安徽理工大学 聚合物的回收利用 课件-----第9讲 废旧纤维的回收与利用

第9讲废旧纤维的回收与利用王斌废旧纤维在量上不及废旧塑料和橡胶，其主要来源是纤维制造厂和纺织厂的废纤维、边角料、废品纤维以及废旧纤维制品等。纤维种类比较多，有天然纤维（棉、麻、丝）和化学纤维（人造纤维和合成纤维），这里主要讨论合成纤维的循环利用。一、纤维的分类纤维是指柔韧、纤细，具有相当长度、强度、弹性和吸湿性的丝状物。大多数是不溶于水的有机高分子化合物，少数是无机物。根据来源可以分为天然纤维和化学纤维两大类。纤维天然纤维化学纤维纤维素纤维锦纶系列纤维蛋白质纤维涤纶系列纤维腈纶系列纤维聚乙烯醇系列纤维聚烯烃纤维含氯纤维耐高温纤维其他纤维二、纤维的特征高聚物的品种很多，但并不是所有高聚物都能用于纺丝，而是具有如下特征的高聚物都能进行纺丝。成纤高聚物均为线型高分子用这类高分子纺制的纤维能沿纤维纵轴方向拉伸而有序排列。当纤维受到拉力时，大分子能同时承受作用力，使纤维具有较高的拉伸强度和适宜的延伸度及其他物理力学性能。成纤维高聚物具有适宜的相对分子质量线型高聚物分子链的长度对纤维的物理-力学性能影响很大，尤其是对纤维的机械强度、耐热性和溶解性的影响更大。相对分子质量的高低均不好，高者不易加工，低者性能不好。常见的主要成纤高聚物的相对分子质量如下表所示。高聚物相对分子质量高聚物相对分子质量聚酰胺-6或-66聚酯聚丙烯腈16000-2200016000-2000050000-80000聚乙烯醇全同聚丙烯60000-80000180000-300000成纤高聚物的分子链间必须有足够的次价力高聚物的物理-力学性能与次价力有密切关系。分子间次价力越大，纤维的强度越高，次价力大于20.92kJ/mol的高聚物适宜作纤维材料。成纤高聚物应具有可溶性和熔融性只有这样才能将高聚物溶解或熔融成溶液或熔体，再经纺丝、凝固或冷却形成纤维，否则就不能进行纺丝。三、聚酯纤维（涤纶）聚酯是制造聚酯纤维、涂料、薄膜及工程塑料的原料，是由饱和的二元酸与二元醇通过缩聚反应制得的一类线性高分子缩聚物。这类缩聚物的品种因随使用原料或中间体而异，故品种繁多数不胜数。但所有品种均有一个共同特点，就是其大分子的各个链节间都是以酯基“－COO－”相联，所以把这类缩聚物通称为聚酯。以聚酯为基础制得的纤维称为涤纶，是三大合成纤维（涤纶、锦纶、腈纶）之一，是最主要的合成纤维。（一）、主要原料1．对苯二甲酸（TPA）2．对苯二甲酸二甲酯（DMT）3．乙二醇4．环氧乙烷（二）、生产工艺1、酯交换法连续生产聚酯工艺2、直接酯化聚酯生产工艺（三）、聚酯纤维的性能聚酯纤维一般为乳白色，相对密度为1.38～1.40，回潮率很低，具有易洗快干的特性。在纺织时，容易产生静电，其纺织品在使用过程中易积累静电荷而吸灰尘。聚酯纤维的熔点为255～265℃，软化温度230～240℃。遇明火能燃烧，有黑烟并有芳香气味，离火后自息。聚酯纤维在承受外力时不易发生变形，纺织品尺寸稳定性好。耐磨性仅次于聚酰胺纤维。在室温下，聚酯纤维能耐弱酸、弱碱和强酸，但不耐强碱；对丙酮、苯、卤代烃等有机溶剂较稳定，但在酚类及酚类与卤代烃的混合溶剂中能溶胀。（四）、聚酯纤维的用途即可以纯纺也或以与其他纤维混纺制成各种机织物和针织物。聚酯长丝可用于织造薄纱女衫、帷幕窗帘等，与其他纤维混纺可制成各种棉型、毛型及中长纤维纺织品。聚酯纤维在工业上可作为轮胎帘子线、制作运输带、篷帆、绳索等。四、锦纶纤维锦纶纤维是以聚酰胺基础制得的纤维，是三大合成纤维之一，也是一种主要的合成纤维。聚酰胺又是制造薄膜及工程塑料的原料，是由饱和的二元酸与二元胺通过缩聚反应制得的一类线性高分子缩聚物。常见的这类缩聚物有聚酰胺-6、聚酰胺-66，约占聚酰胺产量的90%。共同特点，就是其大分子的各个链节间都是以酰胺基“－CONH－”相联，所以把这类缩聚物通称为聚酰胺或尼龙。（一）聚酰胺-6（锦纶-6）的生产聚酰胺-6纤维的商品名称是锦纶、尼龙-6、卡普隆等，是由已内酰胺或氨基已酸经缩聚反应而制得的一种合成纤维。（二）、聚酰胺-66（锦纶-66）的生产聚酰胺-66是已二酸与已二胺的缩聚物，是最早实现工业生产的聚酰胺品种，也是产量最大的聚酰胺。（三）聚酰胺纤维的性能与用途聚酰胺纤维具有耐磨性好、耐疲劳强度和断裂强度高、抗冲击负荷性能优异、容易染色及与橡胶的附着力好等突出性能，因此，聚酰胺纤维多用于作衣料和轮胎帘子线，其产量仅次于聚酯纤维，居第二位。五、腈纶纤维腈纶纤维学名聚丙烯腈纤维，是三大合成纤维之一。一般是以丙烯腈为主要单体（含量大于85%）与少量其他单体共聚而得的。由于在外观、手感、弹性、保暖性等方面类似羊毛，所以有“合成羊毛”之称。用途广泛，原料丰富，发展速度很快。（一）主要原料1．主要单体——丙烯腈2．其他单体商品聚丙烯腈纤维大多数是以丙烯腈为主体的三元共聚物。工业生产中主要以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醋酸乙烯酯等为第二单体，可纺制成具有适当弹性的合成纤维——腈纶纤维。（二）丙烯腈共聚物的纺丝由于丙烯腈共聚物受热时即不熔化又不熔融，所以只能采用溶液纺丝法——干法及湿法纺丝。其中干法纺丝主要生产长丝，湿法主要生产短丝。1、以硫氰酸钠溶液为溶剂的湿法纺丝2、以二甲基甲酰胺为溶剂的干法纺丝（三）聚丙烯腈及纤维的性能及用途1．聚丙烯腈的性能聚丙烯腈不溶于一般的溶剂，并具有很高的软化点，不能用熔融纺丝法纺丝。工业上采用的是强极性溶剂或浓无机盐溶液。含有85%以上的丙烯腈共聚物，大分子间的极性虽然有所下降，但仍保持聚丙烯腈原有的基本特性。聚丙烯腈在酸或碱的作用下将部分或全部皂化生成聚丙烯酰胺或聚丙烯酸盐。通过共聚、混合纺丝、复合纺丝等方法可以改进聚丙烯腈纤维的染色性、耐热性、蓬松性与提高回弹性等性能。2．聚丙烯腈纤维的主要用途由于聚丙烯纤维具有优良的耐光、耐气候性，所以除作衣着及毛毯之外，最适宜作室外织物，如帐篷、苫布等。将聚丙烯腈纤维（共聚组分尽量少）经过高温处理可以得到碳纤维和石墨纤维。如在200℃左右的空气中保持一定时间，使其碳化，可以获得含碳93%左右的耐高温1000℃的碳纤维。若在2500～3000℃下继续进行热处理，可以获得分子结构为六方晶格的石墨纤维。石墨纤维是目前已知的热稳定性最好的纤维之一，可耐3000℃的高温。在高温下能经久不变形，并具有很高的化学稳定性，良好的导电性和导热性。因此，碳纤维是宇宙飞行、火箭、喷气技术以及工业一耐高温、防腐蚀领域的良好材料。在医疗上，还可以用于人工肋骨和肌腱韧带等。