化学纤维生产原理及工艺.ppt

1、高分子科学工程学院教师：姜猛进，化纤生产原理和技术，内容，第一节化纤发展概况第二节化纤常用基本概念第三节化纤主要质量指标，第一节合成纤维发展概况，第一节合成纤维分类二，化纤发展概况三，中国化纤工业发展概况，纤维定义和分类化纤主要品种和结构， 化学纤维的主要品种和结构、化学纤维的主要品种和结构、二、化学纤维的发展概况、以天然原料为主的18801930年Chardonnet-硝酸纤维素、1891年工业化1901年铜氨纤维1905年粘胶纤维合成原料为主(19381960 ) 1939尼龙66 1941尼龙6 1946聚氯乙烯纤维19501956丙烯酸、尼龙、聚酯等化学纤维的发展概况改性纤维、特殊纤维

2、的发展(1960) PTT PBT聚酰亚胺、聚苯并咪唑、芳香族聚酰胺、聚维多功能纤维的发展(1970 )全面超过了天然纤维的性能，History and Facts，Facts世界纤维的产量与1 unit=1000 Tonnes相比，纤维的发展趋势从蚕、蜘蛛的吐丝来考虑仿生学是化学纤维发展的智慧宝库超微观diameter 0.1m高强度高模量纤维超过钢材是由于梦想功能纤维的多种选择智能纤维能够识别、响应、执行的高级纤维具有传感功能的纤维智能机器人的安全危险可再生资源的开发、纤维的发展趋势， 蜘蛛丝-最强纤维蛋白纤维的吐丝机理在特殊的酶作用下的迅速取向尚未完全弄清楚，液晶纺丝蚕丝-最美的天然纤维

3、纤维的发展趋势、超微细化引起的变化纤度，19dtex为普通丝，0.41dtex为微细旦丝， 不足0.4的超微细旦天然纤维最细的是真丝(1.1dtex )，化学纤维现在的纤度达到0.001dtex，纺出了只有4g质量的聚合物能够达到月亮的超微细纤维。 超细纤维的优点纺织品更柔软，手感得到改善，比表面积增大，透气性得到改善，吸水吸油性得到改善，保温绝热性得到增加的纺织品的光泽更柔软的超细纤维的应用人工麒麟皮、丝绸、高密度纺织品、新合纤、高性能洁净布、高强度高弹性模量纤维-先进复合材料的基础， 纤维的发展趋势功能纤维丰富多彩的选择防静电、导电纤维(电子工业用)防火用阻燃纤维运动服用防水透湿织物体操、

4、健美运动员用高弹性织物内衣和医疗用高吸水纤维加工袜类和医疗服装用抗菌纤维生物分解纤维远红外纤维防紫外线纤维分离膜用中空纤维、纤维的发展趋势智能纤维识别、响应、 可以实行的高级纤维智能纤维，是放置纤维的环境变化，其形状、温度、颜色和渗透速度等敏锐地响应，即突飞性变化的纤维。 pH响应纤维温闷纤维感光纤维形状记忆纤维应用领域服装药物控制释放新型具有热机转换智能开关传感功能的纤维智能机器人的保障测定和信号传递、纤维的发展趋势、人口持续增加-2050年世界人口90亿纤维使用量8kg/人(2050 )， 纤维产量约1亿吨自然资源的枯竭如何支撑未来的舒适生活对策：利用可再生资源的现有资源的节约开发新能源和

5、原料源，三、从中国化纤工业的发展、历史短的20世纪50年代开始，以棉短绒为主原料的粘胶纤维和以电石为主原料的纳米从70年代开始，我国化纤工业发展的重点转向以石油为基础原料的聚酯、尼龙、丙烯酸和丙烯酸，融入了国际化纤发展的主流。特别是70年代末，我国进行了以经济建设为中心的历史性转变，化纤工业进入了高速发展期。 中国化纤工业发展速度快的1960年，中国化纤产量仅为1万吨，1970年为10万吨，1980年为45万吨，1986年为100万吨，1992年超过200万吨，1997年达到460万吨，1998年达到510万吨。 技术相对落后的是自己技术少的产品单一。2000年世界各国和地区化纤产量、中国化纤

6、年总需求、中国化纤工业面临的问题、1 .经济规模、生产力配置情况不合理2 .国内化纤市场受到国外产品强烈冲击3 .自资不足、债务负担沉重4 .产品结构和生产流程配置不合理， 利润下降5 .产品开发跟不上市场需求，产品缺乏竞争力6 .经营管理机构落后，方式陈旧，营销不利7 .品种和质量问题。 总之，与国际先进水平相比，我国化纤行业依然缺乏强大的竞争力。 纤维的应用，神舟5号至高科技纤维、纤维的应用，高科技纤维在神舟5号船上的应用，1 .非电传爆索高强度纤维2 .航天服高强度、阻燃、防静电纤维3 .感应伞、减速伞、主伞、支撑伞及伞索高强度， 电阻四川大学研制的高科技纤维在神舟5号船上的应用形式非传

7、输爆炸电缆模式图应用部位发射轨道模块和回收模块分离回收模块和推进模块分离伞窗罩，纤维的应用不仅保温，杨利伟穿的宇宙服也是宇宙服中比较简单的一种， 其中的技术成分并不简单，已经应用了一百三十多种防止膨胀，航天服特制有各种环、拉链、缝线、衬材等。 同时，保温、吸汗散湿、防细菌、防辐射等功能也体现在其中。 价值1000万元以上。 与国外同类产品相比，中国航天服处于先进水平，这表现在新型材料的应用、同等功能优异、工程精细等方面。 舱外航天服每套总重约公斤，成本在万元左右。 和你一起-纤维在日常生活中的应用，Fiber uses，聚酯的混纺布作为夹克，t恤，纯棉t恤，纯棉牛仔裤，羊毛/丙烯酸毛衣，高强度

8、聚乙烯纤维绳，绝缘纸，鱼丝使用玻璃纤维棒、中纤板、第二节化学纤维的基本概念、一、长丝二、短纤维三、丝束四、拉丝五、预取向丝六、变形丝七、化学纤维中的新名词异形纤维、复合纤维由数根单纤维组成，专门用于轮胎帘布的制造。 短纤维，定义：化学纤维制品从几厘米切成十几厘米长，这种长的纤维称为短纤维。 根据切断长度，短纤维可分为棉型、毛型、中长型短纤维。 棉型短纤维； 长2538mm，纤维细，类似棉花。 主要用于与棉混纺，例如将棉型聚酯短纤维(聚酯)和棉混纺而得到的织物称为“聚酯”织物。 毛型短纤维：长70150mm，纤维粗，类似羊毛。 主要用于与羊毛混纺，如聚酯毛型短纤维与羊毛混纺而得的织物被称为“洗毛

9、”织物。中长纤维：纤维长5176mm，纤维粗细介于棉型和毛型之间。 主要用于织造中的长纤维织物。 短纤维除了可以与天然纤维混纺外，还可以与其他化学纤维的短纤维混纺，由此得到的混纺织物具有良好的综合性能。 此外，短纤维也可以是纯纺织。 丝束、拉丝、预定向丝、丝束是由数万根组成的丝束，用于切断成短纤维和拉丝。 切断纤维丝束通过拉伸被切断成短纤维，纤维长度不同。 对预定向丝进行高速纺丝而得到的纤维具有一定的定向度，但是需要进行后处理加工。 异形纤维，定义：合成纤维的成形过程中，采用异形纺孔纺制的具有非圆形横截面的纤维或中空纤维，该纤维称为异形横截面纤维，简称异形纤维。 一些非圆形喷丝孔形状及其对应的

10、纤维横截面形状、异形纤维的功能、异形纤维具有特殊的光泽，具有蓬松性、耐污染性和耐起球性，还能改善纤维的回弹性和前瞻性。 三角形横截面的聚酯或尼龙与其他纤维的混纺织物具有闪光效果，十字横截面的尼龙反弹力强，五叶形横截面的聚酯丝如真丝般的光泽、抗起球、手感和前瞻性良好，扁平、带状、哑铃形横截面的合成纤维为麻、羚羊毛和兔毛等纤维例如，制作反渗透膜，用于人工肾脏、海水淡化、污水处理、硬水软化、溶液浓缩等。 复合纤维定义为在纤维横截面上存在2种以上不混合的聚合物，将该化学纤维称为复合纤维或双组分纤维。 复合纤维的品种很多，有并列型、鞘芯型、海岛型、裂离型等。 复合纤维、并列型复合和偏皮芯型复合，由于两种

11、聚合物的热塑性不同，或在纤维横截面上呈非对称分布，在后处理过程中会产生收缩差，使纤维产生螺旋状的卷缩，具有羊毛般的弹性和蓬松性。 鞘芯型纤维兼备两种聚合物特性，或者是强调一种聚合物特性的纤维。 如果将尼龙作为表层，将聚酯作为芯层的话，染色性好，手感柔软中能够得到有刚性的纤维，利用高折射率的芯层和低折射率的表层能够制作光纤。 利用岛成分在海成分中连续分散形成海岛型复合纤维，再用溶剂溶解海成分，如果残留连续的岛成分，则形成非常细的极细纤维。 撕脱型复合纤维在纺丝成形和后加工过程中都以较粗的长丝的形式出现，但在织造加工中，特别是在整理和毛刷过程中，由于两成分的相容性和界面粘接性差，各较粗的长丝分裂成

12、许多丝。 根据复合形式的不同，断裂后的纤维的截面形状和粗细也不同，图(f )为橙瓣型复合纤维，断裂后的纤维横截面为三角形，(g )为裂片型复合纤维，断裂后为扁线。 这种撕脱型复合纤维的制造技术在极细纤维的制造中被广泛采用。 变形丝，定义：变形丝包括经过变形加工的所有丝和丝，如弹性丝和膨体丝。 作为弹力丝的变形长丝可以分为高弹力丝和低弹力丝两种。 弹力丝伸缩性、蓬松性好，其织物在厚度、重量、不透明性、前瞻性和外观特征等方面与毛织物、丝织品或棉织物相近。 涤纶弹力丝多用于服装，尼龙弹力丝适合制造袜子，丙烯酸弹力丝多用于家用织物和地毯。 其变形方法主要有假捻法、空气喷射法、热气流喷射法、堵塞罐法、赋

13、型法等。 蓬松体丝利用高分子化合物的热塑性，将两种收缩性能不同的合成纤维的羊毛按比例混合，经热处理后，高收缩性的羊毛使低收缩性的羊毛卷缩，使其具有伸缩性和蓬松性、毛线样的变形丝。 腈纶巴基纱的生产量最大，用于针织品、内衣、毛线、毛毯等的制作。极细纤维，因为单纤维的粗细对织物的性能有很大影响，所以化学纤维也可以按单纤维的粗细(线密度)分类，一般分为纤维、细旦纤维、极细纤维和极细纤维。 通常纤维的线密度为1. 47dtex； 细旦纤维的线密度为0.551.3dtex，主要用于模拟线类轻薄型或中厚型织物的极细纤维的线密度为0.110.55dtex，可用双组分复合裂离法生产，主要用于高密度防水透气织物

14、和人造皮革、毛绒织物等的极细纤维的线密度差别化纤维，差别化纤维维持外来语，来自日本。 一般是指通过化学变性或物理变形来革新通常的化学纤维品种或赋予某种特性的服用化学纤维。 聚合及纺丝工序中改性的有共聚、超有光、超高收缩、异染、易染、速染、防静电、防起毛、防霉、防菌、防污、防臭、吸湿、吸汗、防水、荧光变色等纤维； 在纺丝、拉伸及变形工序中形成的物质有混合、复合、中空、异形、异缩、异材、异色、细旦、超微细、特粗、粗细部、三维卷缩、网络、混纤、混络、鞘芯、并列、绒头喷射变形及各种竹节、块这样的纤维主要用于服装或装饰织物特殊纤维、特殊纤维是指具有特殊物理化学结构、性能和用途的化学纤维，如高性能纤维、功

15、能纤维等。 耐高温、耐腐蚀性、辐射高强、高模式反渗透、导电等特性主要应用于产业和尖端技术等领域。 第三节化学纤维的质量指标，一、线密度(纤度)二、断裂强度三、断裂伸长率四、初始模量五、燃烧性能(阻燃性)六、吸湿性能七、染色性八、卷缩度九、沸水收缩率、化学纤维的质量指标线密度的单位名称特别，单位符号为tex，1000m长纤维重量的克数为该纤维的特数常用单位分特-特的1/10称为分特，符号称为dtex。 其他约束单位：米系支数(根)、纤维1克米长：特=1000/根Danier (旦)、长纤维9000m的重量克数：特=1/9旦、拉伸性能、断裂强度、常用相对强度表示化学，即，由于纤维连续增加的负荷，断裂单位为牛/特(N/tex )、分牛/特(cN/dtex )。 国际单位用Mpa表示。 (请换算成2单位)断裂强度是反映纤维品质的重要指标。 断裂强度高，纤维在加工中断丝，难以卷绕，最终制成的丝和织物的牢固性，但断裂强度过高，纤维刚性增加，手感变硬。 在纤维干燥的状态下测定的强度称为干燥强度，在纤维湿润的状态下测定的强度称为湿强度。 潮汐率高的纤维，湿强度比干强度低，粘胶纤维比干强度低3050。 许多合成纤维潮汐率低，湿强接近或等于干强。 断裂伸长率、纤维的断裂伸长率一般用断裂时的相对伸长率表示，即，到纤维断裂时为止的长度比原来的长度增加，用百分率表示的l纤维伸长到断裂时的长