腈氯纶纤维的物理性能研究

i毕业论文题 目 腈氯纶纤维的物理性能研究 学院名称 纺织与材料学院 指导教师 职 称 讲师 班 级 学 号 学生姓名 2016 年 5 月 19 日西安工程大学纺织与材料学院i摘 要本篇论文的主要内容为腈氯纶纤维的物理性能研究，分为腈氯纶的概况及发展历史、腈氯纶纤维的概念及特点、腈氯纶纤维的阻燃性能及力学性能的试验研究、腈氯纶纤维的应用、腈氯纶纤维的发展前景五个部分。腈氯纶的概况及发展历史部分，讲述了腈氯纶最早于 1950 年由美国联合碳化物公司 Dynel 投入工业生产，90 年代，我国抚顺腈氯纶化学厂从意大利斯尼亚(Snia)公司引进了腈氯纶生产线，并发展至今。腈氯纶纤维的概念及特点部分，讲述了腈氯纶纤维是一种改性腈纶纤维，是丙烯腈单体与含阻燃元素的乙烯基化合物得到的共聚物经湿法或干法纺丝而制成的纤维，其内含有丙烯腈重量百分比小于 85%的但大于 35%的成纤材料。并且具有类似羊毛般的手感和高阻燃性，而且具有耐酸及耐化学药剂性。腈氯纶纤维的阻燃性能及力学性能的试验研究部分为试验以及实验结果分析部分，本文采用腈氯纶纤维(极限氧指数为 33.4)与棉纤维以不同的混纺比混纺成纱，再织成相同组织和密度的机织物，用以研究混纺织物阻燃性能、力学性能与混纺比之间的关系。主要包括试验材料和方法部分，测试结果与分析部分以及最后的结论。腈氯纶纤维的应用部分，由于腈氯纶纤维的高阻燃性以及它材质的柔软等特性，腈氯纶纯纺及其混纺织物广泛被用于室内装饰材料、床上用品、防护服、工业用布、玩具、普通衣料、人造毛皮、防化服等方面。腈氯纶纤维的发展前景部分，包括提高白度技术、提高阻燃性技术、高收缩技术、凝胶染色技术四个部分。关键词：腈氯纶 物理性能 用途 发展前景西安工程大学纺织与材料学院i iiAbstractThe main content of this paper for the nitrile chlorofibre fiber physical performance research, divided into nitrile chlorofibre history, general situation and development of the concept and characteristics of nitriles chlorofibre fiber, acrylic chlorofibre fiber flame retardant property and mechanical properties of experimental research, the application of nitriles chlorofibre fiber, acrylic chlorofibre fiber development prospect of five parts.General situation and development history part of nitrile chlorofibre, tells the story of nitrile chlorofibre as early as 1950 by the American union carbide Dynel into industrial production, in the 90 s, our country fushun acrylic chlorofibre chemical plants from Italy, Virginia (Snia) company has introduced the nitrile chlorofibre production line, and development to the present day.Concept and characteristics of the part of the nitrile chlorofibre fiber, tells the story of nitrile chlorofibre fiber is a kind of modified acrylic fiber, acrylonitrile monomer and copolymer of vinyl compounds containing flame retardant elements made by wet or dry spinning fiber, they contain acrylonitrile weight percentage is less than 85% but more than 35% of fibre materials. And with similar handle of wool and high flame retardancy, and the acid and chemical resistance.Nitrile chlorofibre fiber flame retardant properties and mechanical properties of test research is divided into test and experiment result analysis part, this paper USES the nitrile chlorofibre fiber (limiting oxygen index for 33.4) and cotton fiber in different blended yarn blending ratio, and then woven into the same group and density of woven fabric, blended fabric flame retardant performance, to research the relationship between the mechanical properties and blended ratio. Part mainly includes the test materials and methods, test results and analysis section, and the final conclusion.Nitrile chlorofibre fiber application part, due to the high flame retardant acrylic chlorofibre fiber and its soft texture features, such as acrylic chlorofibre pure yarn and blended fabric is widely used in interior decoration materials, bedding, protective clothing, industrial fabrics, toys, plain cloth, artificial fur, chemical protective clothing, etc.Nitrile chlorofibre fiber development prospect, including higher whiteness, improve the flame retardancy, high shrinkage, gel dyeing technology of four parts.Key words: nitrile chlorofibre；physical properties；application ；development prospects西安工程大学纺织与材料学院i iii目 录摘 要 .iAbstract.ii目 录 .iii第 1 章 腈氯纶的概况及发展历史 .11.1 腈氯纶的概况 .11.2 腈氯纶的发展历史 .1第 2 章 腈氯纶纤维的概念及特点 .22.1 腈氯纶纤维的概念 .22.2 腈氯纶纤维的特点 .2第 3 章 腈氯纶纤维的阻燃性能及力学性能的试验研究 .33.1 试验材料和方法 .33.1.1 试验材料 .33.1.2 性能测试与测试方法 .33.2 测试结果与分析 .43.2.1 混纺织物阻燃性能测试结果与分析 .43.2.2 混纺织物力学性能测试结果与分析 .63.3 结论 .8第 4 章 腈氯纶纤维的应用 .9第 5 章 腈氯纶纤维的发展前景 .115.1 提高白度技术 .11西安工程大学纺织与材料学院i iv5.2 提高阻燃性技术 .115.3 高收缩技术 .115.4 凝胶染色技术 .12参考资料 .13致 谢 .14西安工程大学纺织与材料学院第 1 页 共 26 页第 1 章 腈氯纶的概况及发展历史1.1 腈氯纶的概况腈氯纶纤维是我国生产阻燃织物的主要品种.广泛应用于生产高档绒毛织物,人造毛皮,室内装饰品,童装及特种防护服,工业用滤柑等。随着我国人民生活水平的不断提高和有关防火材料的标准法规的制定.对纺织制品的阻燃化要求急速提高.阻燃纤维尤其是腈氯纶纤维的研究和生产势在必行。腈氯纶为聚丙烯腈纤维，它是用 85%以上的丙烯腈和少量第二、第三单体共聚，通过湿法或干法纺丝而制得的。腈纶于 1950 年在美国开始工业化生产，是目前主要的合成纤维品种之一。由于腈纶的性质类似羊毛，所以它又称为“合成羊毛” 。腈纶生产以短纤维为主，它可以纯纺，也可以与羊毛或其他纤维混纺，制成衣着用织物，毛线、毛毯和针织品，特别适用于作窗帘。腈也可制长丝束，供加工成腈纶膨体纱。此外，腈纶还是生产碳纤维的主要原料。纺织品纤维和服装纤维的消费,并不涉及事纺织行业国家的消费。1999 年，高收入经济国家对纺织品纤维的需求仅占纤维消费市场份额的 46%，发达国家对纺织品纤维的消费增加 15 亿包，而其它国家的纺织品纤维消费却增加了 0.36 亿包，产生这种变化的一个重要原因是商收入家纺织品纤维的人均消耗量已经较高,而大多数发展中国家在 90 年代收入的增长已不同寻常。可预测，收入较高而人均纤维消费原本较低的国家,将是纤维消费量增长的主要地区。19891999 年，美国、欧洲和日本的棉花购买量增加了 800 万包，1989 年,棉花占高收入国家纤维市场份额的 38%，1999 年这一份额升至 40%，1989 年之后,对其他纤维购买量增加了 800 万包。其它国家在纤维消费方面的表现截然不同，高收入以外的国家和地区,1989 年对纺织和服装的消费，棉花显然居主导地位,占 58%。1989 年因纺织品和服装而消耗的棉花用量达到 4900 万包.到 1999 年,这些国家和地区对棉纺织品和服装的购买量折合用棉量减少了 400 万包，为 4500 万包,而其他纤维量则增长 4000 万包，1999年这部分棉花在这部分地区的市场份额跌至 39%。西安工程大学纺织与材料学院第 2 页 共 26 页1.2 腈氯纶的发展历史腈氯纶最早于 1950 年由美国联合碳化物公司 Dynel 投入工业生产，Kanecaron是日本钟渊化学工业公司 1957 年开发并商品化的一种共聚阻燃改性聚丙烯腈纤维。年产量达 24 万吨，是世界上产量最大、规格最多的一个阻燃纤维品种。用该纤维生产的人造兽毛皮在国际上享有一定的声誉。1984 年该生产技术获日本纤维科学技术学会奖，1987 年该纤维的原液着色纺纱技术荣获日本纤维科学技术学会奖。在此基础上，1991 年开发成功了阻燃性能更好的可与棉、羊毛、聚酯等混纺的新型Kanecaron 纤维一 Protex，并于 1993 年获得日本纤维科学技术学会奖。90 年代，我国抚顺腈氯纶化学厂从意大利斯尼亚(Snia)公司引进了腈氯纶生产线，年产 5000 吨，该纤维采用丙烯腈、偏二氯乙烯和丙烯酰胺甲基丙烷磺酸纳的共聚物进行制造，极限氧指数高达 35，且耐光、耐水、耐汗、耐磨损及耐热处理，染色性能良好，可以生产有光、半有光及消光三个品种和多种规格尺寸的腈氯纶。该装置自从投产以来，其后序加工工作也在进行，现已生产出腈氯纶装饰布、防护服及毯类三个系列产品，并在市场上有了一定的销量。尽管如此,我国阻燃腈氯纶发展水平与发达国家相比,仍有很大差距主要表现在产品品种少,功能单一,阻燃技术水平低,生产规模较小等几方面。为使我国阻燃腈氯纶工业发展壮大,除重点引进国外阻燃腈氯纶生产技术外,积极发展自己的科研技术,加快腈氯纶阻燃纤维的工业化步伐,是非常必要的。这必须引起国内有关部门及生产企业的足够重视。第 2 章 腈氯纶纤维的概念及特点2.1 腈氯纶纤维的概念腈氯纶纤维是一种改性腈纶纤维，是丙烯腈单体与含阻燃元素的乙烯基化合物得到的共聚物经湿法或干法纺丝而制成的纤维，其内含有丙烯腈重量百分比小于 85%的但大于 35%的成纤材料。具有类似羊毛般的手感和高阻燃性，而且具有耐酸及耐化学药剂性。西安工程大学纺织与材料学院第 3 页 共 26 页2.2 腈氯纶纤维的特点腈氯纶纤维具有类似羊毛般的手感和高阻燃性，而且具有耐酸及耐化学药剂性。（1）优秀的阻燃性能。纤维天然具备的阻燃性能使材料可以通过各国苛刻的阻燃要求，即使与其他天然纤维混纺仍然具有不变的阻燃性。（2）自然、柔软的手感。腈氯纶纤维具有类似其他天然纤维一般的柔软、自然手感，吸水性能以及舒适性。（3）燃烧无熔融、收缩现象。腈氯纶服装面料燃烧时无收缩和熔融现象，而只产生碳化。2.3 腈纶的主要物理和化学性质（1）形态腈纶的纵面或有少量沟槽，截面随纺丝方法不同而异，干法纺丝的纤维截面呈哑铃形，湿法纺丝的则为圆形。（2）强伸性和弹性腈纶的强度为 17.630.8cN/tex，比涤纶和锦纶都低，其断裂伸长率为 25%46%，与涤纶、锦纶相仿。腈纶蓬松、卷曲而柔软，弹性较好，但多次拉伸的剩余变形较大，因此腈纶针织的袖口、领口等易变形。（3）吸湿性和染色性腈纶结构紧密，吸湿性低，一般大气条件下回潮率为 2%左右。此外，腈纶的染色性不够好，但现在可采用阳离子染料染成各种鲜艳的色泽。（4）耐光性腈纶耐光性和耐气候性特别优良，在常见纺织纤维中最好。腈纶放在室外曝晒一年，其强力只下降 20%，因此腈纶最适宜做室外用织物。（5）耐酸碱性腈纶具有较好的化学稳定性，耐酸、耐弱碱、耐氧化剂和有机溶剂。但腈纶在碱液中会发黄，大分子发生断裂。西安工程大学纺织与材料学院第 4 页 共 26 页（6）其他性质腈纶的准结晶结构使纤维具有热弹性，所以腈纶可制成各种膨体纱。此外，腈纶耐热性好，不发霉，不怕虫蛀，但耐磨性差，尺寸稳定性差。腈纶相对密度较小。涤纶的染色性差，一般应采用高温高压染色。（7）其他性质涤纶的耐热性很强，耐光性仅次于腈纶，导电性差，易产生静电，织物易吸尘沾污。涤纶具有良好的化学稳定性，且不易发霉和虫蛀。第 3 章 腈氯纶纤维的阻燃性能及力学性能的试验研究在市场上绝大部分阻燃服用织物是经阻燃处理的棉织物，这种织物穿着舒适，但由于洗涤和穿着的原因，阻燃性能会随使用时问的推移而降低。本文采用腈氯纶纤维(极限氧指数为 33.4)与棉纤维以不同的混纺比混纺成纱，再织成相同组织和密度的机织物，用以研究混纺织物阻燃性能、力学性能与混纺比之间的关系。3.1 纤维的阻燃机理从纤维燃烧的机理看，热和氧气是纤维燃烧的 2 个基本要素。几乎所有的合成高聚物都会燃烧，因为它们包含了碳、氢 2 种元素，能在燃烧中释放出大量能量。在着火状态中，会有许多高活性的分于碎片存在，其中较重要的是自由基团。它们是燃烧自生链式反应的载体，所释放的能量传递给周围使液体挥发，使固体热解，使燃烧继续下去。要达到阻燃的目的，就必须切断由可燃物、热和氧气构成的燃烧循环。腈氯纶纤维就是在成纤高聚物合成过程中，把含有阻燃元素（卤素）的化合物作为共聚单体导队大分子链中经纺丝而赋予阻燃性的。3.2 纤维阻燃性的衡量标准纤维的阻燃性一般用极限氧指数(L0I,即能维持燃烧的最低氧含量的百分率)表示。标准状况下,空气中的氧含量约为 21%。若纤维的 LOI 值大于 21%,离开火焰后,在空气中就不能继续燃烧。一般来说，LOI 大于 26%的纤维就可认为是阻燃纤维。阻燃腈氯纶的 LOI 值达 28%37%,对织物阻燃能力的全面评价,不仅取决于 LOI 值,还取决于纤维的结构,包括产品组成中所有可变因素,如纺线的支数、单位面积的重量、织物组织、接触火焰的面积等。油料、浆料和染料也会影响阻燃效果,所以使用时必西安工程大学纺织与材料学院第 5 页 共 26 页须考虑这些因素及其相互关系。3.3 腈氯纶阻燃纤维的性能腈氯纶,又称改性腈纶,是指共聚物中