纺织材料学第四章化学纤维.ppt
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1、第四章第四章 合成纤维合成纤维2第四节第四节 合成纤维合成纤维合成纤维(合成纤维(synthetic fibersynthetic fiber):):由低分子物质经由低分子物质经化学合成为高分子聚合物,再经纺丝而成的纤维。化学合成为高分子聚合物,再经纺丝而成的纤维。一、合成纤维的种类一、合成纤维的种类(一一)按分子结构分按分子结构分1 1、碳链合成纤维:聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维等、碳链合成纤维:聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维等2 2、杂链合成纤维:聚酰胺纤维、聚酯纤维等、杂链合成纤维:聚酰胺纤维、聚酯纤维等 CHCH2 2CHCHn n CH CH3 3 CHCH2 2CHCHn n CN CN N
2、H NH(CH(CH2 2)5 5 COCOn n(二二)按纤维的纵向形态分按纤维的纵向形态分 长丝、短纤维长丝、短纤维(三)按截面形态分(三)按截面形态分 异形纤维、复合纤维异形纤维、复合纤维(四)按加工和性能特点分(四)按加工和性能特点分 普通纤维、差别化纤维、功能纤维普通纤维、差别化纤维、功能纤维 二、聚酰胺纤维二、聚酰胺纤维 锦纶(锦纶(nylon 6,PA6,结实耐磨),结实耐磨)大分子链上有酰胺键大分子链上有酰胺键-(CONH)-(CONH)-。1.概况概况 1935年,杜邦公司首次合成了聚酰胺纤维(尼年,杜邦公司首次合成了聚酰胺纤维(尼龙龙66),并于),并于1938年开始工业化
3、生产。同年,德年开始工业化生产。同年,德国化学家国化学家PSchlack制成了尼龙制成了尼龙6,并于,并于1941年年实现工业化生产。我国聚酰胺纤维的商品名称为实现工业化生产。我国聚酰胺纤维的商品名称为锦纶。锦纶也称耐纶、尼龙、卡普隆。锦纶。锦纶也称耐纶、尼龙、卡普隆。5 一种单体缩聚而成,单体含有一个端氨基和一一种单体缩聚而成,单体含有一个端氨基和一个端羧基。个端羧基。用单体中含有的碳原子数来命名。用单体中含有的碳原子数来命名。锦纶锦纶6:锦纶锦纶66:NH NH(CH(CH2 2)5 5 COCOn n NH (CH NH (CH2 2)6 6NHCONHCO(CH(CH2 2)4 4 C
4、O COn n 两种单体缩聚而成,一种单体含有两个端氨两种单体缩聚而成,一种单体含有两个端氨基,另一种含有两个端羧基。基,另一种含有两个端羧基。命名:前一数字表示二元胺的碳原子数,后命名:前一数字表示二元胺的碳原子数,后一数字表示二元酸的碳原子数。一数字表示二元酸的碳原子数。普通锦纶纵、普通锦纶纵、横向形态横向形态 2.形态形态 锦纶由熔体纺丝制成,截面近似圆形,纵向锦纶由熔体纺丝制成,截面近似圆形,纵向无特殊结构。无特殊结构。根据纺丝孔的形状可制成异形锦纶根据纺丝孔的形状可制成异形锦纶:异形锦纶纵、异形锦纶纵、横向形态横向形态 7 3.3.性质性质 (1 1)密度)密度 较小,较小,1.14
5、 g/cm1.14 g/cm3 3,服装制品穿着轻便,且有,服装制品穿着轻便,且有良好的防水防风性能。良好的防水防风性能。(2 2)热学性质)热学性质耐热性差,随温度的升高强力下降,收缩耐热性差,随温度的升高强力下降,收缩率增大。安全使用温度:低于率增大。安全使用温度:低于9393(PA6PA6),低于),低于130 130(锦纶(锦纶6666)。)。8(3 3)机械性质)机械性质l强伸性:强伸性:强度是普通纤维中最大的强度是普通纤维中最大的,手指粗的一,手指粗的一根丝可吊起一辆大卡车;断裂伸长率较高;根丝可吊起一辆大卡车;断裂伸长率较高;l回弹性:回弹性:在普通纤维中最好在普通纤维中最好,拉
6、伸,拉伸3 3完全回复,完全回复,拉伸拉伸10%10%回复回复9090(涤纶(涤纶67%67%,粘胶,粘胶3232)。)。l耐磨性耐磨性:六大纶中最好:六大纶中最好(棉的(棉的1010倍,羊毛的倍,羊毛的2020倍)倍),可做袜子、刷子。,可做袜子、刷子。l初始模量:初始模量初始模量:初始模量低低,故手感柔软,但织物保,故手感柔软,但织物保形性差。形性差。9(4 4)耐光性)耐光性 耐光性差(端基对光、热、氧敏感),久晒变耐光性差(端基对光、热、氧敏感),久晒变黄,强度下降。黄,强度下降。日晒日晒1616周后强度有光锦纶下降周后强度有光锦纶下降2323,无光锦纶,无光锦纶下降下降5050。l有
7、光锦纶:光泽强,发亮,长丝一般是有光的。有光锦纶:光泽强,发亮,长丝一般是有光的。l无光锦纶:添加消光剂(二氧化钛),减少或消无光锦纶:添加消光剂(二氧化钛),减少或消除过强的光泽。除过强的光泽。10(5 5)吸湿染色性)吸湿染色性 因大分子链上含有亲水基团,具有中等的因大分子链上含有亲水基团,具有中等的回潮率,(在合纤中位居第二,回潮率回潮率,(在合纤中位居第二,回潮率4.5%4.5%),),染色性能好。染色性能好。(6 6)化学性质)化学性质 耐碱性优良但不耐酸。耐碱性优良但不耐酸。114 4、锦纶的应用、锦纶的应用 服装:袜子、羽绒服面料等服装:袜子、羽绒服面料等 产业用:轮胎帘子线、鱼
8、网、运输带。产业用:轮胎帘子线、鱼网、运输带。12三、聚酯纤维三、聚酯纤维(涤纶(涤纶polyester,PET)挺括不皱)挺括不皱(一)概况(一)概况 涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的中国商品涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的中国商品名,英国的商品名为名,英国的商品名为Terylene,美国商品名为,美国商品名为Dacron。涤纶是合成纤维的一大类属和主要品种,涤纶是合成纤维的一大类属和主要品种,其产量居所有化学纤维之首。涤纶的发展最快,其产量居所有化学纤维之首。涤纶的发展最快,可仿各种天然纤维可仿各种天然纤维。13普通涤纶纵、横向形态普通涤纶纵、横向形态 14(二)制造(二)制造 1.1.纺丝液
9、的制备纺丝液的制备 切片切片(聚对苯二甲酸乙二酯(聚对苯二甲酸乙二酯)干燥)干燥加热熔融加热熔融2.2.纺丝和后加工纺丝和后加工短纤维短纤维 初生丝初生丝(空气固化)(空气固化)集束集束拉伸拉伸(倍,取向度(倍,取向度)热热定形定形(消除内应力)(消除内应力)卷曲卷曲切断切断长丝:长丝:初生丝初生丝拉伸拉伸定形定形加捻加捻(或(或变形)变形)打包打包15(三)涤纶的分子结构特征(三)涤纶的分子结构特征 聚对苯二甲酸乙二酯,涤纶聚对苯二甲酸乙二酯,涤纶,polyester,PET。线性分子链,没有大的侧基和支链,故涤纶线性分子链,没有大的侧基和支链,故涤纶大分子间相互结合紧密。大分子间相互结合紧
10、密。16(四)性质(四)性质 1 1、吸湿染色性、吸湿染色性 分子中几乎没有亲水基团,结晶度高,因此分子中几乎没有亲水基团,结晶度高,因此 吸湿性差吸湿性差(W=0.4%W=0.4%):染色困难;湿、干态性质):染色困难;湿、干态性质接近;易洗快干;紧密织物穿着闷热。接近;易洗快干;紧密织物穿着闷热。2 2、热学性质、热学性质 耐热性好,耐热性好,150150度处理度处理1000h1000h强度下降强度下降5050,其它普通纤维其它普通纤维200200300h300h完全破坏。完全破坏。173 3、机械性质、机械性质(1)(1)强度和伸长强度和伸长 强度高伸长大,干湿强度相当。强度高伸长大,干
11、湿强度相当。根据工艺条件可生产出:高强低伸型、低强根据工艺条件可生产出:高强低伸型、低强高伸型、中强中伸型。高伸型、中强中伸型。(2)(2)弹性和耐磨性弹性和耐磨性 苯环的存在,使弹性好于其它合成纤维,与苯环的存在,使弹性好于其它合成纤维,与羊毛接近,因此织物挺括抗皱,尺寸稳定。羊毛接近,因此织物挺括抗皱,尺寸稳定。耐磨性仅次于锦纶。耐磨性仅次于锦纶。184 4、洗可穿性、洗可穿性 洗可穿性好体现在:易洗、快干、免烫。洗可穿性好体现在:易洗、快干、免烫。涤纶织物吸湿率性低、不易变形、弹性回复涤纶织物吸湿率性低、不易变形、弹性回复率高,因此洗可穿性好率高,因此洗可穿性好。5 5、化学性质、化学性
12、质l 对无机酸和有机酸都较稳定,对无机酸和有机酸都较稳定,70%70%的硫酸处理的硫酸处理7272小时,强度基本不变。用酸处理涤棉包芯纱可小时,强度基本不变。用酸处理涤棉包芯纱可制成涤棉烂花织物。制成涤棉烂花织物。l 耐弱碱不耐强碱耐弱碱不耐强碱。热碱使大分子水解,纤维水。热碱使大分子水解,纤维水解由表及里,一层层剥落,用于仿丝绸加工(即解由表及里,一层层剥落,用于仿丝绸加工(即碱减量处理)。碱减量处理)。19 碱减量处理碱减量处理:在较高的温度下利用浓碱腐蚀涤纶在较高的温度下利用浓碱腐蚀涤纶表面,纤维细度变细,织物重量减轻表面,纤维细度变细,织物重量减轻(失重失重20202525),光泽柔和
13、,重量减轻,从而形成真丝,光泽柔和,重量减轻,从而形成真丝绸的外观和手感的工艺过程。绸的外观和手感的工艺过程。l 对氧化剂、还原剂和常用的有机溶剂稳定。对氧化剂、还原剂和常用的有机溶剂稳定。6 6、起毛起球现象、起毛起球现象 纤维抱合力差,易从短纤维织物中抽出,摩纤维抱合力差,易从短纤维织物中抽出,摩擦成球后,因涤纶强度大而难以脱落,故织物起擦成球后,因涤纶强度大而难以脱落,故织物起球现像严重。球现像严重。20 7 7、静电现象、静电现象 吸湿性差,易积聚静电荷,易吸灰。吸湿性差,易积聚静电荷,易吸灰。8 8、其他性质、其他性质燃烧性:接触火焰熔融燃烧,产生黑烟,留燃烧性:接触火焰熔融燃烧,产
14、生黑烟,留下黑色硬球;遇火星易熔孔。下黑色硬球;遇火星易熔孔。微生物的作用:不霉不蛀。微生物的作用:不霉不蛀。耐光性:耐光性好,仅次于腈纶,曝晒耐光性:耐光性好,仅次于腈纶,曝晒10001000小时,强力保持小时,强力保持60%-70%60%-70%。9 9、密度、密度 小于棉大于羊毛,小于棉大于羊毛,3 3。21四、聚氨酯弹性纤维(四、聚氨酯弹性纤维(氨纶氨纶)(一)概况(一)概况 具有优良的延伸性和弹性,又称为弹力纤维。具有优良的延伸性和弹性,又称为弹力纤维。我国的商品名为我国的商品名为氨纶,最著名的商品名称是美国氨纶,最著名的商品名称是美国杜邦公司生产的杜邦公司生产的“莱卡莱卡”。氨纶可
15、用于制造各种内衣、游泳衣、紧身衣、氨纶可用于制造各种内衣、游泳衣、紧身衣、牛仔裤、运动服等。氨纶制成的服装,穿着舒适,牛仔裤、运动服等。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。身体的束缚感。22(二)氨纶的弹性体结构(二)氨纶的弹性体结构 大分子中含有两种链段:大分子中含有两种链段:l软链段:非结晶,外力作用容易变形,使纤维易软链段:非结晶,外力作用容易变形,使纤维易被拉伸;被拉伸;l硬链段:结晶,刚性大,横向交联,外力作用不硬链段:结晶,刚性大,横向交联,外力作用不易变形,防止大分子滑移,赋予纤维较好的回弹易
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- 纺织 材料 第四 化学纤维
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