紡織材料學(xué)第四章化學(xué)纖維

關(guān)于紡織材料學(xué)第四章化學(xué)纖維2第四節(jié)合成纖維合成纖維（syntheticfiber）：由低分子物質(zhì)經(jīng)化學(xué)合成為高分子聚合物，再經(jīng)紡絲而成的纖維。一、合成纖維的種類(一)按分子結(jié)構(gòu)分1、碳鏈合成纖維：聚乙烯纖維、聚丙烯腈纖維等2、雜鏈合成纖維：聚酰胺纖維、聚酯纖維等

[CH2－CH]n

CH3

[CH2－CH]n

CN[NH－(CH2)5CO]n第2頁,共42頁，2024年2月25日，星期天(二)按纖維的縱向形態(tài)分長絲、短纖維（三）按截面形態(tài)分異形纖維、復(fù)合纖維（四）按加工和性能特點分普通纖維、差別化纖維、功能纖維

第3頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

二、聚酰胺纖維

－－錦綸（nylon6，PA6，結(jié)實耐磨）大分子鏈上有酰胺鍵-(CONH)-。1.概況

1935年，杜邦公司首次合成了聚酰胺纖維（尼龍66），并于1938年開始工業(yè)化生產(chǎn)。同年，德國化學(xué)家P．Schlack制成了尼龍6，并于1941年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。我國聚酰胺纖維的商品名稱為錦綸。錦綸也稱耐綸、尼龍、卡普隆。第4頁,共42頁，2024年2月25日，星期天5

一種單體縮聚而成，單體含有一個端氨基和一個端羧基。用單體中含有的碳原子數(shù)來命名。錦綸6:錦綸66:[NH－(CH2)5CO]n[NH(CH2)6－NHCO－(CH2)4CO]n

兩種單體縮聚而成，一種單體含有兩個端氨基，另一種含有兩個端羧基。命名：前一數(shù)字表示二元胺的碳原子數(shù)，后一數(shù)字表示二元酸的碳原子數(shù)。第5頁,共42頁，2024年2月25日，星期天普通錦綸縱、橫向形態(tài)2.形態(tài)

錦綸由熔體紡絲制成，截面近似圓形，縱向無特殊結(jié)構(gòu)。根據(jù)紡絲孔的形狀可制成異形錦綸:異形錦綸縱、橫向形態(tài)第6頁,共42頁，2024年2月25日，星期天73.性質(zhì)

（1）密度較小，1.14g/cm3，服裝制品穿著輕便，且有良好的防水防風(fēng)性能。（2）熱學(xué)性質(zhì)

耐熱性差，隨溫度的升高強(qiáng)力下降，收縮率增大。安全使用溫度：低于93℃（PA6），低于130℃（錦綸66）。第7頁,共42頁，2024年2月25日，星期天8（3）機(jī)械性質(zhì)強(qiáng)伸性：強(qiáng)度是普通纖維中最大的，手指粗的一根絲可吊起一輛大卡車；斷裂伸長率較高；回彈性：在普通纖維中最好，拉伸3％完全回復(fù)，拉伸10%回復(fù)90％（滌綸67%，粘膠32％）。耐磨性：六大綸中最好（棉的10倍，羊毛的20倍），可做襪子、刷子。初始模量：初始模量低，故手感柔軟，但織物保形性差。第8頁,共42頁，2024年2月25日，星期天9（4）耐光性耐光性差（端基對光、熱、氧敏感），久曬變黃，強(qiáng)度下降。日曬16周后強(qiáng)度有光錦綸下降23％，無光錦綸下降50％。有光錦綸：光澤強(qiáng)，發(fā)亮，長絲一般是有光的。無光錦綸：添加消光劑（二氧化鈦），減少或消除過強(qiáng)的光澤。

第9頁,共42頁，2024年2月25日，星期天10（5）吸濕染色性

因大分子鏈上含有親水基團(tuán)，具有中等的回潮率，（在合纖中位居第二，回潮率4.5%），染色性能好。（6）化學(xué)性質(zhì)耐堿性優(yōu)良但不耐酸。第10頁,共42頁，2024年2月25日，星期天114、錦綸的應(yīng)用服裝：襪子、羽絨服面料等產(chǎn)業(yè)用：輪胎簾子線、魚網(wǎng)、運輸帶。第11頁,共42頁，2024年2月25日，星期天12三、聚酯纖維（滌綸polyester,PET）－－挺括不皺（一）概況滌綸是聚對苯二甲酸乙二酯纖維的中國商品名，英國的商品名為Terylene，美國商品名為Dacron。滌綸是合成纖維的一大類屬和主要品種，其產(chǎn)量居所有化學(xué)纖維之首。滌綸的發(fā)展最快，可仿各種天然纖維。第12頁,共42頁，2024年2月25日，星期天13普通滌綸縱、橫向形態(tài)第13頁,共42頁，2024年2月25日，星期天14（二）制造

1.紡絲液的制備切片（聚對苯二甲酸乙二酯）干燥→加熱熔融

2.紡絲和后加工短纖維初生絲（空氣固化）→集束→拉伸（4-4.5倍，取向度↑）→熱定形（消除內(nèi)應(yīng)力）→卷曲→切斷長絲：初生絲→拉伸→定形→加捻（或變形）→打包第14頁,共42頁，2024年2月25日，星期天15（三）滌綸的分子結(jié)構(gòu)特征聚對苯二甲酸乙二酯，滌綸,polyester,PET。

線性分子鏈，沒有大的側(cè)基和支鏈，故滌綸大分子間相互結(jié)合緊密。

第15頁,共42頁，2024年2月25日，星期天16（四）性質(zhì)

1、吸濕染色性分子中幾乎沒有親水基團(tuán)，結(jié)晶度高，因此吸濕性差（W=0.4%）：染色困難；濕、干態(tài)性質(zhì)接近；易洗快干；緊密織物穿著悶熱。2、熱學(xué)性質(zhì)耐熱性好，150度處理1000h強(qiáng)度下降50％，其它普通纖維200～300h完全破壞。第16頁,共42頁，2024年2月25日，星期天173、機(jī)械性質(zhì)(1)強(qiáng)度和伸長強(qiáng)度高伸長大，干濕強(qiáng)度相當(dāng)。根據(jù)工藝條件可生產(chǎn)出：高強(qiáng)低伸型、低強(qiáng)高伸型、中強(qiáng)中伸型。(2)彈性和耐磨性苯環(huán)的存在，使彈性好于其它合成纖維，與羊毛接近，因此織物挺括抗皺，尺寸穩(wěn)定。耐磨性僅次于錦綸。第17頁,共42頁，2024年2月25日，星期天184、洗可穿性洗可穿性好體現(xiàn)在：易洗、快干、免燙。

滌綸織物吸濕率性低、不易變形、彈性回復(fù)率高，因此洗可穿性好。5、化學(xué)性質(zhì)對無機(jī)酸和有機(jī)酸都較穩(wěn)定，70%的硫酸處理72小時，強(qiáng)度基本不變。用酸處理滌棉包芯紗可制成滌棉爛花織物。

耐弱堿不耐強(qiáng)堿。熱堿使大分子水解，纖維水解由表及里，一層層剝落，用于仿絲綢加工（即堿減量處理）。第18頁,共42頁，2024年2月25日，星期天19

堿減量處理：在較高的溫度下利用濃堿腐蝕滌綸表面，纖維細(xì)度變細(xì)，織物重量減輕(失重20％～25％)，光澤柔和，重量減輕，從而形成真絲綢的外觀和手感的工藝過程。對氧化劑、還原劑和常用的有機(jī)溶劑穩(wěn)定。6、起毛起球現(xiàn)象纖維抱合力差，易從短纖維織物中抽出，摩擦成球后，因滌綸強(qiáng)度大而難以脫落，故織物起球現(xiàn)像嚴(yán)重。第19頁,共42頁，2024年2月25日，星期天20

7、靜電現(xiàn)象吸濕性差，易積聚靜電荷，易吸灰。8、其他性質(zhì)燃燒性：接觸火焰熔融燃燒，產(chǎn)生黑煙，留下黑色硬球；遇火星易熔孔。微生物的作用：不霉不蛀。耐光性：耐光性好，僅次于腈綸，曝曬1000小時，強(qiáng)力保持60%-70%。9、密度小于棉大于羊毛，1.38g/cm3。第20頁,共42頁，2024年2月25日，星期天21四、聚氨酯彈性纖維（氨綸）（一）概況具有優(yōu)良的延伸性和彈性，又稱為彈力纖維。我國的商品名為氨綸，最著名的商品名稱是美國杜邦公司生產(chǎn)的“萊卡”。氨綸可用于制造各種內(nèi)衣、游泳衣、緊身衣、牛仔褲、運動服等。氨綸制成的服裝，穿著舒適，能適應(yīng)身體各部分變形的需要，并能減輕服裝對身體的束縛感。

第21頁,共42頁，2024年2月25日，星期天22（二）氨綸的彈性體結(jié)構(gòu)大分子中含有兩種鏈段：軟鏈段：非結(jié)晶，外力作用容易變形，使纖維易被拉伸；硬鏈段：結(jié)晶，剛性大，橫向交聯(lián)，外力作用不易變形，防止大分子滑移，賦予纖維較好的回彈性。第22頁,共42頁，2024年2月25日，星期天23（三）氨綸的性質(zhì)（1）密度密度小，1.20-1.21g/cm3

。（2）吸濕性較差（W=0.8-1.1%）。（3）機(jī)械性質(zhì)

強(qiáng)度最差，伸長率最大（500%-800%），彈性特別好，彈性回復(fù)率90%。（4）光學(xué)性質(zhì)日光照射稍發(fā)黃，強(qiáng)度稍有下降。（5）具有較好的耐酸堿性、染色性第23頁,共42頁，2024年2月25日，星期天24（四）氨綸的應(yīng)用氨綸一般以長絲的形式使用，且不單獨使用，常將氨綸絲與其它纖維紡成包芯紗（2％-10％）后使用?？捎糜谥圃旄鞣N內(nèi)衣、游泳衣、緊身衣、牛仔褲、運動服等。第24頁,共42頁，2024年2月25日，星期天25五、聚丙烯纖維

－－丙綸（propylene，PP）1.概況丙綸是等規(guī)聚丙烯纖維的中國商品名。1955年研制成功，1957年由意大利開始工業(yè)化生產(chǎn)。丙綸的品種較多，有長絲、短纖維和膜裂纖維等。2.形態(tài)結(jié)構(gòu)

熔體紡絲，截面呈圓形，縱向光滑無條紋。第25頁,共42頁，2024年2月25日，星期天263.性質(zhì)（1）密度

0.91g/cm3，是最輕的纖維。（2）吸濕性

幾乎不吸濕性（常見化纖中最?。?，有獨特的芯吸能力，使織物導(dǎo)汗透氣。（3）熱學(xué)性質(zhì)熔點低，加工和使用時溫度不能過高。第26頁,共42頁，2024年2月25日，星期天27（4）機(jī)械性質(zhì)強(qiáng)度較高，伸長較大，初始模量較高，彈性和耐磨性均好。（5）染色

染色性很差，常采用原液著色（聚丙烯切片中加入色母粒共熔）（6）化學(xué)穩(wěn)定性很好；耐化學(xué)品性優(yōu)；不霉不蛀。（7）耐光性耐光性較差，暴曬強(qiáng)度降低（加入抗老化劑）。第27頁,共42頁，2024年2月25日，星期天人工草坪編織繩第28頁,共42頁，2024年2月25日，星期天29

六、聚丙烯腈纖維

－－腈綸（acrylic,PAN，膨松耐曬）1.概況腈綸是聚丙烯腈纖維的中國商品名，產(chǎn)量僅次于滌綸和錦綸。純粹的丙烯腈纖維，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，服用性能差，所以它是由85%以上的丙烯腈和其他第二、第三單體共聚的高分子聚合物紡制的合成纖維。

腈綸手感柔軟、彈性好，有“合成羊毛”之稱,也稱奧綸、開司米綸、愛克蘭。

第29頁,共42頁，2024年2月25日，星期天302.腈綸的結(jié)構(gòu)特征（1）化學(xué)組成純粹的聚丙烯腈結(jié)晶度高，不易染色，手感和彈性及差。因此丙烯腈在聚合時加入其它的單體。丙烯腈85%以上，稱為第一單體；第二單體5%-10%，用于改善纖維的手感和彈性（改變了內(nèi)部結(jié)構(gòu)），稱為結(jié)構(gòu)單體。第三單體0.5%-3%，用于改善染色性能，稱染色單體。[CH2－CH]n

CN第30頁,共42頁，2024年2月25日，星期天31（2）形態(tài)結(jié)構(gòu)橫向形態(tài)濕法紡絲：不同的凝固浴截面形狀不同，圓形或花生果形。干法紡絲：花生果形。縱向形態(tài)粗糙，似樹皮狀。（3）聚集態(tài)結(jié)構(gòu)大分子呈不規(guī)則的螺旋形構(gòu)象，且沒有嚴(yán)格的結(jié)晶區(qū)，但有高序區(qū)與低序區(qū)之分，稱之為準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)。(大分子橫向有序，縱向無序)

第31頁,共42頁，2024年2月25日，星期天323.腈綸的性能（1）機(jī)械性質(zhì)強(qiáng)度比滌綸、錦綸低，斷裂伸長率則與之相當(dāng)，多次拉伸后，剩余伸長率較大，尺寸穩(wěn)定性差（領(lǐng)口等易松弛）；易起球。（2）熱學(xué)性質(zhì)具有熱彈性，即在熱的狀態(tài)下進(jìn)行拉伸，再在張緊狀態(tài)下進(jìn)行冷卻，纖維在具有較大內(nèi)應(yīng)力的情況下固定下來，這種纖維潛伏著受熱后的收縮性。利用這一性質(zhì)可生產(chǎn)腈綸膨體紗。第32頁,共42頁，2024年2月25日，星期天33（3）燃燒性燃燒時沒有熔融粘流（因熔融前已分解）。不會產(chǎn)生熔孔現(xiàn)象。（4）吸濕染色性吸濕性較差（w=1.2%-2%）,易積聚靜電；因加入了第二、第三單體染色性較好。（5）耐曬性六大綸中最好，因吸收紫外光轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽ㄇ杌?。?）化學(xué)性質(zhì)耐酸也耐堿。（7）其他性質(zhì)不怕蟲蛀和霉?fàn)€。第33頁,共42頁，2024年2月25日，星期天344.腈綸的應(yīng)用腈綸蓬松柔軟，質(zhì)輕，保暖，易洗易干，不怕蟲蛀和霉?fàn)€，適于編織毛衣、腈綸毛毯，也可加工成人造毛皮等。腈綸耐曬性很高，適于制作室外用織物。但耐磨性、耐堿性差，洗滌時不要用力搓洗，不要用堿性太強(qiáng)的肥皂或洗滌劑。第34頁,共42頁，2024年2月25日，星期天35七、聚乙烯醇縮甲醛纖維

－維綸（vinylon,PVA）1.概況維綸是聚乙烯醇纖維的中國商品名，日本和朝鮮稱為“維尼龍”。未經(jīng)處理的聚乙烯醇纖維溶于水，用甲醛或硫酸鈦處理后可提高其耐熱水性。維綸于1940年6月進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品以短纖維為主，也有少量可溶性長絲。維綸在性能上與棉花相似，有“合成棉花”之稱。第35頁,共42頁，2024年2月25日，星期天362、結(jié)構(gòu)濕法紡絲的維綸成皮芯層結(jié)構(gòu)，皮層緊密芯層有空隙；橫截面為腰圓形；縱面形態(tài)1-2根溝槽。

維綸縱、橫向形態(tài)第36頁,共42頁，2024年2月25日，星期天373.性質(zhì)（1）吸濕性

合成纖維中最好（W=5.0%）。（2）機(jī)械性質(zhì)強(qiáng)伸性比棉好，但差于其他合成纖維，耐磨性較好，50/50棉/維混紡織物強(qiáng)度比純棉的高60％，耐磨性可提高100％。（3）熱學(xué)性質(zhì)

耐干熱而不耐濕熱（收縮）。耐熱水性差，115℃以上收縮變形，煮沸3～4小時，織物變形或部分溶解。（耐濕熱性能和縮醛化的程度有關(guān)）第37頁,共42頁，2024年2月25日，星期天38（4）染色性染色性差，色澤不鮮艷，因纖維皮層結(jié)構(gòu)緊密，影響染料向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散。（5）化學(xué)穩(wěn)定性較好，較耐堿不耐強(qiáng)酸；耐腐蝕，不怕霉蛀。長期放于海水或土中均無影響，棉浸漬海水中20天，強(qiáng)力消