分类纤维的分类第3页,讲稿共56张,创作于星期二细度细度:表示纤维粗细的指标,有以下:
3、表示纤维粗细的指标,有以下3种表示方法:种表示方法:a.支数支数:单位质量(:单位质量(g)的纤维所具有的长度()的纤维所具有的长度(m)。如)。如1g重的纤维重的纤维长长100m,称,称100支。对于同一种纤维,支数越高,表示纤维越细,主支。对于同一种纤维,支数越高,表示纤维越细,主要用于棉纤维。要用于棉纤维。对不同纤维,因它们的密度不同,故它们的粗细不能用支数直对不同纤维,因它们的密度不同,故它们的粗细不能用支数直接比较。接比较。b.纤度:纤度:指指1000m长纤维所具有质量的克数。单位是特克斯(长纤维所具有质量的克数。单位是特克斯(tex),),简称特。如简称特。如1000m长的纤维重长
4、的纤维重5g,即纤度为,即纤度为5tex。纤维越细,纤。纤维越细,纤度越小。度越小。c.旦旦(denier):):9000m长的纤维所具有质量的克数称为长的纤维所具有质量的克数称为“旦旦”,符号为符号为D或或d;如;如9000m长的纤维重长的纤维重3g,即为,即为3d。纤维的主要性能指标纤维的主要性能指标第4页,讲稿共56张,创作于星期二断裂强度断裂强度:单位纤度的纤维被拉断时所承受的最大力。:单位纤度的纤维被拉断时所承受的最大力。单位为单位为N/tex。断裂伸长率断裂伸长率(延伸度):指纤维被拉伸至断裂,长度比原来增加的(延伸度):指纤维被拉伸至断裂,长度比原来增加的百分数,一般用百分数,一
5、般用表示表示弹性模量弹性模量(初始模量或杨氏模量):指每单位纤度的纤维延伸(初始模量或杨氏模量):指每单位纤度的纤维延伸原长的原长的1%所需的负荷,单位是所需的负荷,单位是N/tex。弹性模量大的纤维尺寸稳定性好,不易变形,制成的织物抗皱性弹性模量大的纤维尺寸稳定性好,不易变形,制成的织物抗皱性好,反之弹性模量小的纤维制成的织物容易变形。好,反之弹性模量小的纤维制成的织物容易变形。回弹率回弹率 将纤维拉伸产生一定伸长,然后除去负荷,经松弛将纤维拉伸产生一定伸长,然后除去负荷,经松弛一定时间后,测定纤维弹性回缩后的剩余伸长,可回复的弹性一定时间后,测定纤维弹性回缩后的剩余伸长,可回复的弹性伸长与
6、总伸长之比称之为回弹率。伸长与总伸长之比称之为回弹率。第5页,讲稿共56张,创作于星期二吸湿性吸湿性:在标准温度和湿度(:在标准温度和湿度(203 ,相对湿度相对湿度653%)条件下)条件下纤维的吸水率。一般用回潮率(纤维的吸水率。一般用回潮率(R)或含湿率(亦称含水率,)或含湿率(亦称含水率,M)两)两种指标表示。种指标表示。回潮率回潮率:纤维含水重量占纤维干重的百分比,即:纤维含水重量占纤维干重的百分比,即回潮率回潮率=(纤维湿重纤维湿重-纤维干重纤维干重)/纤维干重纤维干重含水率含水率:纤维含水重量占纤维湿重的百分比,即纤维含水重量占纤维湿重的百分比,即含水率含水率=(纤维湿重(纤维湿重
7、-纤维干重)纤维干重)/纤维湿重纤维湿重 吸湿性低的纤维容易产生静电,给加工带来困难,而且易使织吸湿性低的纤维容易产生静电,给加工带来困难,而且易使织物吸尘。另外,吸湿性差的纤维制成织物,不易吸收人体排出的潮物吸尘。另外,吸湿性差的纤维制成织物,不易吸收人体排出的潮分,使人有闷热和潮湿的感觉。分,使人有闷热和潮湿的感觉。除上述性能指标外,还有许多反映纤维实用性能的指标,如除上述性能指标外,还有许多反映纤维实用性能的指标,如耐磨性耐磨性,耐热性耐热性,燃烧性燃烧性,耐候性耐候性,染色性染色性,电绝缘性电绝缘性,耐腐蚀性耐腐蚀性等。等。第6页,讲稿共56张,创作于星期二为线性的可伸展的大分子链,没
8、有庞大的侧基为线性的可伸展的大分子链,没有庞大的侧基。使大分子链可。使大分子链可沿纤维轴向进行有序排列,以赋予纤维较高的拉伸强度,延伸沿纤维轴向进行有序排列,以赋予纤维较高的拉伸强度,延伸度和其他物理性能。度和其他物理性能。分子中有极性基团存在或链间有氢键结合分子中有极性基团存在或链间有氢键结合,增加大分子链间的作,增加大分子链间的作用力,可提高纤维的强度和熔点,并对纤维的吸水性,吸湿性等都产用力,可提高纤维的强度和熔点,并对纤维的吸水性,吸湿性等都产生很大的影响。生很大的影响。高分子链立体结构具有一定规整性,使其形成最佳的超分子高分子链立体结构具有一定规整性,使其形成最佳的超分子形态。即形态
9、。即具有形成半结晶结构的能力具有形成半结晶结构的能力,使高聚物成纤维后具有,使高聚物成纤维后具有适合的结晶度,无定形区赋予纤维弹性、染色性、对各种物质适合的结晶度,无定形区赋予纤维弹性、染色性、对各种物质的吸收性等重要性能。的吸收性等重要性能。纤维的结构特征纤维的结构特征第7页,讲稿共56张,创作于星期二具有合适的分子量具有合适的分子量 通常成纤聚合物的聚合度比塑料、橡胶低。通常成纤聚合物的聚合度比塑料、橡胶低。一般纤维的物理机械性能随分子量的增大而提高,但最终一般纤维的物理机械性能随分子量的增大而提高,但最终达极限值,但随分子量增大纺丝的粘度大大增加,对纺丝和后达极限值,但随分子量增大纺丝的
10、粘度大大增加,对纺丝和后加工不利,所以成纤高聚物的分子量有上限。加工不利,所以成纤高聚物的分子量有上限。成纤高聚物的分子量也有下限,低于此值时,就不可能制得强成纤高聚物的分子量也有下限,低于此值时,就不可能制得强度和弹性好的纤维。此值与聚合物的化学结构有关,一般分子链间度和弹性好的纤维。此值与聚合物的化学结构有关,一般分子链间作用力大的,下限数值就低些。作用力大的,下限数值就低些。较窄的分子量分布较窄的分子量分布 成纤高聚物的分子量分布对纤维性能影响很大。如采用多分散性成纤高聚物的分子量分布对纤维性能影响很大。如采用多分散性的的PET制得的纤维强度较低,断裂伸长率大,耐疲劳性低。缩聚型制得的纤
11、维强度较低,断裂伸长率大,耐疲劳性低。缩聚型成纤高聚物,分子量多分散系数通常为成纤高聚物,分子量多分散系数通常为1.53.0,而加聚型成纤高聚,而加聚型成纤高聚物,如聚丙烯则可达物,如聚丙烯则可达57。第8页,讲稿共56张,创作于星期二多重原纤结构多重原纤结构 纤维是由线形大分子链排列,堆砌组成。其间有许多丝状结构,纤维是由线形大分子链排列,堆砌组成。其间有许多丝状结构,即为原纤结构,因其由各级微观结构组成,称多重原纤结构。它们通即为原纤结构,因其由各级微观结构组成,称多重原纤结构。它们通过分子间作用力相互结合而构成整根纤维单丝。过分子间作用力相互结合而构成整根纤维单丝。基原纤基原纤:由几条线
12、性长链分子互相平行结合而成的分子束。:由几条线性长链分子互相平行结合而成的分子束。微原纤微原纤:由若干根基原纤平行排列而成的大分子束。:由若干根基原纤平行排列而成的大分子束。原纤原纤:由若干根微原纤依靠分子间作用力和穿越微原纤的横向连接,平行排列结合:由若干根微原纤依靠分子间作用力和穿越微原纤的横向连接,平行排列结合组成。组成。大原纤大原纤:由若干根基本平行排列的原纤堆砌而成。较粗大,直径可达:由若干根基本平行排列的原纤堆砌而成。较粗大,直径可达13m。纤维的形态结构特征纤维的形态结构特征多重原纤的排列堆砌组合,使纤间必然存在松懈、缝隙、孔洞,以多重原纤的排列堆砌组合,使纤间必然存在松懈、缝隙
13、、孔洞,以及大小不等、排列方式不同的晶区和非晶区,纤维的各种性能都与及大小不等、排列方式不同的晶区和非晶区,纤维的各种性能都与之相关,且在很大程度上取决于纺丝工艺条件。之相关,且在很大程度上取决于纺丝工艺条件。第9页,讲稿共56张,创作于星期二表面形态表面形态 化学合成纤维的表面形态取决于化学合成纤维的表面形态取决于纤维品种纤维品种,成型方法成型方法和和纺丝工艺条件纺丝工艺条件。n合成纤维与天然纤维比,具有连续光滑和较规整的表面形态,合成纤维与天然纤维比,具有连续光滑和较规整的表面形态,对光线的反射比较均匀,因而表面具有明显的光泽。对光线的反射比较均匀,因而表面具有明显的光泽。n为获得消光或半
14、消光纤维,可改变成型条件或进行后处理破环纤维为获得消光或半消光纤维,可改变成型条件或进行后处理破环纤维的光滑表面,或在纺丝液中添加与成纤高聚物折射率不同的物质。的光滑表面,或在纺丝液中添加与成纤高聚物折射率不同的物质。例如在聚酯纤维中添加二氧化钛。例如在聚酯纤维中添加二氧化钛。n化学纤维的表面形态对摩擦性,粘着性以及纺织加工性等有很化学纤维的表面形态对摩擦性,粘着性以及纺织加工性等有很大影响。大影响。第10页,讲稿共56张,创作于星期二横截面形状横截面形状-对其性能有很大的影响对其性能有很大的影响天然纤维的横截面形状天然纤维的横截面形状n棉花是天然卷曲的空心纤维,具有良好的保暖性和吸湿性;棉花
15、是天然卷曲的空心纤维,具有良好的保暖性和吸湿性;n蚕丝横截面为三角形,使其具有柔和的光泽和舒适的手感;蚕丝横截面为三角形,使其具有柔和的光泽和舒适的手感;n羊毛是多层鳞片的弯钩形,使其具有稳定的卷曲与优良的蓬松性和弹性。羊毛是多层鳞片的弯钩形,使其具有稳定的卷曲与优良的蓬松性和弹性。合成纤维成型一般采用圆形孔眼喷丝板,因此其横截面通常是实芯合成纤维成型一般采用圆形孔眼喷丝板,因此其横截面通常是实芯圆形,在弹性,光泽,手感,吸湿,透气,染色,回弹等性能上存在不圆形,在弹性,光泽,手感,吸湿,透气,染色,回弹等性能上存在不足。足。为改善合成纤维的性质,采用非圆形孔眼喷丝板,可制造各种截面形状为改善
16、合成纤维的性质,采用非圆形孔眼喷丝板,可制造各种截面形状的,类似天然纤维形态结构的的,类似天然纤维形态结构的异形纤维、空心纤维异形纤维、空心纤维及及复合纤维复合纤维等新型等新型化学纤维,其性能有很大的改善。化学纤维,其性能有很大的改善。第11页,讲稿共56张,创作于星期二异型纤维:异型纤维:三角形界面的纤维具有蚕丝般的柔和的光泽;多角形界面三角形界面的纤维具有蚕丝般的柔和的光泽;多角形界面则能使纤维表面显示铝面般的光泽则能使纤维表面显示铝面般的光泽 由于纤维表面积增大,增加了纤维的覆盖能力,使透明性减小。由于纤维表面积增大,增加了纤维的覆盖能力,使透明性减小。而特殊的截面形状也增大了纤维间的抱
17、合力,提高了蓬松性,透气而特殊的截面形状也增大了纤维间的抱合力,提高了蓬松性,透气性,抗起球等性能。性,抗起球等性能。中空纤维:中空纤维:密度小,保暖性和蓬松性好,具有特殊光泽。密度小,保暖性和蓬松性好,具有特殊光泽。复合纤维:复合纤维:将两种或两种以上不同的纺丝熔体和浓溶液,分别输入将两种或两种以上不同的纺丝熔体和浓溶液,分别输入同一纺丝组件,在组件内适当部分会合,再经同一纺丝孔喷出而形同一纺丝组件,在组件内适当部分会合,再经同一纺丝孔喷出而形成的纤维,又称为组合纤维。成的纤维,又称为组合纤维。双组分的复合纤维按不同组分在横截面上的分布,可分为双组分的复合纤维按不同组分在横截面上的分布,可分
18、为并列并列型型复合纤维和复合纤维和皮芯型皮芯型复合纤维。复合纤维。由于复合纤维的两组分遇沸水、蒸汽或热处理时收缩程度不同,使由于复合纤维的两组分遇沸水、蒸汽或热处理时收缩程度不同,使纤维产生三维空间的螺杆状稳定卷曲,具有高度的蓬松性、弹性和覆纤维产生三维空间的螺杆状稳定卷曲,具有高度的蓬松性、弹性和覆盖力,手感柔和,抱合好等优点。盖力,手感柔和,抱合好等优点。第12页,讲稿共56张,创作于星期二纤维的加工纤维的加工:(1)纺丝)纺丝熔融纺丝熔融纺丝:将高聚物加热至熔融,经小孔压成细流,冷却后凝固:将高聚物加热至熔融,经小孔压成细流,冷却后凝固而成。适用于加热熔融或转变为粘流态而不发生显著分解的
19、聚合而成。适用于加热熔融或转变为粘流态而不发生显著分解的聚合物。如物。如涤纶涤纶、尼龙尼龙和和丙纶。丙纶。溶液纺丝溶液纺丝:将高聚物溶解于溶剂中配制成粘稠溶液,经小孔压成细流,:将高聚物溶解于溶剂中配制成粘稠溶液,经小孔压成细流,溶剂挥发后成型。适用于熔融时会发生分解的成纤聚合物。根据凝固溶剂挥发后成型。适用于熔融时会发生分解的成纤聚合物。根据凝固方式分为方式分为 n湿法湿法:进入凝固浴成丝析出。如:进入凝固浴成丝析出。如腈纶腈纶、维纶维纶和和粘胶粘胶纤维。纤维。n干法干法:从小孔压出的细流进入通热风的甬道中。如:从小孔压出的细流进入通热风的甬道中。如腈纶腈纶、维纶维纶和和氯纶氯纶。n干干(喷
20、喷)湿湿(纺纺)法法:压出细流先进入空气,再进入凝固浴。:压出细流先进入空气,再进入凝固浴。腈纶腈纶第13页,讲稿共56张,创作于星期二液晶纺丝液晶纺丝liquid crystal spinning:利用液晶高分子的特殊流变性,将溶:利用液晶高分子的特殊流变性,将溶/熔致性液晶聚合物溶液熔致性液晶聚合物溶液/熔体,经干喷熔体,经干喷-湿纺、湿纺或熔纺而成纤的湿纺、湿纺或熔纺而成纤的纺丝方法。纺丝方法。工艺特点:纺丝的溶液或熔体是各向异性的液晶,刚性链工艺特点:纺丝的溶液或熔体是各向异性的液晶,刚性链聚合物大分子呈伸直棒状,有利于获得高取向度的纤维及大分聚合物大分子呈伸直棒状,有利于获得高取向度
21、的纤维及大分子在纤维中最紧密的堆砌,减少纤维中的缺陷,从而大大提高子在纤维中最紧密的堆砌,减少纤维中的缺陷,从而大大提高纤维的力学性能,获得断裂强度和模量极高的纤维。纤维的力学性能,获得断裂强度和模量极高的纤维。聚对苯二甲酰对苯二胺聚对苯二甲酰对苯二胺(芳纶芳纶Keveler)硫酸溶液当浓度在硫酸溶液当浓度在11%左左右时黏度最低,剪切变稀。此时纺丝具有高取向度的特性。抗右时黏度最低,剪切变稀。此时纺丝具有高取向度的特性。抗张强度比普通纺丝法高两倍。张强度比普通纺丝法高两倍。第14页,讲稿共56张,创作于星期二n凝胶纺丝凝胶纺丝gel spinning:将浓度很高的聚合物溶液或塑化的凝:将浓度
22、很高的聚合物溶液或塑化的凝胶,经喷丝孔定量挤出进入凝固浴形成凝胶丝,伴随溶剂蒸发胶,经喷丝孔定量挤出进入凝固浴形成凝胶丝,伴随溶剂蒸发聚合物固化成纤维的纺丝方法。针对高分子量聚合物,如聚合物固化成纤维的纺丝方法。针对高分子量聚合物,如UHMW-PE。n乳液或悬浮纺丝乳液或悬浮纺丝emulsion spinning:适合于熔点高于分解温度的聚合:适合于熔点高于分解温度的聚合物,如物,如PTFE分散于分散于PVA水溶液。水溶液。n相分离纺丝相分离纺丝phase separation spinning:采用高温下聚合物溶解,冷:采用高温下聚合物溶解,冷却后析出的溶剂制成纺丝液。一般适用于难以成纤或不
23、宜熔纺的聚却后析出的溶剂制成纺丝液。一般适用于难以成纤或不宜熔纺的聚合物合物。如聚丙烯腈。如聚丙烯腈-水、聚水、聚2,6-二甲基对苯醚二甲基对苯醚-己内酰胺、聚丙烯己内酰胺、聚丙烯-萘萘/石石蜡蜡(50:50)、聚乙烯醇、聚乙烯醇-尿素尿素/硫脲硫脲/水水(72:8:20)纺丝速度快,能制得特细纤维,高填料纤维。纺丝速度快,能制得特细纤维,高填料纤维。第15页,讲稿共56张,创作于星期二n反应纺丝反应纺丝reaction spinning:由单体或预聚物形成聚合物的反应过程与成:由单体或预聚物形成聚合物的反应过程与成纤过程合二为一的工艺。当预聚体溶液细流挤入凝固浴时,与其中的扩纤过程合二为一的
24、工艺。当预聚体溶液细流挤入凝固浴时,与其中的扩链剂迅速反应,形成高聚物而固化成纤维,如聚氨酯弹性纤维,将含异链剂迅速反应,形成高聚物而固化成纤维,如聚氨酯弹性纤维,将含异氰酸酯基的预聚物纺入含水和二元胺扩链剂的凝固浴中。氰酸酯基的预聚物纺入含水和二元胺扩链剂的凝固浴中。n喷射纺丝喷射纺丝:聚合物溶液从喷丝口压出后立即被周围高速气流喷吹形成:聚合物溶液从喷丝口压出后立即被周围高速气流喷吹形成细微短纤维,在电场作用下收集在捕集网上制得无纺布或毡布。用作过细微短纤维,在电场作用下收集在捕集网上制得无纺布或毡布。用作过滤材料、复合材料。滤材料、复合材料。裂膜纺丝裂膜纺丝:利用聚合物薄膜有分裂成条的能力
25、而纺丝的方法。:利用聚合物薄膜有分裂成条的能力而纺丝的方法。如聚丙烯扁丝、扁带,制造绳索、包装带。如聚丙烯扁丝、扁带,制造绳索、包装带。电纺丝电纺丝electro-spinning:聚合物熔体或溶液在高压静电场作用下形成:聚合物熔体或溶液在高压静电场作用下形成喷射流纺丝成形的方法。多用于纺制超细或具有纳米尺寸(直径)喷射流纺丝成形的方法。多用于纺制超细或具有纳米尺寸(直径)的连续纤维。的连续纤维。第16页,讲稿共56张,创作于星期二(2)短纤维的后加工)短纤维的后加工集束集束:将纺丝出的若干丝束合并成一定粗细的大股丝束,便于拉伸。:将纺丝出的若干丝束合并成一定粗细的大股丝束,便于拉伸。牵伸牵伸
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