第5章 化学纤维
第五章差别化纤维
2 ．接枝：是通过一种化学的或物理的方法， 使纤维的大分子链上能接上所需要的基团。接枝 可以在聚合体内进行也可以在成形纤维表面进行。 3 ．交联：交联是指使纤维大分子链间用化 学链联结起来。当聚合物交联时，所有的单个聚 合物链形成一个大的三维网状结构。将使玻璃化 温度提高，纤维的耐热性、抗皱性、褶裥保持性、 尺寸稳定性、弹性和初始模量获得改善，对纤维 拉伸强度和伸长也有一定影响。
(二) 按照合成纤与蚕丝细度接近或超 越的程度分为：
• (1)细特纤维。线密度大于 0.44dtex(0.4旦)而小于1.1dtex(1.o旦) 的纤维称为细特纤维，或细旦纤维。 • 细特纤维组成的长丝称为高复丝。 • (2)超细纤维。单纤维线密度小于 0.44dtex的纤维称为超细纤维。 • 超细纤维组成的长丝称为超复丝。
四．应用
1．仿真丝。 2．高密防水透气织物。 3．桃皮绒织物。 4．洁净布。 5．高吸水材料，毛巾、吸水笔芯、卫生巾。 6．仿麂皮。
第六节 其它改性纤维
一 表面微坑、沟槽和高比重纤维
• 采用无机粒子与有机物共混纺丝可得到高比重 纤维，提高织物的悬垂性。 • 混入无机物粒子的纤维在碱减量时，无机物粒 子周围的聚合物被水解，在纤维的表面出现很 多喷火口状的微孔口。这种表面能赋予织物清 凉感。
几何特征
• 异形度:指异形纤维截面外接圆半径 和内切圆半径的差值与外接圆半径 的百分比。即纤维异形度 • B=(1一r／R)100%
• 中空度:是指中空纤维内径(或空腔 截面积)与纤维直径(或纤维截面积) 的百分比。 • 中空纤维的中空度为: • H=d／D×100％
光泽
透气性
抗起球和耐磨
59由截面形状不同的单丝组成的混纤丝在纤维之间存在空隙及毛细管结构可降低纤维间的摩擦系数其织物具有良好的蓬松性吸湿性和回弹60异收缩混纤丝是由高收缩纤维与普通纤维组成的复合丝在织物整理及后加工过程中高收缩纤维因受热发生收缩而成为芯丝收缩率低的纤维因丝长差而浮出表面且产生卷曲同时纤维之间形成空隙赋予织物蓬61微细纤维织物有良好的柔软性和悬垂性但往往没有身骨为了追求柔而不烂的风格可以采用粗旦纤维与微细纤维混纤的异旦混纤方法
高分子材料与应用各章习题总结
高分子材料及应用各章试题总结第一章绪论1【单选题】材料研究的四要素是？∙A、合成/加工、结构/成分、性质、实用性能∙∙B、合成/加工、结构/成分、性质、使用性能∙∙C、分子结构、组分、性质、使用性能∙∙D、分子结构、组分、性质、实用性能∙我的答案：B2【多选题】未来新一代材料主要表现在哪些方面？∙A、既是结构材料又具有多种功能的材料∙∙B、具有感知、自我调节和反馈等能力的智能型材料∙∙C、制作和废弃过程中尽可能减少污染的绿色材料∙∙D、充分利用自然资源，能循环作用的可再生材料∙我的答案：ABCD3【判断题】材料的性能可分为两类，一种是材料本身所固有的称之为功能物性，另一种是通过外场刺激所转化的性能称为特征性能。
∙我的答案：∙4【判断题】材料的特征性能是指在一定条件下和一定限度内对材料施加某种作用时，通过材料将这种作用转换为另一种作用的性质。
例如许多材料具有把力、热、电、磁、光、声等物理量通过“物理效应”、“化学效应”、“生物效应”进行相互转换的特性。
∙我的答案：∙5【判断题】材料的功能物性是指材料本身所固有的性质，包括热学、电学、磁学、力学、光学等。
∙我的答案：6【简答题】材料科学的内容是什么？∙我的答案：一是从化学角度出发，研究材料的化学组成，健性，结构与性能的关系规律；二是从物理学角度出发，阐述材料的组成原子，分子及其运动状态与各种物性之间的关系。
在此基础上为材料的合成，加工工艺及应用提出科学依据。
∙7【简答题】材料的基本要素有哪些？∙我的答案：1，一定的组成和配比∙2，具有成型加工性∙3，具有一定的物理性质，并能够保持∙4，回收，和再生性∙5，具有经济价值∙8【简答题】材料科学的主要任务是什么？∙我的答案：就是以现代物理学，化学等基础学科理论为基础，从电子，原子，分子间结合力，晶体及非晶体结构，显微组织，结构缺陷等观点研究材料的各种性能，以及材料在制造和应用过程中的行为，了解结构-性能-应用之间的规律关系，提高现有材料的性能，发挥材料的潜力并探索和发展新型材料以满足工业，农业，生产，国防建设和现代技术发展对材料日益增长的需求。
第五章合成纤维
为了改善涤纶的性能，必须从改变其 大分子链结构着手，一般方法有：
（1）引入有空间阻碍的基团，降低大分子的结晶度。 （2）引入第三单体，使涤纶分子结构的规整性下降，
改变其紧密堆砌的状况，使结构变得较疏松。 （3）引入可与染料分子结合的基团，以提高其对染料
的亲和力。 （4）引入一定的吸水性基团，改善其吸湿性。 （5）改变工艺条件，增加纤维中无定形区的含量。
图5-8 假捻法加工示意图
二、锦纶的结构
锦纶的形态结构与普通涤纶相似，在显微镜下观 察，纵向光滑，横截面接近圆形。
锦纶的聚集态结构也与涤纶相似，为褶叠链和伸 直链晶体共存的体系。
锦纶的大分子主链上含有酰胺键。 锦纶的结晶度为50%～60%，最高可达70%。 锦纶纤维具有皮芯结构，一般皮层较为紧密，取
合成纤维的原料来源广泛，生产不受自然条件限制，并具 有许多优良特性，如坚牢耐磨、质轻、易洗快干、不易皱 缩、不霉不蛀等，成为很好的衣着原料。
市场上销售的涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、氨纶等都属于合 成纤维。
合成纤维的分类
聚酯类纤维——聚对苯二甲酸乙二酯纤维（涤纶）、各类 改性聚酯纤维等。
聚酰胺类纤维——聚酰胺6纤维（锦纶6）、聚酰胺66纤维 （锦纶66）、聚酰胺1010纤维（锦纶1010）、芳香族聚 酰胺纤维（芳纶）等。
目前合成纤维生产中以熔融法纺丝为主，其次 是湿法纺丝，干法纺丝使用较少。根据各种高 分子聚合物的不同性质，采用熔融法纺丝生产 的有锦纶、涤纶、丙纶等；采用湿法纺丝生产 的有腈纶短纤维；采用干法纺丝生产的有腈纶 长状有圆形、三角形、五叶形、扁 平形、中空形等各种形状。
回弹性好——锦纶大分子结构中具有大量的亚甲基—CH2—，在松 弛状态下，纤维大分子易处于无规则的卷曲状态，当受外力拉伸 时，分子链被拉直，长度明显增加。外力取消后，由于氢键的作 用，被拉直的分子链重新转变为卷曲状态，表现出高伸长率和良 好的回弹性。
高分子材料加工原理第五章
(2)纺丝流体从喷丝孔中的剪切流动
向纺丝线上的拉伸流动的转化
(3)流体丝条的单轴拉伸流动
(4)纤维的固化
（二）纤维成型过程中成纤聚合物的变化
(1)几何形态变化 (do (2)物理形态变化 ①宏观状态参数 T-X (温度场) Ci-X (浓度场) ②微观状态参数 取向度 结晶度 网络结构 V-X (速度场) P-X (应力场) dx)
ρxAxVx=常数
T(x)：由补偿式接 触温度计、红外线 拍照等确定 ρ(T) ① 高速摄影法 不发生 结晶时
ρx ≈ K Vx
dx： ②取样器取样法确定
③ 激光衍射法
έ(x) =
dVx dx
Test stand for temperature and velocity measurement: Infrared Camera and Laser Doppler Anemometer
(3)化学结构变化
（三）纺丝过程的基本规律
1.在纺丝线的任何一点上，聚合物的流动是稳态 和连续的.
纺丝线:熔体挤出细流和固化初生纤维的总称. 稳态： , T , Ci , P, 0
t
连续：在稳态纺丝条件下，纺程上各点
每一瞬时所流经的聚合物质量相等（流动
连续性方程) : 熔体纺丝 溶液纺丝 ρxAxVx=常数 ρxAxVxCix=常数
2.纺丝线上的主要成形区域内，占支配地位的形变是单轴拉伸
3.纺丝过程是一个状态参数连续 变化的非平 衡态动力学过程 同 一时间不同位置V 、 T 、 Ci 、 P 等连续变化.
4.纺丝动力学包括几个同时进行并相互联系的单元过程
动能传递、传热、传质、结构参数变化等.
(四)纺丝流体的可纺性
第五章 纤维的形态特征及表征
4、卷曲弹性率(%)
L1 L2 Ce 100% L1 L0
表示纤维受力后卷曲恢复的能力
K1，K2－单位长度内纤维左、右侧分别数得的卷曲数 L0－纤维加轻负荷后的长度（mm） L1－纤维加重负荷后的长度（mm） L2－纤维除去重负荷一定时间后再加 轻负荷的长度（mm）
课后作业
细度指标表示及其单位
指标 线密度 表示 Nt(Ntex、Tt) Ndt(Ndtex、 Tdt) 单位 特克斯(tex) 、号 分特(dtex) 适用品种 棉、麻、毛
纤度
公制支数 英制支数
ND Nd(Nden))
Nm Ne
旦尼尔(Denier) 旦(Den、D)
公支(Nm、N) 英支(S)
蚕丝、化学长丝
一、纤维的细度指标
（四）其它指标
马克隆值(Micronaire)：一定量棉纤维在规定条件下的空气流量(P60)
反映棉纤维细度与成熟度的综合指标 数值越大，纤维越粗，成熟度越高 无量纲，分为三级 A级：3.7-4.2(最好) B级：3.5-3.6和4.3-4.9(标准级) C级：3.5以下和4.9以上(最差) 各种细度羊毛实际可能纺得的英制精梳毛纱支数 表示平均直径在某一范围内的羊毛细度指标 用某一数值代号表示羊毛纤维的直径范围，数值越大，羊毛纤维越细， 可纺支数也越高
羊毛的卷曲数随羊毛细度和生长部位而异。 一般化学短纤维的卷曲数的卷曲数为12～14个/cm
2、卷曲率(%)
L1 L0 C 100% L1
表示纤维卷曲后的缩短程度
第三节 纤维的卷曲与转曲
二、纤维卷曲的指标
3、剩余卷曲率(%)
第五章 化学纤维要点
第五章化学纤维一、名词解释：１、高聚物２、再生纤维３、人造纤维素纤维４、合成纤维５、毛型纤维６、中长纤维７、消光纤维８、着色纤维９、复合纤维10、双组分纤维11、异形纤维12、超长纤维13、倍长纤维14、异长纤维15、熔融法纺丝16、溶液纺丝17、湿法纺丝18、干法纺丝19、差别化纤维20、长丝21、中空纤维22、弹性纤维23、皮芯结构24、超细纤维25、膜列纤维26、化纤油剂27、芳纶１、熔体纺丝２、干法纺丝３、湿法纺丝４、合成纤维５、人造纤维６、着色纺丝７、卷曲率８、等长纤维９、异长纤维10、超长纤维11、长度偏差率12、纺丝二、填空题：１、最早工业化生产的合成纤维是＿＿＿＿＿。
２、采用熔体纺丝的合成纤维有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。
３、采用溶液纺丝的合成纤维有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。
４、根据涤纶短纤维后加工时的拉伸与热定型的方式不同，可制成＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。
５、锦纶６与锦纶66相比，前者熔点＿＿＿＿＿，耐酸性＿＿＿＿＿。
６、丙稀腈比例在85％以下的纤维称为＿＿＿＿＿。
７、粘胶纤维的原料一般选用＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿等。
８、维纶的缩醛度一般在＿＿＿＿＿。
９、化学纤维的生产一般都需经过＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿四道工序。
10、合成纤维的主要原料来源有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。
11、涤纶的学名为＿＿＿＿＿。
12、成纤高聚物必须具备的三个条件＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
13、维纶的学名是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
14、纺丝方法分为＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。
15、溶液纺丝法分为＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。
16、干法纺丝适用的纤维有＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。
17、湿法纺丝适用的纤维有＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。
18、双组分纤维的形式有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。
19、异形截面的纤维有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。
初中化学教案纤维
初中化学教案纤维一、教学目标：1. 了解纤维的定义及分类。
2. 掌握常见纤维的特点和用途。
3. 了解纤维在日常生活中的重要性。
二、教学重点和难点：1. 纤维的定义和分类。
2. 纤维的特点和用途。
三、教学内容：1. 纤维的定义：纤维是指天然或合成的纺织用原料，主要用于制作纺织品。
根据来源的不同，纤维分为天然纤维和合成纤维。
2. 纤维的分类：（1）天然纤维：包括植物纤维（如棉、麻、亚麻等）和动物纤维（如丝、羊毛等）。
（2）合成纤维：包括人造纤维（如人造纤维、锦纶等）和合成纤维（如涤纶、尼龙等）。
3. 常见纤维的特点和用途：（1）棉纤维：质地柔软，透气性好，吸湿性强，适合制作夏季服装。
（2）丝绸：光泽柔滑，质地细腻，适合制作高档服装。
（3）涤纶：弹性好，耐磨性高，适合制作运动服装和户外用品。
四、教学方法：1. 讲授法：介绍纤维的定义、分类、特点和用途。
2. 实验法：展示不同纤维的特点和性能。
五、教学过程安排：1. 导入：通过展示不同纤维制品，引导学生讨论纤维在生活中的应用。
2. 讲解：介绍纤维的定义和分类，重点讲解各种纤维的特点和用途。
3. 实验：让学生观察不同纤维的特点，比较它们的性能。
4. 总结：总结纤维在日常生活中的重要性，强调选购纺织品时的注意事项。
六、作业布置：1. 完成纤维相关的作业题目。
2. 收集不同纤维制品，了解其原料和制作工艺。
七、板书设计：纤维- 定义：纺织用原料- 分类：天然纤维、合成纤维- 特点和用途八、教学反思：通过本节课的教学，学生应该能够了解纤维的定义、分类、特点和应用，增加对纤维的认识和了解。
在今后的生活中，可以更好地选择适合自己的纺织品，保护好纤维资源，提高纤维利用率。
第五章化学纤维
• 二 聚乳酸纤维（PLA）
• 从玉米中提取的淀粉分解后得到葡萄糖，经乳酸菌发酵生 成乳酸，聚合形成聚乳酸。经熔融法或溶剂挥发法纺丝。
• 纤维结构：洁净度和取向度较高，横截面呈圆形，纵向平 直光滑。
• 性质：力学性能同聚酯纤维接近，强度高，伸长大，形态 稳定性好；吸湿性差W=0.3%，染色性差，抗紫外性好， 由于本身具有弱酸性，能抵抗细菌生长。具有生物降解性。
•
短纤维：包括集束、拉伸、上油、卷曲、干燥、定型、
切断、打包。
•
长丝：包括拉伸、加捻、定型、上油、络筒。
集束：将几个喷丝头喷出的丝束以均匀的张力集合成规定粗细的大股丝 束。
拉伸：一定倍数的拉伸———改善纤维中大分子的排列———取向度提 高———改善纤维的力学性质。 拉伸倍数越大，纤维强度高，伸长 小。根据拉伸倍数不同，可得到高强低伸型、低强高伸型、中强中 伸型化学纤维。
• 二 化学纤维的制造
• 一般经历三个过程：
•
纺丝液的制备——纺丝——后加工
• （1）纺丝液的制备
• 熔体法：将高聚物加热到熔点以上，使其熔融成较稳定 的粘性流动 的纺丝熔体。如：涤纶、锦纶、丙纶、乙纶。
•
因：熔融温度＜分解温度
• 溶液法：用适当的溶剂将高聚物溶解成具有一定粘度的 纺丝液。 如：粘胶纤维、醋酯纤维、腈纶、氯纶、维纶。
• 3按形态结构分
• ① 长丝：化学纤维加工的到的连续丝条，不经过切断工 序的称之。
•
又分为单丝、复丝与变形丝。
• ② 短纤维：化纤在后加工中切断成为各种长度规格的短 纤维。分为等长、不等长，棉型、中长型、毛型等
• 4 按纤维性能差别分
化学纤维手册
化学纤维手册摘要：一、化学纤维的定义与分类1.化学纤维的定义2.化学纤维的分类二、化学纤维的制造过程1.原料的制备2.聚合物的熔融纺丝3.纤维的拉伸与取向4.冷却与卷绕三、化学纤维的性能与用途1.力学性能2.热性能3.化学稳定性4.用途领域四、化学纤维的发展趋势与挑战1.新型化学纤维的研发2.可持续发展与环保要求3.国内外政策与市场环境4.行业发展挑战与机遇正文：化学纤维是一种人造纤维，通过化学方法将原料制成纤维。
根据原料和制造工艺的不同，化学纤维可以分为许多种类，如聚酯纤维、聚酰胺纤维、腈纶纤维等。
化学纤维广泛应用于纺织、服装、家纺、产业用等领域，其性能和用途因纤维类型的不同而有所差异。
本文将对化学纤维的定义与分类、制造过程、性能与用途以及发展趋势与挑战进行详细介绍。
一、化学纤维的定义与分类化学纤维是指通过化学方法将原料制成纤维的物质。
根据原料和制造工艺的不同，化学纤维可以分为许多种类，如聚酯纤维、聚酰胺纤维、腈纶纤维等。
二、化学纤维的制造过程化学纤维的制造过程主要包括原料的制备、聚合物的熔融纺丝、纤维的拉伸与取向以及冷却与卷绕。
首先，将原料经过一系列化学反应和处理，形成适合纺丝的熔体。
接着，将熔体通过喷丝板或喷丝孔挤出，形成纤维。
然后，对纤维进行拉伸与取向，以提高纤维的力学性能。
最后，将纤维冷却并卷绕成一定的规格。
三、化学纤维的性能与用途化学纤维具有多种性能，如力学性能、热性能、化学稳定性等。
不同类型的化学纤维在性能上有所差异，因此具有不同的用途。
例如，聚酯纤维具有良好的弹性和耐磨性，广泛应用于纺织和服装领域；聚酰胺纤维具有高强度和耐热性，适用于产业用和军事领域；腈纶纤维具有柔软舒适的手感和优良的染色性能，常用于家纺和针织品。
四、化学纤维的发展趋势与挑战随着科技的发展，化学纤维行业呈现出以下发展趋势：新型化学纤维的研发，如生物基纤维和纳米纤维；可持续发展与环保要求的提高，促使企业改进生产工艺，降低能耗和排放；国内外政策与市场环境的变化，对行业产生不同程度的影响；行业发展挑战与机遇并存，企业需不断创新和调整战略以适应市场需求。
高分子材料加工原理复习小结(化学纤维部分)
第一章绪论一、掌握高分子材料的基本概念，特别是化学纤维的各种定义；1、名词解释：人造纤维（02年）、复合纤维（04年）、异形纤维（06年）、再生纤维（05年）。
2、填空题塑料按热行为的不同，可分为两大类，其中，（热塑性）塑料成形时，通过（冷却）熔体而凝固成形。
改变温度，可令其反复变形。
而（热固性）塑料成形时，通过（加热）而固化成形，材料定性后若再受热，不发生（变形）。
（06年）3、选择题高吸湿涤纶纤维属于一类（D）（07年）A 高感性纤维B 高性能纤维C差别化纤维D功能纤维第二章聚合物流体的制备第一节聚合物的熔融一、掌握聚合物的熔融方法，特别是有熔体强制移走的传导熔融1、简述题（1）简述聚合物在螺杆挤压机中熔体的能量来源。
（02年）（2）试述塑料在挤出机中压缩段由固体转变为熔体的过程和机理。
（04年）第二节聚合物的溶解一、影响聚合物溶解度的因素1、影响聚合物溶解度的因素有（大分子链结构）、（超分子结构）、（溶剂的性质）。
（02年）二、溶剂的选择1、溶剂的选择原则有哪些？2、聚合物的溶解过程分为（溶胀）和（溶解）两个阶段。
未经修正的“溶解度参数相近原则”适用于估计（非极性聚合物）和（非极性溶剂）体系的互溶性。
（06年）3、“溶解度参数相近原则”适用于估计（B）的互溶性。
（08年）A、非极性高聚物与极性溶剂B、非极性高聚物与非极性溶剂C、极性高聚物与极性溶剂D、极性高聚物与非极性溶剂4、在估计聚合物与溶剂的互溶性时，三维溶解度参数图适用于（D）（07年）A非极性聚合物和非极性溶剂体系B极性聚合物和极性溶剂体系C极性聚合物和非极性溶剂体系D A+B4、聚氯乙烯的溶度参数与氯仿和四氢呋喃相近，但为什么四氢呋喃能很好的溶解聚氯乙烯而氯仿不能与之相溶？（08年）三、聚合物—溶剂体系的相分离与相图1、对于具有上临界混溶温度的聚合物－溶剂体系，可采用（改变体系组成）、（升温）、（改变溶剂组成）等几种可能的方法来实现使聚合物溶解形成溶液。
5_3_拉伸工艺原理
二、拉伸过程的进行方式
1、按拉伸次数分 � 一次（段、级）拉伸：初生纤维的拉伸可一次完 成； � 两次拉伸：熔纺初生纤维的拉伸常采用两次拉伸； � 多级拉伸：中高强纤维必须进行分段拉伸。 � 纤维的总拉伸倍数是各段拉伸倍数的乘积。 � 一般熔纺纤维的总拉伸倍数约为3.0～7.0； � 湿纺纤维拉伸倍数可达8～12倍； � 某些高强高模纤维，采用冻胶纺丝法，拉伸倍数达 几十到上百倍。
2、拉伸的目的和作用
在拉伸过程，纤维的大分子链或聚集态结构单 元发生舒展，大分子沿纤维轴向的取向度大大提 高。在取向的同时，通常伴随着相态（密度、结 晶度）的变化，分子间作用力增加，纤维承受外 加张力的分子量数目增加了，从而使纤维的断裂 强度显著提高，延伸度下降，耐磨性和对各种不 同类型形变的疲劳强度亦明显提高。
三、拉伸过程中应力－应变性质的变 化——拉伸曲线
（一）拉伸曲线的基本类型 1、拉伸过程中的基本物理量 初生纤维在拉伸过程中的力学行为强烈依赖于 纤维的结构和拉伸条件。在拉伸过程中，应力和应 变不断地发生变化。 ⑴ 工程应变或Cachy应变 对于小的伸长，通常将应变（或伸长率）定义为
∆L ε= LO
自然拉伸比可定义为原纤维的截面积和细颈截 面积之比。根据质量守恒定律，显然有： A0 ρ1 L1 N= = A1 ρ 0 L0 式中：ρ 0、ρ1 分别为拉伸前后纤维的密度；L1、 L0分别为纤维的原始长度与完全变为细颈时的 长度。 由于拉伸前后纤维的密度变化不大，所以有：
L1 N≈ L2
自然拉伸比是材料可拉伸性的一个重要指标。
* C型曲线的特点
（1）oa段：形变的初始阶 段，为一很陡的直线段，此时 发生单位形变的应力很大，即 杨氏模量很大，而总的形变量 很小，这时纤维的形变符合弹 性定律，属于普弹形变。 （2）ab段：开始偏离直线， 模量下降。到b点时，应力达到 极大值。 b点称为屈服点，与之对应的应 力即为屈服应力σ*。 拉伸应力应大于屈服应力， 屈服应力反映了纤维的拉伸性 能，屈服应力越大，纤维拉伸 越困难。
化学纤维主要制备流程
有关“化学纤维”的主要制备流程
有关“化学纤维”的主要制备流程如下：
1.成纤高聚物的提纯或聚合：这是制备化学纤维的第一步，目的是获得一定质量和性能的
高分子物质。
2.纺丝流体的制备：这一步是将提纯或聚合的高分子物质制成纺丝熔体或溶液。
3.纺丝成形：将制备好的纺丝流体通过喷丝头（板）挤出成为液态细流，接着凝固成为纤
维。
此时的纤维称为初生纤维，其力学性能很差，不能直接应用，必须经过一系列后加工工序才能符合纺织加工和使用的要求。
4.后加工工序：主要包括拉伸和热定形等，以提高纤维的力学性质和尺寸稳定性。
这一步
骤对纤维的质量和性能至关重要，是保证最终产品符合要求的关键环节。
纺织材料学 5 化学纤维
5/14/2020
第五章 化学纤维
7
二、新型化学纤维
新型化学纤维概述
开发目的
新型再生纤维
新型再生蛋白质纤维
■ 新型再生纤维素纤维
新型合纤
差别化新纤维
细旦、超细旦纤维
■ 复合纤维
纳米技术
■ 高分子物改性纤维
纤维表面处理
■ 环保性新合纤
三异纤维（异截面、异收缩纤、异纤度 ） ■ 其他
细旦——0.55 ～ 1.4dtex 超细旦 ——0.33～0.55dtex 极细旦——0.11～0.33dtex 超极细旦——0.11dtex以下
橘瓣纤维
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第五章 化学纤维
海岛型纤维
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2.三异纤维
异纤度、异收缩和异截面纤维。 异纤度——较粗的作为芯丝可提供足够强力、刚度、弹性及挺
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第五章 化学纤维
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异截面纤维:采用异型喷丝板纺丝制得
涤纶凉爽丝 :有良好的 导汗、快干、凉爽、 舒适的功能 ,例 Coolmax纤维
圆中空纤维
其内部具有空穴结构， 由于内部有空腔，与 普通圆形截面相比， 比重轻，蓬松；纤维 的保暖性好
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第五章 化学纤维
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5/14/2020
第五章 化学纤维
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第二节 常规化学纤维 的制造概述
一、高聚物的提纯与聚合 二、纺丝熔体或纺丝液的制备 三、化学纤维的纺丝成形 四、化学纤维的后加工
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一、高聚物的提纯与聚合
1、高聚物的提纯
再生纤维
2、高聚物的聚合
合成纤维。
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第五章 化学纤维
抽样数根据批量大小按标准规定进行。
第五章 化学纤维
第五章化学纤维1.再生纤维有哪些种类？它们的组成与哪些天然纤维相似？（1）再生纤维素纤维：黏胶纤维铜氨纤维（2）再生蛋白质纤维：大豆蛋白复合纤维牛奶蛋白复合纤维蚕蛹蛋白复合纤维再生动物毛蛋白纤维（3）其他再生纤维：再生甲壳质纤维与壳聚糖纤维海藻纤维它们的组成成分与棉纤维。
竹纤维相似2.纤维素再生纤维的主要性能和蛋白质再生纤维的主要性能如何？有什么差异？（1）纤维素再生纤维的主要性能：○1吸湿性高，染色性良好，断裂比强度低，吸湿后比强急剧下降，○2弹性差，易起皱起球。
○3耐磨耐热性差。
○4耐碱不耐酸。
（2）蛋白质再生纤维主要性能：○1吸湿透气性好，○2弹性差，染色性较好，断裂比强较高。
○3耐磨性较好，抱合力差。
○4耐酸耐碱性较好，○5光滑柔软，悬垂性好，舒适（3）差异：蛋白质再生纤维断裂比强度和耐磨性较纤维素再生纤维高,纤维素再生纤维易起皱气球，但蛋白质再生纤维手感柔软丰满，悬垂性好。
4.合成纤维按组成物质区分主要有哪些品种？合成纤维按形态区分有哪些品种？（1）按组成物质区分:○1锦纶：脂肪族聚酰胺纤维芳香族聚酰胺纤维混合型聚酰胺纤维聚酰胺酰亚胺纤维聚酰亚胺纤维○2聚酯类纤维：涤纶（PET）聚对苯二甲酸丙二酯纤维（PTT）聚对苯二甲酸丁二酯纤维（PBT）聚对荼二甲酸乙二醇酯纤维（PEN）聚氨酯弹性纤维（PV）----氨纶○3聚烯烬纤维：超高分子量聚乙烯纤维（VHMWPE）聚丙烯纤维----丙纶（PP）聚丙烯腈纶纤维----腈纶（PAN）聚乙烯醇缩甲醛纤维----维纶聚氯乙烯---氯纶（PVC）聚四氟乙烯纤维---氟纶○4高性能纤维：芳纶1414芳纶1313芳纶14芳砜纶（PSA）○5聚杂环纤维：PBO纤维PBI纤维（2）按形态区分○1纵向：长丝短纤维○2截面：异形纤维复合纤维5.聚酰胺纤维的主要特征和主要用途是什么？它分哪些品种？（1）主要特征：○1截面圆形，纵向平直光滑；○2较耐碱而不耐酸；○3强力高，伸长大，合成纤维中弹性仅次于氨纶；○4耐磨性较好；○5耐热耐光性差；○6染色性良好。
化学纤维(再生纤维及半合成纤维)教材
3.复合纤维 在纤维的横截面上有两种或两种以上的不
相混合的组分或成分的纤维。常用的为双组分 复合纤维，有并列型、皮芯型和海岛型等。
14
复合纤维
15
复合纤维
16
4.混合纤维：在纤维的横截面上有两种及两种 以上的相混合的组分或成分的纤维。 5.异形纤维
指经一定几何形状（非圆形）喷丝孔纺制 的具有特殊截面形状的化学纤维。
长丝后加工路线：
拉伸——加捻——定型——上油——络丝，湿法 纺丝的还需进行后处理和漂白。
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四、化纤消光和上油
1、化纤消光 减少或消除化纤中的强光泽，添加消光剂如
二氧化钛，根据消光剂的数量可生产有光、无光 和半无光纤维。
2、化纤上油 化纤上油一方面是纺丝工艺本身的要求，一
方面是化纤纺织加工的需要，上油后可提高柔软、 润滑性和抗静电性。
第五章 化学纤维
（chemical fiber）
1
内容提要：成纤高聚物特征和化学纤维制造概述。 化学纤维的分类、性质及检测； 常用化纤的特性； 纤维鉴别的方法简介。
重点难点：本章是纤维部分特性介绍的最后一章， 在性能介绍中注意与前面章节的对比，突出特点 的介绍，难点在于综合性。
2
概述
1891年，在英国有人将纤维素黄酸酯溶于 稀碱中制成很粘的液体纺丝，因其很粘，称 为粘胶,制成的纤维称为粘胶纤维 ，1905年 实现工业化生产。从此以后人造纤维开始走 上了成功之路，发展到目前这种现状。
将纺丝液从喷丝孔中压出后射入凝固浴中凝固成丝 条。根据凝固浴的不同分为湿法与干法两种。
湿法纺丝（Wet spinning）：液体凝固剂固化。 纺出丝的截面多为非圆形，有皮芯结构。腈纶、
维纶、氯纶、粘胶纤维多采用此法。
初中化学纤维教案
初中化学纤维教案
一、教学目标：
1.了解化学纤维的定义和种类。
2.了解不同化学纤维的特点及用途。
3.学习化学纤维的生产方法。
4.认识化学纤维对环境的影响。
二、教学重点：
1.了解化学纤维的种类。
2.学习化学纤维的生产方法。
三、教学难点：
1.理解化学纤维的生产方法。
2.分辨不同化学纤维的特点。
四、教学内容：
1.化学纤维的定义和种类。
2.化学纤维的特点及用途。
3.化学纤维的生产方法。
4.化学纤维对环境的影响。
五、教学过程：
1.引入
老师向学生展示不同种类的纤维，让学生观察和猜测它们的材质和特点，引导学生思考这些纤维是如何生产出来的。
2.学习化学纤维的定义和种类
讲解化学纤维的定义，并介绍常见的化学纤维种类，如涤纶、尼龙、腈纶等，让学生了解不同纤维之间的差异和特点。
3.学习化学纤维的特点及用途
通过图片和案例展示，让学生了解不同化学纤维的特点及其在生活中的应用领域，比如涤纶适合制作运动服装，腈纶适合制作防寒服装等。
4.学习化学纤维的生产方法
介绍化学纤维的生产原理和方法，如聚合法、溶胶法等，让学生了解纤维是如何从化学原料中制造出来的。
5.讨论化学纤维对环境的影响
引导学生讨论化学纤维在生产和使用过程中对环境的影响，鼓励他们提出减少纤维污染的方法和建议。
六、小结
通过本节课的学习，学生了解了化学纤维的定义、种类、特点及生产方法，更加深入地了解了纤维在生活中的重要作用和对环境的影响，培养了学生的环保意识和创新能力。
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铜氨纤维(cuprammonium fibre)
铜氨纤维是将纤维素浆粕溶解在铜氨溶液中制成纺丝 液，再经过湿法纺丝而制成的一种再生纤维素纤维。 铜氨溶液是深蓝色液体，它是将氢氧化铜溶解于浓 的氨水中制得。将棉短绒(或木材)浆粕溶解在铜氨溶 液中，可制得铜氨纤维素纺丝液，纺丝液中含铜约为 4％、氨约为29％、纤维素约为10％。
30
图1- 5 各种粘胶纤维的拉伸特征比较
Lyocell纤维（新溶剂法黏胶纤维）
加工过程所用溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO) 可接近100％的回收。 比强度高，为38 cN/tex ~ 42 cN/tex 湿强损失低，小于15% 手感柔软、悬垂性好 有原纤化倾向，纤维表面易发生分裂小纤维绒
(一)大豆蛋白复合纤维
大豆蛋白复合纤维是由大豆中提取的蛋白质混 合并接枝一定的高聚物(如聚乙烯醇)配成纺丝 液，用湿法纺制而成。大豆蛋白复合纤维是已 产业化生产的新型纤维。 大豆蛋白复合纤维的结构大豆蛋白复合纤维横 截面呈扁平状哑铃形、腰圆形或不规则三角形， 纵向表面呈不明显的凹凸沟槽，纤维具有一定 的卷曲。
高湿模量粘胶纤维(high wet modulus rayon)
强力粘胶
如粘胶帘子线、强力粘胶和Tenasco等 以提高分子的取向度和改善结晶颗粒尺寸与分布的方式，形 成全皮层结构的粘胶纤维。
5
比强度（N/tex）
干态 湿态 富强纤维
强力粘胶
4 3 2 1
HWM纤维
普通粘胶
0
10
20 伸长率（％）
(4)其他性能： 铜氨纤维的密度与棉纤维及黏胶纤维接近或相同， 为1.52g／cm。 铜氨纤维的耐酸性与黏胶纤维相似，能被热稀酸和 冷浓酸溶解；遇强碱会发生膨化并使纤维的强度降 低，直至溶解。 铜氨纤维一般不溶于有机溶剂，但溶于铜氨溶液。
3．铜氨纤维的应用
(1)铜氨纤维一般制成长丝，用于制作轻薄面料和仿 丝绸产品，如内衣、裙装、睡衣等。
1．酪素复合纤维的结构特征纤维横截面呈腰圆形或 近似哑铃形，纵向有沟槽。 2．酪素复合纤维的性能 (1)物理性能：牛奶蛋白复合纤维初始模量较高， 断裂比强度较高，钩接和打结强度较高，抵抗变形能 力较强；质量比电阻高于羊毛，低于蚕丝；具有一定 的卷曲、摩擦力和抱合力；具有良好的吸湿性及透气 性。另外，牛奶蛋白复合纤维腰圆型或哑铃型的横截 面和纵向的沟槽也有利于吸湿导湿性和透气性的增加。
纤维素黄酸酯 （熟成） 脱泡
硫酸、硫酸钠、硫酸锌 （凝固液） 粘胶纤维制造工艺流程
OC6H9O4
C6 H9O4 ONa + CS2
OC6H9O4 C=S
C=S SNa
纤维素黄酸酯
+ H2O → C6H10O5 ＋NaOH+CS2 SNa
熟成过程
OC6H9O4 C=S + H2SO4 → C6H10O5 ＋NaHSO4+CS2 2NaOH+H2SO4→ Na2SO4+H2O
(3)卷曲性能：大豆蛋白复合纤维的初始模量较小，弹 性回复率较低，卷曲弹性回复率亦低，在纺织加工中， 有一定困难。
(4)吸湿透气性：大豆蛋白复合纤维的标准回潮率在 4％左右，放湿速率较棉和羊毛快，这是影响织物 湿热舒适性的关键因素。大豆蛋白纤维的热阻较大， 保暖性能优于棉和黏胶纤维，具备照好的热湿舒适 性。 (5)导电性能：大豆蛋白复合纤维的电阻率接近于蚕 丝，明显小于合成纤维，在抗静电剂适当时，静电 不显著，对生产无明显影响。
大豆蛋白复合纤维的性能
(1)基本规格：短纤维常规线密度为1.67～2.78dtex，切 断长度为38～4mm。 (2)力学性能：大豆蛋白复合纤维的干态断裂比强度接 近于涤纶，断裂伸长与蚕丝和黏胶纤维接近，但变异系 数较大。大豆蛋白复合纤维吸湿之后，强力下降明显与 黏胶纤维类似。因此，在纺纱过程中应适当控制其含湿 量，保证纺纱过程的顺利进行。
富强纤维(polynosic rayon)
如日本的虎木棉或波里诺西克（Polynosic） 熟成度低，纤维素黄酸酯酯化度高，近全芯层结构。 如欧美50年代的HWM、Vincel和70~80年代的莫代尔 （Modal）纤维等。 以加强溶剂缓冲析出和凝固作用，增加纤维的皮层结构和分 子间的微晶物理交联作用。
1．铜氨纤维的结构特征Fra bibliotek由于铜氨纤维纺丝液的可 塑性很好，可承受高度拉 伸，因此可制成很细的纤 维，其单纤维线密度为 0.44-l.44dtex。铜氨纤维 的横截面是结构均匀的圆 形无皮芯结构，纵向表面 光滑，如图5-3所示。
2．铜氨纤维的性能
(1)吸湿性和染色性： 在标准状态下，铜氨纤维的回潮率约为12％~13.5 ％，吸湿性比棉纤维好，与黏胶纤维相近，但吸水 量比黏胶纤维高20％左右，吸水膨胀率也较高。 铜氨纤维的无皮层结构使其对染料的亲和力较大， 上色较快，上染率较高。
第五章 化学纤维
一、化学纤维的制造
纺丝液的制备，纺丝成形，后加工。
（一）纺丝液的制备
成纤高聚物要满足三个条件：
（1）线性分子结构； （2）适当的分子量； （3）凝固后的纤维中，大分子间应该具有足够 的结合能。
1、熔体法：将高聚物加热到熔点以上，使其熔融 成较稳定的粘性流动的纺丝熔体。
如涤纶、锦纶、丙纶、乙纶。 原因：熔融温度<分解温度
(2)化学性能：牛奶蛋白复合纤维具有较低的 耐碱性，耐酸性稍好；经紫外线照射后，强力 下降很少，说明纤维具有较好的耐光性；由于 化学和物理结构不同于羊毛、蚕丝等蛋白质纤 维，适用的染色剂种类较多，上染率高且速度 快，染色均匀，色牢度较好。 (3)生物性能：牛奶蛋白复合纤维具有天然 抗菌功效，不会对皮肤造成过敏反应；对皮肤 具有一定的亲和性，所制成的纺织品、服装舒 适性良好。
2、溶液法：用适当的溶剂将高聚物溶解成具有一 定粘度的纺丝液。
如粘胶纤维、醋酯纤维、腈纶、氯纶、维纶。 原因：熔融温度>分解温度
（二）纺丝成形：
纺丝：模仿蚕吐丝过程，将纺丝熔体或纺丝液通过 喷丝孔挤出后凝固成丝条的过程；按纺丝液制备方 法不同，分熔体纺丝法和溶液纺丝法。
1、熔融纺丝（melt spinning）
二、再生纤维(regenerated fiber)
（一）、再生纤维素纤维(regenerated cellulose fiber) （二）、再生蛋白质纤维(regenerated protein fiber)
碱液
C6H9O4ONa
浆粕 CS2
浸渍 黄化 过滤
压榨
粉碎
碱纤维素 溶解 粘胶 纺丝
（老成） 混合 后加工
3酪素复合纤维的应用及存在问题 牛奶蛋白复合纤维制成的面料光泽柔和、质地 轻柔，手感柔软丰满，具有良好的悬垂性，给 人高雅、潇洒、飘逸之感，可以制作多种高档 服装(衬衫、T恤、连衣裙、套裙等)面料及床 上用品。
牛奶蛋白复合纤维耐热性差，在湿热状态下轻 微泛黄，在高热状态下，120oC以上泛黄， 150℃以上变褐色。因此洗涤温度不要超过 30℃，熨烫温度不要超过120℃，最好使用低 温(80～120℃)熨烫。牛奶蛋白复合纤维的化 学稳定性较低，耐碱性与其他蛋白质纤维相类 似，不能使用漂白剂漂白。同时它的抗皱性差， 具有淡黄色泽，不宜生产白色产品。
(4)纺纱性能：牛奶蛋白复合纤维表面光滑柔 软，在纺纱过程中的抱合力差，容易粘附机件， 表现为清棉成卷困难、各工序纤维断裂严重和 粗纱断头率高。由于牛奶蛋白复合纤维比重大、 细度细、长度长、含异状纤维较多、表面光滑、 抱合力差、静电严重、纤维卷曲少、易出现破 网等问题，在生产中，纤维条定量应适当偏重 控制。在纺纱过程中为满足成纱的需要，必须 采取添加抗静电剂等措施进行预处理，以提高 其抗静电能力。
(2)力学性质： 铜氨纤维的断裂比强度较黏胶纤维稍高，干态断裂 比强度为2.6-3.0cN／dtex，湿干强度比为65％～ 70％。这主要是因为铜氨纤维的聚合度较高，而且 铜氨纤维经过高度拉伸，大分子的取向度较好。此 外，铜氨纤维的耐磨性和耐疲劳性也比黏胶纤维好。
(3)光泽和手感： 铜氨纤维的单纤维很细，制成的织物手感柔软光滑。 并且由于其单纤维的线密度小，同样线密度的长丝 纱中可有更多根单纤维，使成纱散射反射增加，光 泽柔和，具有蚕丝织物的风格。
(2)铜氨纤维面料也是高档服装里料的重要品种之一，铜 氨纤维与涤纶交织面料、铜氨纤维与黏胶纤维交织面料是 高档西装的常用里料。铜氨纤维里料特点为滑爽、悬垂性 好。
三、再生蛋白质纤维
如再生大豆蛋白纤维、酪素纤维、玉米蛋白纤维、仿蜘蛛丝 纤维 一种是将蛋白质的溶液与其他高聚物材料进行共混纺丝（高 再生蛋白质含量） 另一种办法是将蛋白质与其他高聚物进行接枝共聚（低再生 蛋白质含量）。 分子量偏低，分子不易伸直取向排列，而造成纤维的低强度； 耐热性差；纤维自身发黄，染色后色泽不好
（1）湿法纺丝（wet spinning）
（2）干法纺丝（dry spinning）
3、其他纺丝方法
（1）热压法
加热温度低于熔点，使软化，用高压使其从孔中喷出， 冷却成形，用于熔化即分解，而暂时找不到适当溶剂的 那些高分子物 （2）裂膜成纤法 高分子物熔融挤压为薄膜，用切刀或针刺使之破裂成条
纺出的丝在溶液中固化，纺丝速度低，一般为18 ~ 380 m / min。 湿法纺丝污染重、加工成本高，纺出丝的截面多为非圆形， 有皮芯结构。 腈纶、维纶、氯纶、粘胶纤维多采用此法。 纺出的丝在空气中固化，纺丝速度一般为200 ~ 500 m / min， 高者可达1000 ~ 1500 m / min。 干法纺丝溶剂挥发极易污染环境，成本高，但丝的质量好， 此法多用于制作溶液纺丝的长丝。