(2020年整理)聚丙烯纤维的性能及改性.doc

华东理工大学XXXX—XXXX学年第一学期《合成纤维改性》课程论文 XXXX.10

班级材制080 学号10082683 姓名周超

开课学院材料学院任课教师刘敏成绩

聚丙烯纤维的性能及改性

材制080（10082683）周超

摘要：聚丙烯纤维是上个世纪六十年代开发出的新纤维品种。由于其原料来源丰富，生产过程简单，成本低，因而应用广泛。其最大的优点是质地轻，而且保暖性好、耐化学腐蚀，强度及耐磨性好。聚丙烯纤维具有许多优良的性能，但也有蜡感强、手感偏硬、难染色、易积聚静电等缺点。因此对其进行改性，开发新品种已成为聚丙烯纤维发展的主要方向。

关键词：聚丙烯，丙纶，染色，细旦，抗菌保健

聚丙烯纤维（亦称PP，中国称丙纶）于1960年由公司首先实现工业化生产的新纤维品种，丙烯聚合物有3种构型，纤维生产使用的是等规度大于95%的等规聚丙烯。由于聚丙烯纤维原料来源丰富，生产过程简单，成本低，应用广泛，因此20世纪70年代以后聚丙烯生产发展迅速。1997年其产量已经达到387×104t（占合成纤维总产量的15.6%），超过聚丙烯腈纤维成为仅次于涤纶、棉纶的第三大合成纤维。我国聚丙烯纤维的生产开始的较晚，但发展速度较快，1978~1997年间聚丙烯纤维产量增长了40多倍，而同期合成纤维增长不足10倍。足见聚丙烯纤维发展势头之强劲[1]。

以等规为原料纺丝制得的等规聚丙烯,是中最轻的品种；强度为35～

62cN/dtex；耐磨性仅次于；耐腐蚀性良好，尤其是对无机酸、碱稳定性很好；不发霉,不腐烂,不怕虫蛀等。但染色较困难。目前，可采用染料或颜料熔体着色、色母粒或注射染色等纺成有色丝；也有在聚合时加入添加剂进行共聚或接枝共聚，使聚合体大分子上引入能与染料相结合的极性基团，再按常规法染色。聚丙烯纤维还有耐光性差、静电大、耐燃性差等缺点，可采用加入各种添加剂的方法加以改善[2]。

聚丙烯纤维通常采用法生产。将聚丙烯树脂加入立式或卧式螺杆挤出机加热熔融，通过计量泵由喷丝头挤出，在空气中冷却成纤。工业上还采用膜裂成纤法制得割裂和膜裂纤维。聚丙烯纤维熔体纺丝的特点是：①一般用单头等螺距螺杆挤压机,为适应成纤聚丙烯熔体粘度高、流动性差的特点,螺杆压缩比要大，最小为2.8，计量段尽可能短,螺杆长径比范围为20～26。②由于分子量大，纺丝时熔体温度一般比熔点高出100～130℃，也可采用加等方法以降低纺丝温度。③冷却成型过程中结晶速度较快，冷却温度宜稍低[3]。

丙纶的纵面平直光滑，截面呈圆形。丙纶最大的优点是质地轻[4]，其密度仅为0.91g/cm3是常见化学纤维中密度最轻的品种，所以同样重量的丙纶可比其他纤维得到的较高的覆盖面积。丙纶的强度高，伸长大，初始模量较高，弹性优良。所

以丙纶耐磨性好。此外，丙纶的湿强基本等于干强，所以它是制作渔网、缆绳的理想材料。丙纶质轻保暖性好；几乎不吸湿，但芯吸能力很强，吸湿排汗作用明显；丙纶的吸湿性很小，几乎不吸湿，一般大气条件下的回潮率接近于零。但它有芯吸作用，能通过织物中的毛细管传递水蒸气，但本身不起任何吸收作用。丙纶的染色性较差，色谱不全，但可以采用原液着色的方法来弥补不足。丙纶有较好的耐化学腐蚀性，除了浓硝酸，浓的苛性钠外，丙纶对酸和碱抵抗性能良好，所以适于用作过滤材料和包装材料。丙纶耐光性较差，热稳定性也较差，易老化，不耐熨烫。但可以通过在纺丝时加入防老华剂，来提高其抗老化性能。此外，丙纶的电绝缘性良好，但加工时易产生静电。丙纶弹力丝强度仅次于锦纶，但价格却只有锦纶的1/3；制成织物尺寸稳定，耐磨弹性也不错，化学稳定性好。但热稳定性差，不耐日晒，易于老化脆损，为此常在丙纶中加入抗老化剂。

聚丙烯纤维由于有以上优良性能，因此它的应用领域很广泛。聚丙烯纤维最主要的用途是装饰和服装。聚丙烯纤维因其密度小、质量轻、覆盖力强、耐磨性好、抗微生物、抗虫蛀、易清洗，特别适于制造装饰织物，如：墙壁装饰物、地毯、毛毯、纸的增强物、帆布等等。随着纺丝技术的进步及改性产品的开发，其在服装领域应用日渐广泛。由聚丙烯短纤维制成的非织造布和直接成网制成非织造布及复合材料广泛应用于医疗卫生和保健领域，如纺粘法和熔喷法非织造布可用于一次性手术衣、被单、口罩、盖布、液体吸收垫、妇女用卫生巾等。此外聚丙烯纤维还应用于香烟滤嘴、渔具、涂层织物、人造草坪等领域。

聚丙烯纤维具有许多优良的性能，但也有蜡感强、手感偏硬、难染色、易积聚静电等缺点。因此对其进行改性，开发新品种已成为聚丙烯纤维发展的主要方向。

聚丙烯纤维分子中无亲染料基团，分子聚集结构紧密，因此常规聚丙烯纤维一般难染，聚丙烯纤维的染色问题长期以来都用色母粒原液染色，但色谱不广．在织造时不能进行调色，换色，上染和印花，限制了织物品种多样化。对聚丙烯纤维进行染色改性，除了与染料的选择、上染的条件有关外，纤维的结构与性能是关键。为此从不同角度着手研究，对纤维本身的性质加以改进。大致有两种途径：一是对纤维表面进行改性．另一种方法是在聚丙烯中加入其它组分进行共混改性或在聚合时加入其它单体进行共聚改性．通过使纤维结构疏松(但能保持原有的力学性能)及使纤维内部具有染座．使聚丙烯纤维更易染色。近年来已开发出带有长脂肪烃支链的亲油性染料可染聚丙烯纤维，但只能染到浅色。也有在纺前加入一些金属盐．如硬脂酸镰．硬脂酸锌等，以引入金属离子，就可能与金属离子形成络合物的染料染色。随着共混技术日益广泛的应用及相容剂技术的发展，将聚丙烯与其它聚合物共混进行聚丙烯染色改性也是-个重要的方法。如聚丙烯纤维与聚酯共混，形成基体一微纤两相结构，在两相间存在大量相界面．形成大量微型纹孔隙，这种孔隙作为染料扩散渗透的坑道，使染料易于扩散到纤维内部，借助于聚酯中的酯基和苯环将染料吸附，从而达到染色的目的[5]。也有用共聚酰胺对聚丙烯

进行共混改性，从而得到可染热膨松的聚丙烯纤维。目前较多使用的是把聚丙烯与非极性、弱极性高聚物共混以增加结构的疏松性，以利于染料分子进入，或与极性可染添加剂与相容剂一起共混。所选添加剂如环氧丙烯基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯的嵌段共聚物，或N-取代马来酸酐与聚苯乙烯的嵌段共聚物等。东华大学应用聚烯烃掭加剂并选择了合适的相容剂进行聚丙烯的可染改性获得较大成功．制得单丝纤度1．2 dtex可染丙纶，大大拓宽了聚丙烯纤维在服用领域的应用。

继中国纺织大学研制开发成功具有90年代国际领先水平的细旦、超细旦丙纶长丝及其制品--蒙泰丝系列产品后，因其性能优良，已受到消费者的青睐。为进一步仿真、超真，国内外已有纺制微细旦丙纶三叶异形复丝的报道，该产品具有手感柔软、光泽柔和、导湿性、抱合性及蓬松性好等优点，可赋予织物仿真丝和仿羊毛的风格。以熔融指数(MFI)为35～38的聚丙烯切片为原料．可得到异形度50% ～60%的三叶异形丝。也有报道用三叶有光短纤制造绒头纱[6]。在织物仿真领域也有将丙纶和其它天然纤维混纺的报道，将纺前着色的抗菌细旦丙纶经纱和100% 真丝纬纱交织，制成了具有真丝织物美感的机织物。这种经纱的存在，可使织物在强季风季节地区满足防腐、防霉的要求，还可赋予织物强度和可洗性，而不损失织物的悬垂性、光泽和柔软手感[7]。

抗菌保健纤维的开发和应用抗菌是纺织品发展提出的又一新要求。纺织品的抗菌由最初的织物后整理(包括涂层和浸渍)发展到开发抗菌性成纤高聚物。按抗菌剂的成分可以分为三类即(1)天然抗菌剂：近代用生物技术从甲壳类动物中提取的脱乙酰壳多糖等；

(2)有机类抗菌剂：如有机卤化物，季胺及胍类等；(3)无机类抗菌剂：包括两大类，一类为含抗菌活性金属如银、铜、锌等的无机类，另一类是近年发展起来的光催化半导体陶瓷抗菌剂。目前，国内外关于抗菌织物加工方法的报道很多，一般分为两种(1)先制抗菌纤维，然后把该纤维制成抗菌织物{(2)把织物用抗菌剂进行后处理以获得抗菌性能。当前市场上的各种抗菌织物中，以后处理加工居多，但根据发展趋势，必将向抗菌纤维方面发展。抗菌纤维的制备可以通过接枝法、离子交换法、湿法纺丝法、熔融共混纺丝法、复台纺丝法等聚丙烯的抗菌改性大多采用与抗菌剂共混纺丝的方法，而方法的关键是选择一种理想的抗菌剂．即要求选用能耐高温而且与聚丙烯有良好的相容性及分散性的抗菌剂，由于共混纺丝使抗菌剂均匀地分散于纤维的内部，因此所制得的抗菌纤维及其制品有优良的耐洗牢度，从而抗菌效果也持久。东华大学根据抗菌剂本身的有效性、毒性、广谱性、成本及稳定性，已研究出一种新型高聚物型抗菌舔加剂(ABD)，并将ABD与聚丙烯共混纺丝，在250℃的纺丝条件下，热稳定性及可纺性良好，铷得了抗菌效果显著、抗菌谱广且单丝纤度小于l.2dtex的抗菌聚丙烯纤维[8]。瑞士山道士公司推出两个用于聚丙烯纤维抗菌化学药品MBP96-60，MBP97-65。熔融纺丝用抗菌添加剂的研究国内已广泛开展，上海合纤所对市场已有的抗菌剂进行了筛选改造获得了可熔纺用的抗菌剂。目前应用于共混纺丝法的无机类抗菌剂以泡沸石之类无机物质居多，国内已报道的无机类MRNM ·350纳米级杀菌粉应用在纤维中可达到杀菌抗菌的目的。美国FFT