改性纤维.ppt

改性纤维又称差别化纤维 针对常规纤维 进行物理和化学改性 使其具有某些特殊服用性能和生活功能的一类纤维 一 蓬松保暖纤维 一 高中空度纤维使纤维中含有较多的静止空气 获得更暖更轻的效果 什么是高中空度纤维 中空度30 以上 使得涤纶纤维的表观密度小于1 比水轻 对于圆形涤纶中空纤维 其密度为1 38 如要使其表观密度达到0 9 则中空度为34 7 采用一般的中空纤维纺丝有较大的技术难度 喷丝板的设计 纺丝 拉伸工艺条件的选定很有讲究 采用复合纺丝 成本较高 聚酯中空长丝 Aero capsule dry是一种直接纺丝制得的纤维 中空度可达35 40 保暖性提高60 70 同样的厚度 重量减轻60 70 同样的保暖性 用途 秋冬季衣料 登山服 滑雪服 被褥的棉絮 铺层性良好 保暖性与羽绒相当 可洗性好 不成堆成团 二 三维卷曲纤维螺旋状卷曲纤维 具有优良的蓬松性和垫弹性 三维卷曲 中空 极好的保暖性 制造方法双组分法 两种具有不同收缩性的聚合物纺丝 经热处理后产生三维卷曲 双组份材料 改性聚酯 聚酯聚酰胺 聚酯要求有较大的熔融粘度差 H38K 三维聚酯中空纤维 不对称冷却法对纺出的原丝进行不对称急冷 使纤维沿截面产生三维卷曲 方法经济 但对粗旦纤维不适用 Dacron 白斯特 AutocrimpTM 聚丙烯材料 ES SuperBulk C 偏心复合 用途良好的商业价值 枕芯 玩具 椅垫 沙发 非织造卫生材料 三 球形纤维针对一般合成纤维的缺陷而开发 原料 三维卷曲纤维 实心中空均可 方法 特制容器 充分碰撞 也可添加粘合纤维 产品 Comforel具有良好的长久回弹性和易填充性 制品只需要轻轻拍打 即可恢复原状 一种蓬松记忆功能材料 耐洗涤 二 粘合纤维纤维状的热溶胶 粘合剂类型 乳液型溶液型粘合纤维与之相比 具有低公害 省资源 经济简便 分类聚烯烃系 聚酰胺系 聚酯系 单一聚合物 全熔型 低熔点聚合物 高熔点聚合物 复合型 并列 皮芯 海岛 粘合纤维比例要求 10 25 要求蓬松性 30 50 要求强粘合力 温度要求 低温可熔100 150 C时间要求 时间短 小于10秒 作用是粘结 与主体纤维的粘合力取决于构成纤维的聚合物品种 二者化学结构和溶解度参数接近时 粘合力高 例如 聚乙烯粘合聚酯 聚酰胺 粘接力小 粘合纤维的特点 玻璃化温度低 否则发脆 结晶速度快 否则 纺丝易粘着 取向度低 否则收缩大 种类 PET2 2dtex110 全熔PET PET3 3dtex110 皮芯PET PET4 4dtex130 皮芯PET PE2 2 6 6dtex130 皮芯PET N1 7 6 6dtex190 皮芯PP PE0 99 71 5130 偏芯PP PE19 8dtex130 偏芯PP PO1 7 8 8dtex130 皮芯PP PO2 2 8 896 皮芯 用途 非织造布 填充棉 粘合衬等的粘合 三 弹性纤维具有橡胶般弹性 即有很高的弹性伸长的纤维 最早商业化生产的弹性纤维是聚氨酯纤维 氨纶 能随着人体活动自如地伸缩 消除对人体的张力 不产生紧绷感 在内衣 紧身衣 韵律裤 游泳衣等方面应用 并在向休闲服装和外衣方面应用 通常与棉 聚酰胺等以包芯纱的形式混用 附加值很高 一 聚氨酯弹性纤维由硬链段和软链段组成的嵌段共聚物组成 硬段 聚氨酯软段 聚醚链段和聚酯链段 分别称为聚醚型聚氨酯纤维和聚酯型聚氨酯纤维 二 PBT 聚醚酯弹性纤维PBT 聚对苯二甲酸丁二酯纤维 是一种聚酯纤维 伸长率和弹性回复率高于聚酰胺纤维 但远低于聚氨酯纤维 以聚酯为硬链段 聚醚为软链段开始生产 三 聚丙烯型弹性纤维由聚丙烯均聚物构成的硬弹性纤维 在纺丝中控制聚集态 含有较多的非晶态结构 形成软链段区 最大断裂伸长率可达300 400 回弹率可达90 以上 50 变形 断裂强度约1 4 1 6cN dtex 其他性能与丙纶相似 制法 分子量分布较宽的等规聚丙烯熔融纺丝 较低冷却风和风速较稍大 不经拉伸直接进行热处理 105 120 C 30 60min 形成 行晶状态 织造弹力织物和服装 家具用窄幅织物 汽车座套和护膝等 四 聚酯型弹性纤维CH3 O CH2 C CO CH3 为均聚物 依靠纤维物理结构形成 硬链段 区和 软链段 区 纤维伸长较小 但断裂强度高 3 5cN dtex以上 为硬质弹性纤维 用于与聚酯 聚酰胺混纺 交织 制作连裤袜 紧身衣 游泳裤 滑雪衣 运动服等 五 聚丙烯酸酯弹性纤维一个新品种 ANIM 8为代表 一元醇和丙烯酸生成的酯含量在50 以上 玻璃化温度低于室温 线密度8 33 199 8tex 密度1 2 强度3 5cN tex 伸长率400 500 耐化学性优良 对紫外线极为稳定 分散染料染色 色牢度高 四 亲水吸水纤维 一 纤维亲水化方法1 化学改性法 1 大分子结构亲水化 引入其他基团 减小结晶度 或者引入亲水的基团 2 与亲水物质接枝共聚用放射线将丙烯酸或顺丁二酸接枝在尼龙66上 如米卡纶 涤纶的接枝丙烯酰胺单体甲基丙烯酸单体2 甲基 5 乙烯基吡啶单体 腈纶接枝 也可以与甲基丙烯酸等亲水性单体接枝共聚 还可以与天然蛋白接枝共聚获得 3 表面亲水整理法在纤维表面加上一层亲水性化合物 有浸渍法和浸轧法 3 物理改性法共混纤维结构微孔化截面异形化和表面粗糙化 二 亲水纤维的类型1 吸水涤纶 多孔型 溶出法 发泡法 相分离法接枝改性异形或超细化 2 吸水腈纶多孔腈纶居多孔洞固定法孔洞稳定剂添加法共聚物共混法 三 亲水吸水纤维的特性具有孔形态结构相对密度较低吸水后不溶胀干燥速度快具有保暖性海绵体湿感极限分率大透气透湿性好染色速率大 四 工艺性能及用途易缠结 易产生静电 舒适卫生内衣 保暖外衣 医疗卫生 纱布药棉绷带止血塞子吸水材料吸油材料 吸油纤维 聚丙烯熔喷 纺粘非织造布即可吸油10 17克 吸水0 09 0 1克土木工程用纤维 后处理使聚丙烯纤维具有良好的分散性 对混凝土的亲和性 还可以制成异形纤维 五 超细纤维一般将1dtex以下的纤维称为超细纤维 一 纤维的细度分类 7dtex以上 粗旦纤维7 0 2 4dtex 中旦纤维2 4 1 0dtex 细旦纤维1 0 0 3dtex 微细纤维0 3 0 01dtex 超细纤维0 01dtex以下 超极细纤维0 01dtex以下不着色0 001dtex以下 特性不明确 二 超细纤维的生产技术1 直接纺丝法改进法 常规设备和工艺稍加改进 可制成0 3 0 5dtex的PET和Ny纤维 最好的0 15 0 1dtex 特点 成本低 品质稳定 易断头和产生毛羽 共聚物粘度低 孔径 0 07mm 小 孔数多 2 复合纺丝法 1 海岛型 2 分割裂纤型 剥离裂纤型和溶解裂纤型 3 特殊纺丝法 1 熔喷法 2 闪纺法 3 混合纺丝法 三 性能比表面积吸附性和粘附性强具有生体适应性织物表面漫散射增强 染料耗用量大绝对强度低 四 用途合成皮革清晰印写织物擦拭材料过滤和防尘衣医用桃皮绒 天鹅绒防水透气透湿 六 异形纤维指标 形状系数异形度周长系数表面系数充满度平整度中空度 特点 异形纤维直径大于圆形截面异形纤维刚度大于圆形纤维较大的表面系数 纤维间空隙率大 典型的异形截面 三叶形 光泽优异 丝鸣效果多叶形 叶边是锐角形 金属光泽十字形及 形 质轻 点接触 凉爽效果 六 粗细丝竹节丝 线密度沿轴向变化的纤维 相同染色条件下 同一根纤维吸色率随位置而异 产生颜色深浅相间的效果 改变拉伸比的方法制造 较多采用不均匀拉伸和变形方法 通过降低拉伸比获得 在低温和低于自然拉伸比的条件下进行拉伸 粗细比由未拉伸丝的纺丝速度和拉伸条件决定 500 1200m min的纺丝速度 粗细比较大 2500 3000m min的纺丝速度 粗细比较小 粗细比大 染色深浅反差大 但易脆断 粗细比小 色差风格难以显现 七 高收缩纤维热作用下能够产生较大收缩的纤维 混纺可制造膨体纱 交织可产生泡绉效应 具有一定的形状记忆功能 腈纶纤维具有这种特性 聚酯和聚酰胺需要改性 物理方法 调整拉伸条件 低温低倍率下拉伸 但难于抑制结晶 化学方法 选择合适的第三单体进行共聚 破坏分子结构的规整性 三种类型 沸水收缩型 拉伸倍数4 6 定性温度35 沸水收缩率30 0 干热收缩率38 3 干热收缩型 拉伸倍数4 5 定性温度120 沸水收缩率3 2 干热收缩率22 9 低收缩易染型 拉伸倍数3 7 定型温度150 沸水收缩率1 3 干热收缩率3 2 在织物加工过程中 每一阶段都会发生热收缩 既有湿热收缩 也有干热收缩 八 混纤丝 一 异收缩混纤丝由收缩纤维与普通纤维组成的复合丝 两种纤维的沸水收缩率差大于10 主要类型有 微小丝圈异收缩混纤丝超高收缩型异收缩混纤丝 差异20 以上 超低收缩型异收缩混纤丝 鞘丝用自伸长纤维 二 异旦混纤丝粗旦纤维与微细纤维混纤的方法 并列纺丝同板纺丝 三 异形混纤丝由截面形状不同的单丝组成 纤维之间存在空隙和毛细管结构 织物具有良好的蓬松性和回弹性 四 多异混纤丝将具有不同线密度 截面形状 热收缩率 伸长率 等多种特征差异的纤维 以不同形式组合而成的混纤丝 追求天然风格 1 仿野蚕丝风格织物MIXY 典型的多异混纤丝 单丝线密度 0 55 1 54dtex占50 1 65 2 65dtex占34 2 75 3 75dtex占9 3 85 5 5dtex占7 单丝热收缩率 4 8 占26 9 16 占17 17 24 占6 25 32 占7 33 40 占21 41 48 占15 49 56 占8 原丝截面 各种形状单丝的无规组合 2 异形异旦多异混纤丝单丝线密度1 1dtex以下占5 以上 保持良好的柔软性 异形粗旦丝的线密度大于3 3dtex的占20 以上 保证蓬松和干爽感 为了防止异形纤维的凹凸部分相互啮合 失去蓬松性 在多异混纤丝中混入一种特殊的异形纤维 钩形纤维 钩形纤维的截面尺寸有特殊要求 五 异染混纤丝不同染色性能 六 异超喂混纤丝改变两种原丝的喂入速度可获得竹节纱式的混纤丝 七 异捻向混纤丝两个捻向相反的假捻器 得到两条捻向相反的变形丝 合股之后 得到风格独特的异捻向丝 九 纳米材料与纳米纤维 一 概述1984年 德国格莱特把6纳米金属粉末压制成纳米块 第一块纳米材料问世 1990年 第一届纳米科技学术会议 正式列为材料科学分支 是一个长度概念 毫微米 十亿分之一米 10 9米 1埃 10 10米 原子尺寸级 纳米材料 由纳米颗粒构成的固体材料 颗粒尺寸一般不超过100nm 纳米颗粒由有限的原子构成 大量的原子处于表面 产生量子效应 影响到物质的性能和结构 在机械强度 磁 光 声 热 电等方面都与普通材料有很大不同 藉此可以制造各种性能优良的特殊材料 二 纳米材料特性导电良好的金属纳米级 绝缘体银到纳米级 熔点只有100 C氯化锌纳米级 紫外线屏蔽剂化妆品防晒碳纳米管 韧性好 导电性极强 微细探针 储氢材料 制作新一代计算机纳米塑料 蒙脱土 高强度 耐磨耐热 轻 透明的塑料屏蔽的纳米涂料 炭黑可变成彩色 玻璃和瓷砖涂以纳米薄膜 可以自清洁 纳米的催化作用 可以使污物 细菌变成气体 纳米粉可使废水净化 纳米铁粉掺入润滑剂中 具有自修复功能 食品采用纳米技术 提高肠胃吸收 靶向药物 磁性导航定向治疗 三 纳米纤维直径为纳米尺度而长度较大的线状材料 包括纤维直径为纳米量级的超细纤维 以及将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维以及在纳米级结构上进行控制加工的纤维 纳米纤维主要包括两个概念 一是严格意义上的纳米纤维 是指纤维直径小于100nm的超细纤维 另一概念是将纳米粒子填充到纤维中 对纤维进行改性和结构控制 一 纳米纤维的制造纳米纤维的制造 大体可分为3大类 1 分子技术制备法用于单管或多管纳米碳管束的制备 主要有3种 1 电弧放电法 将石墨棒置于充满氢气的容器内 用高压电弧放电 在阴极沉积成纳米碳管 2 激光烧蚀法 3 固定床催化裂解法 由天然气制备纳米碳管 将气体在分布板上有用活化了的催化剂吹成沸腾状态 在催化剂表面生长出纳米碳管 工艺简便 成本低 纳米碳管规模易控制 长度大 收率较高 但该方法中催化剂只能以薄膜的形式展开 2 纺丝法制备法 又可分为聚合物喷射静电拉伸纺丝法 海岛型多组分纺丝法和单螺杆混抽法 用单螺杆混抽法可制得0 001dtex 约10nm 的纤维 3 生物制备法 利用细菌培养出更加细小的纤维素 我国科学家由木醋杆菌合成的纳米级纤维素不含木质素 结晶度高 聚合度高 分子取向好 具有优良的机械性能 二 纳米纤维的主要特点1 表面效应粒子尺寸越小 表面积越大 由于表面粒子缺少相邻原子的配位 因而表面能增大极不稳定 易于其他原子结合 显出较强的活性 2 小尺寸效应当微粒的尺寸小到与光波的波长 传导电子的德布罗意波长和超导态的相干长度透射深度近似或更小时 其周期性的边界条件将被破坏 粒子的声 光 电磁 热力学性质将会改变 如熔点降低 分色变色 吸收紫外线 屏蔽电磁波等 3 量子尺寸效应当粒子尺寸小到一定时 费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级 此时 原为导体的物质有可能变为绝缘体 反之 绝缘体有可能变为超导体 4 宏观量子的阳隧道效应 隧道效应是指微小粒子在一定情况下能穿过物体 就像里面有了隧道一样可以通过 三 纳米纤维的用途纳米纤维的用途很广 如将纳米纤维植入织物表面 可形成