第四章通用高分子材料(二)

1、 熱塑性彈性體熱塑性彈性體是一種在常溫為橡膠高彈性、高溫下又能是一種在常溫為橡膠高彈性、高溫下又能塑化成型的高分子材料。它是不需要硫化的橡膠，被認(rèn)塑化成型的高分子材料。它是不需要硫化的橡膠，被認(rèn)為橡膠界有史以來最大的革命。為橡膠界有史以來最大的革命。熱塑性彈性體具有硫化橡膠的物理機(jī)械性能和軟質(zhì)塑料熱塑性彈性體具有硫化橡膠的物理機(jī)械性能和軟質(zhì)塑料的工藝加工性能。由于不需再像橡膠那樣經(jīng)過熱硫化，的工藝加工性能。由于不需再像橡膠那樣經(jīng)過熱硫化，因而使用簡單的塑料加工機(jī)械即可很容易地制成最終產(chǎn)因而使用簡單的塑料加工機(jī)械即可很容易地制成最終產(chǎn)品。品。 4.2.5 4.2.5 熱塑性彈性體結(jié)構(gòu)特征熱塑性彈

2、性體結(jié)構(gòu)特征1 1、交聯(lián)是可逆的、交聯(lián)是可逆的2 2、硬段和軟段、硬段和軟段3 3、微相分離結(jié)構(gòu)、微相分離結(jié)構(gòu) 彈性相提供類似橡膠的彈性和柔軟性，而硬彈性相提供類似橡膠的彈性和柔軟性，而硬相既提供剛性和強度，又提供熱可逆的約束形式，相既提供剛性和強度，又提供熱可逆的約束形式，這些約束形式在非動態(tài)硫化膠類這些約束形式在非動態(tài)硫化膠類TPETPE中還起到物理中還起到物理交聯(lián)點的作用，使彈性相象硫化橡膠一樣具有優(yōu)交聯(lián)點的作用，使彈性相象硫化橡膠一樣具有優(yōu)良的彈性和強度。良的彈性和強度。與橡膠相比，這些材料的其他優(yōu)勢有：與橡膠相比，這些材料的其他優(yōu)勢有： 加工工藝簡單，工序少，加工周期短，生產(chǎn)效率高，

3、可加工工藝簡單，工序少，加工周期短，生產(chǎn)效率高，可節(jié)省加工費用，降低最終產(chǎn)品的成本；節(jié)省加工費用，降低最終產(chǎn)品的成本； 加工助劑和配合劑較少，可節(jié)省產(chǎn)品質(zhì)量控制和檢測的加工助劑和配合劑較少，可節(jié)省產(chǎn)品質(zhì)量控制和檢測的費用；費用； 材料可反復(fù)使用，可以說生產(chǎn)中無廢料；材料可反復(fù)使用，可以說生產(chǎn)中無廢料； 產(chǎn)品尺寸精度高，質(zhì)量輕。產(chǎn)品尺寸精度高，質(zhì)量輕。SBS樹脂是用陰離子聚合法制得的苯乙烯和丁二烯的三嵌段共聚物。其分子鏈的中段是聚丁二烯，兩端是聚苯乙烯，SBS具有兩相結(jié)構(gòu)，橡膠相PB連續(xù)相，PS形成微區(qū)分散在橡膠相中，起物理交聯(lián)作用。4.2.6微孔高分子材料內(nèi)部具有大量微小氣孔的一類高分子材料稱

4、為微孔高分子材料。以樹脂為基體的稱泡沫塑料以生膠或乳膠為基體的稱為泡沫橡膠微孔高分子材料具有質(zhì)輕、絕熱、吸音、防震、耐潮濕、耐腐蝕等優(yōu)良特性。主要用作保溫材料、隔音材料、防震材料以及坐墊和床墊等。4.3 4.3 纖維纖維 凡能保持長度比本身直徑大凡能保持長度比本身直徑大100100倍的均勻條倍的均勻條狀或絲狀的高分子材料均稱狀或絲狀的高分子材料均稱纖維纖維。 它可分為它可分為天然纖維天然纖維（如羊毛、蠶絲、棉花、如羊毛、蠶絲、棉花、麻等）麻等）和和化學(xué)纖維化學(xué)纖維。 人造纖維人造纖維：是以天然聚合物如纖維素和蛋白：是以天然聚合物如纖維素和蛋白質(zhì)等改性而成，如粘膠纖維、醋酸纖維、蛋質(zhì)等改性而成，

5、如粘膠纖維、醋酸纖維、蛋白質(zhì)纖維等；白質(zhì)纖維等； 合成纖維合成纖維：是由合成的聚合物經(jīng)紡絲而成，：是由合成的聚合物經(jīng)紡絲而成，如聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維（滌綸）、聚如聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維（滌綸）、聚酰胺（錦綸）、聚乙烯醇縮甲醛（維綸）、酰胺（錦綸）、聚乙烯醇縮甲醛（維綸）、聚丙烯（丙綸）、聚丙烯腈（腈綸）、聚氯聚丙烯（丙綸）、聚丙烯腈（腈綸）、聚氯乙?。染]）、聚氨酯彈性體纖維（氨綸）、乙?。染]）、聚氨酯彈性體纖維（氨綸）、芳香族聚酰胺纖維（芳香族聚酰胺纖維（Kevlar）等。）等?；瘜W(xué)纖維是化學(xué)纖維是人造纖維人造纖維和和合成纖維合成纖維的總稱的總稱4.3.2纖維的制備工藝?yán)w維的制備工藝

6、生產(chǎn)工序生產(chǎn)工序紡絲熔體或溶液的制備 紡絲 后加工紡絲是纖維生產(chǎn)過程的核心工序，對纖維的結(jié)紡絲是纖維生產(chǎn)過程的核心工序，對纖維的結(jié)構(gòu)及性能有重要影響。構(gòu)及性能有重要影響。根據(jù)紡絲前原料的狀態(tài)的不同，將紡絲分為根據(jù)紡絲前原料的狀態(tài)的不同，將紡絲分為熔熔體紡絲和溶液紡絲。體紡絲和溶液紡絲。溶液紡絲中，由于凝固機(jī)理不同，又分為溶液紡絲中，由于凝固機(jī)理不同，又分為濕法濕法紡絲和干法紡絲。紡絲和干法紡絲。纖維的后處理纖維的后處理1、短纖維的后處理，包括集束、牽伸、水洗、短纖維的后處理，包括集束、牽伸、水洗、 上上油、干燥、熱定型、卷曲、切斷、打包等。油、干燥、熱定型、卷曲、切斷、打包等。集束：集束：將紡

7、制出的若干絲束合并成一定粗細(xì)的大股絲束。將紡制出的若干絲束合并成一定粗細(xì)的大股絲束。熱定型：熱定型：進(jìn)一步調(diào)整已經(jīng)牽伸纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步調(diào)整已經(jīng)牽伸纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。上油上油：使纖維表面覆上一層油膜，賦予纖維平滑柔軟的手感，：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金屬間的摩擦，使加工過程順利進(jìn)行，降低纖維間或纖維與金屬間的摩擦，使加工過程順利進(jìn)行，并使其濕度增加，改善纖維的抗靜電性能。并使其濕度增加，改善纖維的抗靜電性能。切斷切斷：將纖維切割成規(guī)定長度的短段，以使合成纖維在紡絲：將纖維切割成規(guī)定長度的短段，以使合成纖維在紡絲加工過程中適應(yīng)混紡的棉、毛等天然纖維的長

8、度和紡絲加加工過程中適應(yīng)混紡的棉、毛等天然纖維的長度和紡絲加工設(shè)備的特殊需要。工設(shè)備的特殊需要。2、長絲加工、長絲加工長絲加工包括拉伸、加捻、復(fù)捻、熱定型、絡(luò)絲、分級、包長絲加工包括拉伸、加捻、復(fù)捻、熱定型、絡(luò)絲、分級、包裝等裝等 加捻（長絲獨有）加捻（長絲獨有）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，避免在紡織加工時發(fā)生斷頭或紊亂現(xiàn)象，并密地抱合，避免在紡織加工時發(fā)生斷頭或紊亂現(xiàn)象，并使纖維的斷裂強度提高。使纖維的斷裂強度提高。 絡(luò)絲絡(luò)絲：將經(jīng)過壓洗、定型后的纖維在絡(luò)絲機(jī)上由有孔的：將經(jīng)過壓洗、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，形成雙斜面寶塔

9、形式，以便運輸絲筒退繞至錐形筒管，形成雙斜面寶塔形式，以便運輸和紡織加工。和紡織加工。3、彈力絲加工、彈力絲加工4、膨體紗加工、膨體紗加工以腈綸為主，利用其熱塑性制得的具有膨松性的紗線。以腈綸為主，利用其熱塑性制得的具有膨松性的紗線。4.3.3 4.3.3 天然纖維和人造纖維天然纖維和人造纖維4.3.3.14.3.3.1天然纖維天然纖維植物纖維主要是棉纖維和麻纖維植物纖維主要是棉纖維和麻纖維動物纖維主要是羊毛和蠶絲動物纖維主要是羊毛和蠶絲（1 1）棉纖維強度較低，延伸率較低，但濕強度較高。）棉纖維強度較低，延伸率較低，但濕強度較高。（2 2）麻纖維組成與棉纖維相似，干、濕強度高，延伸率較）麻纖

10、維組成與棉纖維相似，干、濕強度高，延伸率較低，初始模量高；耐腐蝕性好低，初始模量高；耐腐蝕性好 。（3 3）毛纖維彈性好，吸濕率較高，耐酸性好。但強度低，）毛纖維彈性好，吸濕率較高，耐酸性好。但強度低，耐熱性和耐堿性較差。耐熱性和耐堿性較差。4.3.3.2 人造纖維人造纖維是以天然聚合物為原料，經(jīng)過化學(xué)處理與機(jī)械加工而制得的化學(xué)纖維。具有與天然纖維相似的性能，有良好的吸濕性，透氣性和染色性，手感柔軟，富有光澤。人造纖維按化學(xué)組成可分為：再生纖維素纖維，纖維素酯纖維，再生蛋白質(zhì)纖維1、黏膠纖維粘膠纖維粘膠纖維以天然纖維如木質(zhì)纖維、棉纖維、禾本以天然纖維如木質(zhì)纖維、棉纖維、禾本科植物纖維（如甘蔗渣

11、、蘆葦、麥桿等）為原料，科植物纖維（如甘蔗渣、蘆葦、麥桿等）為原料，經(jīng)纖維素黃酸酯溶液以濕法紡絲制成的。經(jīng)纖維素黃酸酯溶液以濕法紡絲制成的。 粘膠纖維的性質(zhì)與棉極為相似，吸濕、透氣、易粘膠纖維的性質(zhì)與棉極為相似，吸濕、透氣、易染色、抗靜電、易于紡織加工，制成的織物花色染色、抗靜電、易于紡織加工，制成的織物花色鮮艷，穿著舒適。鮮艷，穿著舒適。 但粘膠纖維的的濕態(tài)強度大大低于干態(tài)強度，且但粘膠纖維的的濕態(tài)強度大大低于干態(tài)強度，且縮水性較大，纖維吸水后膨化，織物在水中易變縮水性較大，纖維吸水后膨化，織物在水中易變硬。硬。 粘膠纖維應(yīng)用廣泛，其長絲稱為粘膠纖維應(yīng)用廣泛，其長絲稱為人造絲人造絲，可織成各

12、種平滑柔軟的絲織品，毛型短纖可織成各種平滑柔軟的絲織品，毛型短纖維俗稱維俗稱人造毛，人造毛，是毛紡廠重要的原料，棉是毛紡廠重要的原料，棉型粘膠短纖維俗稱型粘膠短纖維俗稱人造棉人造棉，可織成各種色，可織成各種色彩絢麗的人造棉布。彩絢麗的人造棉布。2、醋酯纖維 以醋酸纖維素為原料經(jīng)紡絲制得的人造纖維。醋酯纖維分為二型醋酯纖維和三醋酯纖維兩類。通常醋酯纖維即指二型醋酯纖維。 3、銅銨纖維 (1) 制備制備：將純凈的纖維素溶于氫氧化銅的氨溶液中，再經(jīng)混紡而成。 (2) 特性特性：顏色潔白，光澤悅目，手感柔軟，絲質(zhì)感強，相對密度1.5，斷裂強度1.592.39 cN/dtex 。伸長率（10%17%）與

13、蠶絲相仿，定長纖維的伸長率30%38%，優(yōu)于羊毛。回潮率低于粘膠纖維，彈性和耐皺性較好。以“銅氨絲”等商品聞名。制造成本比粘膠纖維高些，但強度勝過粘膠纖維，對節(jié)能和環(huán)保方面有利。 (3) 用途用途：產(chǎn)品主要形式為長絲，常用于制作高級仿絲織品物。4、再生蛋白質(zhì)纖維是以動物或植物蛋白質(zhì)為原料制成。主要品種有酪蛋白纖維、大豆蛋白質(zhì)纖維、玉米蛋白質(zhì)纖維、花生蛋白質(zhì)纖維等。其物理和化學(xué)性質(zhì)與羊毛相近似，染色性很好。但強度一般較低，濕態(tài)強度更差，因而應(yīng)用不廣泛。通常切斷成斷纖維，可在毛紡機(jī)上純紡或與羊毛、粘膠短纖維和錦綸短纖維等混紡。4.3.4合成纖維合成纖維具有優(yōu)良的物理、機(jī)械性能和化學(xué)性能，如強度高、

14、密度小、彈性高、耐磨性好、吸水性低、保暖性好、耐酸堿性好、不會發(fā)霉或蟲蛀等。某些特種合成纖維還有耐高溫、耐輻射、高彈力、高模量等特殊性能。4.3.4.1聚酰胺纖維 聚酰胺纖維是指分子鏈中含有酰胺鍵的一聚酰胺纖維是指分子鏈中含有酰胺鍵的一類合成纖維。類合成纖維。 聚酰胺及錦綸、尼龍、卡普龍，是世界上聚酰胺及錦綸、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。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)化生產(chǎn)及應(yīng)聚酰胺的品種很多，目前工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用最廣泛的是用最廣泛的是PA6和和PA66，PA1010是我國是我國的特有品種。的特有品種。 PA6在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中大多采用以己內(nèi)

15、酰在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中大多采用以己內(nèi)酰胺為原料，經(jīng)開環(huán)水解聚合制得。胺為原料，經(jīng)開環(huán)水解聚合制得。PA66是是將己二胺和己二酸反應(yīng)生成將己二胺和己二酸反應(yīng)生成66鹽，然后進(jìn)鹽，然后進(jìn)行縮聚而得。行縮聚而得。 聚酰胺纖維目前大多采用切片熔融紡絲法，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。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好耐磨性好：為所有紡織纖維中耐磨性最好的品種；的品種； 強度高，耐沖擊性能好；強度高，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4

16、.3.4.2聚酯纖維聚酯纖維 聚酯纖維通常是指聚對苯二甲酸乙二酯聚酯纖維通常是指聚對苯二甲酸乙二酯（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，是以對本二甲酸二達(dá)克綸、帝特綸等，是以對本二甲酸二甲酯、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步驟而得。紡絲和纖維后加工等四個步驟而得。 聚酯纖維常采用熔體紡絲法，可分為切片聚酯纖維常采用熔體紡絲法，可分為切片紡絲和直接紡絲。紡絲和直接紡絲。 目前，聚酯短纖維

17、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)；而即將聚合釜中的熔體直接送入紡絲機(jī)；而聚酯長絲多采用切片紡絲法。聚酯長絲多采用切片紡絲法。 PET的軟化點的軟化點230240，熔點范圍，熔點范圍255264，纖維級，纖維級PET樹脂的相對分子樹脂的相對分子質(zhì)量為質(zhì)量為150002000，特性粘度通常為，特性粘度通常為0.620.68dL/g。 PET分子中含有酯基，易發(fā)生水解，故在分子中含有酯基，易發(fā)生水解，故在紡絲時應(yīng)嚴(yán)格控制水分含量。紡絲時應(yīng)嚴(yán)格控制水分含量。 彈性好：其彈性接近于羊毛，耐皺性超彈性好：其彈性接近于羊毛，耐皺性超過其它纖維；過其它纖

18、維； 強度大：干態(tài)強度和濕態(tài)強度接近；強度大：干態(tài)強度和濕態(tài)強度接近； 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：濕強度下降少，織物易洗快吸濕性低：濕強度下降少，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4.3.4.3聚丙烯腈纖維聚丙烯腈纖維 聚丙烯腈（聚丙烯腈（PAN）簡稱腈綸，為目前世界）簡稱腈綸，為目前世界上產(chǎn)量僅次于聚酯纖維和聚酰胺纖維的第上產(chǎn)量僅次于聚酯纖維和聚酰胺纖維的第三大品種的纖維材料。三大品種的纖維材料。 聚丙烯腈在加熱下既不

19、軟化又不熔融，在聚丙烯腈在加熱下既不軟化又不熔融，在280300下分解，一般不能采用熔體紡下分解，一般不能采用熔體紡絲，而是采用溶液紡絲法。絲，而是采用溶液紡絲法。 柔軟性和保暖性好，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)良的耐霉菌和耐蟲蛀性。優(yōu)良的耐霉菌和耐蟲蛀性。聚丙烯腈的特性聚丙烯腈的特性4.3.4.4聚乙烯醇纖維聚乙烯醇纖維 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單體，經(jīng)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)行醇解反應(yīng)而得。