化學(xué)纖維概論第一章

化學(xué)纖維概論第一章第1頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月主編簡介——肖長發(fā)

肖長發(fā)，教授，博士生導(dǎo)師。1953年出生，1977年大學(xué)畢業(yè)于天津紡織工學(xué)院，1982年研究生畢業(yè)于華東紡織工學(xué)院，分別于1987年～1990年和1995年～1996年在日本留學(xué)，先后獲工學(xué)碩士和博士學(xué)位，1995年晉升教授，曾擔任天津紡織工學(xué)院高分子教研室主任、材料科學(xué)系主任、1998年起擔任天津紡織工學(xué)院副院長、天津工業(yè)大學(xué)副校長職務(wù)。第2頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章總論總論：對纖維具有的共性加以討論。各論或個論：對每個品種單獨具體的討論。第3頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)化學(xué)纖維的發(fā)展狀況一、化學(xué)纖維的分類1、再生纖維

用天然高分子化合物為原料,經(jīng)化學(xué)處理和機械加工制得的纖維.2、合成纖維

用石油、天然氣、煤以及農(nóng)副產(chǎn)品為原料,經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)制成合成高聚物、再經(jīng)紡絲后處理等加工制得的纖維.第4頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月化纖主要品種表1-2

聚酰胺纖維、聚酯纖維、聚丙烯晴纖維、聚乙烯醇縮甲醛纖維是我國合成纖維的四大品種。此外聚丙烯纖維、聚氯乙烯纖維也有一定的產(chǎn)量。合成纖維的主要品種如下：

(1)按主鏈結(jié)構(gòu)可分碳鏈合成纖維，如聚丙烯纖維(丙綸)、聚丙烯腈纖維(腈綸)、聚乙烯醇縮甲醛纖維(維尼綸)；雜鏈合成纖維，如聚酰胺纖維(錦綸)、聚對苯二甲酸乙二酯(滌綸)等。第5頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

(2)按性能可分耐高溫纖維，如聚苯咪唑纖維；耐高溫腐蝕纖維，如聚四氟乙烯；高強度纖維，如聚對苯二甲酰對苯二胺；耐輻射纖維，如聚酰亞胺纖維；還有阻燃纖維、高分子光導(dǎo)纖維等。合成纖維的生產(chǎn)有三大工序：合成聚合物制備、紡絲成型、后處理。第6頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月二、世界化纖發(fā)展概況17世紀有人提出模仿蠶吐絲可制得纖維?！爸灰腥讼氲玫?，就有人做得到”。法國：查爾德內(nèi)特1884硝酸纖維素美國：卡洛澤斯1935年尼龍66英國：溫菲爾德1941滌綸德國：迪克遜與上合作第7頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月聚酰胺纖維是最早的合成纖維之一，其發(fā)明人是美國人卡洛澤斯?？鍧伤故且晃徊湃A出眾的青年化學(xué)家。在伊利諾斯大學(xué)和哈佛大學(xué)任教。1928年，他接受美國杜邦·德·奴姆爾公司的聘請，加入杜邦公司。1930年，當他對由乙二醇和癸二酸制成的聚酯進行實驗時，發(fā)現(xiàn)這種經(jīng)過加熱后的熔融聚合物能夠拉伸成長纖維狀細絲。更重要的是，他發(fā)現(xiàn)這種纖維即使冷卻之后，拉伸長度仍比最初的長度高幾倍此后，卡洛澤斯及其同事又研制成命名為聚合物“66”的聚酰胺。1935年，取名為“尼龍”的聚合物“66”在杜邦公司得到了廣泛的應(yīng)用。

第8頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月1941年，英國的J.R.溫菲爾德和J.T.迪克森以對苯二甲酸和乙二醇為原料在實驗室內(nèi)首先研制成功聚酯纖維，命名為特麗綸(Terylene)。1953年美國生產(chǎn)商品名為達可綸(Dacron)的聚酯纖維。隨后聚酯纖維在世界各國得到迅速發(fā)展。1960年聚酯纖維的世界產(chǎn)量超過聚丙烯腈纖維，1972年又超過聚酰胺纖維，成為合成纖維的第一大品種。第9頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月聚酯工藝路線有直接酯化法(PTA法)和酯交換法(DMT法)。PTA法具有原料消耗低、反應(yīng)時間短等優(yōu)勢，自80年代起己成為聚酯的主要工藝和首選技術(shù)路線。大規(guī)模生產(chǎn)線的為連續(xù)生產(chǎn)工藝，半連續(xù)及間歇生產(chǎn)工藝則適合中、小型多種生產(chǎn)裝置。PTA法連續(xù)工藝主要有德國吉瑪(Zimmer)公司、美國杜邦公司、瑞士伊文達(Inventa)公司和日本鐘紡(Konebo)公司等幾家技術(shù)。第10頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月新產(chǎn)品新技術(shù)方面：PTT(聚對苯二甲酸丙二酯)也是聚酯系列產(chǎn)品中最具發(fā)展前景的新成員。它兼具錦綸和滌綸的優(yōu)點，具有抗污性、化學(xué)穩(wěn)定性、回彈性和染色性，是一種較理想的紡織用新型熱塑性聚酯材料，是世界各國新世紀重點發(fā)展的新材料之一。

PTT也是早在1941年美國已合成了該材料并取得發(fā)明專利，但由于1.3丙二醇(PDO)單體來源困難，未工業(yè)化生產(chǎn)。第11頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月進入九十年代后，隨著世界聚酯的迅速發(fā)展以及合成技術(shù)提高，杜邦公司開發(fā)出利用生物酶催化制備PDO技術(shù)。Degusa公司也開發(fā)了丙烯醛技術(shù)路線制PDO，此外有以甘油為原料的生化及合成技術(shù)制PDO，環(huán)氧丙烷法制PDO技術(shù)路線。在PTT合成技術(shù)方面，PTA直接酯化法更優(yōu)于DMT酯交換法。PTT纖維制備仍采用熔融紡絲POY、DTY、BCF等技術(shù)。PTT的用途廣泛，主要用于工程塑料、體育用品、薄膜以及紡粘織物、地毯以及服用纖維等方面，具有極大的市場發(fā)展?jié)摿Α５?2頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月三、我國化纖發(fā)展概況

第一階段，1956——1965.粘膠、維綸、腈綸。北京有機化工廠1960年7月，中國首個大型粘膠纖維廠──保定化學(xué)纖維聯(lián)合廠(現(xiàn)保定天鵝化纖集團有限公司)建成投產(chǎn)，5000噸粘膠長絲的產(chǎn)能放到現(xiàn)在不算大，但它使過來人都記得，從上世紀60年代初開始，市面上可以見到化纖衣服這個稀罕玩意了；而在此之前，國人視“玻璃絲襪(即錦綸襪)”、“人造絲(即粘膠絲)頭巾”、“尼龍傘(即錦綸面料傘)”等視為珍物。第13頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月在那個物資奇缺的年代，買布需要布票。家里的布票要留到過年，才舍得用來做新衣服、新被子。孩子們特別盼望過年，除了壓歲錢之外，能穿新衣服是最大的誘惑。

第14頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月第二階段，1966——1980遼陽、上海、天津、四川四大化纖滌綸生產(chǎn)。70年代，國家決定大規(guī)模發(fā)展化纖，先后建設(shè)了四大化纖基地：上海金山、遼陽化纖、天津化纖和四川維尼龍廠。到70年代末，完整的紡織工業(yè)體系建立起來，大眾的衣著需求至此方告基本滿足。

第三階段，1981——1995儀征化纖等多個滌綸、錦綸和腈綸廠建成。第15頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月中國紡織工業(yè)協(xié)會的權(quán)威資料稱，到2007年，全國化學(xué)纖維產(chǎn)量2457萬噸，比1978年的28.46萬噸增長8533%，占世界總產(chǎn)量的1／3以上，雄居世界首位；如今，化纖已占我國紡織原料總用量的65%。作為我國出口最大宗的紡織品和服裝，2007年1756億美元出口總值中，有1／3以上是化纖織物和服裝所創(chuàng)。第16頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月生活中無處不在，化纖卓異性能受到追捧傳統(tǒng)化纖不透氣、易起靜電、吸濕性差的特性正在改變，用新技術(shù)做出的新化纖賦予了這一服裝面料全新的概念，將傳統(tǒng)化纖的圓形截面變成四葉形，等于纖維間有4個通道，能產(chǎn)生良好的“毛細效應(yīng)”。用來制成服裝，穿著的舒適和通透感遠遠好于純棉。多異、復(fù)合、共聚共混、納米、細旦和超細、分頁技術(shù)等制造新化纖的多種技術(shù)途徑，比如已在國內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的超極細纖維，以共混法制成，每一克長度達到兩萬公里，相當于上海到紐約的距離，具有天然纖維無法比的卓越性能。第17頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月天然纖維的性能總是有限的，而時裝的個性化追求則是無限的，這就必須依仗化纖的種種差別化功能。隨著生活質(zhì)量的提高和觀念的更新，人們又開始回歸自然、天然材料，但化纖也沒有一成不變，化纖材料正在朝仿天然甚至超天然功能方向發(fā)展，比如吸濕、透氣、防靜電、防紫外線等。

第18頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)化學(xué)纖維的常用基本概念

一、長絲filamentyarn

化學(xué)纖維形態(tài)的一類。在化纖制造過程中，紡絲流體連續(xù)從噴絲孔擠出，經(jīng)空氣冷卻或在凝固浴中凝固成絲，成為連續(xù)不斷的絲條，然后再經(jīng)拉伸、加捻，或變形等后加工工序以供進一步加工應(yīng)用。這樣所制得的長度達幾千米或幾萬米的纖維。長絲可分單絲、復(fù)絲和簾線絲三種。單絲又分單孔絲、少孔絲和鬃絲。第19頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月二、短纖維（staplefiber）

又稱切段纖維。

化學(xué)纖維長纖維束被切斷或拉斷成相當于各種天然纖維長度的纖維。棉型短纖維：25—38mm1.3-1.7dtex毛型短纖維：70-150mm3.3-7.7dtex中長纖維：51-76mm2.2-3.3dtex第20頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

三、絲束tow用來切斷成短纖維或經(jīng)牽切法而制成化學(xué)纖維束。由大量的單纖維匯集而成

四、異形纖維Shapedfiber用非圓形噴絲孔或中空噴絲孔紡制的纖維第21頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

五、復(fù)合纖維compositefiber

復(fù)合纖維是指由兩種或兩種以上聚合物，或具有不同性質(zhì)的同一聚合物，經(jīng)復(fù)合紡絲法制成的化學(xué)纖維?；蛟唬豪w維截面含有兩種或兩種以上不相混合聚合物的纖維。有并列型、皮芯型(同芯或偏芯)、天星型、多芯型或海島型等復(fù)合纖維。

第22頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月六、變形絲texturedyarn

將長絲經(jīng)不同的變形加工方法，改變其外關(guān)、幾何形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與性能而形成的絲叫做變形絲。彈力絲膨體紗七、超細纖維Superfinefiber

一般把纖度0.3旦（直徑5微米）以下的纖維稱為超細纖維。國外已制出0.00009旦的超細絲，如果把這樣一根絲從地球拉到月球，其重量也不會超過5克。我國目前已能生產(chǎn)0.13－0.3旦的超細纖維。

第23頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

超細纖維由于纖度極細，大大降低了絲的剛度，作成織物手感極為柔軟，纖維細還可增加絲的層狀結(jié)構(gòu)，增大比表面積和毛細效應(yīng)，使纖維內(nèi)部反射光在表面分布更細膩，使之具有真絲般的高雅光澤，并有良好的吸濕散濕性。用超細纖維作成服裝，舒適、美觀、保暖、透氣，有較好的懸垂性和豐滿度，在疏水和防污性方面也有明顯提高，利用比表面積大及松軟特點可以設(shè)計不同的組織結(jié)構(gòu)使之更多地吸收陽光熱能或更快散失體溫起到冬暖夏涼的作用。

第24頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月八、差別化纖維differentialfiber

差別化纖維一詞來源于日本，它是指對常規(guī)品種化纖有所創(chuàng)新或具有某一特性的化學(xué)纖維。差別化纖維以改進織物服用性能為主，主要用于服裝和裝飾織物。差別化纖維主要通過對化學(xué)纖維的化學(xué)改性或物理變形制得，。

有抗菌、防臭、熒光、防水等品種繁多。第25頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月九、特種纖維specialfiber

特種纖維是具有特殊的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)、性能和用途的化學(xué)纖維。

高性能纖維Highperformancefiber指具有高強度、高模量和耐高溫、耐強腐蝕、耐輻射、耐化學(xué)藥品的纖維?？傊?，不易被破壞。功能纖維Functionfiber指除一般纖維所具有的物理機械性能以外,還具有某種特殊功能的新型纖維。比如說:纖維具有衛(wèi)生保健功能(抗菌、殺螨、理療及除異味等);防護功能(防輻射、抗靜電、抗紫外線等)等。第26頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)化學(xué)纖維的主要品質(zhì)指標一、線密度Lineardensity特、分特；旦；公支。1000米長的纖維具有的克數(shù)稱為“特數(shù)”。

特：1000米長的纖維所具有的重量(用克表示)。分特：10000米長的纖維所具有的重量(用克表示)。

纖維重量(克)

特

數(shù)＝──────×1000

纖維長度(米)

第27頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

纖維重量(克)

分特數(shù)＝───────×10000

纖維長度(米)

某種纖維的特數(shù)或分特數(shù)越高，則表示這種纖維越粗，反之，纖維越細。旦數(shù)、特數(shù)、分特數(shù)之間的換算關(guān)系：

分特數(shù)＝10×特數(shù)

旦數(shù)＝9×特數(shù)＝0.9×分特數(shù)第28頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月二、斷裂強度；Breakingtenacity

N/texcN/dtex三、斷裂伸長率；延伸度Percentageofbreakingelongation四、初始模量:initialmodulus也稱彈性模量,纖維在外力作用下伸長1%時所需要的應(yīng)力.表征纖維對小形變的抵抗能力.第29頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月五、燃燒性能Flammability

耐熱性包括熔點高和分解溫度高；燃燒性能指在空氣中燃燒的難易度。國際規(guī)定用極限氧指數(shù)LOI（著火的纖維離開火源而纖維繼續(xù)燃燒時,環(huán)境中氮和氧混合氣體內(nèi)含氧最低分率）,表征纖維的燃燒性能.LOI>21%難燃；LOI<21%,易燃；LOI>26%阻燃纖維Flameretardantfiber第30頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月六、吸濕性Moistureabsorption回潮率=水分重/干基重moistureregain含濕率=水分重/濕基重公定回潮率計重核價依據(jù)標準回潮率標準狀態(tài)下七、染色性dey八、卷曲度Degreeofcrimp

卷曲度4-5.5個/cm。第31頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

p九、沸水收縮率Shrinkageinboilingwater十、對日光大氣的穩(wěn)定性腈綸耐光最好十一、短纖附加指標切斷長度：棉型40mm以下；毛型64—114mm，介于之間叫中長型。卷曲度4-5.5個/cm。第32頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)化學(xué)纖維生產(chǎn)方法概述品種繁多，方法各異。但可概括為四大工序：（1）原料制備（2）紡前準備（3）紡絲（4）后加工第33頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、原料制備1、成纖高聚物的基本性質(zhì)（1）大分子必須是線形的，支鏈盡可能少，無龐大側(cè)基。（2）適當?shù)姆肿娱g力，或規(guī)律的化學(xué)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)。（3）分子量適當?shù)母?，分子量分布窄。?）有一定的熱穩(wěn)性，熔點或軟化點高于使用溫度很多。第34頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2、原料制備

粘膠纖維中漿粕的制備：棉絨除雜制成纖維素含量很高的厚紙板。合成纖維是將單體聚合為高聚物。聚合的熔體直接紡絲或制成切片?！爸苯蛹徑z法”“切片法”聚合溶液直接紡絲“一步法”；分離成固體顆?；蚍勰岸椒ā薄５?5頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月二、熔體或溶液的制備1、熔體的制備（1）切片干燥（2）切片的熔融。2、紡絲溶液的制備（1）溶解（2）混合、過濾和脫泡第36頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月三、化學(xué)纖維的成型三種常用的紡絲方法1、熔體紡絲聚合物熔體或聚合物切片在螺桿擠壓