六章合成纤维课件.ppt

第 6 章,合 成 纤 维,第 6 章合 成 纤 维,1.了解合成纤维的基础知识。包括合成纤维的共性，合成纤维与纺织品，合纤生产方法。2.熟悉聚酯纤维的化学组成、结构和性能。包括涤纶纤维的基本组成物质和生产，涤纶纤维的形态结构和超分子结构，涤纶纤维的热性能、拉伸性能、吸湿性和染色性能、静电现象、化学性能。了解其它聚酯纤维，包括阳离子染料可染聚酯（CDP或CDPET），常温常压可染聚酯（ECDP），PPT（PTT）、PBT和PEN纤维。,本章学习要求,1.了解合成纤维的基础知识。包括合成纤维的共性，合成纤维与纺,3.熟悉聚酰胺纤维的化学组成、结构和性能。包括聚酰胺纤维的基本组成物质及生产，聚酰胺纤维的形态结构和超分子结构，聚酰胺纤维的热性能、拉伸性能、化学性能。4.熟悉聚丙烯腈纤维的化学组成、结构和性能。包括聚丙烯腈纤维的基本组成物质及单体加入的目的，聚丙烯腈纤维的形态结构和超分子结构，聚丙烯腈纤维的热性能、拉伸性能、吸湿性能、染色性能、化学性能等性能。了解聚丙烯腈纤维生产概况。,本章学习要求,3.熟悉聚酰胺纤维的化学组成、结构和性能。包括聚酰胺纤维的基,本章学习要求,5.掌握聚氨酯弹性纤维的生产原理，聚氨酯弹性纤维的结构及弹性，聚氨酯弹性纤维的性能。了解高吸放湿聚氨酯纤维。6.掌握竹炭纤维的生产原理、性能。7.了解聚丙烯纤维、聚氨酯纤维、聚乙烯缩醛化纤维、聚氯乙烯纤维的化学组成、结构和性能。,本章学习要求5.掌握聚氨酯弹性纤维的生产原理，聚氨酯弹性纤维,8.了解了解高性能合成纤维的发展概况、结构特征和使用特性。,本章学习要求,8.了解了解高性能合成纤维的发展概况、结构特征和使用特性。,目录,第一节 合成纤维的基础知识,第二节 聚酯纤维,第三节 聚酰胺纤维,第四节 聚丙烯腈纤维,第七节 聚丙烯纤维（自学）,第五节 聚氨酯弹性纤维,第八节 聚乙烯醇缩醛化纤维（自学）,第九节 聚氯乙烯纤维（自学）,第十节 高性能合成纤维（自学）,概述,第六节 竹炭纤维,第十一节 其他合成纤维（自学）,目录第一节 合成纤维的基础知识第二节 聚酯纤维第三节,概述,1.合成纤维：指以简单小分子化合物为原料，通过一定的方法聚合得到高分子物（成纤高分子物），再通过纺丝和后处理加工而制成的纤维。,概述1.合成纤维：指以简单小分子化合物为原料，通过一定的方法,用于纺织品的合纤：涤、锦、腈、氨、丙和氯纶等。,2.合成纤维的分类,用于纺织品的合纤：涤、锦、腈、氨、丙和氯纶等。2.合成纤维的,3.合纤发展历史：20世纪30年代末、40年代初开始。1939年：锦纶66，美国称尼龙66。1941年：锦纶6。20世纪50年代：涤纶、腈纶。20世纪4050年代：氯纶和维纶。20世纪60年代：丙纶。20世纪70年代后：第二代合纤改性纤维即新型合成纤维（新合纤或差别化纤维）及特种纤维。,3.合纤发展历史：20世纪30年代末、40年代初开始。,4.合成纤维的起始原料：石油、天然气、煤、农副产品。5.合成纤维的加工过程 低分子单体聚合纺丝成形后加工6.合纤的优缺点优点：强度高、弹性好、耐穿耐用、光泽好、化学稳定性强、耐霉腐、耐虫蛀、缺点：吸湿性差、耐热性差、导电性差、防污性差、易起毛起球、不易染色、腊状手感、,4.合成纤维的起始原料：石油、天然气、煤、农副产品。,第一节 合成纤维的基础知识,一、合成纤维的共性,二、常见术语,三、合成纤维与纺织品,四、合成纤维生产方法简述,第一节 合成纤维的基础知识 一、合成纤维的共性二、常见术语,一、合成纤维的共性,1.相对密度：天然和再生纤维，丙、腈和锦纶小。2.机械（力学）性能强度：普遍较高，涤、锦、丙及维纶更高。断裂伸长：较大，天然和再生纤维。强韧性：较好。 耐磨性：好。锦、涤、维纶最高，丙纶相对较低。 易起毛起球。3.耐光性：腈纶高，涤纶次之，锦、丙及氯纶较差。,一、合成纤维的共性1.相对密度：天然和再生纤维，丙、腈和锦,4.电学性能 合成纤维的比电阻天然纤维和再生纤维（与吸湿性有关）。 聚酯和聚丙烯纤维比电阻最高。 合成纤维的导电性小，生产和使用易引起静电。,4.电学性能,5.耐热性和热收缩性（1）耐热性：敏感。温度：初始模量，断强，断裂伸长率。高温下的强度：一般天然和再生纤维。涤纶较好。,5.耐热性和热收缩性,（2）热收缩性热收缩：纤维受热的作用而产生收缩的现象。分类：干热、湿热收缩。原因：生产时拉伸处理，纤维分子间存在内应力。拉伸：使纤维获得一定的取向度和结晶度，同时也使纤维分子间存在一定的内应力。热处理：原来大分子间的取向和结晶有所改变，原来有序排列的分子链段会趋于无序，同时还发生链的折叠和重结晶现象，从而使纤维产生不可逆的收缩。,（2）热收缩性,影响热收缩的因素：纤维种类：纤维不同，同样条件下收缩率不同。纤维的吸湿性：干热收缩率和湿热收缩率不同。吸湿性好的合成纤维：湿热收缩率干热收缩率。吸湿性差的合成纤维：干热收缩率湿热收缩率。生产时拉伸倍数：拉伸倍数大，热收缩率较大。热处理温度：温度，热收缩率。纤维成型及染整等加工过程热定形的目的：消除纤维拉伸时产生的内应力，提高纤维的尺寸稳定性，消除热收缩现象。,影响热收缩的因素：,6.染色性能 不同的纤维不同。腈纶和锦纶：易染色。聚酯、聚烯烃及含氯纤维：难染色。要特殊的设备和染色条件。,6.染色性能 不同的纤维不同。,二、常见术语（常用基本概念） 1.长丝,长丝：不需纺纱，就可用于织造，长度可达千米。用途：可纯织或和其他长丝或纱线交织。分类：单丝、复丝和帘子丝。单丝：含有36根单丝的少孔丝。复丝：由数十根（8100）单纤维组成的丝条。其纺织品柔软性较好。帘子丝：由一百至几百根单纤维组成的用于制造轮胎帘子布的丝条。,二、常见术语（常用基本概念） 1.长丝长丝：不需纺纱，就可,聚酯（聚对苯二甲酸乙二酯）长丝,聚酰胺长丝,聚酯（聚对苯二甲酸乙二酯）长丝聚酰胺长丝,特点：需纺纱才能用于织造。分类：棉型、毛型、中长型。棉型短纤维：长度25-38mm，纤维较细(线密度1.3-1.7dtex)，类似棉纤维，主要用于与棉纤维混纺。毛型短纤维：长度70-150mm，纤维较粗(线密度3.3-7.7dtex)，类似羊毛，主要用于与羊毛混纺。中长纤维：纤维的长度为51-76mm，纤维的线密度为2.2-3.3dtex，介于棉型和毛型之间。用于制造中长纤维织物。,2.短纤维：被切成几厘米至十几厘米长度的化纤。,特点：需纺纱才能用于织造。2.短纤维：被切成几厘米至十几厘米,用途：纯纺、混纺。涤、锦、腈纶三大纶：锦纶长丝为主；腈纶短纤维为主；涤纶两者接近。,用途：纯纺、混纺。,3.粗细节丝（自己看）,粗细节丝：外形上能看到交替出现的粗节和细节部分，丝条染色后可看到交替出现的深浅色变化。性能：物理性能与粗细节的直径比等有关。断裂伸长率和沸水收缩率较高，断裂强度和屈服强度较低。粗细节丝粗节部分：强力低，断裂伸长大，热收缩性强，染色性好，易于碱减量加工。粗节部分易变形、强力低等问题在织造、染整过程要加以注意。,3.粗细节丝（自己看）粗细节丝：外形上能看到交替出现的粗节和,（1）弹力丝：即变形长丝。分类：高弹丝和低弹丝。性能：伸缩性、蓬松性良好，织物在厚度、重量、不透明性、覆盖性和外观特征等方面接近毛织品、丝织品或棉织品。适应性：涤纶弹力丝多用于衣着。 锦纶弹力丝宜用于生产袜子。 丙纶弹力丝多用于家用织物及地毯等。变形方法：主要有假捻法、空气喷射法、热气流喷射法、填塞箱法和赋型法等。,4.变形纱 包括经过变形加工的丝和纱，如弹力丝和膨体纱。,（1）弹力丝：即变形长丝。4.变形纱 包括经过变形加工的丝,（2）膨体纱： 生产原理：利用纤维的热塑性，将两种收缩性能不同的合成纤维毛条按比例混合，经热处理后，高收缩的毛条迫使低收缩毛条卷曲，从而使混合毛条具有伸缩性和蓬松性、类似毛线的变形纱。其中腈纶膨体的产量最大，用于制作针织外衣、内衣、毛线、毛毯等。见P276图6-10。,（2）膨体纱：,第六章-合成纤维课件,差别化纤维：在原有合纤基础上经物理变化或化学改性而得到的纤维材料，在外观或内在品质与普通合纤明显不同。性能：改善和提高了合纤的性能和风格，赋予合纤新的功能及特性，如高吸水性、导电性、高收缩性和染色性等。种类：异形、复合、超细、易染、高吸水吸湿、高收缩、抗静电、低熔点纤维等。改性方式：物理、化学和工艺改性3种。主要品种：仿毛、仿麻、仿蚕丝等。,5.差别化纤维,差别化纤维：在原有合纤基础上经物理变化或化学改性而得到的纤维,6.异形纤维,常规合纤喷丝口：圆形，纤维截面一般圆形。异形纤维喷丝口：非圆形，纤维截面非圆形或中空。种类：如三角形、四角形、五角形、扁平形及中空形等。见P249图6-1。用途：仿真，如仿丝、仿毛、仿麻等。主要原料：涤纶。,6.异形纤维常规合纤喷丝口：圆形，纤维截面一般圆形。,第六章-合成纤维课件,第六章-合成纤维课件,第六章-合成纤维课件,特点：具有特殊的光泽，并具有蓬松性、耐污性和抗起球性，纤维的回弹性与覆盖性也可得到改善。具体如下 ：三角形横截面的涤纶或锦纶与其他纤维的混纺织物有闪光效应；十字形横截面的锦纶回弹性强；五叶形横截面的涤纶长丝有类似真丝的光泽、抗起球、手感和覆盖性良好； 扁平、带状、哑铃形横截面的合成纤维具有麻、羚羊毛和兔毛等纤维的手感和光泽；,特点：具有特殊的光泽，并具有蓬松性、耐污性和抗起球性，纤维的,中空纤维的保暖性和蓬松性优良，某些中空纤维还具有特殊用途，如制作反渗透膜，用于人工肾脏、海水淡化、污水处理、硬水软化、溶液浓缩等。 注意点：采用圆形纺丝孔湿法纺制的非圆形截面的纤维不能称为异形纤维，如粘胶，腈纶。,中空纤维的保暖性和蓬松性优良，某些中空纤维还具有特殊用途，如,复合纤维：在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物。又称共扼纤维或多组分纤维。即将两种或两种以上的成纤高分子物熔体或浓溶液分别输入同一喷丝头，在喷丝头适当部位相遇后，从同一喷丝空中喷出，成为两组分或多组分粘并的一根纤维。品种：双层型和多层型两大类。双层型：并列型、皮芯型。多层型：海岛型、木纹型、多芯型、放射型等。几种复合纤维截面形状：见P250图62。,7.复合纤维,复合纤维：在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物。,7.复合纤维,7.复合纤维,7.复合纤维,7.复合纤维,性能：根据不同聚合物的性能及其在纤维横截面上分配的位置，可以得到许多不同性质和用途的复合纤维。如：并列型复合和偏皮芯型复合纤维：因两种聚合物热塑性不同或在纤维横截面上不对称分布，在后处理过程中产生收缩差，从而使纤维产生螺旋状卷曲，可制成具有类似羊毛弹性和蓬松性的化学纤维。,性能：根据不同聚合物的性能及其在纤维横截面上分配的位置，可以,皮芯型纤维：兼有两种聚合物特性或突出一种聚合物特性的纤维。芯层：具有纤维的主体性能。皮层：提供特殊的表面性能（如吸湿性、导电性、低熔点性等）例如：将锦纶作皮层，涤纶作芯层，可制得染色性好、手感柔中有刚的纤维；利用高折射率的芯层和低折射率的皮层可制成光导纤维。,皮芯型纤维：兼有两种聚合物特性或突出一种聚合物特性的纤维。,母体小纤维型（海岛型）复合纤维：一个组分以多束很细的小纤维状（岛）分布在另一连续组分（母体）中。用溶剂溶去海组分，剩下岛组分，就成为非常细的极细纤维。裂离型复合纤维：在纺丝成型和后加工过程中均以较粗的长丝形态出现，而在织造加工中，特别是整理和磨毛过程中，由于两组分的相容性和界面黏结性差，每一根较粗的长丝分裂成许多根丝。,母体小纤维型（海岛型）复合纤维：一个组分以多束很细的小纤维,复合形式的影响：复合形式不同，裂离后纤维的截面形状和粗细也不同，如橘瓣型复合纤维，裂离后纤维横截面为三角形，裂片型复合纤维，裂离后成为扁丝。制造超细纤维。复合纺丝设备：由螺杆挤出机、计量泵和复合纺丝组件组成。其中复合纺丝组件是关键部件，纺丝组件的形式改变，就可生产出各种类型的复合纤维。,复合形式的影响：复合形式不同，裂离后纤维的截面形状和粗细也不,第六章-合成纤维课件,纤维分类：按单纤维的线密度分类。常规纤维：单纤维线密度1.54dtex。细旦纤维：单纤维线密度0.551.44dtex，主要用于仿真丝轻薄型或中厚型织物。超细纤维：单纤维线密度0.110.55dtex，可采用双组分复合裂离法、海岛法、熔喷法等生产。主要用于高密度防水透气织物和人造皮革、仿桃皮绒织物等。 极细纤维：单纤维线密度0.11dtex，可用海岛法生产。主要用于人造皮革和医学滤材等特殊领域。,8.超细纤维,纤维分类：按单纤维的线密度分类。8.超细纤维,超细纤维成形方法：,超细纤维成形方法：,超细纤维的特点：优点：手感柔软滑糯、光泽柔和、织物覆盖力强、高清洁能力，高吸水和吸油、服用舒适等。缺点：抗皱性差、染色时染料消耗大。超细纤维用途：制造高密度防水透气织物、人造皮革、仿桃皮绒、仿丝绸织物、高性能擦布等。,超细纤维的特点：,超细纤维及其产品特性见P251表61。,表61 超细纤维及其产品特性,超细纤维及其产品特性见P251表61。性能纤维特性产品性能,按商品形式：超蓬松型、超悬垂型和超细型。超蓬松型：采用异收缩混合纤维或多相混合技术制成。超细型：单纤维线密度很低，有的达0.001dtex以下，主要采用复合纺极细化技术纺制而成。超悬垂型：该纤维制成的制品具有超悬垂性和天然纤维不及的独特手感。按手感：蚕丝手感、桃皮手感、超微细粉末手感和新羊毛手感。,9.新合纤 29世纪80年代开始末在日本出现,按商品形式：超蓬松型、超悬垂型和超细型。9.新合纤 29世,10.易染性合成纤维,易染合纤：通过化学改性使合纤的可染性与染深性得以改善和提高的改性合纤。如通过化学改性来改善和提高聚酯纤维的可染性和染深性。种类：主要有阳离子可染聚酯纤维、阳离子深染聚酰胺纤维及酸性可染聚丙烯腈纤维与聚丙烯纤维等。,10.易染性合成纤维易染合纤：通过化学改性使合纤的可染性与染,11.功能性纤维（补充）,特点：除了具有常规纤维的特性外，还有一些常规纤维没有或不足的性能。种类：目前已有400多种。如：抗菌防臭纤维：能抑止和杀死细菌，还能防止细菌分解人体的分泌物而产生臭气。防紫外线纤维：本身具有防紫外线破坏能力或含有防紫外线添加剂。远红外纤维：又称远红外线放射性纤维，是将具有远红外放射能力的陶瓷粉末混入纤维制成的。,11.功能性纤维（补充）特点：除了具有常规纤维的特性外，还有,芳香纤维：具有可释放香味而防臭的卫生功能，又有促进睡眠的保健作用。变色纤维：随外界环境改变而会自身发生变色的纤维。按变色的条件可分为光敏变色、温敏变色、湿敏变色、生化变色和辐射变色等。高效止血纤维：与出血创面接触时具有优良的粘附性和凝血功能，在出血时能加速血液的凝固作用。主要有4类：羧甲基纤维素止血纤维；聚乙烯醇止血纤维；聚羟基乙酸高分子毡；海藻纤维。,芳香纤维：具有可释放香味而防臭的卫生功能，又有促进睡眠的保健,特点：具有特殊的物理化学结构，某一项或多项性能指标明显高于普通纤维。性能的获得和应用与宇航、飞机、海洋、医学、军事、光纤通讯、生物工程、机器人和大规模集成电路等高技术领域有关。用途：主要用于产业纺织品的制造。种类：碳纤维（普通型、高强型、高模量型）、芳香族聚酰胺纤维（芳纶1414、芳纶1313）、超高分子量聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维（PTFE）、聚苯并咪唑纤维（PBI）、聚苯并双噁唑（PBO）纤维等。,12.高性能纤维（高技术纤维）（ 20世纪60年代）,特点：具有特殊的物理化学结构，某一项或多项性能指标明显高于普,纳米纤维：直径小于100纳米的纤维或添加了纳米级（直径小于100nm）粉末填充物的纤维。目前最细的纳米纤维：单碳原子链，其具有超高强、超柔韧及怪磁性。,13.纳米纤维,纳米纤维：直径小于100纳米的纤维或添加了纳米级（直径小于1,三、合成纤维与纺织品（略）,合成纤维选择：合理选择合成纤维纯纺或与天然或再生等纤维混纺，既可以充分利用化学纤维的特点，弥补其他纤维的不足，又可以改善纺织品的性能，扩大纤维的应用领域。纺织品的特点：不同的合成纤维不同。,三、合成纤维与纺织品（略） 合成纤维选择：合理选择合成纤维纯,涤纶纺织品纺织品特点：强度、弹性和耐磨性较高，形状稳定性好，易水洗。涤纶特点：纯纺，也可与其他混纺。混纺时涤纶含量：一般50%70%。含量超过50%，织物的性能才会有明显提高。涤棉混纺：涤/棉一般为50/50或65/35。毛涤混纺：机织物毛/涤一般为55/45， 针织物毛/涤为70/30。,涤纶纺织品,锦纶纺织品纺织品特点：良好的形状稳定性和抗皱性，锦纶有优异的强度和耐磨性。锦纶特点长丝：大部分以变形丝的形式制造各种袜子、内外衣料、手套及装饰织物等。短纤维：通常以低于20%的比例与其他纤维混纺，提高织物的耐磨性，也可与天然纤维等交织。,锦纶纺织品,腈纶纺织品腈纶特点：有类似羊毛的手感，质轻而蓬松，耐光性和耐气候性极佳。可纯纺也可混纺。纺织品形式：绒线、针织品、装饰织物及毯类等。耐光性：好，特别适合制造多种蓬布。与羊毛混纺：能改善织物的形状稳定性、毡缩性和起毛起球性。也可与涤纶等混纺。其他合纤：可纯纺，也可混纺。,腈纶纺织品,四、合成纤维生产方法简述,1.合成合成：选用合适的小分子物为原料合成成纤高分子物，如：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、聚己内酰胺等。,四、合成纤维生产方法简述 1.合成,成纤高分子物要求一定的相对分子质量，且相对分子质量分布较窄。具备一定的分子结构（线形或支化度很低）。具有取向并部分结晶。具有一定的耐热性，熔点或软化点使用温度。具有一定的机械物理性能。具有一定的化学稳定性。具有一定的染色性。,成纤高分子物要求,2.纺前准备：制备纺丝熔体或纺丝液。3.纺丝：纤维的成形，得到初生纤维（初生丝）。,2.纺前准备：制备纺丝熔体或纺丝液。,（1）熔体纺丝（简称熔纺）过程：熔体喷丝口冷却室后处理纺丝液：加热成纤高分子到熔点以上，变成粘稠的熔体。冷却室：空气或水，成纤高分子冷却凝固成型。特点：纤维质量好，工艺设备简单，凡能熔融而不分解的高分子物尽量用熔纺。熔纺对成纤高分子的要求：纤维必须有相当的耐热性，在150下形状稳定。熔点不能过高，否则技术上有困难。,（1）熔体纺丝（简称熔纺）,第六章-合成纤维课件,熔体纺丝,熔,（2）湿法纺丝（简称湿纺）过程：纺丝液喷丝口凝固浴后处理纺丝液：成纤高分子溶于水或水溶液制成粘稠的溶液，如腈纶用NaSCN水溶液，维纶用一定温度的水。凝固浴：成纤高分子失去溶剂，凝固成型。,（2）湿法纺丝（简称湿纺）,第六章-合成纤维课件,湿法纺丝,湿,（3）干法纺丝（简称干纺）过程：纺丝液喷丝口热空气室（溶剂挥发）后处理纺丝液：成纤高分子溶解在挥发性的溶剂中，如腈纶可选用N,N-二甲基甲酰胺。热空气室：溶剂挥发，成纤高分子凝固成型。,（3）干法纺丝（简称干纺）,第六章-合成纤维课件,干法纺丝,干法纺丝,4.后处理初生纤维特点：结构不完善，物理机械性能较差，如伸长大、强度低、尺寸稳定性差、易变形，不能直接用于纺织加工。后处理拉伸：提高纤维的取向度和结晶度，以提高纤维的断裂强度、耐磨性和对各种形变的疲劳强度，降低断裂伸长率。,4.后处理,上油：提高纤维的平滑性、柔软性和抱合力，抗静电性。无论是纺丝还是后处理都需要上油。卷曲：提高短纤维的可纺性。热定形：提高纤维的结晶度、消除拉伸时产生的内应力，提高纤维结构及尺寸稳定性，进一步改善其物理机械性能。可紧张热定型也可松弛热定型。切割：根据纤维的用途切成一定的长度。如棉型长等。,上油：提高纤维的平滑性、柔软性和抱合力，抗静电性。无论是纺丝,第二节 聚酯纤维（涤纶）,一、概述,二、涤纶,三、其他聚酯纤维,四、T/C的性能,第二节 聚酯纤维（涤纶）一、概述二、涤纶三、其他聚酯纤维四,一、概述,1.聚酯纤维：通常指以二元酸和二元醇缩聚而得的高分子物再经纺丝而成的纤维，其基本链节之间以酯键连接而得名。品种很多，以聚对苯二甲酸乙二酯（PET）含量在85%以上的纤维为主，相对分子质量一般控制在1800025000之间。2.商品名称：我国将聚对苯二甲酸乙二酯含量大于85%以上的纤维简称为涤纶，俗称“的确良”。国外的商品名称很多，美国Dacron“达克纶”、日本的Tetoron“帝特纶”、英国的Terlenka“特丽纶” 。,一、概述1.聚酯纤维：通常指以二元酸和二元醇缩聚而得的高分子,3.纤维形式：长丝、短纤维。短纤维有棉、毛、中长型等。 4.用途长丝：适宜制作变形纱和帘子线，可织造各种仿真丝织物，可与天然或化学短纤维纱线交织，也可与蚕丝或其他化纤长丝交织。短纤维：可纯纺或与天然及其它化学短纤维混纺。如和棉混纺称为“棉的确凉”，和毛混纺称为“毛的确良”等 。,3.纤维形式：长丝、短纤维。短纤维有棉、毛、中长型等。,5.性能优点：性能优良，如断裂强度和弹性模量高、回弹性适中，织物洗可穿性良好。缺点：吸湿性低，染色性较差，静电现象严重，织物易起毛起球。,5.性能,6.纤维改性 目的：克服聚酯纤维的缺点，生产差别化纤维。方法：大致有两类。化学改性：共聚、表面处理等。物理改性：共混纺丝、变更纤维加工条件、改变纤维形态以及混纤、交织等。 主要讨论涤纶即聚对苯二甲酸乙二醇酯。,6.纤维改性,二、涤纶 （一）生产原理 1.分子结构,学名：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。分子量：（1.82.5）104。分子结构：,二、涤纶 （一）生产原理 1.分子结构学名：聚对苯二甲酸,低聚物：涤纶中有1%3%的单体和低聚物，其中有70%以上为环状三聚物。,合成原料：对苯二甲酸、乙二醇。,低聚物：涤纶中有1%3%的单体和低聚物，其中有70%以上为,2. 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的合成,（1）酯交换法：对苯二甲酸与甲醇酯化生成对苯二甲酸二甲酯（DMT）：,2. 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的合成 （1）酯交换法：,酯交换：对苯二甲酸二甲酯与乙二醇交换，生成对苯二甲酸双羟乙酯（BHET）。,缩聚：对苯二甲酸双羟乙酯缩聚，生成具有一定聚合度的聚对苯二甲酸乙二醇酯。,反应速率及缩聚物的相对分子质量由乙二醇的排除速率控制。,酯交换：对苯二甲酸二甲酯与乙二醇交换，生成对苯二甲酸双羟乙,（2）直接酯化法（必须用高纯度的对苯二甲酸） 用提纯的对苯二甲酸与乙二醇直接酯化得到对苯二甲酸双羟乙酯，然后再缩聚得到聚对苯二甲酸乙二醇酯 。,（2）直接酯化法（必须用高纯度的对苯二甲酸）,3.纺丝及后处理,将聚对苯二甲酸乙二醇酯铸带、切片成无色透明的固体颗粒（树脂或切片），切片干燥后即可纺丝。 （1）纺丝 熔纺 过程：熔体（285290）喷丝口丝室（3540）冷却成形给油给湿卷绕在绕丝筒上（速度为喷丝速度的100倍左右，有拉伸的作用）初生丝（有一定的取向、无结晶）。,3.纺丝及后处理 将聚对苯二甲酸乙二醇酯铸带、切片成无,（2）后处理短纤维：集束、拉伸、上油、卷曲、热定型和切断等工序。长丝：热拉伸、加捻、热定型、络丝等工序 。4.涤纶全拉伸丝（FDY）、涤纶全取向丝（FOY）：不需要进行后加工，可直接用于纺织。,（2）后处理,生产过程中各工序的作用和纤维的变化：,生产过程中各工序的作用和纤维的变化：工序/项目作用变化纺丝P,注：涤纶长丝的品种初生丝：未拉伸丝（常规纺丝）UDY半预取向丝（中速纺丝）MOY预取向丝（高速纺丝）POY高取向丝（超高速纺丝）HOY,注：涤纶长丝的品种,拉伸丝：拉伸丝（低速拉伸丝）DY全拉伸丝（纺丝拉伸一步法）FDY全取丝（纺丝一步法）FOY变形丝：常规变形丝（DY）拉伸变形丝（DTY）空气变形丝（ATY）,拉伸丝：,（二）涤纶的结构特征 1.分子结构特征,（1）具有对称苯环结构，无大支链，分子线型好，易于沿纤维拉伸方向取向而平行排列。（2）主链含有苯环，分子柔性较小，熔点较高。（3）主链中CC链可以内旋转，分子在空间有两种构象。,（二）涤纶的结构特征 1.分子结构特征 （1）具有对称苯环,晶区：反式构象,非晶区：顺式构象,晶区：反式构象非晶区：顺式构象,（4）结构具有高度的立体规整性，所有的苯环几乎处在一个平面上，使得相邻大分子的凹凸部分便于镶嵌，从而具有紧密敛集能力与结晶倾向。（5）分子间没有特别强大的定向作用力。（6）纤维素纤维和涤纶纤维大分子结构比较。,（4）结构具有高度的立体规整性，所有的苯环几乎处在一个平面上,项目涤纶纤维素硬链段苯环糖环软链段 亚甲基，酯键苷键分子间作,2.聚集态结构,结晶度和取向度：与生产时的拉伸及热处理有关。,晶体：三斜晶系，abc，90。晶区分子链构象：反式构象。,2.聚集态结构 结晶度和取向度：与生产时的拉伸及热处理有关。,超分子结构模型：折叠链樱状微原纤模型，既有折叠链结晶，又有伸直链结晶，两种晶型并存，且在一定条件下可相互转化。,超分子结构模型：折叠链樱状微原纤模型，既有折叠链结晶，又有,皮芯结构：有一些皮层和芯层，但不如粘胶明显。后处理对超分子结构的影响。拉伸：倍数，结晶度，取向度，折叠链。热定型温度：温度，结晶度，折叠链。,皮芯结构：有一些皮层和芯层，但不如粘胶明显。,3.形态结构,熔纺涤纶截面：圆形。纵向：光滑、均匀无条痕。卷曲涤纶截面：圆形。纵向：在卷曲内侧有显著的不规则性。,3.形态结构 熔纺涤纶,第六章-合成纤维课件,（三）涤纶的性能1.吸湿性,吸湿性：很差，标准回潮率0.4% ，棉7%8%。原因：极性基团太少，缺少吸湿中心。除了两端各有一个羟基外，分子中仅有极性较小的酯键。结晶度高，分子链排列紧密，即结构紧密，孔隙小。,（三）涤纶的性能1.吸湿性 吸湿性：很差，标准回潮率0.,意义湿度对机械性能影响小，干湿强度及干湿延伸性能基本相同。服装吸湿排汗性差，穿着较闷，但易洗快干。静电大，易沾污。在水中溶胀小。染色困难。,意义,2.热性能,（1）热转变温度、分子运动特点及力学状态,热转变温度a. TgTg跟聚集态结构的关系：完全无定形（初生丝）：Tg67。部分结晶：Tg81。取向结晶：Tg125。,2.热性能 （1）热转变温度、分子运动特点及力学状态热转,Tg与结晶度的关系：结晶度030%：现象：结晶度，Tg。原因：晶体小而分散，起交联作用，对无定形区束缚大，阻碍无定形区链段的运动。结晶度30%：现象：结晶度，Tg或不变。原因：晶体大而集中，对无定形区束缚小，允许无定形区的链段自由些。,Tg与结晶度的关系：,b. 软化温度软化温度：指开始产生较大塑性形变的温度。涤纶的软化温度：230240。,b. 软化温度,c. 熔点熔点：晶体完全熔融时的温度。多熔点现象 两种晶体：折叠链结晶、伸直链结晶，熔点不同。折叠链结晶：熔点高（243 ）且不变。伸直链结晶：熔点低（243 ），且处理条件不同也不同。结晶尺寸，熔点。结晶完整性，熔点。,c. 熔点,分子运动特点及力学状态TTg：非晶区和晶区的链段都不能运动，涤纶受外力不易变形，有利于正常使用，普弹形变。TgTT软化：非晶区分子链间作用力小的链段能运动，作用力大的链段难运动，晶区内分子链不能运动，纤维表现既柔又韧。皮革态，高弹形变。T达T软化：非晶区分子间的相互作用力被拆开，结晶区内的链段未被拆开，纤维软化但不熔融，纤维丧失了使用价值。塑性形变。T达Tm：晶区内分子链开始运动，纤维熔融。,分子运动特点及力学状态,注意：染整加工温度须软化点。涤纶或T/C织物热定形温度：180220，在Tg和T软化之间。染色、整理及成衣熨烫的温度均应热定形温度。,注意：染整加工温度须软化点。,热收缩现象：在松弛状态下，涤纶受热后可能会发生剧烈的收缩的现象。在相同的条件下，未热定形的涤纶收缩大，经过热定形的涤纶的收缩较小。热收缩的原因纤维无定形区分子链的解取向。产生折叠链结晶。,（2）涤纶的热收缩及其对纤维结构和性能的影响,热收缩现象：在松弛状态下，涤纶受热后可能会发生剧烈的收缩的,影响热收缩的因素收缩温度：温度，收缩。收缩时间：收缩时间可分为三个阶段。开始快速收缩阶段：无定形区分子的解取向阶段。收缩较大阶段：分子链发生折叠结晶。收缩达到最大及以后的阶段：收缩率不再增加。,影响热收缩的因素,增塑剂：对热收缩的影响表现在三方面：降低Tg：增塑剂可减弱大分子间的作用力，使链段在较低的温度下就能运动。温度相同使收缩率。收缩率相同使收缩温度。收缩前的热定形热定形温度：越高，收缩率越小；热定形张力：越大，收缩率越大。,增塑剂：对热收缩的影响表现在三方面：,第六章-合成纤维课件,（3）耐热性及稳定性（自己看）,耐热性：在几种合纤中，涤纶最好。如170下短时间受热引起的强度损失在温度降低后可以恢复，而腈纶为150、锦纶为120。热稳定性：涤纶最好。温度150，色泽不变，150受热168h强度损失不超过3%，受热1000h，强度仍保持原来的50%。其他纤维较低，150条件下锦纶受热5h即变黄，强度大大下降，所有的天然纤维和再生纤维素纤维在70336h内完全被破坏。涤纶允许的使用温度范围：可在70170之间使用，低温时纤维不会发脆。如果生产中涤纶经过较好的热定型，那么它的热收缩性也是最小的。,（3）耐热性及稳定性（自己看）耐热性：在几种合纤中，涤纶最,3.物理机械性能,影响因素：化学结构：苯环、亚甲基、酯键。生产条件：影响涤纶的超分子结构和形态结构。 拉伸：可提高纤维的取向度、结晶度。热处理：可提高结晶度，消除内应力，提高纤维的尺寸稳定性。,3.物理机械性能影响因素：,（1）强度和延伸度,与棉比初始模量、断延、断强、断裂功等：棉。结果涤纶的硬挺度、强韧性：棉；制品的耐磨性、耐疲劳性等：好于棉制品，故耐穿耐用。,（1）强度和延伸度与棉比,不同涤纶比较初始模量、断裂强度：高强普通涤纶;断裂延伸度：高强普通涤纶。原因：高强涤纶生产后处理拉伸倍数较大，同时给予合适的热定型，纤维取向度大，故断裂强度较大，断裂延伸度较小。应用：控制拉伸程度，可制成高强低伸涤纶纤维，或低强高伸涤纶纤维。,不同涤纶比较,（2）弹性和耐磨性,弹性：较好，与羊毛接近，主要表现在两个方面。弹性模量较大，不易变形。原因：结晶度高，取向度高。受外力后发生形变，形变回复能力较强。但高度拉伸，回复性能显著变差。,温、湿度影响温度：温度，断裂强度、初始模量，断裂延伸度。湿度：干、湿强度及延伸度接近。,（2）弹性和耐磨性弹性：较好，与羊毛接近，主要表现在两个方,染整工艺原理第一册P194表43一些纺织纤维从形变中回复的能力,染整工艺原理第一册P194表43纤维从形变中回复/%（相对,耐磨性仅次于锦纶，比其他合成纤维高出几倍。 原因：强度及延伸度高、弹性极好。湿态和干态的耐磨性：大致相同。和天然或粘胶混纺：可显著提高织物的耐磨性。,耐磨性,（3）“洗可穿”性,涤纶制品特点：挺括不皱、平整，洗后不皱、免烫。 原因：强度高，弹性模量高，刚性大，受力不易变形。回弹性较高，变形后易回复。吸湿性低，在水中的膨化很小，织物在潮湿状态下形状可保持不变。,（3）“洗可穿”性涤纶制品特点：挺括不皱、平整，洗后不皱、免,4.化学性能,发生反应的基团及相应反应：酯键：水解反应，聚合度。酸和碱起催化作用。酸的催化作用很小耐酸性好碱的催化作用较大耐碱性差苯环：很稳定亚甲基：较稳定，可发生氧化反应。,4.化学性能 发生反应的基团及相应反应：,（1）酸对涤纶的作用,注意：涤纶的耐酸性很好! 弱酸：煮沸也无显著损伤。强酸低温：稳定。高温：有损伤。涤纶耐酸的意义 染整加工尽可能在酸性条件下进行。可用硫酸或盐酸测定涤棉的混纺比。可用于生产涤棉烂花织物。,（1）酸对涤纶的作用注意：涤纶的耐酸性很好!,60，即使用70%的硫酸处理72h，强力基本上无变化，但温度增加，纤维的强力迅速下降。,60，即使用70%的硫酸处理72h，强力基本上无,（2）碱的作用,注意：涤纶耐碱性差!加工使用碱时要特别小心!催化聚酯发生降解,反应生成的酸和碱进一步反应成为钠盐，使涤纶在碱中的水解能一直进行下去。故耐碱性较差。 影响因素：碱种类、碱浓度、处理温度及时间。,（2）碱的作用注意：涤纶耐碱性差!加工使用碱时要特别小心!,条件控制：条件在浓度线的左下侧，纤维不会受到损伤，若落在浓度线的右上侧，纤维受到损伤。,条件控制：条件在浓度线的左下侧，纤维不会受到损伤，若落在浓度,涤纶的碱“剥皮现象”碱处理的“剥皮现象”：涤纶在浓碱液或热的稀碱液作用下，纤维表面的大分子会发生水解，一层层地剥落下来，并溶解在碱液中，使纤维逐渐变细，线密度，纤维的重量、断裂强力、但其分子量和未处理的涤纶相比未发生变化。,涤纶的碱“剥皮现象”,原因 酯键在碱中可水解，分子量。涤纶具有疏水性，结晶度、取向度大，结构紧密，在热的稀碱液中，溶胀程度小，碱液向纤维内部渗透困难，碱只能由表及里催化纤维表面的大分子发生水解，当表面的分子被水解到一定程度后，便逐渐脱离纤维而溶解在碱液中，使纤维表面一层层剥落下来，而剩下的纤维的分子量没有什么变化。,原因,结果：测定分子量或聚合度不能判断纤维是否受到损伤。可测定纤维的失重、纤维的直径。 意义：碱减量可提高纤维细度、提高纤维吸湿性。应用：仿丝绸整理。纯涤纶长丝织物面料要碱减量整理，短纤维或衬布一般不进行碱减量处理。,结果：测定分子量或聚合度不能判断纤维是否受到损伤。可测定纤维,涤纶碱减量促进剂 阳离子表面活性剂常作为涤纶碱减量的促进剂，主要是季铵盐表面活性剂。将季铵盐表面活性剂加入到热的涤纶碱减量处理浴中，首先，季铵盐表面活性剂迅速吸附在涤纶纤维表面上，降低纤维表面张力；其次，季铵盐分子中的负离子与处理浴中的氢氧根负离子发生离子交换反应，溶液中的氢氧根负离子转移并富集在纤维表面，使氢氧根负离子有更多的机会也更容易进攻涤纶分子，造成涤纶分子断裂。,涤纶碱减量促进剂,胺解酯键能发生氨解反应条件：不需要任何催化剂、可在常温下进行。,意义：仿丝绸整理中可作为剥皮反应的催化剂。,胺解意义：仿丝绸整理中可作为剥皮反应的催化剂。,（3）对氧化剂和还原剂的稳定性,稳定性良好。染整加工中常用氧化剂如NaOCl、NaClO2、H2O2和还原剂如保险粉、二氧化硫脲等对涤纶不会有明显的影响。,（3）对氧化剂和还原剂的稳定性稳定性良好。,（4）与有机溶剂的作用,耐有机溶剂性较好。一些有机溶剂可以使涤纶发生溶胀，温度较高时发生溶解，如：70110涤纶能溶解于丙酮、苯、苯酚 涤纶可在一些有机物的水溶液中溶胀。一些有机物可作增塑剂。一些有机物可作涤纶染色的载体，如2%的苯甲酸溶液或水杨酸（邻羟基苯甲酸又称冬青油）。,（4）与有机溶剂的作用 耐有机溶剂性较好。,5. 染色性能,与棉、毛等相比，染色较困难。原因纤维吸湿性小、结构紧密，在水中的溶胀程度，染料难进入纤维内部。分子结构中缺少极性基团，吸湿溶胀小，不易与水溶性染料结合。分子结构中无活性基团，活性染料无法与纤维发生共价键结合。,5. 染色性能与棉、毛等相比，染色较困难。,常采用的方法染料：分散染料。有效方法高温高压法：染色T为120140，纤维分子链运动加剧，瞬时形成较大的空隙，染料分子进入纤维内部。热熔法：染色温度180210，利用热空气染色。高温下，纤维分子链段运动加剧，产生瞬时空隙，纤维表面的染料进入纤维内部。多用于T/C混纺织物的连续轧染。,常采用的方法,携染剂（载体）法：染色T为100110，用添加有机溶剂的液体，先处理织物，然后染色。载体分子小先被纤维吸收，削弱了纤维分子间的作用，链段运动变得较自由，有利于染料进入纤维内部。多用于毛/涤混纺品染色。目前研究的方法：超临界CO2染色。改变原料的组成：如合成时加入对苯二甲酸二甲酯磺酸钠或间苯二甲酸二甲酯磺酸钠，共缩聚后纺制成的纤维可以用阳离子染料染色。,携染剂（载体）法：染色T为100110，用添加有机溶剂的,6.起毛起球现象,原因：纤维截面圆形，表面光滑，纤维间抱合力差，纤维末端易浮出织物表面形成绒毛，经摩擦，纤维纠缠在一起结成小球。纤维强度高、弹性好，形成的小球难于脱落。其他纤维：粘胶短纤、棉织物：也会形成小球，但由于纤维强度低，形成的小球易脱落，不发生起球现象。,6.起毛起球现象原因：,羊毛织物：有起毛起球现象，原因是羊毛表面有鳞片层，纤维毛尖由于摩擦可通过鳞片层相互毡合在一起形成小球，而羊毛的断裂延伸度较大，小球不易脱落。丝光羊毛起球现象小。改善方法：异形截面纤维、