纖維材料PPT課件

1、一、概述 1. 纖維的分類(lèi) 纖維：長(zhǎng)徑比很大，并具有一定柔韌性的纖細(xì)物質(zhì)。 紡織纖維包括天然纖維（如羊毛、蠶絲、棉花、麻等）和化學(xué)纖維（由聚合物等材料制成）。第1頁(yè)/共35頁(yè) 人造纖維：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、蛋白質(zhì)纖維等； 合成纖維：是由合成的聚合物經(jīng)紡絲而成，如聚對(duì)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）、聚丙烯（丙綸）、聚丙烯腈（腈綸）、聚氯乙稀（氯綸）、聚氨酯彈性體纖維（氨綸）、芳香族聚酰胺纖維（Kevlar）等?；瘜W(xué)纖維是人造纖維和合成纖維的總稱(chēng)第2頁(yè)/共35頁(yè)2. 成纖聚合物的基本性質(zhì) 通常，成纖聚合物具有以下一些

2、特性： a.a.成纖聚合物的分子為線性結(jié)構(gòu)，具有好的結(jié)晶性； b.b.用于溶液紡絲的聚合物可溶于溶劑中制成聚合物溶液，聚合物溶液或熔體具有適當(dāng)?shù)恼扯?；?頁(yè)/共35頁(yè) c.c.聚合物應(yīng)具有適當(dāng)高的相對(duì)分子質(zhì)量和較窄的相對(duì)分子質(zhì)量分布； d.d.聚合物分子鏈間具有較強(qiáng)的相互作用； e.e.成纖聚合物的玻璃化溫度高于其使用溫度，熔化溫度應(yīng)超過(guò)洗滌和燙熨溫度（100以上）。第4頁(yè)/共35頁(yè)3. 纖維的主要性能指標(biāo) a.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），1/101/10稱(chēng)為分特（克斯），單位符號(hào)dtexdtex 。1

3、000m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)。第5頁(yè)/共35頁(yè) 斷裂強(qiáng)度纖維在連續(xù)增加負(fù)荷的作用下，直至斷裂所能承受的最大負(fù)荷與纖維的線密度之比。 斷裂強(qiáng)度高，纖維在加工過(guò)程中不易斷頭、繞輥，紗線和織物牢度高；斷裂強(qiáng)度太高，纖維剛性增加，手感變硬。b. 斷裂強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率：第6頁(yè)/共35頁(yè) 斷裂伸長(zhǎng)率纖維在伸長(zhǎng)至斷裂時(shí)的長(zhǎng)度比原來(lái)長(zhǎng)度增加的百分?jǐn)?shù)。 斷裂伸長(zhǎng)率大，纖維的手感柔軟，在紡織加工時(shí)，毛絲、斷頭少；斷裂伸長(zhǎng)率過(guò)大，織物易變形。第7頁(yè)/共35頁(yè) 模量抵抗外力作用下形變能力的量度。 纖維的初始模量為纖維受拉伸而當(dāng)伸長(zhǎng)為原長(zhǎng)的1時(shí)

4、所需的應(yīng)力。它表征纖維對(duì)小形變的抵抗能力。 纖維的初始模量越大，越不易變形，在合成纖維中，滌綸的初始模量最大，腈綸次之，錦綸較小，故滌綸織物挺括，不易起皺，錦綸織物易起皺，保形性差。c.初始模量（彈性模量）第8頁(yè)/共35頁(yè) （1）長(zhǎng)絲：長(zhǎng)度以千米計(jì)的絲。 （2）短纖維：被切成幾厘米或十幾厘米長(zhǎng)的纖維。混紡織物不可能用長(zhǎng)絲制造，只有用短纖維與天然纖維或其它化學(xué)纖維的短纖維進(jìn)行混紡，才能得到混合良好的混紡織物。如用滌綸與棉花混紡得到的織物即“滌棉”，與羊毛混紡的織物叫“毛滌”。第9頁(yè)/共35頁(yè) （3）異形截面纖維：在合成纖維成型過(guò)程中，采用非圓形孔眼的噴絲板，可得不同截面形狀的纖維，用以改善纖維的

5、手感、回彈性等。如三角形截面的維綸光澤良好，不易沾塵土，其織物耐穿；五葉形截面的滌綸長(zhǎng)絲有類(lèi)似真絲的光澤，手感良好等。第10頁(yè)/共35頁(yè) （4）變形紗：經(jīng)過(guò)變形加工處理的絲和紗，如彈力絲和膨體紗。六大合成纖維： 氯綸（聚氯乙烯） 錦綸（尼龍6） 滌綸（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯） 腈綸（聚丙烯睛） 維綸（聚乙烯醇） 丙綸（聚丙烯）第11頁(yè)/共35頁(yè)4. 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。第12頁(yè)/共35頁(yè)二、

6、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。第13頁(yè)/共35頁(yè) 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；第14頁(yè)/共35頁(yè) （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183

7、0h，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。第15頁(yè)/共35頁(yè) （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。第16頁(yè)/共35頁(yè) 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。第17頁(yè)

8、/共35頁(yè) 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。第18頁(yè)/共35頁(yè) 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。第19頁(yè)/共35頁(yè) 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

9、棉，可織成各種色彩絢麗的人造棉布。第20頁(yè)/共35頁(yè)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。第21頁(yè)/共35頁(yè) 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。第22頁(yè)/共35頁(yè) PET的軟化點(diǎn)230240，熔點(diǎn)范圍255264，纖維級(jí)PET樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量為150002000，特性粘度通常

10、為0.620.68dL/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。第23頁(yè)/共35頁(yè) 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。聚酯纖維的性能第24頁(yè)/共35頁(yè)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。第25頁(yè)/共35頁(yè) PA6在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中大多采用以己內(nèi)酰胺

11、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。第26頁(yè)/共35頁(yè) 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。聚酰胺纖維的性能第27頁(yè)/共35頁(yè)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。第28頁(yè)/共35頁(yè) 聚丙烯腈在加熱下既不軟化又不熔融，在280300下分解，一次一般不能采用熔體紡絲，而是采用溶液紡絲法。第29頁(yè)/共35頁(yè) 柔軟性和保暖性好，外

12、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。聚丙烯腈的特性第30頁(yè)/共35頁(yè)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。第31頁(yè)/共35頁(yè) 聚乙烯醇的熔融溫度為220240，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。第32頁(yè)/共35頁(yè) 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)熱性差，具