纤维材料教案课件

一、概述(ɡàishù)1.纤维的分类纤维：长径比很大，并具有一定柔韧性的纤细(xiānxì)物质。纺织纤维包括天然纤维（如羊毛、蚕丝、棉花、麻等）和化学纤维（由聚合物等材料制成）。第1页/共35页第一页，共35页。人造纤维(rénzàoxiānwéi)：是以天然聚合物如纤维素和蛋白质等改性而成，如粘胶纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维等；合成纤维：是由合成的聚合物经纺丝而成，如聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（涤纶）、聚酰胺（锦纶）、聚乙烯醇缩甲醛（维纶）、聚丙烯（丙纶）、聚丙烯腈（腈纶）、聚氯乙稀（氯纶）、聚氨酯弹性体纤维（氨纶）、芳香族聚酰胺纤维（Kevlar）等。化学纤维是人造纤维(rénzàoxiānwéi)和合成纤维的总称第2页/共35页第二页，共35页。2.成纤聚合物的基本(jīběn)性质通常，成纤聚合物具有以下一些特性：a.成纤聚合物的分子(fēnzǐ)为线性结构，具有好的结晶性；b.用于溶液纺丝的聚合物可溶于溶剂中制成聚合物溶液，聚合物溶液或熔体具有适当的粘度；第3页/共35页第三页，共35页。c.聚合物应具有适当高的相对分子(fēnzǐ)质量和较窄的相对分子(fēnzǐ)质量分布；d.聚合物分子(fēnzǐ)链间具有较强的相互作用；e.成纤聚合物的玻璃化温度高于其使用温度，熔化温度应超过洗涤和烫熨温度（100℃以上）。第4页/共35页第四页，共35页。3.纤维(xiānwéi)的主要性能指标a.线密度（纤度）：线密度为表示纤维粗细程度的指标。线密度—指一定长度纤维所具有的重量，其单位名称为(chēnɡwéi)“tex”—特（克斯），1/10称为(chēnɡwéi)分特（克斯），单位符号dtex。1000m长纤维重量的克数称为(chēnɡwéi)“特”。支数—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。第5页/共35页第五页，共35页。断裂强度—纤维在连续增加负荷的作用(zuòyòng)下，直至断裂所能承受的最大负荷与纤维的线密度之比。断裂强度高，纤维在加工过程中不易断头、绕辊，纱线和织物牢度高；断裂强度太高，纤维刚性增加，手感变硬。b.断裂(duànliè)强度及断裂(duànliè)伸长率：第6页/共35页第六页，共35页。断裂伸长率—纤维在伸长至断裂时的长度比原来长度增加的百分数。断裂伸长率大，纤维的手感柔软，在纺织加工(jiāgōng)时，毛丝、断头少；断裂伸长率过大，织物易变形。第7页/共35页第七页，共35页。模量—抵抗外力作用下形变能力的量度。纤维的初始模量为纤维受拉伸而当伸长为原长的1％时所需的应力。它表征纤维对小形变的抵抗能力。纤维的初始模量越大，越不易变形，在合成纤维中，涤纶的初始模量最大，腈纶次之，锦纶(jǐnlún)较小，故涤纶织物挺括，不易起皱，锦纶(jǐnlún)织物易起皱，保形性差。c.初始(chūshǐ)模量（弹性模量）第8页/共35页第八页，共35页。（1）长丝：长度以千米计的丝。（2）短纤维：被切成几厘米或十几厘米长的纤维。混纺织物不可能用长丝制造，只有用短纤维与天然纤维或其它(qítā)化学纤维的短纤维进行混纺，才能得到混合良好的混纺织物。如用涤纶与棉花混纺得到的织物即“涤棉”，与羊毛混纺的织物叫“毛涤”。第9页/共35页第九页，共35页。（3）异形截面纤维：在合成纤维成型过程中，采用非圆形孔眼的喷丝板，可得不同截面形状的纤维，用以改善纤维的手感、回弹性等。如三角形截面的维纶光泽良好，不易沾尘土(chéntǔ)，其织物耐穿；五叶形截面的涤纶长丝有类似真丝的光泽，手感良好等。第10页/共35页第十页，共35页。（4）变形纱：经过变形加工处理的丝和纱，如弹力丝和膨体纱。六大合成纤维：氯纶（聚氯乙烯）锦纶（尼龙6）涤纶（聚对苯二甲酸乙二醇酯）腈纶（聚丙烯睛）维纶（聚乙烯醇(jùyǐxīchún)）丙纶（聚丙烯）第11页/共35页第十一页，共35页。4.化学纤维(huàxuéxiānwéi)的生产方法化学纤维(huàxuéxiānwéi)的生产工艺流程主要包括纺丝熔体和溶液的制备、纺丝及初生纤维的后加工。目前，合成纤维的纺丝方法主要有两大类：熔体纺丝法和溶液纺丝法，在溶液纺丝法中，根据凝固方式的不同，又可分为湿法纺丝和干法纺丝两种。第12页/共35页第十二页，共35页。二、粘胶纤维(zhānjiāoxiānwéi)粘胶纤维—以天然纤维如木质纤维、棉纤维、禾本科植物纤维（如甘蔗渣、芦苇、麦杆等）为原料，经纤维素黄酸酯溶液以湿法纺丝(fǎnɡsī)制成的。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、碱纤维素的制备及老成、纤维素黄酸酯的制备（磺化）和溶解等。第13页/共35页第十三页，共35页。浆粕是将原料(yuánliào)经蒸煮、精选、漂白等预处理而得到的；老成是借空气的氧化作用，使碱纤维素分子链断裂，聚合度下降，以达到适当调整粘胶粘度的目的；磺化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；第14页/共35页第十四页，共35页。（2）粘胶的纺前准备：包括粘胶的混合、过滤、熟成、脱泡等。熟成是将粘胶在一定温度下放置约18～30h，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后，通过喷丝孔形成(xíngchéng)多根粘胶细流，进入凝固浴而固化成丝条，再经塑化拉伸和受丝卷取等过程。第15页/共35页第十五页，共35页。（4）纤维的后处理：包括纤维的水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油、干燥(gānzào)等，长丝要进行加捻、络丝、分级、包装等加工过程，短纤维则需经切断、开松、打包等。第16页/共35页第十六页，共35页。上油：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金属间的摩擦，使加工(jiāgōng)过程顺利进行，并使其湿度增加，改善纤维的抗静电性能。加捻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(jiāgōng)时发生断头或紊乱现象，并使纤维的断裂强度提高。第17页/共35页第十七页，共35页。络丝：将经过压洗、定型后的纤维(xiānwéi)在络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，以便运输和纺织加工。切断：将纤维(xiānwéi)切割成规定长度的短段，以使合成纤维(xiānwéi)在纺丝加工过程中适应混纺的棉、毛等天然纤维(xiānwéi)的长度和纺丝加工设备的特殊需要。第18页/共35页第十八页，共35页。粘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，制成的织物花色(huāsè)鲜艳，穿着舒适。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，织物在水中易变硬。第19页/共35页第十九页，共35页。粘胶纤维应用广泛，其长丝称为人造丝，可织成各种(ɡèzhǒnɡ)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，棉型粘胶短纤维俗称人造棉，可织成各种(ɡèzhǒnɡ)色彩绚丽的人造棉布。第20页/共35页第二十页，共35页。三、聚酯纤维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、产量最大的合成纤维品种。聚酯纤维又称涤纶，的确良，特丽纶、达克纶、帝特纶等，是以对本二甲酸二甲酯、乙二醇为原料(yuánliào)，经酯交换、缩聚、纺丝和纤维后加工等四个步骤而得。第21页/共35页第二十一页，共35页。聚酯纤维常采用熔体纺丝法，可分为切片纺丝和直接纺丝。目前，聚酯短纤维大多采用直接纺丝法，即将聚合(jùhé)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。第22页/共35页第二十二页，共35页。PET的软化点230～240℃，熔点范围255～264℃，纤维级PET树脂的相对分子(fēnzǐ)质量为15000～2000，特性粘度通常为0.62～0.68dL/g。PET分子(fēnzǐ)中含有酯基，易发生水解，故在纺丝时应严格控制水分含量。第23页/共35页第二十三页，共35页。弹性好：其弹性接近于羊毛，耐皱性超过其它纤维(xiānwéi)；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成纤维(xiānwéi)中最高者，故其织物的尺寸稳定、不变形；吸湿性低：湿强度下降少，织物易洗快干；耐热性好。聚酯纤维的性能(xìngnéng)第24页/共35页第二十四页，共35页。三、聚酰胺纤维(xiānwéi)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。聚酰胺的品种(pǐnzhǒng)很多，目前工业化生产及应用最广泛的是PA6和PA66，PA1010是我国的特有品种(pǐnzhǒng)。第25页/共35页第二十五页，共35页。PA6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。PA66是将己二胺和己二酸反应生成66盐，然后(ránhòu)进行缩聚而得。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。第26页/共35页第二十六页，共35页。耐磨性好：为所有纺织纤维中耐磨性最好(zuìhǎo)的品种；强度高，耐冲击性能好；弹性高，耐疲劳性好，耐低温性能良好；吸湿率较低。聚酰胺纤维(xiānwéi)的性能第27页/共35页第二十七页，共35页。四、聚丙烯腈(jùbǐnɡxījīnɡ)纤维聚丙烯腈（PAN）简称腈纶，为目前世界(shìjiè)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。第28页/共35页第二十八页，共35页。聚丙烯腈在加热(jiārè)下既不软化又不熔融，在280～300℃下分解，一次一般不能采用熔体纺丝，而是采用溶液纺丝法。第29页/共35页第二十九页，共35页。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；弹性模量(tánxìnɡmóliànɡ)高，保型性好；化学稳定性和耐热性好；优良的耐霉菌和耐虫蛀性。聚丙烯腈(jùbǐnɡxījīnɡ)的特性第30页/共35页第三十页，共35页。五、聚乙烯醇(jùyǐxīchún)纤维聚乙烯醇（PVA）又称维纶、维尼纶。工业上成纤用聚乙烯醇是以醋酸乙烯为单体，经缩聚生成(shēnɡchénɡ)聚醋酸乙烯，然后进行醇解反应而得。第31页/共35页第三十一页，共35页。聚乙烯醇的熔融温度为220～240℃，在250℃以上完全分解变色(biànsè)，且没有明显的稳定熔融态，故不能采用熔融法纺丝，而是采用溶液纺丝法生产纤维。湿法纺丝法主要生产短纤维，干法纺丝主要生产长丝。第32页/共35页第三十二页，共35页。维纶短纤维的外观形状(xíngzhuàn)接近棉花，因此有“合成棉花”之称，其长丝则似蚕丝。维纶的强度和耐磨性优于棉花，吸湿率大，与棉花接近，导热性差，具有良好的保暖性。维纶的主要缺点