《纺织应用化学》课件-情景五：合成纤维加工化学

情景五：

合成纤维加工化学

项目1

：

合成纤维概述主讲人：2025

-

1

-

30课程

名称

：

纺

织应

用化

学纤维的含义

：凡能保持长度比本身直径大100倍的均匀条状或丝状的高分子材料均称纤维。分为天然纤维和化学纤维1纤维的定义与分类人造纤维合成纤维纤维是制造织物和绳线的原料。自然界存在的和生成的具有纺织价值的纤维

，是纺织工业的重要材料来源。约占纺织纤维年总产量的50%按照来源不同

，分为植物纤维、动物纤维和矿物纤维植物纤维

：又称天然纤维素纤维，主要组成物质是纤维素；2

天然纤维主要品种棉、麻（黄麻、亚麻、蕉麻、剑麻、赫纳昆麻）和椰壳纤维等动物纤维蛋白纤维

，其主要组成成分是蛋白质；主要品种

：动物的肤毛发与绒毛、禽类的羽绒、蚕丝及其它蛋白纤维矿物纤维石棉是最大宗的天然矿物纤维；作为纺织材料主要是温石棉和青石棉2

天然纤维合成纤维是以石油、煤、天然气为原料制成的，它发展很快。如

：涤纶、

锦纶、腈纶PART

03人造纤维是用天然高分子

材料为原料

，经过化学处

理和机械加工制成的。如：

“人造丝”、“人造棉”。PART

02用天然的或人工合成的高分子材料为

原料制成的纤维。PART

013

化学纤维合成纤维诞生于20世纪30年代；是用石

油、天然气、煤或农副产品为原料合成的聚合物经加工制成的。1931年

，美国

，合成出尼龙66

，锦纶66；1938年

，德国

，合成出聚酰胺6；1939年

，聚氯乙烯纤维

，（氯纶）；1949年

，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维

（涤纶）；1950年

，聚丙烯腈纤维（腈纶）

、聚乙

烯醇纤维1958年

，聚丙烯纤维（丙纶）

、聚乙烯

醇缩丁醛纤维（维纶）；1961年

，聚对苯二甲酰对苯二胺纤维

（芳纶）；1983年

，聚苯并咪唑、聚苯硫醚纤维合成纤维已经广泛应用到国民经济的各

个领域

，对人们的生活起着举足轻重的

作用。4

合成纤维的发展12345合成纤维通用合成纤维高性能合成纤维高功能合成纤维强度大、模量大的纤维；

它由刚性链聚合物和柔性链聚合物纺丝制造具有除力学和耐热性外的特殊性能

，

如光、

电、化学、

高弹性和生物降解性等的纤维

，

产量小

，但附加值大涤纶、聚酰胺、

腈纶和丙纶，产量大

，应用广5

合成纤维的分类7一步溶液纺丝：直接将聚合后得到的聚合物溶液作为纺丝液进行纺丝将聚合得到的聚合物熔体直接进行纺丝二步法溶液纺丝：将固体聚合物配制成纺丝液，再进行溶液纺丝熔体纺丝溶液纺丝6

合成纤维的制备成纤聚合物的制备制备

工艺纺丝工艺电纺丝8强度高、

密度小、

弹性高、

耐磨性好、

吸水性低、

保暖性好、

耐酸碱性好、

不会发

霉或虫蛀等某些特种纤维还具有耐高温、

耐辐射、

高

强力、

高模量等特殊

性能具有优良的物理、机械性能和化学

性能7

合成纤维的性能020301高性能纤维高性能特种合成纤维可用作降落伞

、

飞行

服

、

飞机导弹

、

雷达

的绝缘材料等。超出了纺织工业的范围

，

逐渐深入到国防

工业

、

航空航天

、

交

通运输

、

医疗卫生

、

海洋水产

、

通讯联络

等重要领域。例子例如

，

民用上可纺制轻暖

、

耐穿的各种服

装面料

、

装饰，

可混

纺；工业上可用作轮

胎帘子布

、

运输带

、

传送带、渔网、

绳索、工作服等；8

合成纤维的应用情景五：

合成纤维加工化学

项

目

2

：

通

用

合

成

纤

维主讲人：2025

-

1

-

30课程

名称

：

纺

织应

用化

学1聚酰胺纤维（锦纶、

尼龙）

它是世界上最早投入工业化生产的合成纤维

中国商品名

“锦纶”

，

国际商品名

“尼龙”、

“耐纶”、

“卡普隆”等

聚酰胺纤维是脂肪族和半芳香聚酰胺经熔融纺丝制备的合成纤维；

分子

主链中含有酰胺键。

分两类：

一类由二元胺和二元酸缩聚制得；

另一类由ω

-氨基酸缩聚或由内酰胺开环聚合而得

，

具有吸水性。（2）强度高、耐冲击性好。它是强度最高

的合成纤维之一。比棉花高1~2倍

，比羊毛

高4~5倍

，适合于做轮胎帘子布等.（1）耐磨性好、位于合成纤维之首，1比棉花高10倍

，

比羊毛高20倍

，适合

4（4）密度小

，相对密度1.04~1.14于做绳索、袜子等.（5）

吸湿性良好。锦纶具有良好的吸2

湿性

，染色性好

，可使用酸性染料、分散染料等。它是合成纤维中性能优良、

用途广

泛的品种之一。1

聚酰胺纤维（锦纶、

尼龙）缺点

：弹性模量小

，使用过程中容易变

形

，耐热性及耐光性较差。（3）弹性、

耐疲劳性好。

比棉花高

7~8倍3

651聚酰胺纤维（锦纶、

尼龙）

应用范围广泛

，

在日用品方面

，

可以纯纺或混纺各种衣料和针织品

，

特别

适用于制造单丝、

复丝弹力丝袜

，

耐磨耐穿；

工业上是轮胎帘子线、

降落伞、

绳索、

渔网和工业滤布。1

聚酰胺纤维（锦纶、

尼龙）（

1）

PA-6的反应式OC(CH2)5NH

n聚己内酰胺NH

CH2

CO

5

OC

NHε-

己内酰胺n1聚酰胺纤维（锦纶、

尼龙）（2）

PA-66反应式O

On

HOCCH2CH2CH2CH2COH+

n

NH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2

CCH2CH2CH2CH2C

NHCH2CH2CH2CH2CH2CH2NH

聚酰胺—66纤维（尼龙—66）聚己二酰己二胺+

(2

n-1)

H2OO

O己二胺己二酸聚合n聚酯纤维是指含芳香族取代羧酸酯结构的纤维，

它是

由二元酸和二元醇经过缩聚

而制得的聚酯树脂，

经熔融

纺丝和后处理制得的一种合成纤维

。在合成纤维中发展最快，

产量居于首位，

品种较多，

根据化合物的结构，已经工

业化生产的有

：

聚对苯二甲酸乙二醇酯

（PET）

、

聚

对

苯

二甲

酸

丙

二

醇

酯

（

PT

T

）

、

聚

对

苯

二

甲

酸

丁

二

醇

酯

（

PBT

）

、

聚

萘

酯

（PEN

）

等

纤

维中国商品名

“

涤纶

”

，俗称

“

的确良

”2

聚酯纤维：

定义（4）强度强度大

，在湿态下强度不变（5）湿性吸湿性低

，

回潮率小

，易洗快干

（3）弹性弹性好

，接近羊毛

，而且耐皱性好

，弹性模量比聚酰胺纤维高（1）外观单纯涤纶纤维

乳观白色

，生产中添加染

料制成各种有色纤维

（2）密度随着聚酯纤维的结晶度和取向度的不同，密度不同。一般密度在1.38~1.402

聚酯纤维：

性能（8）

电性能干燥状态下

，具有良好的电绝缘性。

但是作为服装时

，

由于摩擦易产生

静电

，易吸灰尘

，这是涤纶的缺点（10）

抗菌性优良

，作为织物通常不被蛀虫破坏（9）

化学性能在常温下

，对酸碱稳定

，温度升高

，耐腐蚀性降低（6）

耐热性耐热性较好

，软化点230~240℃（7）

耐光性高于锦纶

，低于腈纶2

聚酯纤维：

性能04■05010203快干、保型性好、

免熨等特点

，所以是理想的纺织材料；

可纯纺或混由于聚酯纤维弹性好、

织物有易洗可作为电绝缘材料、

运输带、

绳索、2

聚酯纤维：

用途渔网、

轮胎帘子线、

人造血管等。（2）产业用：（1）

日常用：纺制作各种服装及针织品反应式：n

HOOC

COOH

+

n

HOCH2CH2OH

聚合对苯二甲酸

乙二醇

OO

C

COCH2CH2O

n

+

(2n-1)H2O2

聚酯纤维：

结构式聚对苯二甲酸乙二酯

湿纺工艺制备过程腈纶是聚丙烯腈或含85%以上丙烯腈的共聚物制成的合成纤维。商品名与别称033聚丙烯腈纤维：

定义腈纶的制备采用湿纺工艺

，将聚丙烯腈或

聚丙烯腈共聚物溶解

在溶剂中（纺丝液）

，

纺丝液经喷丝板后在含凝固剂的凝固浴中凝固形成纤维。02纺丝液的选择：选择内聚能大的溶剂或能与聚丙烯腈相互作用的溶剂配制中国商品名“腈纶”

，有“人造羊毛”之称。01耐光性、耐候性是天然纤维和化学纤维中最好的化学稳定性、对酸碱和氧化剂的稳定性也比较好缺点是耐磨性、抗疲劳性差很多性能指标超过羊毛

，如腈纶的强度比羊毛高1~2.5倍

，密度小

，保暖性及弹性好等性能优良

，外观、手感都类似羊毛，

因此有“人造羊毛”之称3聚丙烯腈纤维：

性能01民用多为民用

，

可纯纺代替羊毛制备大衣呢华达呢、

运动衫、

针织衫、

地毯、

毛毯、人造毛皮、装饰织物等；

可混纺制成内衣、

衬衫、

服装及雨

衣布等03军用另外可制成军用帐篷、

防火服等3聚丙烯腈纤维：

用途在工业中主要制成帆布、

过滤材料、保温材料、包装用布、

医疗材料等02工业3聚丙烯腈纤维：

结构丙烯腈

丙烯酸甲酯

丙烯磺酸钠情景五：

合成纤维加工化学

项

目

2

：

高

功

能

合

成

纤

维主讲人：2025

-

1

-

30课程名称

：

纺织应用化学

超高分子量聚乙烯纤维是用超高分子量聚乙烯采用凝胶纺丝---超延伸技术制成的。

性能：

具有高强度、

高模量、

最低的相对密度、

化学惰性、

具有疏水性

但极限使用温度只有100~130℃

应用：

主要用于制作头盔、

装甲板、

防弹衣和弓弦1超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)1超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)（1）聚对苯二甲酸对苯二胺纤维(PPTA)制备

：利用PPTA进行溶液纺丝制成的纤维；

PPTA采用低温溶液聚合合成相对分子质量：

20000~25000化学反应式：NH2

NH2

ClCO

COCl

NH

2芳香聚酰胺纤维

2HClNHCOCO2

芳香聚酰胺纤维（芳纶）Kevlar的分子结构模型：性能：如火箭发动机壳体、

飞机零部件；

头盔、

防弹运钞车、防穿甲弹坦克；

混凝土、

代钢筋材料、

轮胎帘子线等应用：

Kevlar作为高性能的有机纤维主要应用于航空、

航天领域；

防弹领域；

土木建筑领域2

芳香聚酰胺纤维（芳纶）制备：聚间苯二甲酰间苯二胺采用间苯二甲酰氯和间苯二胺为原料

，在二甲基乙酰胺溶剂中进行低温溶液聚合；然后采用溶液纺丝法制成纤维。化学结构式：

CO

CO

NH

NH

应用绝缘纸、蜂窝结构材料、

工业滤材和无纺布01（2）聚间苯二甲酰间苯二胺纤维032

芳香聚酰胺纤维（芳纶）02

（2）性能：既具有间位芳纶的经济性、

阻燃性又具有对位芳纶的耐热性；拉伸强度30~60cN/dtex；弹性模量14GPa2

芳香聚酰胺纤维（芳纶）