5纤维化学及面料第五章 合成纤维

第五章合成纤维涤纶、锦纶、腈纶丙纶、氨纶第五章教学内容第一节合成纤维的概况第二节涤纶第三节锦纶第四节腈纶第五节丙纶第六节氨纶第一节合成纤维的概况一、成纤高分子物条件二、纺丝方法三、常用合成纤维四、特种纤维第五章第一节合成纤维概述合成纤维是指以简单化合物为原料,通过聚合或缩聚反应制成成纤高分子物，再通过纺丝和后处理加工制成纤维。一、成纤高分子物条件•具备一定的分子量•具备一定的分子结构(线形或支化度很低)•超分子结构具有取向并部分结晶•具有一定的耐热性•具有一定的机械物理性能•具有一定的化学稳定性•具有一定的染色性第五章第一节合成纤维概述第七章合成纤维的优缺点优点：强度高、弹性好、耐穿耐用、光泽好、化学稳定性强、耐霉腐、耐虫蛀缺点：吸湿性差、耐热性差、导电性差、防污性差、易起毛起球、不易染色、腊状手感第五章二、纺丝方法第七章合成纤维的纺丝方法，目前大致可分为以下三种：分类纺丝液制备凝固方法应用举例湿法纺丝溶于水或水溶液凝固浴凝固成型维纶、腈纶干法纺丝溶于非水溶剂蒸发溶剂凝固成型醋酸纤维熔融法纺丝加热熔融冷却凝固成型锦纶、涤纶、丙纶新方法：复合纺丝法、拉裂法、切割法等。第五章1．熔融纺丝法纺丝液是熔体，纺出的丝在空气中固化。熔融纺丝的纺丝速度高，目前一般的纺丝速度为1000~2000m/min，采用高速纺丝时，可达3000~6000m/min或更高。熔融纺丝加工成本低，但喷丝板孔数少，丝的截面多为圆形。涤纶、锦纶、丙纶等均采用此法第五章熔融纺丝工艺流程第五章纺丝第五章溶液纺丝法的纺丝液是溶解的高聚物溶液，纺出的丝的固化方式分为湿法与干法两种。2．湿法纺丝湿法纺丝纺出的丝在溶液中固化这种方法纺丝速度低，一般速度为18~380m/min。湿法纺丝加工成本高且对环境污染较严重，纺出丝的截面多为非圆形，有皮芯结构。腈纶、维纶、氯纶、粘胶纤维多采用此法。第五章湿法纺丝工艺流程第五章3．干法纺丝干法纺丝纺出的丝在空气中固化这种方法目前一般的纺丝速度为200~500m/min，高者可达1000~1500m/min。干法纺丝溶剂挥发易污染环境，成本高，但丝的质量好，此法多用于制作长丝。第五章干法纺丝工艺流程第五章干法纺丝第五章三、常用合成纤维按纤维结构分为：涤纶、腈纶、锦纶、芳纶、维纶、氨纶、丙纶•按纤维长短分为：a.棉型短纤维：b.毛型c.中长纤维（仿毛、仿麻）长丝：a.单丝→加工→弹力丝：高弹丝b.复丝低弹丝第五章四、特种纤维1、复合纤维两种或两种以上成纤高分子物的熔体分别输入同一喷丝头，在喷丝头的适当部位相遇后，从同一喷丝孔中喷出，成为两组份或多组份粘并的一根纤维。并列型皮芯型海岛型桔瓣型复合纤维的特点：具有三维空间的立体卷曲，高膨松性、延伸性和覆盖能力。第五章四、特种纤维2、异形纤维：在合成纤维成形过程中采用非圆形孔眼的喷丝板，制成的非圆形截面或中空的纤维。可改善手感、回弹性、抗起球性及光泽等。主要有三角形、四角形、五角形、扁平形、中空形等。第五章四、特种纤维4、改性纤维：近来，为了改善化学纤维容易起静电、起毛起球等缺点，为了改进染色性能和提高熔点等，已出现了抗静电纤维、低温可染涤纶、阳离子可染涤纶、变性涤纶等改性纤维。3、超细纤维：单丝纤度0.1旦特点：手感柔软、细腻，柔韧性好，光泽柔和，高清洁能力，高吸水和吸油性，…第二节涤纶一、涤纶的生产简介二、涤纶的结构三、涤纶的性能四、改性涤纶第五章概述1、聚酯纤维的分子结构：聚酯通常指以二元酸和二元醇缩聚而提的高分子物，其基本链节之间以酯键联结而得名。2、聚酯的品种：PTT、PBT、PET等等，其中以聚对苯二甲酸乙二酯（PET）纤维为主，其分子量一般控制在18000～25000左右。第五章一、涤纶的生产简介1、主要原料：对苯二甲酸和乙二醇2、合成方法：酯交换法：将对苯二甲酸和乙二醇在催化剂作用下进行酯交换，然后再经缩聚生成聚对苯二甲酸乙二酯。已逐渐被淘汰。直接酯化法：将对苯二甲酸和乙二醇进行直接酯化生成聚对苯二甲酸乙二酯。目前使用广泛。3、纺丝方法：熔融纺丝法连续法：聚对苯二甲酸乙二酯熔体→纺丝间歇法：a.聚对苯二甲酸乙二酯熔体→铸带→切片b.切片→干燥→纺丝第五章二、涤纶的生产原理4、熔融纺丝法工艺流程：第五章二、涤纶的结构1、形态结构：采用熔融纺丝法制成的一般聚酯纤维，其横截面是圆形的，纵向均匀而无条痕。2、分子结构：第五章二、涤纶的结构产品结晶度(%)取向度密度（克/厘米2）初生丝完全无定形差1.335～1.337商品丝40～60较高1.383、聚集态结构：•结晶度和取向度•模型理论：折叠链-樱状原纤模型第五章三、涤纶的性能1、热性能2、机械性能3、化学稳定性4、吸湿、染色性能5、起球现象6、静电现象7、燃烧性能第五章1、热性能玻璃化温度Tg完全无定形67℃部分结晶81℃取向且结晶125℃软化点230~240℃定形温度180~220℃第五章1、热性能耐热性：最好。170℃以下短时间受热引起的强度损失，温度降低后可恢复。腈纶为150℃；锦纶120℃；大部分碳链纤维为80~90℃下受热变形很难恢复。热稳定性：最好。涤纶150℃受热168h，强力损失3%，锦纶在150℃受热即变黄，纤维强度大幅度下降。第五章2、机械性能强度和延伸度：与工艺条件有关。一般涤纶，生产中拉伸倍数为4~5倍强度为3.5~4.4cN/dtex(4.0~5.0g/旦)干、湿强度基本相等在合成纤维中强力较高延伸度为18%~36%，略低于锦纶。第五章2、机械性能弹性和耐磨性具有良好的弹性，穿着挺括，形状稳定性好，表现在两个方面：不易变形（弹性模量较大）原因：结晶度高，取向度高从形变中回复能力较强原因：亚甲基有较大的柔性；大分子间的联结点（结晶）稳定，成为恢复原状的基点耐磨性不及锦纶，但比其它合成纤维高出几倍，与天然纤维或粘胶纤维混纺，可显著提高耐用磨性。第五章3、化学性能涤纶的耐酸性较好弱酸：煮沸也无显著损伤强酸：低温下稳定高温下有损伤，纤维强度迅速降低涤纶耐酸的意义染整加工尽量在酸性条件下进行可用硫酸或盐酸测定涤棉织物混纺比可用酸侵蚀涤棉包芯纱织物生产涤棉烂花织物。第五章3、化学性能涤纶的耐碱性差碱使聚酯发生水解，水解程度随碱种类、浓度、温度及时间不同而不同。碱处理涤纶的剥皮现象：热稀碱能使表面的大分子水解。表面的分子水解到一定程度溶在碱中，使纤维表面一层层地剥落下来，造成纤维的失重和强度降低，而对纤维的芯层则无多大影响，分子量也没有什么变化，这种现象称为剥皮现象。使纤维变细、变轻，纤维表面出现刻蚀--变得凹凸不平，增加了纤维在纱中活动性。意义：碱减量处理提高纤维细度、提高纤维吸湿性，获得仿真丝绸整理效果第五章3、化学性能第五章3、化学性能对氧化剂和还原剂的稳定性涤纶对氧化剂和还原剂的稳定性很高，因此，染整加工中漂白剂（次氯酸钠、亚氯酸钠、双氧水）、还原剂（保险粉、二氧化硫脲）都可使用。耐溶剂性涤纶可溶解在一些有机溶剂中，如：丙酮、苯、苯酚-四氯乙烷（6:4）涤纶可在一些有机物的水溶液中溶胀，如酚类酚类化合物可作涤纶染色的载体第五章4、吸湿、染色性能吸湿性较差标准状态下回潮率：涤纶为0.4%棉为7~8%原因：极性基团太少，缺少吸湿中心，结晶度高，结构紧密，孔隙小表现：吸湿排汗性差，静电大，易沾污，湿度对机械性能影响小，溶胀小，染色困难，但具有易洗快干的特性。涤纶的染色较困难，易染性较差：分子链紧密，染料难进入纤维内部。无特定染色基团，缺乏亲水性，在水中膨化程度低，不易与水溶性染料结合。极性小，染料无法与纤维发生共价键结合。第五章4、吸湿、染色性能常用染料分散染料：分子较小，结构简单，水溶性很低，非极性。常用染色方法：高温高压染色法：染色温度在120~140℃，制成分散液。载体染色法：染色温度为100℃，添加有机溶剂的液体热溶法染色：染色温度在180~210℃之间，利用热空气染色。第五章5、起球现象最大缺点之一。截面为圆形，表面光滑，抱合力差，纤维末端容易浮出织物表面，形成绒毛，经摩擦，纤维纠缠在一起结成小球。由于强度高，弹性好，小球难于脱落，产生起球现象。抗起球整理第五章6、静电现象涤纶吸湿性低，表面具有较高的比电阻，当两物体接触、摩擦又立即分开后，涤纶表面易积聚大量电荷而不易逸散，产生静电静电的危害：染整加工困难，设备要加静电消除器；穿着不舒服、电击、火灾…克服静电的方法：两种纤维混纺生产抗静电纤维进行抗静电整理第五章7、燃烧性能燃烧性涤纶与火焰接触时能燃烧，伴随着纤维发生卷缩并熔融成珠而滴落。燃烧时产生黑烟且有芳香味，但火焰移去后燃烧很快终止。紧密的涤纶织物较易燃烧，尤其是涤纶与其它易燃纤维混纺的织物更是如此。第五章四、改性涤纶改性原理引入有空间阻碍的基团，降低结晶度引入第三单休，使规整性下降引入可与染料分子结合的基团，提高亲合力引入一定吸水性基团，改善吸湿性改变工艺条件，增加纤维中无定形区的含量第五章四、改性涤纶改性涤纶品种易染改性：阳离子可染聚酯纤维（CDP）抗静电改性涤纶抗起球涤纶吸水吸湿性涤纶超细纤维第五章作业P16812345第五章其它节请点击下列链接第三节——第六节