纤维涂料胶黏剂精选课件.ppt
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1、关于纤维涂料胶黏剂第一页,本课件共有56页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。合成纤维是由热。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。纤维与塑料的区别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,它是分子链沿纤维轴向高度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。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日常生活腐蚀、不
2、怕虫蛀等。因而广泛地用于工农业生产和人们日常生活中。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、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、渗吸水性、阻燃性、渗 透性、抗水性、抗菌防臭性、高感光性)纤透性、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、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、高强聚乙烯纤维等)高强聚乙烯醇纤维、高强聚乙烯纤维等)。第二页,本课件共有56页纤维的分类纤维的分类第三页,本课件共有56页细度细度:表示纤维粗细的指标,有以下:表示纤维粗细的指标,有以下3种
3、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重的重的纤维长纤维长100m,称,称100支。对于同一种纤维,支数越高,表示支。对于同一种纤维,支数越高,表示纤维越细,主要用于棉纤维。纤维越细,主要用于棉纤维。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接比对不同纤维,因它们的密度不同,故它们的粗细不能用支数直接比较。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长的纤维重长的纤维重5g,即纤度为,即纤度为
4、5tex。纤。纤维越细,纤度越小。维越细,纤度越小。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四页,本课件共有56页断裂强度断裂强度: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(延伸度):指纤维被拉伸至断裂,长度比原来增加的百分数,一般用加的百分数,一般用表示表示弹性模量弹性模量(初始模量或
5、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总伸长之比称之为回弹率。伸长与总伸长之比
6、称之为回弹率。第五页,本课件共有56页吸湿性吸湿性: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)条件下纤维的吸水率。一般用回潮率(件下纤维的吸水率。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)两种指标表示。)两种指标表示。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-纤维干重)纤维干重)/纤维湿重纤维湿重 吸湿性低
7、的纤维容易产生静电,给加工带来困难,而且易使织物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分,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。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,如耐磨耐磨性性,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。第六页,本课件共有56页为线性的可伸展的大分子链,没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
8、子。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,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,延伸度和其他物理性能。延伸度和其他物理性能。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,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,的作用力,可提高纤维的强度和熔点,并对纤维的吸水性,吸湿性等都产生很大的影响。吸湿性等都产生很大的影响。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形态。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
9、物成纤维后具有适合的结晶,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、对各种物质的吸收性等重要度,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。性能。纤维的结构特征纤维的结构特征第七页,本课件共有56页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,对纺丝和后加工不利,所以成纤高聚物的分子量有上限。和后加工不
10、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,制得强度和弹性好的纤维。此值与聚合物的化学结构有关,一般分子链间作用力大的,下限数值就低些。一般分子链间作用力大的,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。缩制得的纤维强度较低,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
11、常为聚型成纤高聚物,分子量多分散系数通常为1.53.0,而加聚型,而加聚型成纤高聚物,如聚丙烯则可达成纤高聚物,如聚丙烯则可达57。第八页,本课件共有56页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。它们通过分子间作用力相互结合而构成整根纤维单丝。构。它们通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
12、。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: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。排列结合组成。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、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、
13、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。第九页,本课件共有56页表面形态表面形态 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纺丝工艺条件条件。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,对光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。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
14、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。很大影响。第十页,本课件共有56页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;
15、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。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足。性能上存在不足。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的,类似天然纤维形态结构的种截面形状的,类似天然纤维形态
16、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化学纤维,其性能有很大的改善。等新型化学纤维,其性能有很大的改善。第十一页,本课件共有56页异型纤维: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面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合力,提高了蓬松性,透气性,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。抗起球等
17、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成的纤维,又称为组合纤维。喷出而形成的纤维,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,可分为并并列型列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
18、程度不同,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、弹性和覆盖力,手感柔和,抱合好等优点。和覆盖力,手感柔和,抱合好等优点。第十二页,本课件共有56页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: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聚固而成。适用于加热熔融或转变为粘流态而不发生显著分解的聚合物。如合物。如涤纶涤纶、尼龙尼龙和和丙纶。丙纶。溶液纺丝溶液纺丝
19、:将高聚物溶解于溶剂中配制成粘稠溶液,经小孔压成: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。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。根据凝固方式分为根据凝固方式分为 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。腈纶腈纶第十三页,本课件共有5
20、6页液晶纺丝液晶纺丝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纺湿纺、湿纺或熔纺而成纤的纺丝方法。丝方法。工艺特点:纺丝的溶液或熔体是各向异性的液晶,刚性链聚合物工艺特点: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子在纤维中最大分子呈伸直棒状,有利于获得高取向度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,从而大大提高纤维的力学性能,获紧密的堆砌,减少纤维中的缺陷,从而大
21、大提高纤维的力学性能,获得断裂强度和模量极高的纤维。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。抗张强度右时黏度最低,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。比普通纺丝法高两倍。第十四页,本课件共有56页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胶,:将浓度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,伴随溶剂蒸发聚合物固化经喷丝孔定量挤出进入凝固浴形成凝胶丝,伴随溶剂蒸
22、发聚合物固化成纤维的纺丝方法。针对高分子量聚合物,如成纤维的纺丝方法。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:适合于熔点高于分解温度的聚合物,如聚合物,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,: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宜冷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熔纺的聚合物。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
23、苯醚-己内酰己内酰胺、聚丙烯胺、聚丙烯-萘萘/石蜡石蜡(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。第十五页,本课件共有56页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: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,与其中的扩链剂迅速反应,形成高聚物而固化成纤维,如聚氨酯弹性纤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
24、,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。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。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: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。用作过滤材料、复合材料。毡布。用作过滤材料、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el
25、ectro-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。第十六页,本课件共有56页(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:使大分子沿纤维纵向取向排列,增加分子堆砌密度和分:使大分子沿纤维纵向取向排列,增加分子堆砌密度和分子间作用力,使强度大幅度提高,一般牵伸子间作用力,使强度大幅度
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