高分子材料纖維材料

1、 纖維材料纖維材料一、一、 概述概述 纖維：纖維：長(zhǎng)徑比很大，并具有一定柔韌性長(zhǎng)徑比很大，并具有一定柔韌性的纖細(xì)物質(zhì)。的纖細(xì)物質(zhì)。 纖維包括纖維包括天然纖維天然纖維（如羊毛、蠶絲、棉（如羊毛、蠶絲、棉花、麻等）和花、麻等）和化學(xué)纖維化學(xué)纖維（由聚合物等材（由聚合物等材料制成）。料制成）。二、纖維的主要性能指標(biāo)二、纖維的主要性能指標(biāo) 1. 線密度（纖度）：線密度（纖度）： 線密度為表示纖維粗細(xì)程度的指標(biāo)。線密度為表示纖維粗細(xì)程度的指標(biāo)。 線密度線密度指一定長(zhǎng)度纖維所具有的重量，指一定長(zhǎng)度纖維所具有的重量，其單位名稱為其單位名稱為“tex”特（克斯）特（克斯），1/101/10稱為稱為分特（克斯）

2、，分特（克斯），單位符號(hào)單位符號(hào)dtexdtex 。1000m長(zhǎng)纖維重量的克數(shù)稱為長(zhǎng)纖維重量的克數(shù)稱為“特特”。 支數(shù)支數(shù)單位重量的纖維所具有的長(zhǎng)度。對(duì)單位重量的纖維所具有的長(zhǎng)度。對(duì)于同一種纖維，支數(shù)越高，纖維越細(xì)。于同一種纖維，支數(shù)越高，纖維越細(xì)。 2相對(duì)強(qiáng)度： 它的單位用（gf/den）、（N/tex）或（N/dtex）表示。即每旦、每特或分特纖維被拉斷時(shí)所能承受的最大力稱為相對(duì)強(qiáng)度。纖維的相對(duì)強(qiáng)度在干燥條件下測(cè)定者叫干強(qiáng)度，在濕潤(rùn)條件下測(cè)定者叫濕強(qiáng)度。 3 回彈率：回彈率： 把纖維拉伸到一定的伸長(zhǎng)率把纖維拉伸到一定的伸長(zhǎng)率（一般為（一般為25%），當(dāng)外力除去后，松弛一段），當(dāng)外力除去后，

3、松弛一段時(shí)間后（時(shí)間后（3060秒內(nèi)）測(cè)定形變恢復(fù)的程度秒內(nèi)）測(cè)定形變恢復(fù)的程度稱回彈率，以百分?jǐn)?shù)（稱回彈率，以百分?jǐn)?shù)（%）表示?；貜椔试剑┍硎??；貜椔试礁撸w維的耐疲勞性能越好。高，纖維的耐疲勞性能越好。 4 初始彈性模量初始彈性模量 是指纖維單位面積上產(chǎn)生是指纖維單位面積上產(chǎn)生單位形變所要的力，用公斤單位形變所要的力，用公斤/毫米毫米2（kgf/mm2）表示。可見(jiàn)，模量值越大，表明纖維變形越表示?？梢?jiàn)，模量值越大，表明纖維變形越困難。由于纖維的應(yīng)力困難。由于纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線僅僅在開(kāi)始應(yīng)變曲線僅僅在開(kāi)始的一段為直線，故初始彈性模量通常采用纖的一段為直線，故初始彈性模量通常采用纖維伸長(zhǎng)率為

4、在維伸長(zhǎng)率為在1%時(shí)的應(yīng)力表示。時(shí)的應(yīng)力表示。 5斷裂功斷裂功 纖維材料在外力作用下，拉伸至纖維材料在外力作用下，拉伸至斷裂時(shí)所作的功。為便于各種材料相互比較斷裂時(shí)所作的功。為便于各種材料相互比較常采用斷裂比功。它是指拉斷單位試樣常采用斷裂比功。它是指拉斷單位試樣(1cm長(zhǎng)的纖維長(zhǎng)的纖維)所需要的功。其數(shù)值大小代表了纖所需要的功。其數(shù)值大小代表了纖維材料的韌性和耐沖擊性。維材料的韌性和耐沖擊性。 6吸濕性吸濕性 纖維在纖維在20下、相對(duì)濕度為下、相對(duì)濕度為65%條件下平衡后，測(cè)定的含水量稱為吸濕率或條件下平衡后，測(cè)定的含水量稱為吸濕率或稱回潮率。稱回潮率。三、化學(xué)纖維的生產(chǎn)方法三、化學(xué)纖維的生

5、產(chǎn)方法 化學(xué)纖維的生產(chǎn)工藝流程主要包括紡絲化學(xué)纖維的生產(chǎn)工藝流程主要包括紡絲熔體和溶液的制備、紡絲及初生纖維的熔體和溶液的制備、紡絲及初生纖維的后加工。后加工。 目前，合成纖維的紡絲方法主要有兩大目前，合成纖維的紡絲方法主要有兩大類：類：熔體紡絲法和溶液紡絲法熔體紡絲法和溶液紡絲法，在溶液，在溶液紡絲法中，根據(jù)凝固方式的不同，又可紡絲法中，根據(jù)凝固方式的不同，又可分為分為濕法紡絲和干法紡絲濕法紡絲和干法紡絲兩種。兩種。五、高性能纖維五、高性能纖維 差別化纖維：一般泛指對(duì)常規(guī)化纖品種有所差別化纖維：一般泛指對(duì)常規(guī)化纖品種有所創(chuàng)新或具有某一特性的化學(xué)纖維，主要是改創(chuàng)新或具有某一特性的化學(xué)纖維，主要

6、是改進(jìn)服用性能。如易染性合成纖維、親水性纖進(jìn)服用性能。如易染性合成纖維、親水性纖維、高收縮纖維、異形纖維、變形紗等。維、高收縮纖維、異形纖維、變形紗等。 特種纖維：具有特殊的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)、特種纖維：具有特殊的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)、性能和用途，或具有特殊功能的化學(xué)纖性能和用途，或具有特殊功能的化學(xué)纖維的統(tǒng)稱，基本用于產(chǎn)業(yè)及尖端技術(shù)。維的統(tǒng)稱，基本用于產(chǎn)業(yè)及尖端技術(shù)。 耐高溫纖維耐高溫纖維 耐高溫纖維通常是指在耐高溫纖維通常是指在250300溫度范圍內(nèi)可長(zhǎng)期溫度范圍內(nèi)可長(zhǎng)期使用的纖維使用的纖維 具有在高溫下尺寸穩(wěn)定性好和物理力學(xué)性能變化小、具有在高溫下尺寸穩(wěn)定性好和物理力學(xué)性能變化小、軟化點(diǎn)或熱分解溫度高

7、等特點(diǎn)軟化點(diǎn)或熱分解溫度高等特點(diǎn) 耐高溫纖維可分無(wú)機(jī)耐高溫纖維和有機(jī)耐高溫纖維耐高溫纖維可分無(wú)機(jī)耐高溫纖維和有機(jī)耐高溫纖維 與無(wú)機(jī)耐高溫纖維相比，有機(jī)耐高溫纖維具有密度小、與無(wú)機(jī)耐高溫纖維相比，有機(jī)耐高溫纖維具有密度小、強(qiáng)度高、延伸度較大、柔軟性好、伸長(zhǎng)回彈率較高強(qiáng)度高、延伸度較大、柔軟性好、伸長(zhǎng)回彈率較高二、粘膠纖維粘膠纖維 粘膠纖維粘膠纖維以天然纖維如木質(zhì)纖維、棉以天然纖維如木質(zhì)纖維、棉纖維、禾本科植物纖維（如甘蔗渣、蘆纖維、禾本科植物纖維（如甘蔗渣、蘆葦、麥桿等）為原料，經(jīng)纖維素黃酸酯葦、麥桿等）為原料，經(jīng)纖維素黃酸酯溶液以濕法紡絲制成的。溶液以濕法紡絲制成的。 粘膠纖維的生產(chǎn)包括以下四

8、個(gè)過(guò)程：粘膠纖維的生產(chǎn)包括以下四個(gè)過(guò)程： （1）粘膠的制備：即漿粕的準(zhǔn)備、堿）粘膠的制備：即漿粕的準(zhǔn)備、堿纖維素的制備及老成、纖維素黃酸酯的纖維素的制備及老成、纖維素黃酸酯的制備（磺化）和溶解等。制備（磺化）和溶解等。 漿粕漿粕是將原料經(jīng)蒸煮、精選、漂白等預(yù)是將原料經(jīng)蒸煮、精選、漂白等預(yù)處理而得到的；處理而得到的； 老成老成是借空氣的氧化作用，使堿纖維素是借空氣的氧化作用，使堿纖維素分子鏈斷裂，聚合度下降，以達(dá)到適當(dāng)分子鏈斷裂，聚合度下降，以達(dá)到適當(dāng)調(diào)整粘膠粘度的目的；調(diào)整粘膠粘度的目的； 磺化磺化是使難溶解的纖維素變成可溶性的是使難溶解的纖維素變成可溶性的纖維素黃酸酯，以便進(jìn)行濕法紡絲；纖維

9、素黃酸酯，以便進(jìn)行濕法紡絲； （2）粘膠的紡前準(zhǔn)備：包括粘膠的混）粘膠的紡前準(zhǔn)備：包括粘膠的混合、過(guò)濾、熟成、脫泡等。合、過(guò)濾、熟成、脫泡等。 熟成熟成是將粘膠在一定溫度下放置約是將粘膠在一定溫度下放置約1830h，以降低纖維素黃酸酯的酯化度。，以降低纖維素黃酸酯的酯化度。 （3）紡絲：粘膠經(jīng)過(guò)計(jì)量和紡前過(guò)濾）紡絲：粘膠經(jīng)過(guò)計(jì)量和紡前過(guò)濾后，通過(guò)噴絲孔形成多根粘膠細(xì)流，進(jìn)后，通過(guò)噴絲孔形成多根粘膠細(xì)流，進(jìn)入凝固浴而固化成絲條，再經(jīng)塑化拉伸入凝固浴而固化成絲條，再經(jīng)塑化拉伸和受絲卷取等過(guò)程。和受絲卷取等過(guò)程。 （4）纖維的后處理：包括纖維的水洗、）纖維的后處理：包括纖維的水洗、脫硫、漂白、酸洗、

10、上油、干燥等，長(zhǎng)脫硫、漂白、酸洗、上油、干燥等，長(zhǎng)絲要進(jìn)行加捻、絡(luò)絲、分級(jí)、包裝等加絲要進(jìn)行加捻、絡(luò)絲、分級(jí)、包裝等加工過(guò)程，短纖維則需經(jīng)切斷、開(kāi)松、打工過(guò)程，短纖維則需經(jīng)切斷、開(kāi)松、打包等。包等。 上油上油：使纖維表面覆上一層油膜，賦予纖：使纖維表面覆上一層油膜，賦予纖維平滑柔軟的手感，降低纖維間或纖維與維平滑柔軟的手感，降低纖維間或纖維與金屬間的摩擦，使加工過(guò)程順利進(jìn)行，并金屬間的摩擦，使加工過(guò)程順利進(jìn)行，并使其濕度增加，改善纖維的抗靜電性能。使其濕度增加，改善纖維的抗靜電性能。 加捻加捻的目的主要是使復(fù)絲中各根單纖維緊的目的主要是使復(fù)絲中各根單纖維緊密地抱合，避免在紡織加工時(shí)發(fā)生斷頭或密

11、地抱合，避免在紡織加工時(shí)發(fā)生斷頭或紊亂現(xiàn)象，并使纖維的斷裂強(qiáng)度提高。紊亂現(xiàn)象，并使纖維的斷裂強(qiáng)度提高。 絡(luò)絲絡(luò)絲：將經(jīng)過(guò)壓洗、定型后的纖維在絡(luò)：將經(jīng)過(guò)壓洗、定型后的纖維在絡(luò)絲機(jī)上由有孔的絲筒退繞至錐形筒管，絲機(jī)上由有孔的絲筒退繞至錐形筒管，形成雙斜面寶塔形式，以便運(yùn)輸和紡織形成雙斜面寶塔形式，以便運(yùn)輸和紡織加工。加工。 切斷切斷：將纖維切割成規(guī)定長(zhǎng)度的短段，：將纖維切割成規(guī)定長(zhǎng)度的短段，以使合成纖維在紡絲加工過(guò)程中適應(yīng)混以使合成纖維在紡絲加工過(guò)程中適應(yīng)混紡的棉、毛等天然纖維的長(zhǎng)度和紡絲加紡的棉、毛等天然纖維的長(zhǎng)度和紡絲加工設(shè)備的特殊需要。工設(shè)備的特殊需要。 粘膠纖維的性質(zhì)與棉極為相似，吸濕、粘

12、膠纖維的性質(zhì)與棉極為相似，吸濕、透氣、易染色、抗靜電、易于紡織加工，透氣、易染色、抗靜電、易于紡織加工，制成的織物花色鮮艷，穿著舒適。制成的織物花色鮮艷，穿著舒適。 但粘膠纖維的的濕態(tài)強(qiáng)度大大低于干態(tài)但粘膠纖維的的濕態(tài)強(qiáng)度大大低于干態(tài)強(qiáng)度，且縮水性較大，纖維吸水后膨化，強(qiáng)度，且縮水性較大，纖維吸水后膨化，織物在水中易變硬?？椢镌谒幸鬃冇?。 粘膠纖維應(yīng)用廣泛，其長(zhǎng)絲稱為人造絲，粘膠纖維應(yīng)用廣泛，其長(zhǎng)絲稱為人造絲，可織成各種平滑柔軟的絲織品，毛型短可織成各種平滑柔軟的絲織品，毛型短纖維俗稱人造毛，是毛紡廠重要的原料，纖維俗稱人造毛，是毛紡廠重要的原料，棉型粘膠短纖維俗稱人造棉，可織成各棉型粘膠短

13、纖維俗稱人造棉，可織成各種色彩絢麗的人造棉布。種色彩絢麗的人造棉布。三、聚酯纖維三、聚酯纖維 聚酯纖維通常是指聚對(duì)苯二甲酸乙二酯聚酯纖維通常是指聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（PET），為目前發(fā)展速度最快、產(chǎn)量），為目前發(fā)展速度最快、產(chǎn)量最大的合成纖維品種。最大的合成纖維品種。 聚酯纖維又稱滌綸，的確良，特麗綸、聚酯纖維又稱滌綸，的確良，特麗綸、達(dá)克綸、帝特綸等，是以對(duì)本二甲酸二達(dá)克綸、帝特綸等，是以對(duì)本二甲酸二甲酯、乙二醇為原料，經(jīng)酯交換、縮聚、甲酯、乙二醇為原料，經(jīng)酯交換、縮聚、紡絲和纖維后加工等四個(gè)步驟而得。紡絲和纖維后加工等四個(gè)步驟而得。 聚酯纖維常采用熔體紡絲法，可分為切聚酯纖維常采用熔體紡絲法

14、，可分為切片紡絲和直接紡絲。片紡絲和直接紡絲。 目前，聚酯短纖維大多采用直接紡絲法，目前，聚酯短纖維大多采用直接紡絲法，即將聚合釜中的熔體直接送入紡絲機(jī)；即將聚合釜中的熔體直接送入紡絲機(jī)；而聚酯長(zhǎng)絲多采用切片紡絲法。而聚酯長(zhǎng)絲多采用切片紡絲法。 PET的軟化點(diǎn)的軟化點(diǎn)230240，熔點(diǎn)范圍，熔點(diǎn)范圍255264，纖維級(jí)，纖維級(jí)PET樹(shù)脂的相對(duì)分樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量為子質(zhì)量為150002000，特性粘度通常，特性粘度通常為為0.620.68dL/g。 PET分子中含有酯基，易發(fā)生水解，故分子中含有酯基，易發(fā)生水解，故在紡絲時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制水分含量。在紡絲時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制水分含量。 彈性好：其彈性接近于羊毛

15、，耐皺性超彈性好：其彈性接近于羊毛，耐皺性超過(guò)其它纖維；過(guò)其它纖維； 強(qiáng)度大：干態(tài)強(qiáng)度和濕態(tài)強(qiáng)度接近；強(qiáng)度大：干態(tài)強(qiáng)度和濕態(tài)強(qiáng)度接近； 模量高：其初始模量為大規(guī)模生產(chǎn)的合模量高：其初始模量為大規(guī)模生產(chǎn)的合成纖維中最高者，故其織物的尺寸穩(wěn)定、成纖維中最高者，故其織物的尺寸穩(wěn)定、不變形；不變形； 吸濕性低：濕強(qiáng)度下降少，織物易洗快吸濕性低：濕強(qiáng)度下降少，織物易洗快干；干； 耐熱性好。耐熱性好。聚酯纖維的性能聚酯纖維的性能三、聚酰胺纖維 聚酰胺及錦綸、尼龍、卡普龍，是世界聚酰胺及錦綸、尼龍、卡普龍，是世界上最早投入工業(yè)化生產(chǎn)的合成纖維。上最早投入工業(yè)化生產(chǎn)的合成纖維。 聚酰胺的品種很多，目前工業(yè)化生

16、產(chǎn)及聚酰胺的品種很多，目前工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用最廣泛的是應(yīng)用最廣泛的是PA6和和PA66，PA1010是是我國(guó)的特有品種。我國(guó)的特有品種。 PA6在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中大多采用以己在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中大多采用以己內(nèi)酰胺為原料，經(jīng)開(kāi)環(huán)水解聚合制得。內(nèi)酰胺為原料，經(jīng)開(kāi)環(huán)水解聚合制得。PA66是將己二胺和己二酸反應(yīng)生成是將己二胺和己二酸反應(yīng)生成66鹽，鹽，然后進(jìn)行縮聚而得。然后進(jìn)行縮聚而得。 聚酰胺纖維目前大多采用切片熔融紡絲聚酰胺纖維目前大多采用切片熔融紡絲法，紡絲前，切片應(yīng)充分干燥。法，紡絲前，切片應(yīng)充分干燥。 耐磨性好：為所有紡織纖維中耐磨性最耐磨性好：為所有紡織纖維中耐磨性最好的品種；好的品種； 強(qiáng)度

17、高，耐沖擊性能好；強(qiáng)度高，耐沖擊性能好； 彈性高，耐疲勞性好，耐低溫性能良好；彈性高，耐疲勞性好，耐低溫性能良好； 吸濕率較低。吸濕率較低。聚酰胺纖維的性能聚酰胺纖維的性能四、聚丙烯腈纖維四、聚丙烯腈纖維 聚丙烯腈（聚丙烯腈（PAN）簡(jiǎn)稱腈綸，為目前世）簡(jiǎn)稱腈綸，為目前世界上產(chǎn)量?jī)H次于聚酯纖維和聚酰胺纖維界上產(chǎn)量?jī)H次于聚酯纖維和聚酰胺纖維的第三大品種的纖維材料。的第三大品種的纖維材料。 聚丙烯腈在加熱下既不軟化又不熔融，聚丙烯腈在加熱下既不軟化又不熔融，在在280300下分解，一次一般不能采下分解，一次一般不能采用熔體紡絲，而是采用溶液紡絲法。用熔體紡絲，而是采用溶液紡絲法。 柔軟性和保暖性好

18、，外觀和手感像羊毛；柔軟性和保暖性好，外觀和手感像羊毛； 耐光性和耐輻射性優(yōu)異；耐光性和耐輻射性優(yōu)異； 彈性模量高，保型性好；彈性模量高，保型性好； 化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性好；化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性好； 優(yōu)良的耐霉菌和耐蟲(chóng)蛀性。優(yōu)良的耐霉菌和耐蟲(chóng)蛀性。聚丙烯腈的特性聚丙烯腈的特性五、聚乙烯醇纖維五、聚乙烯醇纖維 聚乙烯醇（聚乙烯醇（PVA）又稱維綸、維尼綸。）又稱維綸、維尼綸。 工業(yè)上成纖用聚乙烯醇是以醋酸乙烯為工業(yè)上成纖用聚乙烯醇是以醋酸乙烯為單體，經(jīng)縮聚生成聚醋酸乙烯，然后進(jìn)單體，經(jīng)縮聚生成聚醋酸乙烯，然后進(jìn)行醇解反應(yīng)而得。行醇解反應(yīng)而得。 聚乙烯醇的熔融溫度為聚乙烯醇的熔融溫度為220240，在，在250以上完全分解變色，且沒(méi)有明顯以上完全分解變色，且沒(méi)有明顯的穩(wěn)定熔融態(tài)，故不能采用熔融法紡絲，的穩(wěn)定熔融態(tài)，故不能采用熔融法紡絲，而是采用溶液紡絲法生產(chǎn)纖維。濕法紡而是采用溶液紡絲法生產(chǎn)纖維。濕法紡絲法主要生產(chǎn)短纖維，干法紡絲主要生絲法主要生產(chǎn)短纖維，干法紡絲主要生產(chǎn)長(zhǎng)絲。產(chǎn)長(zhǎng)絲。 維綸短纖維的外觀形狀接近棉花，因此維綸短纖維的外觀形狀接近棉花，因此有有“合成棉花合成棉花”之稱，其長(zhǎng)絲則似蠶絲。之稱，其長(zhǎng)絲則似蠶絲。維綸的強(qiáng)度和耐磨性優(yōu)于棉花，吸濕率維綸的強(qiáng)度和耐磨性優(yōu)于棉花，吸濕率大，與棉花接近，導(dǎo)熱性差，具有良好大，與棉花接