合成纤维概-述课件

合成纤维主讲教师：xx第五章1谢谢观赏2019-8-29第五章合成纤维知识目标

1.学习掌握纤维的分类、性能及应用；2.掌握聚酯纤维、锦纶纤维、腈纶纤维、聚丙烯纤维的生产技术、结构、性能及应用。教学目标能力目标

能根据需要正确选择生产方法，并指导具体生产过程，合理确定工艺条件。2谢谢观赏2019-8-29第一节概述纤维指柔韧、纤细，具有相当长度、强度、弹性和吸湿性的丝状物。

典型的纺织纤维的直径为几微米至几十微米，而长度超过25mm。3谢谢观赏2019-8-29第一节概述天然纤维棉花、羊毛、蚕丝、麻等……

一、纤维的分类化学纤维人造纤维合成纤维按来源分类4谢谢观赏2019-8-29第一节概述一、纤维的分类人造纤维再生蛋白质纤维再生纤维素纤维粘胶纤维铜氨纤维再纤维素纤维二醋酯纤维三醋酯纤维5谢谢观赏2019-8-29第一节概述一、纤维的分类合成纤维杂纤维聚酰胺纤维聚酯纤维聚氨酯纤维等……碳链纤维聚丙烯睛纤维聚乙烯醇缩醛纤维等……6谢谢观赏2019-8-29第一节概述一、纤维的分类人造纤维

以天然高聚物为原料，经过化学处理与机械加工而制得的纤维。合成纤维由合成的高分子化合物加工制成的纤维。根据大分子主链的化学组成，又分为杂链纤维和碳链纤维两类。7谢谢观赏2019-8-29第一节概述二、三大合成纤维1.涤纶（聚酯为基础，产量第一位）（1）抗皱性、保形性、耐热性、电绝缘，织物易洗、快干、免熨。（2）不需混纺，不起球。（3）染色比锦纶差。2.锦纶（聚酰胺，第二位）

易染色3.腈纶（聚丙烯腈）

性质类似羊毛（合成羊毛），用途广，来源丰富，发展快。8谢谢观赏2019-8-29第一节概述三、成纤高聚物的特征

具有较高的拉伸强度和适宜的延伸度。线型高分子9谢谢观赏2019-8-29第一节概述三、成纤高聚物的特征

过高不易加工，过低者性能不好。具有适宜相对分子质量主要成纤高聚物的相对分子质量高聚物相对分子质量高聚物相对分子质量聚酰胺-6或-6616000-22000聚乙烯醇60000-80000聚酯16000-20000全同聚丙烯180000-300000聚丙烯腈50000-8000010谢谢观赏2019-8-29第一节概述三、成纤高聚物的特征

分子间次价力越大，纤维的强度越高。分子链间必须有足够的次价力11谢谢观赏2019-8-29第一节概述三、成纤高聚物的特征

将高聚物溶解或熔融成溶液或熔体，再经纺丝、凝固或冷却形成纤维。具有可溶性和熔融性12谢谢观赏2019-8-29棉纤维麻纤维第二节天然纤维包括植物纤维羊毛蚕丝动物纤维13谢谢观赏2019-8-29第二节天然纤维棉纤维

主要成分是纤维素、水分、脂肪、蜡质、蛋白质、果胶及灰分等。

性质强度较低，延伸率较低，但湿强度较高。14谢谢观赏2019-8-29第二节天然纤维麻纤维以苎麻纤维和亚麻纤维为主。“轻如蝉翼，薄如宣纸，平如水镜，细如罗绢”15谢谢观赏2019-8-29第二节天然纤维麻纤维苎麻是中国特有的以纺织为主要用途的农作物，是我国国宝，我国的苎麻产量约占全世界苎麻产量的90%以上，在国际上称为“中国草”。16谢谢观赏2019-8-29第二节天然纤维毛纤维

以羊毛纤维为主，主要成分是蛋白质。纺织用的羊毛是从绵羊身上剪下的，按纤维细度、长度分级。羊毛一般呈圆柱形，从根部到顶梢逐渐变细，具有螺旋卷曲。好羊毛多数呈白色或奶油色。17谢谢观赏2019-8-29第二节天然纤维毛纤维性能

羊毛比棉轻，强度比棉低，但弹性好，即在小变形之后能恢复到原来形状，故其织物挺括或不易折皱。羊毛的湿强低于干强，耐酸不耐碱，受碱破坏后强力下降而颜色发黄。18谢谢观赏2019-8-29第二节天然纤维毛纤维应用

羊毛是宝贵的纺织原料，能制织四季衣着，所织冬季织物质地厚实，手感柔软，保暖性好；春秋季织物质地丰满，光泽柔和，挺括；夏季织物质地薄细、滑爽。

山羊绒是开司米山羊换毛时脱落下来的绒毛，山羊绒极细，用于生产高档织物，手感柔软，悬垂性好。19谢谢观赏2019-8-29第二节天然纤维蚕丝

又称为天然丝。生丝是由两根丝纤朊（约75%～82%）被丝胶朊（约18%～25%）粘合而成。丝胶朊能溶于热水或弱碱性溶液。除去丝胶朊而得的丝纤朊，俗称熟丝，白色，柔软有光泽，强度高，是热和电的不良导体。20谢谢观赏2019-8-29第三节人造纤维是以天然聚合物为原料，经过化学处理与机械加工而制得的化学纤维。具有与天然纤维相似的性能，有良好的吸湿性，透气性和染色性，手感柔软，富有光泽，是一类重要的纺织材料。21谢谢观赏2019-8-29第三节人造纤维

是以含纤维素量较高（约为45%～95%）的木材、棉短绒、甘蔗渣、芦苇为原料，以湿法纺丝制成的。粘胶纤维22谢谢观赏2019-8-29第三节人造纤维

粘胶短纤维生产线23谢谢观赏2019-8-29第三节人造纤维用途粘胶纤维①纺织品：长丝称人造丝，可织成各种平滑柔软的丝织品，如人造丝绸。短纤维俗称人造毛，是毛纺厂不可缺少的原料。棉型粘胶短纤维俗称人造棉，可以织成各种色彩绚丽的人造棉布，适用于做内衣、外衣以及各种装饰织物。②工业上：轮胎的帘子线、帘子布。③发展：高湿模量粘胶纤维（富强纤维），干、湿强度都比普通粘胶纤维高，同时缩水率相应降低，在坚牢度、耐水洗性、抗皱性和形状稳定性方面更接近优质棉。24谢谢观赏2019-8-29第三节人造纤维又称醋酸纤维素纤维，是以醋酸纤维素为原料经纺丝而制得的人造纤维。醋酯纤维25谢谢观赏2019-8-29第三节人造纤维二醋酯纤维醋酯纤维

长丝光泽优雅，手感柔软，酷似真丝，制作织物，用于衣服及室内装饰，也可用于香烟滤嘴材料。短纤维用于与棉、毛或合成纤维混纺，但湿态强度低。而中空纤维具有透析功能，可用于医疗化工净化与分离等。26谢谢观赏2019-8-29第三节人造纤维三醋酯纤维醋酯纤维

三醋酯纤维耐热性较好，，但湿态强度低，回潮率仅为3.2%，耐磨性差。27谢谢观赏2019-8-29第三节人造纤维又称铜氨纤，是经提纯的纤维素溶解于铜氨溶液（氯化铜的氨溶液）中，纺制而成的一种再生纤维素纤维。铜氨纤维铜氨纤维颜色洁白、光泽悦目、手感柔软，与蚕丝很近似，它的柔韧性大，富有弹性和极好的悬垂性。铜氨纤维适于织成薄如蝉衣的织物和针织内衣，穿用舒适。28谢谢观赏2019-8-29第三节人造纤维简称蛋白质纤维，是用动物或植物蛋白质为原料制成。再生蛋白质纤维主要品种

酪蛋白质纤维、大豆蛋白质纤维、玉米蛋白质纤维和花生蛋白质纤维。

与羊毛相近似，染色性能很好。但一般强度较低，湿强度更差，因而应用不广泛。通常切断成短纤维。可在毛纺机上纯纺或与羊毛、粘胶纤维和锦纶短纤维等混纺。29谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维聚酯饱和的二元酸与二元醇通过缩聚反应制得的一类线性高分子缩聚物。涤纶以聚酯为基础制得的纤维。常见对苯二甲酸乙二醇酯（简称PET）30谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维主要原料TPADMT环氧乙烷乙二醇对苯二甲酸对苯二甲酸二甲酯一、主要原料31谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维二、聚酯纤维的生产原理与工艺1．聚酯合成的工艺路线酯交换聚酯路线对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线环氧乙烷酯化聚酯路线32谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维二、聚酯纤维的生产原理与工艺1．聚酯合成的工艺路线（1）酯交换聚酯路线（酯交换聚酯法）是最早（1953年）实现工业的聚酯路线。工艺技术成熟，所以至今在工业生产中仍占有相当的地位。33谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维二、聚酯纤维的生产原理与工艺1．聚酯合成的工艺路线（2）对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线（直接酯化聚酯法）消耗定额低，无甲醇回收，生产控制稳定，流程短，投资低等优点，发展迅速。目前国内用的比较多。34谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维二、聚酯纤维的生产原理与工艺1．聚酯合成的工艺路线（3）环氧乙烷酯化聚酯路线（环氧乙烷法）该路线是1973年开始工业化生产的。该路线具有成本低；产物低聚物少，容易精制；设备利用率高，辅助设备少等优点。如采用高纯度的对苯二甲酸和环氧乙烷进行反应，其产物可不经过精制就可以直接用于缩聚成聚酯。35谢谢观赏2019-8-29＋nHOCH2CH2OHHOCH2CH2COOC－－COOCH2CH2OH（n＋1）Sb2O3HOCH2CH2COOC－－CO－OCH2CH2COOC－－CO－OCH2CH2OH第四节聚酯纤维二、聚酯纤维的生产原理与工艺1．聚酯合成的工艺路线（4）聚合原理缩聚反应:使反应完全，必须采用真空及强力搅拌，以排出低分子副产物。一般产品的平均相对分子质量不低于20000，用于制造纤维、薄膜的相对分子质量约为25000。36谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维二、聚酯纤维的生产原理与工艺1．聚酯合成的工艺路线（4）聚合原理DMT(液体)

乙二醇回收

TPA料仓

EG单批

DMT槽料仓浆料混合器熔化槽水分馏塔酯化酯交换甲醇分馏塔预缩聚中等粘度缩聚排出蒸汽冷凝结晶干燥造粒高粘度的最终反应器熔融挤压机结晶纺丝长丝加工成型固相缩聚中粘度切片料仓高粘度切片料仓成型纺丝拉伸短纤维织物和工业用丝薄膜片基瓶子容器塑料帘子线和高强度纱线成型

TPA

EG＋catDMT(固体)水废乙二醇甲醇废液37谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维二、聚酯纤维的生产原理与工艺2．聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺

直接酯化法聚酯连续法比间歇法的成本低20%；酯交换法聚酯连续比间歇的成本低10%。38谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维二、聚酯纤维的生产原理与工艺2．聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺

（1）酯交换法连续生产聚酯工艺酯交换法连续生产聚酯工艺包括酯交换、预缩聚、缩聚等过程。39谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维二、聚酯纤维的生产原理与工艺2．聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺

（1）酯交换法连续生产聚酯工艺12345678910111213DMTEG催化剂去甲醇贮槽回收EG接真空系统去包装141540谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维二、聚酯纤维的生产原理与工艺2．聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺（2）直接酯化聚酯生产工艺

工艺过程包括酯化反应与缩聚。直接酯交换法中一般要加入了磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯等稳定剂，所以聚酯产物的热稳定性和聚合度都比酯交换法聚酯高，可以作为生产轮胎帘子线的高质量纤维。41谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维二、聚酯纤维的生产原理与工艺3．聚酯的纺丝3．聚酯的纺丝熔融纺丝法将聚酯树脂切片经过真空干燥吸附的微量水分，并使树脂由无定型变为结晶形后，在惰性气体的保护下加热成熔体。再在一定压力下定量压出喷丝孔，冷却后形成纤维，再经拉伸、卷曲、切断等工序成为一定规格的可纺短纤维；或在拉伸后进行加捻、定型等后处理工序，成为符合各项指标的长纤维。42谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维三、聚酯纤维的结构、性能及用途结构

聚酯纤维的结构为高度对称芳环的线性聚合物，易于取向和结晶，具有较高的强度和良好的成纤性及成膜性，结晶度为40%～60%，结晶速度慢。43谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维三、聚酯纤维的结构、性能及用途性能聚酯纤维一般为乳白色，回潮率很低，具有易洗快干的特性。在纺织时，容易产生静电，纺织品尺寸稳定性好，使用过程中褶裥持久。耐磨性仅次于聚酰胺纤维。44谢谢观赏2019-8-29第四节聚酯纤维三、聚酯纤维的结构、性能及用途用途即可以纯纺也或以与其他纤维混纺制成各种机织物和针织物。聚酯长丝可用于织造薄纱女衫、帷幕窗帘等，与其他纤维混纺可制成各种棉型、毛型及中长纤维纺织品。聚酯纤维在工业上可作为轮胎帘子线、制作运输带、篷帆、绳索等。45谢谢观赏2019-8-29第五节锦纶纤维锦纶纤维

是由饱和的二元酸与二元胺通过缩聚反应制得的线性高分子缩聚物。第二位46谢谢观赏2019-8-29第五节锦纶纤维聚酰胺-1010聚酰胺-6聚酰胺-66聚酰胺-11种类聚酰胺-12聚酰胺-610产量最大47谢谢观赏2019-8-29第五节锦纶纤维1聚酰胺-6（锦纶-6）的生产聚酰胺-6由已内酰胺或ω-氨基已酸经缩聚反应而制得的合成纤维锦纶-6尼龙-6卡普隆48谢谢观赏2019-8-29第五节锦纶纤维1聚酰胺-6（锦纶-6）的生产主要原料:已内酰胺生产原理:高温；惰性气体保护；水作引发剂；Mn=15000～23000生产工艺:有常压法、高压法、常减压并用、固相缩聚等聚酰胺-649谢谢观赏2019-8-29第五节锦纶纤维1聚酰胺-6（锦纶-6）的生产采用直管形反应器，助剂为水和已二酸，制备较高粘度的树脂。聚合后的熔体可直接纺丝，也可铸带切片。主要用于生产相对粘度较低的聚酰-6树脂，所用的反应器为直形VK管和U形VK管。常压高压常减压固相缩聚将常压法制备树脂，经苯萃取除去单体和低分子物，经回转式真空干燥鼓，在190～200℃下，用高纯度氮气保护进行聚合。所用的反应器是两直形管，前者供纺丝用，后者供注塑成型用。50谢谢观赏2019-8-29第五节锦纶纤维1聚酰胺-6（锦纶-6）的生产1234567891012345678910111213已内酰胺纺丝或铸带去纺丝引发剂与调节剂已内酰胺助剂常压法51谢谢观赏2019-8-29第五节锦纶纤维1聚酰胺-66（锦纶-66）的生产聚酰胺-66是已二酸与已二胺的缩聚物，是最早实现工业生产的聚酰胺品种，也是产量最大。。52谢谢观赏2019-8-29第五节锦纶纤维主要原料:已二酸、已二胺生产原理:需要严格控制两种单体配料比，才能得到高相对分子质量的高聚物。生产上采用：缩聚反应前，先制成盐，再缩聚。聚酰胺-661聚酰胺-66（锦纶-66）的生产53谢谢观赏2019-8-29第五节锦纶纤维1聚酰胺-66（锦纶-66）的生产123456789101112131415固体66盐空气N2聚酰胺-66间歇溶液缩聚法54谢谢观赏2019-8-29第五节锦纶纤维1聚酰胺-66（锦纶-66）的生产连续溶液缩聚法1234567891010101112131415161718192021222366盐55谢谢观赏2019-8-29第五节锦纶纤维1聚酰胺的纺丝熔融纺丝直接纺丝将聚酰胺切成片状颗粒，再进行纺丝；主要包括纺丝和纤维的后加工两在基本操作过程。纺丝过程包括熔体制备、熔体从喷丝孔挤出、丝条拉伸、冷却固化及丝条上油和卷绕等。

熔体直接纺丝，该法具有省去铸带、切片、萃取、熔融等工序和设备，缩短生产周期，提高劳动生产率，成本低等优点。56谢谢观赏2019-8-29多用于作衣料和轮胎帘子线具有耐磨性好、耐疲劳强度和断裂强度高、抗冲击负荷性能优异、容易染色及与橡胶的附着力好等突出性能。酰胺基的存在，大分子形成氢键，使分子间作用力增大第五节锦纶纤维1聚酰胺的结构、性能及用途结构用途性能57谢谢观赏2019-8-29第六节腈纶纤维腈纶纤维（聚丙烯腈纤维）是以丙烯腈为主要单体（含量大于85%）与少量其他单体共聚而得的高聚物。合成羊毛58谢谢观赏2019-8-29第六节腈纶纤维

丙烯腈：分子中含有碳-碳双键和腈基，化学性质很活泼第二单体：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醋酸乙烯酯等为，用量5%～10%，可减少聚丙烯腈分子间力，消除其脆性，从而可纺制成具有适当弹性的合成纤维

——腈纶纤维。第三单体：用量很少，一般低于5%，主要改进腈纶纤维的染色性能，多是带有酸性基团的乙烯基单体如乙烯基苯磺酸、甲基丙烯酸、甲叉丁二酸等；或是带有碱性基团的乙烯基单体如2-乙烯基吡啶、2-甲基-5－乙烯基吡啶等。主要原料59谢谢观赏2019-8-29第六节腈纶纤维生产原理聚合机理自由基共聚合反应有机化过氧化物、无机过氧化物和偶氮类化合物溶液聚合法（一步法）、水相沉淀聚合法（二步法）引发剂工业聚合方法60谢谢观赏2019-8-29第六节腈纶纤维

一步法：用油溶性引发剂，反应热容易控制，产品均一，可以连续聚合、连续纺丝；要有溶剂回收工序。

二步法：用水为介质，采用水溶性引发剂，聚合产物不溶解于水相而沉淀出来，其优点在于，反应温度低，产品色泽洁白；可以得到相对分子质量分布窄的产品；聚合速度快，转化率高，无溶剂回收工序等；但在纺丝前，要进行聚合物的溶解工序。生产原理61谢谢观赏2019-8-29第六节腈纶纤维生产工艺123467891012511121314151515AIBNTUD溶剂及衣康酸丙烯腈丙烯酸甲酯异丙醇聚合物溶液溶液聚合生产工艺—工艺流程62谢谢观赏2019-8-29第六节腈纶纤维生产工艺溶液聚合生产工艺—主要设备聚合釜来去单体喷淋冷凝器进料出料冷水冷水热水热水排污热水热水排污夹套视镜视镜伞搅拌器电动机进料温度控制器夹套用蒸汽盘管加热去浆液混合贮槽聚合釜63谢谢观赏2019-8-29第六节腈纶纤维生产工艺连续水相沉淀聚合生产—工艺流程1234567891011洗涤水聚合体低压蒸汽聚合体淤浆回收单体NaOH水溶液含单体的聚合物浆液64谢谢观赏2019-8-29第六节腈纶纤维生产工艺连续水相沉淀聚合生产—工艺特点

可以采用水溶性氧化-还原引发体系引发，使聚合在30～50℃之间甚至更低温度下进行，所得产物色泽较白；反应热容易移出，便于控制聚合温度，产物相对分子质量分布较窄；聚合速度快，粒子大小均一，聚合转化率比较高，聚合物含水率低，浆液好处理，对纺丝溶剂-硫氰酸钠浓水溶液纯度的要求低于一步法，回收工序简单。

65谢谢观赏2019-8-29第六节腈纶纤维纺丝共聚物纺丝湿法纺丝干法纺丝生产长丝生产短丝66谢谢观赏2019-8-29第六节腈纶纤维性能用途

通过共聚、混合纺丝、复合纺丝等方法可以改进聚丙烯腈纤维的染色性、耐热性、蓬松性与提高回弹性等性能。

由于聚丙烯纤维具有优良的耐光、耐气候性，所以除作衣着及毛毯之外，最适宜作室外织物，如帐篷、苫布等。

67谢谢观赏2019-8-29第六节腈纶纤维性能用途将聚丙烯腈纤维（共聚组分尽量少）经过高温处理可得到碳纤维和石墨纤维。聚丙烯腈纤维