高分子材料纖維材料

纖維材料一、概述纖維：長(zhǎng)徑比很大，并具有一定柔韌性的纖細(xì)物質(zhì)。纖維包括天然纖維（如羊毛、蠶絲、棉花、麻等）和化學(xué)纖維（由聚合物等材料制成）。二、纖維的主要性能指標(biāo)1.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—指一定長(zhǎng)度纖維所具有的重量，其單位名稱(chēng)為“tex”—特（克斯），1/10稱(chēng)為分特（克斯），單位符號(hào)dtex

。1000m長(zhǎng)纖維重量的克數(shù)稱(chēng)為“特”。支數(shù)—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)。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(chēng)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：把纖維拉伸到一定的伸長(zhǎng)率（一般為2~5%），當(dāng)外力除去后，松弛一段時(shí)間后（30～60秒內(nèi)）測(cè)定形變恢復(fù)的程度稱(chēng)回彈率，以百分?jǐn)?shù)（%）表示?；貜椔试礁?，纖維的耐疲勞性能越好。4．初始彈性模量是指纖維單位面積上產(chǎn)生單位形變所要的力，用公斤/毫米2（kgf/mm2）表示。可見(jiàn)，模量值越大，表明纖維變形越困難。由于纖維的應(yīng)力-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維伸長(zhǎng)率為在1%時(shí)的應(yīng)力表示。5．?dāng)嗔压w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常采用斷裂比功。它是指拉斷單位試樣(1cm長(zhǎng)的纖維)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。6．吸濕性纖維在20℃下、相對(duì)濕度為65%條件下平衡后，測(cè)定的含水量稱(chēng)為吸濕率或稱(chēng)回潮率。三、化學(xué)纖維的生產(chǎn)方法化學(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、紡絲及初生纖維的后加工。目前，合成纖維的紡絲方法主要有兩大類(lèi)：熔體紡絲法和溶液紡絲法，在溶液紡絲法中，根據(jù)凝固方式的不同，又可分為濕法紡絲和干法紡絲兩種。五、高性能纖維差別化纖維：一般泛指對(duì)常規(guī)化纖品種有所創(chuàng)新或具有某一特性的化學(xué)纖維，主要是改進(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。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)纖維的統(tǒng)稱(chēng)，基本用于產(chǎn)業(yè)及尖端技術(shù)。

耐高溫纖維

耐高溫纖維通常是指在250~300℃溫度范圍內(nèi)可長(zhǎng)期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、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)回彈率較高二、粘膠纖維粘膠纖維—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。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、堿纖維素的制備及老成、纖維素黃酸酯的制備（磺化）和溶解等。漿粕是將原料經(jīng)蒸煮、精選、漂白等預(yù)處理而得到的；老成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)調(diào)整粘膠粘度的目的；磺化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；（2）粘膠的紡前準(zhǔn)備：包括粘膠的混合、過(guò)濾、熟成、脫泡等。熟成是將粘膠在一定溫度下放置約18～30h，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)塑化拉伸和受絲卷取等過(guò)程。（4）纖維的后處理：包括纖維的水洗、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)、包裝等加工過(guò)程，短纖維則需經(jīng)切斷、開(kāi)松、打包等。上油：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(guò)程順利進(jìn)行，并使其濕度增加，改善纖維的抗靜電性能。加捻的目的主要是使復(fù)絲中各根單纖維緊密地抱合，避免在紡織加工時(shí)發(fā)生斷頭或紊亂現(xiàn)象，并使纖維的斷裂強(qiáng)度提高。絡(luò)絲：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，形成雙斜面寶塔形式，以便運(yùn)輸和紡織加工。切斷：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。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)強(qiáng)度，且縮水性較大，纖維吸水后膨化，織物在水中易變硬。粘膠纖維應(yīng)用廣泛，其長(zhǎng)絲稱(chēng)為人造絲，可織成各種平滑柔軟的絲織品，毛型短纖維俗稱(chēng)人造毛，是毛紡廠重要的原料，棉型粘膠短纖維俗稱(chēng)人造棉，可織成各種色彩絢麗的人造棉布。三、聚酯纖維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)量最大的合成纖維品種。聚酯纖維又稱(chēng)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。聚酯纖維常采用熔體紡絲法，可分為切片紡絲和直接紡絲。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)；而聚酯長(zhǎng)絲多采用切片紡絲法。PET的軟化點(diǎn)230～240℃，熔點(diǎn)范圍255～264℃，纖維級(jí)PET樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量為15000～2000，特性粘度通常為0.62～0.68dL/g。PET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。彈性好：其彈性接近于羊毛，耐皺性超過(guò)其它纖維；強(qiáng)度大：干態(tài)強(qiáng)度和濕態(tài)強(qiáng)度接近；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、不變形；吸濕性低：濕強(qiáng)度下降少，織物易洗快干；耐熱性好。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)化生產(chǎn)及應(yīng)用最廣泛的是PA6和PA66，PA1010是我國(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66鹽，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好的品種；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；吸濕率較低。聚酰胺纖維的性能四、聚丙烯腈纖維聚丙烯腈（PAN）簡(jiǎn)稱(chēng)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，在280～300℃下分解，一次一般不能采用熔體紡絲，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；耐光性和耐輻射性優(yōu)異；彈性模量高，保型性好；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。聚丙烯腈的特性五、聚乙烯醇纖維聚乙烯醇（PVA）又稱(chēng)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)縮聚生成聚醋酸乙烯，然后進(jìn)行醇解反應(yīng)而得。聚乙烯醇的熔融溫度為220～240℃，在250℃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，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，干法紡絲主要生產(chǎn)長(zhǎng)絲。維綸短纖維的外觀形狀接近棉花，因此有“合成棉花”之稱(chēng)，其長(zhǎng)絲則似蠶絲。維綸的強(qiáng)度和耐磨性優(yōu)于棉花，吸濕率大，與棉花接近，導(dǎo)熱