第四章 聚丙烯纤维_PPT幻灯片

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2.相对分子质量及其分布
平均分子量：纤维级为18~30万。测定PP的特性粘数可求 出其分子量，特性粘数和分子量间的关系式可利用以下经验式 求定；
[η]1=1.07×10-4M0.8（溶剂：十氢萘；温度：135℃） [η]2=0.80×10-4M0.8（溶剂：四氢萘；温度：135℃）
工业上常采用熔融指数（MI）表示PP的流动特性
➢ 密度低：0.88（0.90-0.92） ➢熔点低： 130~150℃（ 165~173℃ ） ➢熔化热低： 15~20J/g ➢等规度为80~90% ➢分子量分布较窄：2.0 ➢结晶速度慢且晶粒小 ➢耐化学稳定性和耐辐射性比IPP好。
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第二节 聚丙烯纤维的成型加工
纺丝方法；常用有熔体纺丝和膜裂纺丝 新的纺丝法：复合纺丝、短程纺、膨体长丝、纺牵一步 法（FDY）、纺粘和熔体喷射法非织造布工艺等。
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3.喷丝头拉伸 喷丝头拉伸影响纤维后拉伸及纤维结构。 喷丝头拉伸比增大，纤维在凝固区的加速度增大，初 生纤维的预取向度增加，结晶变为稳定的单斜晶体，纤维 的可拉伸性能下降。 聚丙烯纺丝时，喷丝头拉伸比一般控制在60倍以内， 纺丝速度一般为500~1000m／min，这样得到的卷绕丝具 有较稳定的结构，后拉伸容易进行。
吨，占合成纤维产量的16.6％，产量也首次超过锦纶 而成为第二大合成纤维品种 。
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一、等规聚丙烯的合成
1.初始原料：丙烯（CH3-CH=CH2），无色，石油或 天然气热裂解制得。 2.催化剂：茂金属催化剂迅速发展。
结构式：
CH 2 CH
n
CH 3
从PP的化学结构可以看出，它可以几种不同空间排列方式聚合， 而各种PP构形的形成取决于所用的聚合催化剂及聚合条件。
行纺丝。由于聚丙烯染色困难，所以常在纺丝时加入色母 粒以制得色丝。
（二）纺丝:聚丙烯纤维的纺丝设备和聚酯纤维相似，
但也有其特点。通常使用大长径比的单螺杆挤出机，纺低 线密度纤维时，螺杆的计量段应长而浅，以减少流速变化 ，有利于更好的混合，得到组成均一的流体，且高速剪切 有利于聚丙烯降解，改善高分子量聚丙烯熔体的流动性能
第一节 聚丙烯纤维原料
➢聚丙烯纤维的定义：聚丙烯（Polypropylene，
缩写为PP）纤维是以丙烯（CH3-CH=CH2）为初
始原料聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成
纤维，在我国的商品名为丙纶。 等规聚丙烯是意大利的纳塔(Natta)等首先研制
成功并于1957年实现工业化生产的。 2005年世界聚丙烯纤维产量已经达到了583万
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(四)热定型 目的：结晶度提高、沸水收缩率下降、纤维尺寸稳定 性提高。 结晶度：随定型温度的提高和时间的延长而增大，结 晶度增加的原因是热处理使某些内部的结晶缺陷得到愈合 ，并使一些缚结分子和低分子进入晶格。张力松弛有利于 定 型这一过程晶体的稳定和结晶度的提高。 定型温度：一般为120～130℃ 。
3.热性质
玻璃化温度：-30~25℃ 熔点：165~176℃ 导热系数：(8.79～17.58)×10－2w／(m·K)
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4.耐化学药品性与抗生物性 ：等规聚丙烯是碳氢化合物， 因此其耐化学性很强。在室温下，聚丙烯对无机酸、碱、 无机盐的水溶液、去污剂、油及油脂等有很好的化学稳定 性。聚丙烯还具有极好的耐霉性和抑菌性，不需任何整理 手段即可防蛀。 5.耐老化性：PP的特点之一是易老化，使纤维失去光泽、 褪色、强伸度下降，这是热、光及大气综合影响的结果。
7Leabharlann 三、 成纤聚丙烯的性能特点与质量要求
1.成纤聚丙烯的性能特点与质量要求 相对分子质量 (18~36)×104 相对分子质量分布系数α <6 等规度为95%以上 熔点约在164~172℃之间 灰分小于0.05% 铁、钛含量应小于20mg／kg ； 含水率<0.01%
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2. 茂金属等规聚丙烯的特点
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冷却快：纺丝得到的初生纤维是不稳定的碟状结晶 结构；冷却慢，则得到的初生纤维是稳定的单斜晶体 结构。
冷却条件不同，初生纤维内的晶区大小及结晶度也 不同。当丝室温度较低时，成核速度大，晶核数目多 ，晶区尺寸小，结晶度低，有利于后拉伸。
实际生产中，丝室温度以偏低较好。 采用侧吹风时：丝室温度可为35~40℃； 环吹风时：丝室温度可为30~40℃， 送风温度：15~25℃，风速为0.3～0.8m／s。
一、常规熔体纺丝
和聚酯纤维、聚酰胺纤维一样，PP可以用熔体纺丝法生 产长丝和短纤维，而且熔体纺丝法的纺丝原理及生产设备与 聚酯和聚酰胺纤维基本相同，但工艺控制有些差别。
纺制长丝时，卷绕丝收集在筒管上，经热板或热辊在 90～130℃下拉伸4～8倍。
纺制短纤维一般采用几百或上千孔的喷丝板。
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（一）混料：聚丙烯的含水率极低，可不必干燥直接进
1.纺丝温度 ：纺丝温度直接影响着聚丙烯的流变性能 、聚丙烯的降解程度和初生纤维的预取向度。
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纺丝温度主要是指纺丝箱体(即纺丝区)温度。 纺丝温度过高，熔体粘度过小，容易产生注头丝和 毛丝，熔体流动性过大，容易产生并丝； 纺丝温度过低，熔体粘度过大，出丝困难，容易造 成喷丝头拉伸产生熔体破裂而无法卷绕，甚至全面出 现断头或硬丝。 2.冷却成型条件 成型过程中的冷却速度对聚丙烯纤维的质量有很大 影响。
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4.挤出胀大比 比聚酯和聚酰胺要大，粘度高，可纺性差。 若纺丝速度过高或纺丝温度偏低，其切变应力超过 临界切变应力时就会出现熔体破裂，影响纺丝和纤维质 量。 措施：1、切片中加入调节剂、增塑剂来提高可纺性
2、控制适宜的相对分子质量 3、提高纺丝温度 4、喷丝孔径及长径比大一点
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(二)拉伸 拉伸目的：赋予纤维强力及其它性能。 1.拉伸温度：因此聚丙烯纤维的拉伸温度一般控制在120～ 130℃。 2.拉伸速度：一般偏低一点为好。短纤维拉伸速度为180～ 200m／min；长丝拉伸速度一般为300～400m|min。 3.拉伸倍数：短纤维拉伸为二级拉伸，第一级拉伸温度为 60～ 65℃，拉伸倍数为3.9～4.4倍；第二级拉伸温度为135～ 145℃，拉伸倍数为1.1～1.2倍。总拉伸倍数：棉型纤维为4.6 ～4.8倍；毛型纤维为5～5.5倍。 高强纤维的制备技术：低速成纺丝、高倍拉伸的工艺路线