化学纤维生产原理及工艺
化纤的生产工艺
化纤的生产工艺
化纤（即化学纤维）是指由人工合成的、用有机高分子或无机高分子材料作原料制得的纤维。
其生产工艺主要包括以下几个步骤：原料准备、聚合、纺丝、拉伸、定型和加工。
首先，化纤的生产需要准备相应的原料。
化纤的原料一般为有机高分子的合成纤维，如聚酯、聚酰胺、聚丙烯等。
原料的选择要根据所需的织物性能和用途来确定。
其次，原料经过聚合反应制得高、中、低分子量的高分子物质。
聚合反应一般采用步骤聚合、连续聚合或液相聚合等不同的方法，具体的选择与原料有关。
然后，将得到的高分子物质进行纺丝。
纺丝是将高分子物质通过加热、熔化等方式变为流体状态，然后通过纺丝设备将流体挤出成细丝。
纺丝设备包括熔融纺丝和干法纺丝等不同的方法。
接下来，拉伸是将纺丝得到的初丝进行拉伸加工。
拉伸的目的是增加纤维的强度和耐久性。
拉伸通常采用热拉伸或干燥拉伸的方法。
然后，拉伸后的纤维需要进行定型处理，即将纤维加热至一定温度并保持一定时间，使得纤维分子链重新排列并形成稳定的结构。
定型也可以通过化学处理、物理处理或者二者的组合来实现。
最后，经过定型处理的化纤成品还需进行加工处理。
加工处理
可以包括纺织、印染、整理等过程，通过这些过程使化纤成品具备所需的外观、手感和性能特点。
化纤的生产工艺涉及到多个环节，每个环节都需要精确控制工艺条件和参数，确保产品质量的稳定性和一致性。
此外，化纤生产过程中还要注意环境保护和能源消耗的问题，采取节能减排的措施，以减少对环境的不良影响。
化纤工艺
化纤工艺一、定义和分类1、定义纤维：可供纺织加工的一类细长而柔韧的材料。
化学纤维:以天然或合成高聚物为原料，经化学和机械加工而成的纤维2、分类1）异形截面纤维：在合成纤维成型过程中，采用异形喷丝孔（非圆形孔眼）纺制的具有非圆形横截面的纤维或中空纤维，这种纤维称为异形截面纤维，简称异形纤维。
异形纤维具有特殊的光泽，并且具有蓬松性、耐污性和抗起球性，纤维回弹性与覆盖性也可得到改善。
如三角形横截面的涤纶具有闪光性；五叶形横截面涤纶有类似真丝的光泽、抗起球、手感和覆盖性好；某些中空纤维还具有特殊用途，如制作反渗透膜，用于人工肾脏、海水淡化、污水处理、硬水软化等。
2）复合纤维：在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物，这种化学纤维称为复合纤维，或称双组分纤维。
复合纤维的品种很多，有并列型、皮芯型、海岛型和裂离型等。
3）变形纱：变形纱包括所有经过变形加工的丝和纱，如弹力丝和膨体纱都属于变形纱。
➢弹力丝即变形长丝，可分高弹丝和低弹丝两种。
弹力丝伸缩性、蓬松性好，其织物在厚度、重量、不透明性、覆盖性和外观特征等方面接近毛织品、丝织品或棉织品。
涤纶弹力丝多数用于衣着，锦纶弹力丝宜于制造袜子，丙纶弹力丝则多数用于家用织物及地毯。
其变形方法主要有假捻法、空气喷射法、热气流喷射法、填塞箱法和赋型法等。
➢膨体纱是利用高聚物的热可塑性，将两种收缩性能不同的合成纤维毛条按比例混合，经热处理后，高收缩性的毛条迫使低收缩性的毛条卷曲，从而使其具有伸缩性和蓬松性、类似毛线的变形纱。
以腈纶膨体纱产量为最大，用于制作针织外衣、内衣、毛线、毛毯等。
二、化纤生产过程高聚物的提纯和聚合化学纤维是由高聚物制造而成的。
此高聚物可直接取自自然界，也可由低分子物经人工合成而得。
再生纤维是以天然高聚物为原料，经化学方法而制成。
它与原高聚物在化学构成上基本相同。
对于天然高聚物来说，这需要提纯以去除杂质。
如制造粘胶纤维的高聚物是纤维素，它是从绵绒、木材、芦苇、甘蔗渣等纤维素原料中将纤维素提纯出来，制成浆粕，然后再用浆粕制造纤维。
第十二章 纤维成形原理及方法
12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性
2）异形纤维纺丝 ） 此法是用非圆形喷丝孔， 此法是用非圆形喷丝孔，制取各种不同截面形态的 异形纤维。常见到形异纤维有三角形、 型 异形纤维。常见到形异纤维有三角形、Y型、星形 和中空纤维等。 和中空纤维等。 3）着色纤维纺丝法 此方法是在化学纤维的纺丝熔体或溶液中加入适当 的着色剂，经纺丝后直接制成有色纤维， 的着色剂，经纺丝后直接制成有色纤维，该方法可 提高染色牢度，降低染色成本，减少环境污染。 提高染色牢度，降低染色成本，减少环境污染。此 还有相分离纺丝法、冻胶纺丝法、 外，还有相分离纺丝法、冻胶纺丝法、乳液或悬液 纺丝法、液晶纺丝等纺丝方法。 纺丝法、液晶纺丝等纺丝方法。
12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性
湿法纺丝的特点是工艺流程复杂，投资大、 湿法纺丝的特点是工艺流程复杂，投资大、 是工艺流程复杂 纺丝速度低，生产成本较高。 纺丝速度低，生产成本较高。一般在短纤 维生产时， 维生产时，可采用多孔喷丝头或级装喷丝 孔来提高生产能力， 孔来提高生产能力，从而弥补纺丝速度低 的缺陷。通常， 的缺陷。通常，不能用熔体法纺丝的成纤 高聚物， 高聚物，才用湿法纺丝和生产短纤维和长 丝束。腈纶、维纶、氯纶和粘胶多采用湿 丝束。腈纶、维纶、 法纺丝。 法纺丝。
12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性
思考题： 思考题： 什么是熔法纺丝、 什么是熔法纺丝、干法纺丝和湿法纺 丝，它 们在纺丝速度和纤度上有何 不同？ 不同？
12.2 纺丝溶液细流的形成
一、纺丝液体在喷丝头孔道中的流动 聚合物的纺丝液体经过计量泵后， 聚合物的纺丝液体经过计量泵后，以一定的速度和 压力进入纺丝头的小孔中， 压力进入纺丝头的小孔中，从孔中流出形成液体细 主要经过四个阶段 见图12-5） 四个阶段（ 流。主要经过四个阶段（见图 ） 1、入口段：熔体或液体进入喷丝孔道 、入口段： 2、恒定段：液体在孔道中恒定流动 、恒定段： 3、出口段：液体细流流出 、出口段： 4、固化段：细流受外力作用发生形变和纺丝细流 、固化段： 受冷却介质作用固化成形的阶段。 受冷却介质作用固化成形的阶段。
化学纤维生产工艺中的质量控制与检测
时间控制：控 制反应的进行 时间和产物的 生成时间
湿度控制：防 止反应过于剧 烈或过于缓慢
杂质控制：防 止杂质对反应 的干扰和产物 的生成
生产过程中的异常处理和预防措施
异常处理：及时发现并处理生产 过程中的异常情况，如设备故障、 原料质量问题等
质量控制：对生产过程中的关键 环节进行质量控制，如温度、压 力、时间等
质量管理体系的构成要素
质量方针： 明确质量 目标、质 量政策和 质量承诺
质量手册： 描述质量 管理体系 的结构、 内容和程 序
程序文件： 详细描述 质量管理 体系的各 项活动
作业指导 书：指导 员工如何 执行各项 质量活动
质量记录： 记录质量 管理体系 的运行情 况和结果
管理评审： 定期评估 质量管理 体系的适 宜性、充 分性和有 效性
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质量控制的方法：抽样检验、过 程控制、统计过程控制（SPC）
质量控制的重要性：确保产品质 量，提高生产效率，降低成本， 增强市场竞争力。
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原料质量控制
原料选择与验收标准
原料种类：根据生产需求和产 品性能选择合适的原料
原料验收：对原料进行验收， 确保其符合质量标准
原料质量标准：制定原料的质 量标准，包括物理、化学、机 械性能等方面的要求
纺丝：将原料熔融后通过喷丝板挤出， 形成细丝
卷绕：将定型后的纤维卷绕成卷，便 于运输和储存
拉伸：将细丝拉伸至所需长度，提高纤 维强度和弹性
后处理：根据产品需求进行染色、抗 静电等处理，提高纤维性能
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质量控制的重要性
质量控制对化学纤维生产的意义
保证产品质量：通 过质量控制，可以 确保化学纤维产品 的质量符合标准， 提高产品的市场竞 争力。
纺织行业中的化学纤维材料制备工艺研究
原料选择：根据产 品的性能要求、生 产工艺、成本等因 素选择合适的原料
原料处理：对原料 进行清洗、漂白、 脱脂、染色等处理， 以提高原料的质量 和性能
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原料的纯度：要求原料的 纯度较高，以避免杂质对
纤维性能的影响
原料的可纺性：要求原料 具有良好的可纺性，能够
顺利地纺制成纤维
原料的稳定性：要求原料 在制备过程中具有良好的 稳定性，不易发生化学反
合改性等
改性效果：改善纤 维的性能，提高其
应用范围和价值
新型化学纤维制备 技术
纺丝工艺：湿法 纺丝、干法纺丝、
熔融Байду номын сангаас丝等
拉伸技术：高温 拉伸、低温拉伸、
超拉伸等
溶剂选择：根据 纤维性质选择合
适的溶剂
纤维结构控制： 通过改变纺丝工 艺和拉伸技术来 控制纤维的结构
和性能
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化学纤维材料制备工 艺研究
汇报人：
目录
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化学纤维材料制备 工艺概述
原料的选择与处理
纺丝工艺及设备
纤维的后处理
新型化学纤维制备 技术
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化学纤维材料制备 工艺概述
定义：化学纤维材料是通过化学 方法制成的纤维材料，具有高强 度、高弹性、耐腐蚀等优良性能。
分类：化学纤维材料可以分为合 成纤维和天然纤维两大类。
染色方法：直 接染料、活性 染料、还原染 料等
染色工艺：高 温高压染色、 常温常压染色 等
整理工艺：抗 皱整理、防水 整理、阻燃整 理等
环保要求：低 能耗、低污染、 可回收等
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化纤纺织工艺及其说明
高取向丝（HOY），亦叫全取向丝。此工艺采用一步法超 高速纺丝，制得高取向丝，纺丝卷绕速度为5500 – 6000m/min。由于大幅度增加了喷丝板拉伸。故纤维的取 向度大大提高，但结晶粒子较大，非晶区的取向度较低。 纤维的染色性能尚好，但伸度高达40%左右，即使将纺丝 卷绕速度提高到700 0- 8000m/min，伸度仍不能满足服用 性能的要求，因此，此法仍处在研究、探索阶段。
常规变形丝—TY
拉伸变形丝—DTY
空气变形丝—ATY
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涤纶长丝性能
1、长丝生产系单锭生产方式。一根丝条有几十根 单丝，从纺丝到变形，要经过几十个摩擦点，容 易产生毛丝。此外，长丝又是多锭位、多机台的 生产，由于设备、工艺、操作等因素，不同锭位 的长丝在性能上会有一定的差异，甚至一个筒子 的内层与外层也会有差异。 2、长丝通过物理变形的方法，可仿制差别化纤维。 如改变喷丝孔的形状或捻度、混纤、网络、空变、 包芯等。 3、长丝通过化学改性的方法，仿制差别化纤维。 如：易染、保暖、耐热、阻燃、抗静电、高吸湿 等。
类似毛线的变形纱和膨体纱以腈纶为主。
精选
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7、超细纤维 由于单纤维的粗细对于织物的性能影响很大， 所以化学纤维也可按照单纤维的粗细（线密度） 分类，一般分为常规纤维、细旦纤维、超细旦 纤维和极细纤维。 常规纤维：线密度1.4～7dtex； 细旦纤维：线密度为0.55～1.3dtex，主要用于 仿真丝类的轻薄型和中厚型织物； 超细纤维：线密度为0.11～0.55dtex，主要用 于高密度防水透气织物和人造皮革、仿桃皮绒 织物等； 极细纤维：线密度在0.11dtex以下，可通过海 岛纺丝法生产，主要用于人造皮革和医学滤材 等特殊领域。
精选
化学纤维常见制备技术与工艺流程原理
化学纤维常见制备技术与工艺流程原理哎呀，这可是个大课题啊！不过别着急，小二我这就给你说说化学纤维常见制备技术与工艺流程原理。
我们得知道，化学纤维是由天然高分子化合物或合成高分子化合物经过加工制成的。
这些天然高分子化合物和合成高分子化合物都是从哪儿来的呢？它们又是怎么被加工成纤维的呢？别急，听我慢慢道来。
我们来说说天然高分子化合物。
这些化合物通常来自于植物、动物和矿物等自然界中的物质。
比如说，棉花、麻、羊毛、蚕丝等都是天然高分子化合物。
这些物质在经过加工处理后，就可以变成我们熟悉的纤维了。
这些加工过程可不是简单的几步就能完成的，需要经过一系列复杂的化学反应和物理变化。
我们来看看合成高分子化合物。
这些化合物通常是通过化学反应制造出来的。
比如说，聚酯、聚酰胺、聚丙烯等都是合成高分子化合物。
这些化合物在经过加工处理后，也可以变成纤维。
不过，合成高分子化合物的种类要比天然高分子化合物多得多，而且性能也更加优越。
这些天然高分子化合物和合成高分子化合物是如何被加工成纤维的呢？这就要涉及到化学纤维的制备技术了。
化学纤维的制备技术有很多种，其中最常见的有：聚合纺丝法、溶液纺丝法、湿法纺丝法和机械加工法等。
每种方法都有其特点和适用范围，下面我们就来一一了解一下吧。
1. 聚合纺丝法聚合纺丝法是将聚合物溶液或熔融物通过喷丝头挤出成细丝，然后将这些细丝加热牵伸成纤维。
这种方法的优点是生产效率高、成本低，适用于大规模生产。
由于喷丝头的直径限制，这种方法只能生产出较短的纤维。
2. 溶液纺丝法溶液纺丝法是将聚合物溶液通过喷嘴挤出成细丝，然后将这些细丝加热牵伸成纤维。
这种方法的优点是可以生产出较长的纤维，但是生产效率较低，成本较高。
3. 湿法纺丝法湿法纺丝法是将聚合物颗粒加入到水中，然后通过高压空气将其雾化成细丝，最后将这些细丝加热牵伸成纤维。
这种方法的优点是可以生产出非常细的纤维，但是生产效率较低，成本较高。
4. 机械加工法机械加工法是将聚合物颗粒或细丝通过机械力量进行拉伸、压缩和扭转等加工过程，使其成为纤维。
第八章 化学纤维成型原理湿法1
可以看出，vf增大，vLmax增大。 vf与B0有关。 B0增大后vf下降，vLmax下降。 vLmax 作为可纺性的一种量度。 最小的挤出胀大比相应于最大的可纺性。
vLmax - vL 是正常纺丝的缓冲范围。其越大，
成形越稳定。
（三）湿纺纺丝线上的轴向力平衡 轴向力平衡方程与熔纺相似，但有几项力与 熔纺有较大差别。
湿法纺丝的运动学和动力学喷丝头正拉伸在整个或大部分纺丝线上纺丝线的速度略大于喷丝速度胀大区消失或部分消失其v和沿纺丝线分布与熔纺基本相同
第八章 化学纤维 成型原理
第三节 湿法纺丝
一．湿法纺丝的运动学和动力学
（一）湿法成形过程中纺丝线上的速度分布 稳态纺丝时： ρxvxAxCx＝常数 速度和速度分布如图8-33。
Vf = v0/B2
其中，B≡Rf/R0
将Vf = v0/B2代入真实喷丝头拉伸率有：
vL f (%) R0 v0 Rf 2 R0 a 1 100 1 100 1 100 R f
湿纺纤维皮芯结构的形成的原因： (1) 在纺丝原液细流中，处于细流周边和内部 的聚合物的凝固机理不同，以及凝固剂在纤 维内部分布不均匀，导致皮层和芯层的结构 不同。 (2) 纺丝原液在喷丝孔口处的膨化效应，导致 细流外表层的“拉伸效应”，对皮层和芯 层的形成也有一定影响。
(3) 在喷丝头拉伸区中，皮层已经凝固，而芯
（JS/JN>1）时，横截面的形状取决于固化 层的力学行为。 柔软而可变形的表层，形成圆形的横截面；
第2章 化学纤维成型原理
3、膨化区（离开喷丝孔后）：
直径最大处：离喷丝板不超过10mm 出口膨化：剪切速率↓ 、剪切应力↓ →熔体在进入孔口时所储存的弹性能，以及在孔流 区贮存的并来不及在孔道中松弛的那部分弹性能将在熔体流出孔口处发生回弹 和应力松弛→细流膨化胀大。
4、形变区 （膨化区之后与固化点之间 ）:
离开喷丝板10～15cm的距离内，温度高，流动好→卷绕张力→熔体细流拉长变细、速度上 升→ 冷却风→细流从上到下温度降低→黏度增加→大分子取向度增加（双折射上升）、大 分子结晶→该区的终点即为固化点（离喷丝板板面约40～80cm ）
四、成型过程中的热量变化
热量变化：熔体细流不断向周围介质释出热量，温度逐渐下降。 手段：强制对流传热（环形吹风、侧吹风）
五、熔体纺丝中纤维结构的形成
1、取向：
机理：熔体状态下的流动取向机理（喷丝孔中切变流场中的流动取向和出喷丝孔后熔体细流在拉伸流场 中的流动取向）；纤维固化之后的形变取向机理 表示：双折射Δn，Δn↑→纤维取向度↑ 大小：流动形变区：该区在喷丝板以下0～70cm范围，解取向主要（高温），取向很小 结晶取向区：该区在喷丝板下80～130cm范围，结晶和取向加速 塑性形变区：接近固化的末端，距离喷丝板130cm，，部分变形取向
第二章 化学纤维成型原理
熔体纺丝法、干法纺丝法、湿法纺丝法
第一节
熔体纺丝成型原理
纺丝熔体的制备 熔体自喷丝孔的挤出 挤出熔体细流的拉长变细 冷却固化 固化丝条的上油和卷绕
熔体纺丝生产流程
熔体纺丝原理
熔体纺丝示意图
1—螺杆挤出机 2—喷丝板 3—吹风窗 4—纺丝甬道 5—给油盘 6—导丝盘 7—卷绕装置
2、漫流型：
特征：喷丝板表面漫流，细流间易相互粘连 η ↑ 、R0 ↑、υ 0 ↑、σ ↓ →液滴型向漫流型过渡 避免：喷丝板表面涂硅树脂 降低纺丝流体与喷丝板间的界面张力（适当喷丝头材料） η ↑（T ↓ ） υ0↑（泵供量↑ ）
化纤生产工艺流程
化纤生产工艺流程化纤（合成纤维）是指通过化学方法从天然的或人造的高分子化合物中获得的纤维。
化纤具有优异的性能和广泛的应用领域，如服装、家居用品、工业材料等。
本文将详细介绍化纤生产的主要工艺流程和步骤。
1. 原料准备化纤生产的原料通常是由石油、天然气或煤炭等石化原料提取得到的有机物。
常见的原料包括聚酯、聚酰胺、聚丙烯等。
在生产过程中，需要准备好所需原料及其配比，确保生产线连续运行。
2. 聚合反应聚合反应是化纤生产中最关键的步骤之一。
它通过将单体分子在催化剂存在下进行聚合，形成高分子链结构。
常见的聚合方法包括溶液聚合法、悬浮聚合法和乳液聚合法等。
溶液聚合法溶液聚合法是将单体溶解在溶剂中，并加入催化剂后进行反应。
反应温度和压力根据具体的单体而定。
反应后得到的聚合物溶液称为聚合液。
悬浮聚合法悬浮聚合法是将单体悬浮在水中，并加入催化剂进行反应。
悬浮剂可用于稳定单体的悬浮状态，使其均匀分布在水中。
反应后得到的聚合物颗粒称为乳胶。
乳液聚合法乳液聚合法是将单体乳化并形成乳液，然后加入催化剂进行反应。
乳化剂可用于稳定乳液的形成。
反应后得到的聚合物颗粒也称为乳胶。
3. 聚合物处理经过聚合反应得到的聚合物需要经过一系列处理步骤，以提高其性能和适用性。
过滤将聚合液或乳胶通过滤网进行过滤，去除杂质和未反应的物质。
洗涤将过滤后的聚合物颗粒进行洗涤，去除残留的溶剂、催化剂和其他杂质。
洗涤过程可以使用水或其他溶剂。
干燥将洗涤后的聚合物颗粒进行干燥，去除水分和溶剂。
常见的干燥方法包括自然风干、热风干燥和真空干燥等。
切割将干燥后的聚合物颗粒进行切割，得到所需的纤维长度。
切割可以通过机械或化学方法进行。
4. 纺丝纺丝是将聚合物颗粒转化为连续纤维的过程。
主要有湿法纺丝和干法纺丝两种方法。
湿法纺丝湿法纺丝是将聚合物颗粒溶解在溶剂中，形成高分子溶液。
然后将溶液通过喷嘴或旋转盘等装置，使其接触到空气或其他固体表面，使溶剂蒸发，形成连续的纤维。
化纤工艺学讲解
第一章总论1.化学纤维的基本概念纤维：比较柔韧的细而长的物质，纺织纤维长径比一般大于1000：1，直径几微米～几十微米。
长丝（Continuous Filament）：在化纤生产中经纺丝处理以后得到的长以千米计的丝叫长丝。
短纤维(Staple)：化纤生产中被切成几厘米~十几厘米短段的纤维称短纤维。
丝束(Tow) ：由几万根~百万根丝组成的一束。
再生纤维：以天然高分子为原料，经化学处理和机械加工制得的纤维，主要产品有再生纤维素和醋酸纤维素酯纤维。
合成纤维：以石油、天然气、煤及农副产品为原料，经过化学处理和机械加工制得的纤维。
复合纤维：沿着纤维轴向同时存在着两种或两种以上不相混合的聚合物，这种化学纤维称为复合纤维，或称双组分纤维。
异形纤维：在合成纤维成型过程中，采用异形喷丝孔纺制的具有非圆形截面的纤维或中空纤维。
变形纱：所有经过变形加工的丝和纱，如弹力丝、膨体纱。
差别化纤维：指通过化学改性或物理变形使常规化学纤维品种有所创新或被赋予某些特性的服用化学纤维。
特种纤维：一般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、功能纤维。
高性能纤维：指具有高强度、高模量和耐高温、耐腐蚀、耐辐射、耐化学药品等性能的纤维。
功能纤维：指一般纤维具有物理机械性能基础上，具有某种特殊功能和用途的纤维，如具有反渗透、导光、导电、抗静电、阻燃等特性的纤维。
2.化学纤维的主要质量指标线密度：表示纤维粗细程度的量，1000m长纤维重量的克数即为该纤维的特数。
1tex=10dtex，9tex=1Denier断裂强度：纤维在连续增加负荷的作用下，直至断裂所能承受的最大负荷与纤维线密度之比。
1N/tex=1cN/tex .1g/D=0.882cN/dtex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。
初始模量：即弹性模量（杨氏模量）是指纤维在外力作用下伸长1%时所需要的应力。
极限氧指数LOI ：着火的纤维离开火源而纤维继续燃烧时环境中氮和氧混合气体内所含氧的最低百分率。
化纤主要知识点讲解
化纤概论主要知识点填空、选择、判断，三个小组任务主要结合PPT讲课重点与课本出题。
第一章绪论&原理1、掌握再生纤维与合成纤维概念与区别；再生纤维：以天然高分子聚合物为原料，经化学和机械方法加工而成，其化学组成与高聚物基本相同的化学纤维。
合成纤维：以石油煤天然气及一些农副产品等天然低分子化合物为原料制成单体后，经（一系列化学反应）人工合成获得的聚合物纺织而成的纺织纤维。
了解化纤按形态结构分两类：长丝（在化学纤维制造过程中，纺丝流体（熔体或溶液）经纺丝成形和后加工工序后，得到的长度以千米计的纤维称为化学纤维长丝。
）短纤：（化学纤维的产品被切断成几厘米至十几厘米的长度，这种长度的纤维称为短纤维。
）短纤的类型（棉型：长度约为30～40mm，线密度为1.67dtex 左右，纤维较细，类似棉花；毛型：长度约为70～150mm，线密度为3.3～7.7dtex，纤维较粗，类似羊毛；中长型:长度约为51～76mm，线密度约为2.2～3.3dtex，介于棉型和毛型之间）。
2、了解复合纤维概念、与共混纤维区别，根据纤维内两种组分相互间的位置分类（并列型、皮心型、海岛型和剥离型，共混型五种）。
差别化纤维、异性纤维、超细纤维答案：复合纤维：在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物，这种纤维称为复合纤维。
共混纤维：亦称多组分纤维，是指通过两种或多种聚合物共混后纺成的化学纤维。
多数共混纤维是以一种聚合物的原纤维镶嵌在另一种聚合物基体之中，故又称“基质-原纤型纤维”。
差别化纤维：泛指通过化学改性或物理变形是常规化学纤维品种有所创新或被赋予某些特性的服用化学纤维。
异形纤维：在合成纤维纤维成型过程中采用异型喷丝孔仿制的、具有非圆形截面的纤维或中空纤维称为异形纤维。
超细纤维：单丝细度小于0.44 dtex的化学纤维。
3、了解化纤主要物理性能指标（线密度定义：纤维粗细程度，公制支数Nm：1克重的纤维所具有的长度米数；Nm↑→纤维越细Dn：9000米长的纤维所具有的重量克数；Dn↑→纤维越粗特克斯Tex：1000米长的纤维所具有的重量克数；Tex ↑→纤维越粗；）长度、吸湿性、燃烧性能、染色性、卷曲度：沸水收缩率、含油率等）及主要机械性能指标（断裂强度、断裂伸长率、初始模量等的概念）吸湿的定义在标准温湿度（20℃、65%相对湿度），纤维吸收或放出气态水的能力。
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。
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复合纤维
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复合纤维
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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。
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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。
生产纤维的方法
生产纤维的三种不同方法一．干法纺丝化学纤维主要纺丝方法之一，简称干纺。
干法纺丝和湿法纺丝都是采用成纤高聚物的浓溶液来形成纤维。
与湿纺不同的是，干纺时从喷丝头毛细孔中压出的纺丝液细流不是进入凝固浴，而是进入纺丝甬道中。
通过甬道中热空气流的作用,使原液细流中的溶剂快速挥发,挥发出来的溶剂蒸汽被热空气流带走。
原液在逐渐脱去溶剂的同时发生固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而形成初生纤维。
干法纺丝与熔体纺丝有某些相似之处，二者都是在纺丝甬道中使高聚物流体（溶液或熔体）的粘度达到某一临界值而实现凝固。
不同的是，熔纺时凝固过程是借纺丝行程中细流温度下降而实现的，而干纺则通过原液细流中溶剂挥发，高聚物浓度不断增大而凝固。
在干纺的纺丝行程中，原液细流中溶剂的脱除通过下列三步实现：1.原液一出喷丝孔立即快速挥发──闪蒸；2.溶剂从原液细流内部向外扩散；3.从细流表面向周围气体介质作对流传质。
在靠近喷丝头的一段纺程上，传质的机理包括闪蒸、对流和扩散的综合作用，随后纯扩散就逐渐变成控制传质过程速率的因素。
干纺时，纺丝原液与周围气体介质之间只有传热和传质过程，不发生任何化学变化。
干纺的纺丝速度主要取决于溶剂挥发的速度，通常在聚合物的溶解度和纺丝液粘度许可的条件下原液浓度应尽可能高，并选择沸点较低和蒸发潜热较小的溶剂，借以减少纺丝原液转化为纤维所需挥发的溶剂量，降低热能消耗并提高纺丝速度。
目前生产中干纺的纺丝速度一般为200～500米/分，增加甬道长度或纺制细纤维时，纺速可提高至700～1500米/分。
干纺时,纺丝原液的浓度和粘度都比相应的湿法纺丝原液为高。
通常干纺溶剂的沸点不超过80℃，但沸点高达153℃的二甲基甲酰胺(DMF)也可用作聚丙烯腈纤维和某些高弹性纤维干纺的溶剂。
与熔纺相比，干纺适合于加工分解温度低于熔点或加热时易变色、但能溶解在适当溶剂中的成纤高聚物。
对于既能用干纺又能用湿纺成形的纤维，干纺一般更适于纺制长丝。
化学纤维原料的选择与加工
化学纤维原料的选择与加工1. 背景化学纤维是一种通过化学方法从天然高分子物质或合成高分子物质中提取出来的纤维。
它广泛应用于服装、家居、工业等领域。
化学纤维的原料选择和加工工艺对纤维的性能和应用领域有着重要的影响。
本文将介绍化学纤维原料的选择和加工方法。
2. 原料选择化学纤维的原料主要分为天然原料和合成原料两大类。
2.1 天然原料天然原料主要包括棉花、羊毛、蚕丝等。
棉花是最常用的天然纤维原料，具有良好的吸湿性、透气性和柔软度。
羊毛和蚕丝则具有良好的保暖性和韧性。
2.2 合成原料合成原料主要包括聚酯、尼龙、丙烯腈等。
聚酯具有良好的耐热性、阻燃性和抗皱性。
尼龙具有较高的强度和耐磨性。
丙烯腈则具有良好的抗紫外线和防静电性能。
3. 加工方法化学纤维的加工方法主要包括聚合、纺丝、后处理等步骤。
3.1 聚合聚合是将单体分子通过化学反应转化为高分子分子的过程。
聚合反应一般分为溶液聚合、乳液聚合和气相聚合等。
溶液聚合适用于生产聚酯、聚乙烯等纤维原料。
乳液聚合适用于生产聚丙烯、聚氯乙烯等纤维原料。
气相聚合适用于生产聚四氟乙烯等纤维原料。
3.2 纺丝纺丝是将聚合好的高分子溶液或熔体通过喷丝头拉伸成细丝，并经过冷却、固化形成纤维的过程。
纺丝方法有湿法纺丝和干法纺丝两种。
湿法纺丝适用于生产聚酯、聚乙烯等化学纤维。
干法纺丝适用于生产聚酰胺、聚丙烯等化学纤维。
3.3 后处理后处理是对纺丝后的纤维进行物理或化学处理，以改变其性能和外观的过程。
常见的后处理方法包括热处理、化学处理、拉伸和定型等。
热处理可以改善纤维的结晶度和强度。
化学处理可以改变纤维的颜色、柔软度和防皱性。
拉伸和定型可以改善纤维的形状和尺寸稳定性。
4. 结论化学纤维原料的选择和加工对纤维的性能和应用领域有着重要的影响。
通过合理选择原料和优化加工工艺，可以生产出具有良好性能和广泛应用领域的化学纤维产品。
以上是关于化学纤维原料的选择与加工的详细介绍。
希望对您有所帮助。
化学纤维生产原理及工艺
第三十七页，共61页。
复合纤维
定义：在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混 合的聚合物，这种化学纤维称为复合纤维，或称双 组分纤维。
复合纤维的品种很多，有并列型、皮芯型、海岛型和裂 离型等。
4. 产品结构和生产流程配置不合理，效益低下；
5. 产品开发跟不上市场需求,产品缺乏竞争力； 6. 经营管理机制落后、方式陈旧,市场营销不利； 7. 品种和质量问题。
总之，与国际先进水平相比，我国化纤行业仍然缺乏强有 力的竞争能力。
第二十五页，共61页。
纤维的应用
从神舟5号看高技术纤维
苯撑苯并口恶唑
差别化、多功能纤维的发展（1970~）
全面超越天然纤维的性能
第九页，共61页。
1910 Rayon(粘胶) 1924 Acetate（醋酯） 1930 Rubber（橡胶）
1936 Glass（玻璃）
1939 Nylon（尼龙） 1939 Vinylon（维纶）
History and Facts
利用高折射率的芯层和低折射率的皮层可制成光导纤维。
若利用岛组分连续分散于海组分中形成海岛型复合纤维，再用溶剂溶去海组分，剩下连续 的岛组分，就成为非常细的超细纤维。
居安思危 – 可再生资源的开发
第十四页，共61页。
纤维的发展趋势
蜘蛛丝-最强的纤维
蛋白纤维 吐丝机理尚不完全清楚 特殊酶作用下的快速取向，属液晶纺丝 蚕丝-最美丽的天然纤维 蛋白纤维 室温固化成型 吐丝速度极低，取向的动力何来？
第十五页，共61页。
纤维的发展趋势
化纤布料生产工艺流程详解
化纤布料生产工艺流程详解下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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我国化学纤维工业的发展
速度快
1960年我国化学纤维产量只有1万t，1970年才达 到10万t，1980年45万t，1986年突破100万t， 1992年超过200万t，1997年达到460万t，1998 年达到510万t，成为世界化学纤维生产第一大 国,2005年我国化纤总产量已达到1629.2万t。
730 803 816 1002 1134 1057 1463 1659 1599 1744 1927 1486 1357 1316
5 69 702 4818 10625 13118 15374 19190 30320 30113
1 5 15 208 1127 1608 2656 3579 3557 3218 3145 3014 2781 2693
化学纤维生产原理及工艺
高分子科学与工程学院
授课教师：姜猛进
内容
第一节 化学纤维的发展概况 第二节 化学纤维的常用基本概念 第三节 化学纤维的主要质量指标
第一节 合成纤维的发展概况
一、纤维的分类 二、化学纤维的发展概况 三、我国化学纤维工业的发展概况
纤维的定义及分类
纤维的定义：可供纺织加工的一类细长而柔韧的材料。
Cellulosic
Man-made fibers, total
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1985 1990 1995 2000 2001
3162 4200 4629 5870 6907 6647 10113 11748 13844 17383 18997 19962 18901 21237
纤维的应用
从神舟5号看高技术纤维
纤维的应用
高技术纤维在神舟五号飞船上的应用
1. 非电传爆导爆索——高强纤维
2. 宇航服——高强、阻燃、抗静电纤维
3. 引导伞、减速伞、主伞、备份伞及伞索—高 强、阻 燃、
抗静电纤维
4. 舱内装饰织物——阻燃纤维
5. 复合材料——高强高模纤维
纤维的应用
四川大学研制的高技术纤维在神舟五号飞船上的应用
复合纤维
定义：在纤维横截面上存在两种或两种以上不相 混合的聚合物，这种化学纤维称为复合纤维，或 称双组分纤维。 复合纤维的品种很多，有并列型、皮芯型、海岛 型和裂离型等。
复合纤维
并列型复合和偏皮芯型复合，由于两种聚合物热塑性不同或在纤维横截 面上不对称分布，在后处理过程中产生收缩差，从而使纤维产生螺旋状 卷曲，有类似羊毛弹性和蓬松性。 皮芯型纤维是兼有两种聚合物特性或突出一种聚合物特性的纤维。如将 锦纶作皮层，涤纶作芯层，可制得染色性好、手感柔中有刚的纤维； 利用高折射率的芯层和低折射率的皮层可制成光导纤维。 若利用岛组分连续分散于海组分中形成海岛型复合纤维，再用溶剂溶去 海组分，剩下连续的岛组分，就成为非常细的超细纤维。 裂离型复合纤维在纺丝成形和后加工过程中均以较粗的长丝形态出现， 而在织造加工中，特别是整理和磨毛过程中，由于两组分的相容性和界 面粘结性差，每一根较粗的长丝分裂成许多根丝。复合形式不同，裂离 后纤维的截面形状和粗细也不同，如图（f）为桔瓣型复合纤维，裂离 后纤维横截面为三角形，(g)为裂片型复合纤维，裂离后成为扁丝。这 种裂离型复合纤维生产技术在超细纤维的制造中已被广泛采用。
抗静电、导电纤维（电子工业用） 防止火灾而使用的阻燃纤维 运动服所用的防水透湿织物 体操、健美运动员使用的高弹性织物 内衣和医疗方面使用的高吸水纤维 加工袜类和医疗服装使用的防菌纤维 生物降解纤维 远红外纤维 抗紫外线纤维 分离膜用的中空纤维
纤维的发展趋势
智能纤维 – 能识别、响应、执行的高级纤维
T恤衫
涤棉混纺布用作被套
绝缘纸
Fiber uses
纯棉牛仔裤
鱼线
滤材
高强度聚乙烯纤维绳 纯棉T恤 羊毛/腈纶毛衣
与你相伴-纤维在日常生活中的应用
高弹性运动短裤 防水背包 尼龙防寒服
尼龙防滑地毯
Fiber uses
尼龙帐篷和睡袋 双层防水服
尼龙、棉、氨纶混纺弹力袜
玻璃纤维杆
中纤板
第二节 化学纤维的基本概念
1959 Spandex（氨纶）
1924 Acetate（醋酯）
1946 Metallic（金属） 1949 Modacylic（改 性丙烯酸）
1961 Aramid（芳香 族聚酰胺） 1983 PBI（聚苯并 咪唑）
1930 Rubber（橡胶）
1936 Glass（玻璃）
1939 Nylon（尼龙）
十字形横截面的锦纶回弹性强 五叶形横截面的涤纶长丝有类似真丝的光泽、抗起球、手感 和覆盖性良好， 扁平、带状、哑铃形横截面的合成纤维纤维具有麻、羚羊毛 和兔毛等纤维的手感和光泽； 中空纤维的保暖性和蓬松性优良，某些中空纤维还具有特殊 用途，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。
纤维的发展趋势
蜘蛛丝-最强的纤维 蛋白纤维 吐丝机理尚不完全清楚 特殊酶作用下的快速取向，属液晶纺丝 蚕丝-最美丽的天然纤维 蛋白纤维 室温固化成型 吐丝速度极低，取向的动力何来？
纤维的发展趋势
超细化带来的变革
纤度在1~9dtex为普通丝，0.4~1dtex为微细旦丝，小于0.4为超 细旦 天然纤维最细为真丝(1.1dtex)，化学纤维目前的纤度可达 0.001dtex,仅4g质量的聚合体纺出了长度能够到达月球距离的超细 纤维。
化学纤维的发展概况
改性纤维、特种纤维的发展（1960~）
PTT PBT 聚酰亚胺、聚苯并咪唑、芳香族聚酰胺、聚 苯撑苯并口恶唑 全面超越天然纤维的性能
差别化、多功能纤维的发展（1970~）
History and Facts
1910 Rayon(粘胶) 1941 Saran（偏氯纶）
化学纤维的主要品种与结构
化学纤维的主要品种与结构
化学纤维的主要品种与结构
二、化学纤维的发展概况
以天然原料为主（1880~1930）
1884年Chardonnet-硝酸纤维素，1891年工 业化 1901年铜氨纤维 1905年粘胶纤维
以合成原料为主（1938~1960）
•1939尼龙66 •1941尼龙6 •1946聚氯乙烯纤维 •1950~1956腈纶、维纶、涤纶等
纤维的发展趋势
Байду номын сангаас
人口将持续不断的增加-2050年世界人口达90 亿 纤维用量8公斤/人（2050),纤维产量约1亿吨 自然资源不断的枯竭 靠什么来支撑未来舒适的生活？对策：
可再生资源的利用 现有资源的节约 开发新的能源和原料来源
三、我国化学纤维工业的发展
历史短
20世纪50年代开始起步，以棉短绒为主要 原料的粘胶纤维和以电石为主要原料的维纶。 自70年代开始，我国化学纤维工业发展的 重点转向以石油为基础原料的涤纶、锦纶、 腈纶和丙纶，融入国际化学纤维发展的主流 之中。特别是70年代末，我国实行以经济 建设为中心的历史性转变，化学纤维工业进 入高速度发展时期。
织物更加柔软，手感改进；比表面积增大，透气性改善；吸水吸油性提高； 保温隔热性增加；织物光泽更加柔和
超细纤维的优点
超细纤维的应用
人造麂皮、仿真丝绸、高密度织物、新合纤、高性能洁净布
高强度高模量纤维-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
1949 Olefin（聚烯烃）
1950 Acrylic（丙烯 腈） 1953 Polyester（ 聚 酯）
1983 Sulfar
1992 Lyocell
1939 Vinylon（维纶）
Facts
Facts
世界纤维产量对比
1 unit = 1000 Tonnes Raw Cotton Raw Wool Synthetic
技术相对落后
自有技术少； 产品单一。
2000年世界各国和地区化学纤维生产量
我国化学纤维历年总需求
我国化纤工业面临的问题
1. 经济规模、生产力布局状况不合理； 2. 国内化学纤维市场遭受国外产品的猛烈冲击； 3. 自有资金缺乏、债务负担重； 4. 产品结构和生产流程配置不合理，效益低下； 5. 产品开发跟不上市场需求,产品缺乏竞争力； 6. 经营管理机制落后、方式陈旧,市场营销不利； 7. 品种和质量问题。 总之，与国际先进水平相比，我国化纤行业仍然缺乏 强有力的竞争能力。
短纤维除可与天然纤维混纺外，还可与其它化学纤维 的短纤维混纺，由此得到的混纺织物具有良好的综合
丝束、牵切纱、预取向丝
丝束
由几万根甚至几百万根单丝组成的束丝，用来切断 成短纤维和牵切成条子。
牵切纤维
丝束经拉伸而断裂成短纤维，纤维长度不等。
预取向丝
经高速纺制得的纤维，具有一定取向度，但仍需后 处理加工。
应用形式
非电传爆导爆索示意图
应用部位
发射 轨道舱与回收舱分离 回收舱与推进舱分离 抛伞窗盖
纤维的应用
宇航服 – 不仅仅是保暖那么简单
杨利伟所穿的宇航服是宇航服中要求比较 简单的一种，但其中所含的科技成份不简单， 这款宇航服中已经应用了一百三十多种新型 材料。为了防止膨胀，宇航服上特制了各种 环、拉链、缝纫线以及衬料等。同时，保温、 吸汗散湿、防细菌、防幅射等功能也体现在 其中。价值人民币一千多万元。与国外同类 产品相比，中国的宇航服处于先进水平，这 表现在新型材料的应用、同等功能优异、加 工程度精细等方面。 舱外航天服每套总重量约１２０公斤，造价 ３０００万元人民币左右。