化学纤维.ppt
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1、第五章:化学纤维第五章:化学纤维第五章第五章:化学纤维化学纤维12/30/20221济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维内容提要:内容提要:成纤高聚物特征和化学纤维制造概述。化学纤维的分类、性质及检测;常用化纤的特性;纤维鉴别的方法简介。重点难点:重点难点:本章是纤维部分特性介绍的最后一章,在性能介绍中注意与前面章节的对比,突出特点的介绍,难点在于综合性。解决方法:解决方法:采用对比、归纳教学法,突出重点,如长度、细度、强度、形态特征等内容到此建立完整的体系,使学生的理解和思维方法进一步得到提升。12/30/20222济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五
2、章:化学纤维第一节:化纤概述第一节:化纤概述第二节:化纤性能与检验第二节:化纤性能与检验第三节:常见化纤特性简介(普通纤维)第三节:常见化纤特性简介(普通纤维)第四节:纺织纤维的鉴别第四节:纺织纤维的鉴别 12/30/20223济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维一、化学纤维的诞生与应用 化学纤维的问世,结束了人类几千年来只将天然纤维作为唯一纺织原料的历史。为纺织工业提供了一个稳定的,持续发展的原料来源。使人类的穿衣状况得到了非常巨大的改善。由于是人工产品,所以其性能不象天然纤维那样性能是天生的,有限的,而是可以人为改变和控制的,可以制得各种不同性能的纤维,因而在民用
3、、工农业、交通运输,国防,医疗及尖端科学领域等方面具有广阔的用途。第一节:第一节:化纤概况化纤概况12/30/20224济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维民用:大家很熟悉,强度高,比重轻,耐磨损,不霉蛀,易洗快干等特点。工农业:包装材料,传送带,渔网,绳索等。交通运输:轮胎帘子线。医疗:人造器管,缝合线,消毒纱布,卫生用 品等。国防:炮衣,降落伞,军用帐蓬,各种防护服宇航:耐辐射,耐高低温纤维,飞行服,宇宙 飞船减速器。12/30/20225济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维 长久以来,为了满足人类穿着日益增长的需要,人们一直在寻找更多的
4、纤维材料来源。蚕丝是自然界唯一可供利用的长丝,而且它的形成独具一格由液体状变成固体状。我国早在南宋,就有记载,周去非的岭外代答一书记述,广西某县枫树上有“食叶之虫”称做“丝虫”,它的外形“似蚕而呈赤黑色”,每当五月(农历)间“虫腹如蚕之熟”,当地人就捉回用醋浸渍,然后剖开虫腹取出丝素,在醋中牵引成丝,一虫可得丝长6-7尺,这种从野蚕身上抽丝的方法,堪称是人类人工制丝技术最早的事实。12/30/20226济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维 到十八世纪人们想到蚕吃了桑叶能吐出丝,那为什么不能用人工方法,把桑叶制成跟蚕丝相似的纤维呢?后来人们测定了蚕丝和桑叶的组成,发现:
5、桑叶中大量含有碳、氢、氧三元素,而蚕丝中除含有上述元素外,还含有氮。这一发现,启发人们用硝酸来处理纤维素来增加氮的部分。1884年在法国制得硝酸纤维。但因其容易燃烧,加上成本贵,又没多少纺用价值,所以问世不久便停产了,但它毕竟是人类历史上第一次人工制造的纤维。12/30/20227济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维 1891年在英国有人将纤维素黄酸酯溶于稀碱中制成很粘的液体纺丝,因其很粘,故称为粘胶,制成的纤维称为粘胶纤维。它在1905年实现工业化生产。从此以后人造纤维开始走上了成功之路,发展到目前这种现状。可以说人造纤维的制造成功是仿生学的应用的成功。12/30/
6、20228济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维二、种类和分子组成(一)人造纤维1、粘胶纤维:以木材,棉短绒,芦苇,甘蔗渣等植物纤维素为原料制成。(简介最近发展的几个新品:Modal,Tencel,竹子纤维)2、人造蛋白质纤维:大豆纤维(不是纯蛋白)。12/30/20229济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维(二)合成纤维 1、普通合成纤维(具体纤维名,组成单体,结构学名,商品常用名,)2、特种纤维(1)氨纶(莱卡)。弹性纤维。(2)芳纶。耐高温、高绝缘、高强度(3)氟纶。耐腐蚀纤维(4)导电纤维。金属的,复合的。(5)碳纤维。复合材料的骨架增
7、强材料 12/30/202210济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维(三)改性纤维:合成纤维可按我们的需要来生产,它可制成作一般用途的普通纤维,也可制成具有特殊性能的特种纤维,普通纤维制造简单方便,价格也低廉,但他们往往在吸湿性,染色性,抗静电性,抗污性及抗起毛起球等性能比较差,需要加以改善。12/30/202211济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维改性方法:1、化学改性:(1)接枝,(2)共聚,(3)纤维化学处理。改善纤维的吸湿,染色性,抗静电性,难燃性等。2、物理改性:(1)改变喷丝孔的形状异形纤维(2)改变纤维伸直为卷曲变形纤维(3)
8、不同聚合物从同一喷丝孔喷出复合纤维改善:膨松性,伸缩弹性,光泽,抗污等,增强特性或功能。12/30/202212济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维三、化学纤维的制造大体分为:纺丝液的制备,纺丝成形,后加工三个过程。(一)纺丝液的制备 要将成纤高聚加工成纤维,则必须首先把它制成一种粘稠的液体纺丝液,但不是所有的高聚物都可加工成纤维。成纤高聚物要满足三个条件:(1)线性分子结构;(2)适当的分子量;(3)凝固后的纤维中,大分子间应该具有足够 的结合能。12/30/202213济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维 纺丝液的制备方法:目前最主要的有
9、熔体法和溶液法两种。为了使纺丝液具有均匀和良好的纺丝性能,纺丝液还必须进行混合,过滤,脱泡等工序,然后送去纺丝。在纺丝液中加入不同量的消光剂(二氧化钛),可生产不同光泽的纤维:有光,半光,无光。加入颜料,可生产色牢度很好的有色纤维。12/30/202214济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维下面的照片是不同光泽度的纤维,清晰可见消光剂。12/30/202215济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维(二)纺丝成形:按纺丝液制备方法不同,分熔体纺丝法和深液纺丝法。1、熔体纺丝:2、溶液纺丝:(1)湿法纺丝(2)干法纺丝12/30/202216济南工
10、程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维除了上述三种最常用,最基本的方法以外还有一些新的纺丝方法。热压法:(加热温度低于熔点,使软化,用高压使其从孔中喷出,冷却成形,用于熔化即分解,而暂行找不到适当溶剂的那些高分子物)。裂膜成纤法:高分子物熔融挤压为薄膜,用切刀或针刺使之破裂成条,如丙纶扁丝。12/30/202217济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维喷射纺丝:纺丝液从喷丝孔压出后,受周围高速气流喷吹,并进行高倍拉伸,使纤维直径小于0.5-3m,成超细纤维。复合纺丝:由两种或两种以上纺丝液,按一定比例,复合喷丝,形成多组分复合纤维。异形纺丝:改变喷丝孔
11、形状,得各种异性纤维。高速纺丝:POY丝 12/30/202218济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维(三)后加工 经过纺丝工序,高聚物已初具纤维形态,称它“初生纤维”。它必须经过一系列后处理加工(后加工)才能得结构稳定,性能优良,可以进行纺织加工的纤维。12/30/202219济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维以短纤维后加工路线为例来说明。集束拉伸(关键工序,产生不同力学类型纤维)上油(介绍目的作用)卷曲(解释为什么要加卷曲)干燥热定形(这是第一次接触热定型一词,注意解释:热定形是为了消除纤维在拉伸时所产生的内应力,确保结构在后期使用中的
12、稳定性,以提高纤维的尺寸稳定性,保持卷曲效果,改善机械性能和其它物理性能。)切断、打包(按成品要求切成不同的长度规格(解释三种类型),打包入库,准备售出)12/30/202220济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维第二节第二节 化纤性能检验化纤性能检验 一、长度:化纤的长度是可以人为控制的,分两大类:等长纤维和异长纤维1、等长纤维(棉型化纤)的长度测定 由于加工机械不良可能使其中含有超长、倍长纤维(解释概念),用它们的含有率来表示,是疵点,所以含有率越高,说明质量越不好。12/30/202221济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维(1)中段切
13、断称重法:式中:Ln平均长度(mm);W纤维总重(mg);Wc中段重(mg)Lc中段长度(mm)。(2)手扯法:用手扯法将纤维整理成两端平齐的纤维束,在用钢尺量取其长度。(异长纤维不能用此法)12/30/202222济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维2、异长纤维(毛型化纤)的长度测定实际产品表明,具有一定长短差异的纤维,纺出的纱线品质比等长纤维纱好。(1)梳片式长度仪:方法与毛纤维的类似。(2)单根测量:测得根数加权平均长度Ln。Lg=Ln(1+CVn2)(3)电子自动化仪器测量 12/30/202223济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维
14、二、细度:在棉纤维细度一节中我们讲过:Nm、Tex、D。1振动测量法:有关细度测量方法已在棉纤维、毛纤维一章中详细介绍,均适用于化纤。12/30/202224济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维介绍一种对化纤较适用的细度测量方法。纤维两端夹持,由仪器在纤维上施加一横向振动,使纤维产生共振,此时,可用下面的公式计算:式中:N-纤维的线密度(g/cm);P-张力(cN);L-纤维的长度(cm);f-共振频率(Hz)12/30/202225济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维 对于异形纤维,也可用Tex,D来表示细度,但在同样D数情况下,与园形截面
15、的纤维相比粗细感不同。(周长一定时,园的面积最大,反过来,同样面积的情况下园的周长最小)此外,纤维的光泽,抗起球,抗活,膨松性,保暖性也有很大改变。12/30/202226济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维 异形程度的大小对上述性能起决定性作用,异形度的微小变化,光泽产生显著差异,抗弯,耐磨等物理机械性能也会发生变化,在化纤生产时必须严格控制异形度的大小和均一性,对异形纤维,异形度是主要指标之一。同样,中空纤维也有类似情况。再增加两个指标:异形度(%)=(1-)100中空度(%):=12/30/202227济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤
16、维三、密度:密度是化纤物理性能的重要参数之一,利用它可研究纤维内部大分子的排列状况,结果程度,化纤制造工艺是否正常及对纤维结构的影响,对纺织工艺也有一定的影响。各种纤维的密度:纤维的结晶度:测量密度的方法很多,常用的是密度梯度法(简述原理)12/30/202228济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维四、卷曲:提高纤维间的抱合力,提高可纺性,同时也增加纤维的弹性及对织物的风格也有一定影响,表征卷曲性能的指标有以下几个:1、卷曲数=2、卷曲率=(%)(表示卷曲波的深度)个/厘米(表示卷曲的密度)12/30/202229济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:
17、化学纤维3、剩余卷曲率或卷曲回复率=4、卷曲弹性率=五、其它性能检验:含油,回潮,强伸度(拉伸,湿态,钩接、打结强度),疵点等。(%)(表示卷曲的耐久牢度)(%)(表示卷曲的恢复能力)12/30/202230济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维第三节第三节 常见化纤特性简介(普通纤维)常见化纤特性简介(普通纤维)一、粘胶(吸湿易染):是人造纤维素纤维,由溶液法纺丝制得,由于纤维芯层与外层的凝固速率不一致,形成皮芯结构横截面切片可明显看出。粘胶是普通化纤中吸湿最强的,染色性很好,穿着舒适感好,粘胶弹性差,湿态下的强度,耐磨性很差,所以粘胶不耐水洗,尺寸稳定性差。比重大,
18、织物重,耐碱不耐酸。用途广泛,几乎所有类型的纺织品都会用到它,如长丝作衬里、美丽绸、旗帜、飘带、轮胎帘子线等;短纤维作仿棉、仿毛、混纺、交织等 12/30/202231济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维12/30/202232济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维二、涤纶(挺括不皱,热塑性好):强度高、耐冲击性好,耐热,耐腐,耐蛀,耐酸不耐碱,耐光性很好(仅次于腈纶),曝晒1000小时,强力保持60-70%,吸湿性很差,染色困难,织物易洗快干,保形性好。“洗可穿”用途也较广:长丝常作为低弹丝,制作各种纺织品;短纤:棉、毛、麻等均可混纺,工业上
19、:轮胎帘子线,渔网、绳索,滤布,缘绝材料等。是目前化纤中用量最大的,有“化学纤维之冠”美誉。12/30/202233济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维12/30/202234济南工程z职业技术学院纺织材料第五章:化学纤维第五章:化学纤维三、锦纶(结实耐磨):最大特点是结实耐磨,是最优的一种。密度小,织物轻,弹性好,耐疲劳破坏,化学稳定性也很好,耐碱不耐酸最大缺点是耐日光性不好,织物久晒就会变黄,强度下降,吸湿也不好,但比腈纶,涤纶好。用途:长丝,多用于针织和丝绸工业;短纤,大都与羊毛或毛型化纤混纺,作华达呢,凡尼丁等。工业:帘子线和渔网,也可作地毯,绳索,传送带,筛
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