合成纤维介绍.doc

合成纤维介绍一、合成纤维1合成纤维纤维材料主要供纺织工业用。按产品使用范围，可分为工业用和民用。按来源可分为两类：一类是天然纤维，如棉、毛、丝、麻等；另一类是化学纤维。化学纤维又分为人造纤维和合成纤维。人造纤维是利用自然界中不能直接纺织的纤维素（如木材、棉短绒），经过化学处理与机械加工制得的纤维，如人造丝、人造棉等。合成纤维是以石油、天然气为原料，通过人工合成的高分子化合物经纺丝和后加工而制得的纤维，如涤纶等。合成纤维工业是20世纪40年代初开始发展起来的，最早实现工业化生产是聚酰胺纤维（锦纶），随后腈纶、涤纶等陆续投入工业生产。合成纤维性能优异，原料来源丰富，随着工业技术的不断发展，短短几十年间，世界合成纤维的产量已接近天然纤维，成为纺织纤维的重要原料。1996年，世界合成纤维产量为1900万吨，我国合成纤维产量为291万吨。与此相应，世界棉花总量为1900万吨。根据化学组成，合成纤维可分为聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维澄。它们习惯被称为锦纶（或尼龙）、涤纶、腈纶、丙纶、维纶。除上述几种之外，常见的合成纤维还有氨纶。做为民用纤维，人们力求使合成纤维制品能保持天然纤维制品的优点，克服性能和产量的不足。 2生产合成纤维的原料 生产合成纤维的基本原料源于石油。炼油厂的重整装置和烃类裂解制乙烯时副产的苯、二甲苯、丙烯，经过加工后制成合成纤维所需原料（通称为单体）。以石油为原料制取合成纤维的途径可表示如下：还有一些特种合成纤维不使用石化产品作原料，但它们产量少，不在日常生活中使用。 3合成纤维的生产方法 合成纤维的生产首先是将单体经聚合反应制成成纤高聚物，这些聚合反应原理、生产过程及设备与合成树脂、合成橡胶的生产大同小异，不同的是合成纤维要经过纺丝及后加工，才能成为合格的纺织纤维。高聚物的纺丝主要有熔融纺丝方法主要决定于高聚物的性能。熔融纺丝是将高聚物加热熔融成熔体，然后由喷丝头喷出熔体细流，再冷凝而成纤维的方法。熔融纺丝速度高，高速纺丝时每分钟可达几千米。这种方法适用于那些能熔化、易流动而不易分解的高聚物，如涤纶、丙纶、锦纶等。溶液纺丝又分为湿法纺丝和干法纺丝两种。 湿法纺丝是将高聚物在溶剂中配成纺丝溶液，经喷丝头喷出细流，在液态凝固介质中凝固形成纤维。干法纺丝中，凝固介质为气相介质，经喷丝形成的细流因溶剂受热蒸发，而使高聚物凝结成纤维。溶液纺丝速度低，一般每分钟几十米。溶液纺丝适用于不耐热、不易熔化但能溶于专门配制的溶剂中的高聚物，如腈纶、维纶。熔融纺丝和溶液纺丝得到的初生纤维，强度低，硬脆，结构性能不稳定，不能使用。只有通过一系列的后加工处理，才能使纤维符合纺织加工的要求。不同的合成纤维，其后加工方法不尽相同。按纺织工业要求，合成纤维分长丝和短纤维两种型式。所谓长丝，是长度为千米以上的丝，长丝卷绕成团。短纤维是几厘米至十几厘米的短纤维。 短纤维后处理过程主要为：初生纤维集束拉伸热定型卷曲切断打包成品短纤维。 长丝后处理过程主要为：初生纤维拉伸加捻复捻水洗干燥热定型络丝分级包装成品长丝从上述可以看出， 初生纤维的后处理主要有拉伸、热定型、卷曲和假捻。 拉伸可改变初生纤维的内部结构，提高断裂强度和耐磨性，减少产品的伸长率。热定型可调节纺丝过程带来的高聚物内部分子间作用力，提高纤维的稳定性和其他物理机械性能、染色性能。卷曲是改善合成纤维的加工性（羊毛和棉花纤维都是卷曲的），克服合成纤维表面光滑平直的不足。假捻是改进纺织品的风格，使其膨松并增加弹性。合成纤维因具有强度高，耐磨、耐酸、耐碱、耐高温、质轻、保暖、电绝缘性好及不怕霉蛀等特点，在国民经济的各个领域得到了广泛的应用。合成纤维在民用上，既可以纯纺， 也可以与天然纤维或人造纤维混纺、交织。 用它做衣料比棉、毛和人造纤维都结实耐穿；用它做被服，冬装又轻又暖。锦纶的耐磨性优异，有某些天然纤维的特色，如腈纶与羊毛相似，俗称人造羊毛；维纶的吸水性能与棉花相似；锦纶经特种加工，制品与蚕丝相似等。在工业上，合成纤维常用做轮胎帘子线、渔网、绳索、运输带、工业用织物（帆布、滤布等）、隔音、隔热、电气绝缘材料等。在医学上，合成纤维常用作医疗用布、外科缝合线、止血棉、人造器官等。 在国防建设上， 合成纤维可用于降落伞、军服、军被， 一些特种合成纤维还用于原子能工业的特殊防护材料、飞机、火箭等地结构材料。二、纤维的改性及特种纤维随着合成纤维产量的迅速增加，科学技术的不断进步和人民生活水平的提高，人们对纺织纤维的性能要求越来越多样化。为了满足这些需求，得到更高附加价值得纤维，各厂家纷纷研究开发有更新性能的纤维，而其重点，则是对常规化学纤维的改性，也叫差别化。国际上差别化纤维的产量已占合成纤维产量的30以上。差别化纤维，是指在现有合成纤维的基础上进行化学改性或物理改性的合成纤维。化学改性是通过分子设计，改变已有成纤高聚物的结构，达到改善纤维性能的目的。物理改性则是在不改变成纤高聚物基本结构的情况下，通过改变纤维的形态结构而改善纤维的性能。目前差别化纤维的主要发展方向为： 1仿天然纤维 通过异型纺丝/开发细丝/复合纺丝, 生产具有仿真效果的合成纤维. 如具有丝的光泽/良好的手感和悬垂性的仿丝型纤维; 具有羊毛的自然卷曲及弹性/柔软的光泽和良好的缩绒性的仿毛纤维; 具有麻的爽滑透凉性的仿麻纤维等。 2赋予纤维新的性能 合成纤维受其本身的影响，在一些性能上还不尽人意，如染色性、吸湿性、阻燃性等，需要不断地加以研究、改进。主要方法有：通过原液着色法、共混法、共聚法、复合法等改善合成纤维的染色性能。通过对纤维大分子的亲水性单体的接枝改性、与亲水性组分共混及组成复合纤维，使纤维具有多孔结构、表面粗糙化及纤维截面异形化等处理，改善合成纤维的亲水性能。通过共混、共聚引入阻燃剂，提高成纤高聚物的热稳定性； 通过后处理改性 织物阻燃整理等赋予合成纤维阻燃性。通过表面活性剂的表面加工处理，把具有抗静电性能的亲水性聚合体与成纤高聚物共混的方法，改善纤维的抗静电性能。也可通过开发金属纤维、金属镀层纤维、导电性树脂涂层纤维、导电性树脂复合纤维等，改善纤维的导电性能。采用特殊的纺丝和拉伸工艺，共聚改性，异形截面等生产高收缩合成纤维，改善纤维的蓬松性、染色性等。 3赋予纤维优良的物理机械性能 如生产具有高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀等性能的合成纤维等。除了在现有合成纤维的基础上进行改性，以开发人们所希望的性能外，人们也研究制备具有特殊功能的新型纤维，如高强度、高模量纤维、 耐高温纤维、耐腐蚀纤维、弹性体纤维、医用功能纤维等。（1）高强度、高模量纤维主要为芳香族聚酰胺系列，如聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯二甲酰对氨基苯甲酰胺；高取向的聚烯烃纤维系列，如聚乙烯、聚丙烯。高强度、高模量纤维主要用于防弹背心、防弹帽，制成各种复合材料用于飞机、宇航器材代替铝合金；用于体育器材方面，如网球拍线、赛车服等。 （2）碳纤维碳纤维是由元素碳组成的纤维状物质。碳纤维可以多种形式与各种基质构成复合材料，用于制造飞机零部件，不但能满足苛刻的环境要求，还大大减轻部件的重量，满足宇航、导弹、航空等部门的要求，还可用于汽车、高尔夫球棒等。 （3） 弹性纤维 如聚氨酯弹性纤维，具有相对密度小、染色性好、伸长率大、回弹性好、耐磨、耐扰曲、耐化学试剂等优点，主要用于袜子口、胸罩、腰带、茄克衫、医用内衣等。 （4）耐高温纤维 主要有聚四氟乙烯纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚酰胺酰