聚酰胺纖維課件

第二章聚酰胺纖維錦綸纖維

是由飽和的二元酸與二元胺通過(guò)縮聚反應(yīng)制得的線性高分子縮聚物。第二位第二章聚酰胺纖維錦綸纖維是由飽和的二元酸1聚酰胺纖維聚酰胺纖維是指纖維大分子主鏈由酰胺鍵（-CONH-）聯(lián)結(jié)起來(lái)的一類合成纖維。按合成路線分成兩類：一類由二元胺和二元酸縮聚而成；另一類是由ω-氨基酸縮聚或內(nèi)酰胺開環(huán)聚合而得。聚酰胺纖維聚酰胺纖維是指纖維大分子主鏈由酰胺鍵（-CONH-2聚酰胺-1010聚酰胺-6聚酰胺-66聚酰胺-11種類聚酰胺-12聚酰胺-610產(chǎn)量最大聚酰胺-1010聚酰胺-6聚酰胺-66聚酰胺-11種類聚酰胺3第一節(jié)聚酰胺纖維的原料一、聚酰胺纖維原料生產(chǎn)簡(jiǎn)述重要的方法：熔融縮聚法、開環(huán)聚合法和低溫聚合法（界面聚合和溶液聚合）。熔融縮聚法：PA-66、PA-9、PA11、MAX6活化開環(huán)聚合：己內(nèi)酰胺。其中己內(nèi)酰胺的水解聚合工藝占優(yōu)勢(shì)。第一節(jié)聚酰胺纖維的原料一、聚酰胺纖維原料生產(chǎn)簡(jiǎn)述41聚酰胺-6（錦綸-6）的生產(chǎn)聚酰胺-6由已內(nèi)酰胺或ω-氨基已酸經(jīng)縮聚反應(yīng)而制得的合成纖維錦綸-6尼龍-6卡普隆1聚酰胺-6（錦綸-6）的生產(chǎn)聚酰胺-6由已內(nèi)酰胺或ω51聚酰胺-6（錦綸-6）的生產(chǎn)主要原料:已內(nèi)酰胺生產(chǎn)原理:高溫；惰性氣體保護(hù)；水作引發(fā)劑；Mn=15000～23000生產(chǎn)工藝:有常壓法、高壓法、常減壓并用、固相縮聚等聚酰胺-61聚酰胺-6（錦綸-6）的生產(chǎn)主要原料:已內(nèi)酰胺生產(chǎn)原理:高61聚酰胺-6（錦綸-6）的生產(chǎn)采用直管形反應(yīng)器，助劑為水和已二酸，制備較高粘度的樹脂。聚合后的熔體可直接紡絲，也可鑄帶切片。主要用于生產(chǎn)相對(duì)粘度較低的聚酰-6樹脂，所用的反應(yīng)器為直形VK管和U形VK管。常壓高壓常減壓固相縮聚將常壓法制備樹脂，經(jīng)苯萃取除去單體和低分子物，經(jīng)回轉(zhuǎn)式真空干燥鼓，在190～200℃下，用高純度氮?dú)獗Ｗo(hù)進(jìn)行聚合。所用的反應(yīng)器是兩直形管，前者供紡絲用，后者供注塑成型用。1聚酰胺-6（錦綸-6）的生產(chǎn)采用直管形反應(yīng)器，助劑為水和已71聚酰胺-6（錦綸-6）的生產(chǎn)1234567891012345678910111213已內(nèi)酰胺紡絲或鑄帶去紡絲引發(fā)劑與調(diào)節(jié)劑已內(nèi)酰胺助劑常壓法1聚酰胺-6（錦綸-6）的生產(chǎn)12345678910123481聚酰胺-66（錦綸-66）的生產(chǎn)聚酰胺-66是已二酸與已二胺的縮聚物，是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的聚酰胺品種，也是產(chǎn)量最大。。1聚酰胺-66（錦綸-66）的生產(chǎn)聚酰胺-66是已二酸9主要原料:已二酸、已二胺生產(chǎn)原理:需要嚴(yán)格控制兩種單體配料比，才能得到高相對(duì)分子質(zhì)量的高聚物。生產(chǎn)上采用：縮聚反應(yīng)前，先制成鹽，再縮聚。聚酰胺-661聚酰胺-66（錦綸-66）的生產(chǎn)主要原料:已二酸、已二胺生產(chǎn)原理:需要嚴(yán)格控制兩種單體生產(chǎn)上101聚酰胺-66（錦綸-66）的生產(chǎn)123456789101112131415固體66鹽空氣N2聚酰胺-66間歇溶液縮聚法1聚酰胺-66（錦綸-66）的生產(chǎn)1234567891011111聚酰胺-66（錦綸-66）的生產(chǎn)連續(xù)溶液縮聚法1234567891010101112131415161718192021222366鹽1聚酰胺-66（錦綸-66）的生產(chǎn)連續(xù)溶液縮聚法12345612多用于作衣料和輪胎簾子線具有耐磨性好、耐疲勞強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度高、抗沖擊負(fù)荷性能優(yōu)異、容易染色及與橡膠的附著力好等突出性能。酰胺基的存在，大分子形成氫鍵，使分子間作用力增大二聚酰胺的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途結(jié)構(gòu)用途性能多用于作衣料和輪胎簾子線具有耐磨性好、耐疲勞強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度高13（一）聚酰胺的結(jié)構(gòu)聚酰胺的分子由許多重復(fù)結(jié)構(gòu)單元通過(guò)酰胺鍵聯(lián)結(jié)起來(lái)的線性大分子，在晶體中呈完全伸展的平面鋸齒形結(jié)構(gòu)。通常紡織纖維用的聚己內(nèi)酰胺分子量為14000~20000左右。PA-66分子量為20000~30000。PA-66的多分散指數(shù)為1.85，PA-6為2。（一）聚酰胺的結(jié)構(gòu)14（二）聚酰胺的性質(zhì)PA-6測(cè)的密度在1.12~1.14g/cm3之間；PA-66的密度在1.13~1.16g/cm3。PA-6的熔點(diǎn)220℃左右，PA-66的熔點(diǎn)260℃左右。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：50℃左右。（二）聚酰胺的性質(zhì)PA-6測(cè)的密度在1.12~1.14g/c15第二節(jié)聚酰胺的紡絲成型1一概述熔融紡絲直接紡絲將聚酰胺切成片狀顆粒，再進(jìn)行紡絲；主要包括紡絲和纖維的后加工兩在基本操作過(guò)程。紡絲過(guò)程包括熔體制備、熔體從噴絲孔擠出、絲條拉伸、冷卻固化及絲條上油和卷繞等。

熔體直接紡絲，該法具有省去鑄帶、切片、萃取、熔融等工序和設(shè)備，縮短生產(chǎn)周期，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，成本低等優(yōu)點(diǎn)。第二節(jié)聚酰胺的紡絲成型1一概述熔融紡絲直接紡絲16主要采用切片熔融紡絲法PA-6：縮聚后熔體直接紡絲法限于生產(chǎn)短纖維，長(zhǎng)絲品種采用切片紡絲法。熔融紡絲技術(shù)：由常規(guī)紡絲發(fā)展為高速紡絲(制POY)和高速紡絲拉伸一步法(制FDY)聚酰胺纖維熔體紡絲的原理即生產(chǎn)設(shè)備與聚酯纖維基本相同。主要采用切片熔融紡絲法17二、聚酰胺纖維高速紡絲的工藝和設(shè)備特點(diǎn)1對(duì)切片和熔體的要求

切片含水小于0.08%；熔體中不允許有6μm以上的雜質(zhì)。2對(duì)紡絲設(shè)備的要求增加螺桿的擠出量和提高紡絲熔體的均勻性3絲條冷卻和上油方式

增大紡絲窗的高度和風(fēng)速上油機(jī)構(gòu)不在卷繞機(jī)的板面上，而在紡絲窗下放的甬道入口處，采用油嘴上油。二、聚酰胺纖維高速紡絲的工藝和設(shè)備特點(diǎn)1對(duì)切片和熔體的要求18帶有混煉頭的擠出螺桿示意圖帶有混煉頭的擠出螺桿示意圖19三聚酰胺高速紡絲工藝紡絲溫度、速度和冷卻成型條件PA-6的紡絲溫度:265~270

℃；聚酰胺預(yù)取向絲紡速:4000~5200m/min；冷卻成型條件:風(fēng)溫20

℃，風(fēng)速0.3~0.5m/s，相對(duì)濕度65~75%三聚酰胺高速紡絲工藝紡絲溫度、速度和冷卻成型條件20四聚酰胺高速紡絲拉伸一步法工藝（一）PA-6FDY生產(chǎn)流程1螺桿擠出機(jī)2熔體分配管3紡絲箱體4紡絲甬道5、6、7第一二三導(dǎo)絲輥8高速卷繞頭四聚酰胺高速紡絲拉伸一步法工藝（一）PA-6FDY生產(chǎn)流21（二）全拉伸絲生產(chǎn)工藝紡絲溫度：PA-6紡絲溫度270℃左右；PA-66控制在280~290℃左右。冷卻條件：20℃左右露點(diǎn)風(fēng)，風(fēng)速0.4~0.5m/s，相對(duì)濕度75~80%。紡絲速度和噴絲頭拉伸倍數(shù)高速紡絲已達(dá)4000~6000m/min噴絲頭拉伸倍數(shù)很高（如：4600m/min紡速條件下和給定的線密度可高達(dá)200倍）（二）全拉伸絲生產(chǎn)工藝紡絲溫度：PA-6紡絲溫度270℃左22上油齒輪泵計(jì)量、噴嘴上油法拉伸倍數(shù)第一輥速度4000~4500m/min，溫度70~90℃；第二輥速度5500~6000m/min，溫度180℃左右。FDY工藝的拉伸倍數(shù)為1.2~1.3倍交絡(luò)作用每根絲束中具有20個(gè)交絡(luò)點(diǎn)/米。上油齒輪泵計(jì)量、噴嘴上油法23第三節(jié)聚酰胺纖維的后加工一聚酰胺長(zhǎng)絲的后加工POY絲筒→導(dǎo)絲器→喂入羅拉→熱盤→熱板→拉伸盤→鋼絲圈→環(huán)錠加捻→卷繞絡(luò)筒→DT絲第三節(jié)聚酰胺纖維的后加工一聚酰胺長(zhǎng)絲的后加工24單區(qū)拉伸機(jī)示意圖單區(qū)拉伸機(jī)示意圖25長(zhǎng)絲后加工工藝特點(diǎn)1拉伸

（1）拉伸倍數(shù)UDY需拉伸3.5~4倍左右。POY一般為1.2~1.3倍。高強(qiáng)力絲及簾子線一般為5倍以上。

（2）拉伸溫度PA-6長(zhǎng)絲生產(chǎn)一般采取室溫下拉伸。PA-66因Tg約為40~60℃，需采用熱拉伸。長(zhǎng)絲后加工工藝特點(diǎn)1拉伸262環(huán)錠加捻環(huán)錠加捻機(jī)構(gòu)有導(dǎo)絲鉤、隔絲板、鋼領(lǐng)、鋼絲鉤、錠子、筒管等組成；加捻方法：拉伸盤和小轉(zhuǎn)子握持絲的一端，另一端由錠子和鋼絲鉤帶動(dòng)加以回轉(zhuǎn)。捻度=錠子轉(zhuǎn)速/拉伸盤出絲速度3后加捻

增大長(zhǎng)絲的捻度，一般要求100~400捻/m2環(huán)錠加捻27二PA高彈絲的后加工摩擦式拉伸變形生產(chǎn)高彈絲的流程1原絲（拉伸絲或POY絲）2張力器3喂入輥4熱定型器5冷卻器6摩擦式假捻器7卷繞輥8變形絲9變形絲卷裝筒子二PA高彈絲的后加工摩擦式拉伸變形生產(chǎn)高彈絲的流程1原28生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)工藝流程29第四節(jié)聚酰胺纖維的性能、用途一性能強(qiáng)度高；初始模量比較低；回彈性好；耐多次變形性好；耐模性是所有纖維中最好的；吸濕性較高；密度較??；較易染色；耐光性較差；耐熱性不夠好。1、熱性能2、機(jī)械性能3、化學(xué)性能4、吸濕染色性能5、其它性能第四節(jié)聚酰胺纖維的性能、用途一性能1、熱性能301、熱性能熱轉(zhuǎn)變點(diǎn)轉(zhuǎn)變點(diǎn)錦綸6錦綸66滌綸玻璃化溫度（℃）47～5047～5067～81軟化點(diǎn)（℃）160～180235238～240熔點(diǎn)（℃）215～220250～265255～270錦綸66熔點(diǎn)比錦綸6高40℃原因如下1、熱性能熱轉(zhuǎn)變點(diǎn)轉(zhuǎn)變點(diǎn)錦綸6錦綸66滌綸玻璃化溫度（℃）4311、熱性能原因：錦綸6晶體中氫鍵密度較錦綸66要低得多錦綸6晶體中（由偶數(shù)碳原子的基本鏈節(jié)組成），當(dāng)大分子鏈反向平行時(shí)，所有的酰胺基均能形成氫鍵當(dāng)大分子鏈順向平行時(shí)，只有一半酰胺基能形成氫鍵,因而熔點(diǎn)低，熔解熱也小錦綸66晶體中酰胺基都能形成氫鍵，酰胺基不受順向或反向平行的影響，因而熔點(diǎn)較高，熔解熱也較大1、熱性能原因：321、熱性能耐熱性較差。安全使用溫度錦綸66：130℃錦綸6：93℃高溫發(fā)生各種氧化和裂解反應(yīng)，-C-N-斷裂，形成雙鍵和氰基1、熱性能耐熱性332、機(jī)械性能錦綸強(qiáng)度高斷裂伸長(zhǎng)大初始模量比滌綸低得多，手感柔軟，易變形。66>6回彈性最好耐疲勞性能：耐多次變形性好耐磨性最好2、機(jī)械性能錦綸強(qiáng)度高342、機(jī)械性能優(yōu)勢(shì)耐穿耐用宜做緊身服裝與其他纖維混紡以提高織物耐磨性和彈性輪胎簾子線重要原料弱點(diǎn)易變形、保型性差織物易起毛起球，外觀差--單獨(dú)做外衣效果差2、機(jī)械性能優(yōu)勢(shì)353、化學(xué)性能酰胺鍵易發(fā)生水解反應(yīng)：100℃以上顯著，酸是催化劑酸：錦綸對(duì)酸不穩(wěn)定，對(duì)濃強(qiáng)無(wú)機(jī)酸特敏感。酸可催化酰胺鍵水解，但不嚴(yán)重在濃的強(qiáng)酸中，錦綸可溶解，強(qiáng)度迅速下降堿：對(duì)堿穩(wěn)定性好3、化學(xué)性能酰胺鍵易發(fā)生水解反應(yīng)：100℃以上顯著，酸是催化363、化學(xué)性能氧化劑：對(duì)氧化劑穩(wěn)定性差氧化作用主要發(fā)生在亞甲基上損傷大的氧化劑：雙氧水、次氯酸鈉、高錳酸鉀…損傷小的氧化劑：亞氯酸鈉、過(guò)醋酸…注意：可采用亞氯酸鈉、過(guò)醋酸進(jìn)行漂白有機(jī)溶劑：錦綸耐溶劑性較差對(duì)錦綸無(wú)作用的溶劑：烴、醇、醚、酮…溶解錦綸的溶劑：甲酸、甲酚、苯酚…對(duì)錦綸嚴(yán)重?fù)p傷的溶劑：三氯乙烷3、化學(xué)性能氧化劑：對(duì)氧化劑穩(wěn)定性差374、吸濕染色性能吸濕性：具有中等的吸濕性。在合纖中較好，回潮率約4%，酰胺基有一定的極性，結(jié)構(gòu)較疏松錦綸纖維的溶脹異向性小，錦綸的皮層結(jié)構(gòu)限制了溶脹染色