高分子材料纤维材料

1、 纤维材料纤维材料一、一、 概述概述 纤维：纤维：长径比很大，并具有一定柔韧性长径比很大，并具有一定柔韧性的纤细物质。的纤细物质。 纤维包括纤维包括天然纤维天然纤维（如羊毛、蚕丝、棉（如羊毛、蚕丝、棉花、麻等）和花、麻等）和化学纤维化学纤维（由聚合物等材（由聚合物等材料制成）。料制成）。二、纤维的主要性能指标二、纤维的主要性能指标 1. 线密度（纤度）：线密度（纤度）： 线密度为表示纤维粗细程度的指标。线密度为表示纤维粗细程度的指标。 线密度线密度指一定长度纤维所具有的重量，指一定长度纤维所具有的重量，其单位名称为其单位名称为“tex”特（克斯）特（克斯），1/101/10称为称为分特（克斯）

2、，分特（克斯），单位符号单位符号dtexdtex 。1000m长纤维重量的克数称为长纤维重量的克数称为“特特”。 支数支数单位重量的纤维所具有的长度。对单位重量的纤维所具有的长度。对于同一种纤维，支数越高，纤维越细。于同一种纤维，支数越高，纤维越细。 2相对强度： 它的单位用（gf/den）、（N/tex）或（N/dtex）表示。即每旦、每特或分特纤维被拉断时所能承受的最大力称为相对强度。纤维的相对强度在干燥条件下测定者叫干强度，在湿润条件下测定者叫湿强度。 3 回弹率：回弹率： 把纤维拉伸到一定的伸长率把纤维拉伸到一定的伸长率（一般为（一般为25%），当外力除去后，松弛一段），当外力除去后，

3、松弛一段时间后（时间后（3060秒内）测定形变恢复的程度秒内）测定形变恢复的程度称回弹率，以百分数（称回弹率，以百分数（%）表示。回弹率越）表示。回弹率越高，纤维的耐疲劳性能越好。高，纤维的耐疲劳性能越好。 4 初始弹性模量初始弹性模量 是指纤维单位面积上产生是指纤维单位面积上产生单位形变所要的力，用公斤单位形变所要的力，用公斤/毫米毫米2（kgf/mm2）表示。可见，模量值越大，表明纤维变形越表示。可见，模量值越大，表明纤维变形越困难。由于纤维的应力困难。由于纤维的应力-应变曲线仅仅在开始应变曲线仅仅在开始的一段为直线，故初始弹性模量通常采用纤的一段为直线，故初始弹性模量通常采用纤维伸长率为

4、在维伸长率为在1%时的应力表示。时的应力表示。 5断裂功断裂功 纤维材料在外力作用下，拉伸至纤维材料在外力作用下，拉伸至断裂时所作的功。为便于各种材料相互比较断裂时所作的功。为便于各种材料相互比较常采用断裂比功。它是指拉断单位试样常采用断裂比功。它是指拉断单位试样(1cm长的纤维长的纤维)所需要的功。其数值大小代表了纤所需要的功。其数值大小代表了纤维材料的韧性和耐冲击性。维材料的韧性和耐冲击性。 6吸湿性吸湿性 纤维在纤维在20下、相对湿度为下、相对湿度为65%条件下平衡后，测定的含水量称为吸湿率或条件下平衡后，测定的含水量称为吸湿率或称回潮率。称回潮率。三、化学纤维的生产方法三、化学纤维的生

5、产方法 化学纤维的生产工艺流程主要包括纺丝化学纤维的生产工艺流程主要包括纺丝熔体和溶液的制备、纺丝及初生纤维的熔体和溶液的制备、纺丝及初生纤维的后加工。后加工。 目前，合成纤维的纺丝方法主要有两大目前，合成纤维的纺丝方法主要有两大类：类：熔体纺丝法和溶液纺丝法熔体纺丝法和溶液纺丝法，在溶液，在溶液纺丝法中，根据凝固方式的不同，又可纺丝法中，根据凝固方式的不同，又可分为分为湿法纺丝和干法纺丝湿法纺丝和干法纺丝两种。两种。五、高性能纤维五、高性能纤维 差别化纤维：一般泛指对常规化纤品种有所差别化纤维：一般泛指对常规化纤品种有所创新或具有某一特性的化学纤维，主要是改创新或具有某一特性的化学纤维，主要

6、是改进服用性能。如易染性合成纤维、亲水性纤进服用性能。如易染性合成纤维、亲水性纤维、高收缩纤维、异形纤维、变形纱等。维、高收缩纤维、异形纤维、变形纱等。 特种纤维：具有特殊的物理化学结构、特种纤维：具有特殊的物理化学结构、性能和用途，或具有特殊功能的化学纤性能和用途，或具有特殊功能的化学纤维的统称，基本用于产业及尖端技术。维的统称，基本用于产业及尖端技术。 耐高温纤维耐高温纤维 耐高温纤维通常是指在耐高温纤维通常是指在250300温度范围内可长期温度范围内可长期使用的纤维使用的纤维 具有在高温下尺寸稳定性好和物理力学性能变化小、具有在高温下尺寸稳定性好和物理力学性能变化小、软化点或热分解温度高

7、等特点软化点或热分解温度高等特点 耐高温纤维可分无机耐高温纤维和有机耐高温纤维耐高温纤维可分无机耐高温纤维和有机耐高温纤维 与无机耐高温纤维相比，有机耐高温纤维具有密度小、与无机耐高温纤维相比，有机耐高温纤维具有密度小、强度高、延伸度较大、柔软性好、伸长回弹率较高强度高、延伸度较大、柔软性好、伸长回弹率较高二、粘胶纤维粘胶纤维 粘胶纤维粘胶纤维以天然纤维如木质纤维、棉以天然纤维如木质纤维、棉纤维、禾本科植物纤维（如甘蔗渣、芦纤维、禾本科植物纤维（如甘蔗渣、芦苇、麦杆等）为原料，经纤维素黄酸酯苇、麦杆等）为原料，经纤维素黄酸酯溶液以湿法纺丝制成的。溶液以湿法纺丝制成的。 粘胶纤维的生产包括以下四

8、个过程：粘胶纤维的生产包括以下四个过程： （1）粘胶的制备：即浆粕的准备、碱）粘胶的制备：即浆粕的准备、碱纤维素的制备及老成、纤维素黄酸酯的纤维素的制备及老成、纤维素黄酸酯的制备（磺化）和溶解等。制备（磺化）和溶解等。 浆粕浆粕是将原料经蒸煮、精选、漂白等预是将原料经蒸煮、精选、漂白等预处理而得到的；处理而得到的； 老成老成是借空气的氧化作用，使碱纤维素是借空气的氧化作用，使碱纤维素分子链断裂，聚合度下降，以达到适当分子链断裂，聚合度下降，以达到适当调整粘胶粘度的目的；调整粘胶粘度的目的； 磺化磺化是使难溶解的纤维素变成可溶性的是使难溶解的纤维素变成可溶性的纤维素黄酸酯，以便进行湿法纺丝；纤维

9、素黄酸酯，以便进行湿法纺丝； （2）粘胶的纺前准备：包括粘胶的混）粘胶的纺前准备：包括粘胶的混合、过滤、熟成、脱泡等。合、过滤、熟成、脱泡等。 熟成熟成是将粘胶在一定温度下放置约是将粘胶在一定温度下放置约1830h，以降低纤维素黄酸酯的酯化度。，以降低纤维素黄酸酯的酯化度。 （3）纺丝：粘胶经过计量和纺前过滤）纺丝：粘胶经过计量和纺前过滤后，通过喷丝孔形成多根粘胶细流，进后，通过喷丝孔形成多根粘胶细流，进入凝固浴而固化成丝条，再经塑化拉伸入凝固浴而固化成丝条，再经塑化拉伸和受丝卷取等过程。和受丝卷取等过程。 （4）纤维的后处理：包括纤维的水洗、）纤维的后处理：包括纤维的水洗、脱硫、漂白、酸洗、

10、上油、干燥等，长脱硫、漂白、酸洗、上油、干燥等，长丝要进行加捻、络丝、分级、包装等加丝要进行加捻、络丝、分级、包装等加工过程，短纤维则需经切断、开松、打工过程，短纤维则需经切断、开松、打包等。包等。 上油上油：使纤维表面覆上一层油膜，赋予纤：使纤维表面覆上一层油膜，赋予纤维平滑柔软的手感，降低纤维间或纤维与维平滑柔软的手感，降低纤维间或纤维与金属间的摩擦，使加工过程顺利进行，并金属间的摩擦，使加工过程顺利进行，并使其湿度增加，改善纤维的抗静电性能。使其湿度增加，改善纤维的抗静电性能。 加捻加捻的目的主要是使复丝中各根单纤维紧的目的主要是使复丝中各根单纤维紧密地抱合，避免在纺织加工时发生断头或密

11、地抱合，避免在纺织加工时发生断头或紊乱现象，并使纤维的断裂强度提高。紊乱现象，并使纤维的断裂强度提高。 络丝络丝：将经过压洗、定型后的纤维在络：将经过压洗、定型后的纤维在络丝机上由有孔的丝筒退绕至锥形筒管，丝机上由有孔的丝筒退绕至锥形筒管，形成双斜面宝塔形式，以便运输和纺织形成双斜面宝塔形式，以便运输和纺织加工。加工。 切断切断：将纤维切割成规定长度的短段，：将纤维切割成规定长度的短段，以使合成纤维在纺丝加工过程中适应混以使合成纤维在纺丝加工过程中适应混纺的棉、毛等天然纤维的长度和纺丝加纺的棉、毛等天然纤维的长度和纺丝加工设备的特殊需要。工设备的特殊需要。 粘胶纤维的性质与棉极为相似，吸湿、粘

12、胶纤维的性质与棉极为相似，吸湿、透气、易染色、抗静电、易于纺织加工，透气、易染色、抗静电、易于纺织加工，制成的织物花色鲜艳，穿着舒适。制成的织物花色鲜艳，穿着舒适。 但粘胶纤维的的湿态强度大大低于干态但粘胶纤维的的湿态强度大大低于干态强度，且缩水性较大，纤维吸水后膨化，强度，且缩水性较大，纤维吸水后膨化，织物在水中易变硬。织物在水中易变硬。 粘胶纤维应用广泛，其长丝称为人造丝，粘胶纤维应用广泛，其长丝称为人造丝，可织成各种平滑柔软的丝织品，毛型短可织成各种平滑柔软的丝织品，毛型短纤维俗称人造毛，是毛纺厂重要的原料，纤维俗称人造毛，是毛纺厂重要的原料，棉型粘胶短纤维俗称人造棉，可织成各棉型粘胶短

13、纤维俗称人造棉，可织成各种色彩绚丽的人造棉布。种色彩绚丽的人造棉布。三、聚酯纤维三、聚酯纤维 聚酯纤维通常是指聚对苯二甲酸乙二酯聚酯纤维通常是指聚对苯二甲酸乙二酯（PET），为目前发展速度最快、产量），为目前发展速度最快、产量最大的合成纤维品种。最大的合成纤维品种。 聚酯纤维又称涤纶，的确良，特丽纶、聚酯纤维又称涤纶，的确良，特丽纶、达克纶、帝特纶等，是以对本二甲酸二达克纶、帝特纶等，是以对本二甲酸二甲酯、乙二醇为原料，经酯交换、缩聚、甲酯、乙二醇为原料，经酯交换、缩聚、纺丝和纤维后加工等四个步骤而得。纺丝和纤维后加工等四个步骤而得。 聚酯纤维常采用熔体纺丝法，可分为切聚酯纤维常采用熔体纺丝法

14、，可分为切片纺丝和直接纺丝。片纺丝和直接纺丝。 目前，聚酯短纤维大多采用直接纺丝法，目前，聚酯短纤维大多采用直接纺丝法，即将聚合釜中的熔体直接送入纺丝机；即将聚合釜中的熔体直接送入纺丝机；而聚酯长丝多采用切片纺丝法。而聚酯长丝多采用切片纺丝法。 PET的软化点的软化点230240，熔点范围，熔点范围255264，纤维级，纤维级PET树脂的相对分树脂的相对分子质量为子质量为150002000，特性粘度通常，特性粘度通常为为0.620.68dL/g。 PET分子中含有酯基，易发生水解，故分子中含有酯基，易发生水解，故在纺丝时应严格控制水分含量。在纺丝时应严格控制水分含量。 弹性好：其弹性接近于羊毛

15、，耐皱性超弹性好：其弹性接近于羊毛，耐皱性超过其它纤维；过其它纤维； 强度大：干态强度和湿态强度接近；强度大：干态强度和湿态强度接近； 模量高：其初始模量为大规模生产的合模量高：其初始模量为大规模生产的合成纤维中最高者，故其织物的尺寸稳定、成纤维中最高者，故其织物的尺寸稳定、不变形；不变形； 吸湿性低：湿强度下降少，织物易洗快吸湿性低：湿强度下降少，织物易洗快干；干； 耐热性好。耐热性好。聚酯纤维的性能聚酯纤维的性能三、聚酰胺纤维 聚酰胺及锦纶、尼龙、卡普龙，是世界聚酰胺及锦纶、尼龙、卡普龙，是世界上最早投入工业化生产的合成纤维。上最早投入工业化生产的合成纤维。 聚酰胺的品种很多，目前工业化生

16、产及聚酰胺的品种很多，目前工业化生产及应用最广泛的是应用最广泛的是PA6和和PA66，PA1010是是我国的特有品种。我国的特有品种。 PA6在大规模工业生产中大多采用以己在大规模工业生产中大多采用以己内酰胺为原料，经开环水解聚合制得。内酰胺为原料，经开环水解聚合制得。PA66是将己二胺和己二酸反应生成是将己二胺和己二酸反应生成66盐，盐，然后进行缩聚而得。然后进行缩聚而得。 聚酰胺纤维目前大多采用切片熔融纺丝聚酰胺纤维目前大多采用切片熔融纺丝法，纺丝前，切片应充分干燥。法，纺丝前，切片应充分干燥。 耐磨性好：为所有纺织纤维中耐磨性最耐磨性好：为所有纺织纤维中耐磨性最好的品种；好的品种； 强度

17、高，耐冲击性能好；强度高，耐冲击性能好； 弹性高，耐疲劳性好，耐低温性能良好；弹性高，耐疲劳性好，耐低温性能良好； 吸湿率较低。吸湿率较低。聚酰胺纤维的性能聚酰胺纤维的性能四、聚丙烯腈纤维四、聚丙烯腈纤维 聚丙烯腈（聚丙烯腈（PAN）简称腈纶，为目前世）简称腈纶，为目前世界上产量仅次于聚酯纤维和聚酰胺纤维界上产量仅次于聚酯纤维和聚酰胺纤维的第三大品种的纤维材料。的第三大品种的纤维材料。 聚丙烯腈在加热下既不软化又不熔融，聚丙烯腈在加热下既不软化又不熔融，在在280300下分解，一次一般不能采下分解，一次一般不能采用熔体纺丝，而是采用溶液纺丝法。用熔体纺丝，而是采用溶液纺丝法。 柔软性和保暖性好

18、，外观和手感像羊毛；柔软性和保暖性好，外观和手感像羊毛； 耐光性和耐辐射性优异；耐光性和耐辐射性优异； 弹性模量高，保型性好；弹性模量高，保型性好； 化学稳定性和耐热性好；化学稳定性和耐热性好； 优良的耐霉菌和耐虫蛀性。优良的耐霉菌和耐虫蛀性。聚丙烯腈的特性聚丙烯腈的特性五、聚乙烯醇纤维五、聚乙烯醇纤维 聚乙烯醇（聚乙烯醇（PVA）又称维纶、维尼纶。）又称维纶、维尼纶。 工业上成纤用聚乙烯醇是以醋酸乙烯为工业上成纤用聚乙烯醇是以醋酸乙烯为单体，经缩聚生成聚醋酸乙烯，然后进单体，经缩聚生成聚醋酸乙烯，然后进行醇解反应而得。行醇解反应而得。 聚乙烯醇的熔融温度为聚乙烯醇的熔融温度为220240，在，在250以上完全分解变色，且没有明显以上完全分解变色，且没有明显的稳定熔融态，故不能采用熔融法纺丝，的稳定熔融态，故不能采用熔融法纺丝，而是采用溶液纺丝法生产纤维。湿法纺而是采用溶液纺丝法生产纤维。湿法纺丝法主要生产短纤维，干法纺丝主要生丝法主要生产短纤维，干法纺丝主要生产长丝。产长丝。 维纶短纤维的外观形状接近棉花，因此维纶短纤维的外观形状接近棉花，因此有有“合成棉花合成棉花”之称，其长丝则似蚕丝。之称，其长丝则似蚕丝。维纶的强度和耐磨性优于棉花，吸湿率维纶的强度和耐磨性优于棉花，吸湿率大，与棉花接近，导热性差，具有良好大，与棉花接