纤维化学与物理-第六章聚酰胺纤维
环糊精改性聚酰胺纤维的机械和物理化学性能
世纪 ８ Ｏ年代 。环糊 精 永 久 固着 于 纤 维 上后 其 性 质 成 为改 性纤 维 的本 质 特性 ， 能 吸 附 和转 移 活 性 分 它 子 ， 强纤 维 的储存 性 ， 而形 成 了新 一代智 能 纺织 增 从
百分 率反 映接 枝率 的大 小 。计算 公式 ：
接枝 率 ｗｔ （ ） ｍｆ ／ ×１ ０ ． 一（ —ｍ ） ｍｉ ０ 式 中 ， 和 ｍ 分 别 为 改性 前 后 样 品 织 物 的 质 量 。 ｍ
改 变其 性能 ， 其 是 机 械 和物 理 化 学 性 能 。本 文 对 尤
测试 仪 为 Ａｄ ｍｅ Ｌ ｏ ｒ ｙ２ Ｍ ， 持器 上有 提供 ａ ｌ ｈ ｍａｇ ／ 夹
恒定拉 力 的张力 装 置 ， 加 张力 为 １ Ｎ， 持器 间 预 ０ｃ 夹
维普资讯
装 置 观 察 改 性 织 物 表 面液 滴 的 形 状 研 究 了其 吸湿 性 。通 过 测 试 不 同 接枝 率 下 改 性 织 物 的 拉 伸 断裂 强 力 （ 物 强 力 织 仪 ） 研 究 了改 性 工 艺 对 聚 酰胺 织 物 机 械 性 能 的影 响 ； 过 原 子 力 显 微 镜 （ Ｆ 和 Ｌ Ｍ 接 触 与 非 接 触 形 式 ） 改 性 ， 通 Ａ Ｍ Ｆ 对
１ 材 料 及 方 法
聚酰胺 ６ Ｐ ６ 机 织 物 （ ０ ｇ ， 轧 液 率 ６（ Ａ６ ） ８ ／ 湿
速度 ； 显 微 镜 下 测 量 的纤 维 的 光 反 射 线 长 度 ｒ为
（ ９ ５ ｍ） ｍ 为液 体 中纤维 的质 量 。 １． ；
通过 强力 试验 （ ＲＭ Ｆ Ｉ Ｓ ３ ９ ４ ＮＯ Ｎ Ｎ ＩＯ１ ３ —１ ） 可 以研 究 原纤 维和 改性纤 维 的机 械性 能 。所 用 强力
纤维化学与物理课后答案 作业题
1、什么是纤维的原纤化现象？试解释Lyocell容易原纤化的原因。
答：原纤化指沿着纤维长度方向在纤维表面分裂出更细小的原纤，这些原纤一端固定在纤维本体上；另一端暴露在纤维表面形成许多微小绒毛。
Lyocell是由微原纤构成的取向度非常高的纤维素分子的集合体，纤维大分子之间纵向结合力较强，而横向结合力相对较弱，这种明显的各项异构特征使得纤维可以沿纵向将更细的纤维逐层剖离出来。
2、分析说明氧化剂对纤维素的作用情况。
答：纤维素对氧化剂是不稳定的，一些氧化剂能使纤维素发生严重降解。
氧化剂对纤维素的氧化作用主要发生在C2、C3、C6位的三个自由羟基和大分子末端C1的潜在醛基上，根据不同条件相应生成醛基、酮基或羧基。
3、试述β—分裂的条件及其对纤维素制品造成的危害。
答：条件：当强吸电子基的α－碳原子上连结着氢原子时，β－碳原子上的醚键变得不稳定，在碱的作用下容易发生断裂。
如果纤维素只发生基团的氧化和葡萄糖剩基的破裂，并未发生分子链的断裂，这时纤维的强度变化不大，而纤维素铜氨溶液（碱性）的粘度却明显下降。
4、棉纤维经液氨处理后结构和性能发生了哪些变化？与碱溶液处理相比有哪些异同之处？答：液氨的作用：与浓烧碱类似，不仅能进入纤维的无定形区，而且可以渗透到原纤及结晶区内，并引起纤维的剧烈溶胀，使截面积增大，长度收缩，但溶胀的程度较烧碱小些，光泽和染色性能改善程度均不及碱丝光。
液氨对棉纤维溶胀作用的优点：（1）扩散速率快（因分子小，粘度低）（2）溶胀作用迅速而且均匀（而烧碱粘度高，渗透困难，一接触纤维表面就可剧烈溶胀，阻止其进一步向内渗透，所以易导致处理不均匀或只局限于表面。
）5、试用Donnan膜平衡理论解释蛋白质纤维在稀烧碱溶液中OH-在纤维内外分布情况，在溶液中若有大量中性盐（NaCl）存在，影响如何？答：蚕丝一般在碱溶液中脱胶：无盐时[OH-]内<[OH-]外，即pH内<pH外，所以在pH较高的精练液中，丝纤维内部pH总比精练液中低，对丝素有一定保护作用；加入少量中性盐，可使纤维内部pH增高，对提高精练效果有利，但过高则导致丝素损伤加重。
纤维化学与物理课件第六章 合成纤维
(5)染色性能
✓常用有机溶剂如丙酮、苯、三氯甲烷、苯酚-氯仿、苯酚氯苯、苯酚-甲苯在室温下能使涤纶溶胀，在70℃-110℃下 很快溶解。
✓涤纶还能在2％的苯酚、苯甲酸或水杨酸的水溶液、0.5％ 氯苯的水分散液、四氢萘及苯甲酸甲酯等溶剂中溶胀，所 以酚类化合物常用作涤纶染色的载体。
(6)起毛起球现象
(7)静电现象
(8)低聚物及其对染色性能的影响
(9)其它理化性能--燃烧性、对微生物作用的稳定性、耐光性
三、其它聚酯纤维
❖1.阳离子可染聚酯（CDP或CDPET）纤维
▪ 在PET分子链中引进能结合阳离子染料的酸性 基团，采用共聚、接枝共聚等方法在PET大分 子链上加入第三或第四单体，即制备得阳离子 染料染色的改性涤纶
❖9.三维卷曲中空聚酯纤维
▪ 填充、保暖纤维 ▪ 四孔、七孔甚至九孔
②弹性和耐磨性：涤纶无论是承受拉伸、弯曲还是承受剪 切形变时，均具有良好的弹性回复性能。快速地加负荷， 然后去负荷，1min后涤纶的弹性回复率为：伸长2％时， 弹性回复率为97％；伸长4％时，弹性回复率为90％；伸 长8％时，弹性回复率为80％。由于涤纶的弹性模量高， 受力不易变形，又由于涤纶的弹性回复率高，变形后容易 回复，再加上吸湿性低，所以涤纶织物穿着挺括，形状稳 定性好。
5.差别化纤维 6.异形纤维
➢ 异形纤维定义 ➢ 异形纤维的特点
异形纤维具有特殊的光泽，并具有蓬松性、耐污性和 抗起球性，纤维的回弹性与覆盖性也可得到改善。如下：
✓三角形横截面的涤纶或锦纶与其它纤维的混纺织物有闪光效应； ✓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。
第六章 合成纤维ppt课件
双层型：并列型、皮芯型。
多层型：海岛型、木纹型、多芯型、放射型等。
几种复合纤维截面形状：见P250图6－2。
7.复合纤维
7.复合纤维
性能：根据不同聚合物的性能及其在纤维横截面上 分配的位置，可以得到许多不同性质和用途的复合纤 维。如：
并列型复合和偏皮芯型复合纤维：因两种聚合物热 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，可制 成具有类似羊毛弹性和蓬松性的化学纤维。
复合纺丝设备：由螺杆挤出机、计量泵和复合纺丝 组件组成。其中复合纺丝组件是关键部件，纺丝组件 的形式改变，就可生产出各种类型的复合纤维。
8.超细纤维 纤维分类：按单纤维的线密度分类。
常规纤维：单纤维线密度1.5～4dtex。
细旦纤维：单纤维线密度0.55～1.44dtex，主要用于 仿真丝轻薄型或中厚型织物。
4.合成纤维的起始原料：石油、天然气、煤、农副产 品。 5.合成纤维的加工过程
低分子单体→聚合→纺丝成形→后加工 6.合纤的优缺点 优点：强度高、弹性好、耐穿耐用、光泽好、化学 稳定性强、耐霉腐、耐虫蛀、······ 缺点：吸湿性差、耐热性差、导电性差、防污性差 、易起毛起球、不易染色、腊状手感、······
用于纺织品的合纤：涤、锦、腈、氨、丙和氯纶等。
3.合纤发展历史：20世纪30年代末、40年代初开始。 1939年：锦纶66，美国称尼龙66。 1941年：锦纶6。 20世纪50年代：涤纶、腈纶。 20世纪40～50年代：氯纶和维纶。 20世纪60年代：丙纶。 20世纪70年代后：第二代合纤――改性纤维即新型 合成纤维（新合纤或差别化纤维）及特种纤维。
分类：干热、湿热收缩。
聚酰亚胺纤维汇总
聚酰亚胺纤维1.聚酰亚胺纤维的发展历史与现状20世纪60年代，美国杜邦公司发现了芳香族聚酰亚胺的液晶行为，由此促成了著名的Kevlar纤维的研制和工业化生产。
与此同时，聚酰胺酰亚胺、聚酰胺酰阱、等聚合物制备的高性能纤维也相继研制成功。
到80年代中期，著名的P84纤维由奥地利的Lenzing AG公司研制并推广。
90年代，美国Akron大学的Stephen.Z.D.Cheng等对不同体系的高性能聚酰亚胺纤维进行了大量研究，聚酰亚胺纤维的制备工艺、纤维性能以及相关的测试分析均得到很大程度的提高。
近年来俄罗斯人制备出一类具有优异机械性能的聚酰亚胺纤维，其强度达5.8GPa，模量达285GPa，这一纤维标志着聚酰亚胺纤维的发展有进入了一个新的阶段。
2.聚酰亚胺纤维的主要性能及其应用2.1主要性能聚酰亚胺纤维具有高强、高模的特性的同时还具有耐高温、耐化学腐蚀、耐辐射、阻燃等优越的性能。
与Kevalr49纤维相比，聚酰亚胺纤维具有较好的热氧化稳定性，而且在过热水蒸气中的力学性能也相对较好。
聚酰亚胺纤维还具有非常强的耐酸碱腐蚀性和耐光辐射性，经1 x 1010rad快电子剂量照射后，强度保持率仍能达到90%，这是其他纤维无法比拟的。
聚酰亚胺纤维的极限氧指数一般在35一75，发烟率低，属自熄性材料。
此外，聚酰亚胺纤维还具有较高的热分解温度，全芳香型聚酰亚胺纤维的开始分解温度在500℃左右。
在250℃、加热10 min，热缩率小于1%。
由联苯二酐和对苯二胺合成的聚酞亚胺，热分解温度600℃，最高工作温度可达300℃，可在260℃条件下连续使用，不会产生物理降解现象;而且具有良好的耐低温性能，在-269℃液氦中不易脆裂，有较好的介电性能，介电常数在3. 4左右。
2.2聚酰亚胺纤维的应用聚酰亚胺可以织成无纺布，主要用于高温放射性和有机气体及液体的过滤网、隔火毯，装甲部队的防护服、赛车防燃服、飞行服等防火阻燃服装；同时也作先进复合材料的增强剂用于航空、航天器、火箭的轻质电缆护套、高温绝缘电器、发动机喷管等。
纤维化学与物理
四、羊毛纤维的远程结构
羊毛蛋白的分子一般具有α螺旋构象(主要存在于低硫蛋白的多肽链中)
构象变化：α构象向β构象转变 拉伸倍数>20%--开始转变 拉伸倍数>35%--明显转变 拉伸倍数>70%--完全转变（如能形成新的稳定的交联键则构象
变化不可逆）
五、羊毛的聚集态结构
皮质细胞、微原纤和基原纤模型图
第五章 蛋白质纤维
蛋白质纤维Hale Waihona Puke 分类第一节 蛋白质的基础知识
一、蛋白质的化学组成及分子结构概况
1.元素组成 蛋白质是有机含氮高分子物，分子量很高，结构复杂，但是，
组成蛋白质的元素为：
主要元素：C、H、O、N 其他元素：S、P 微量元素：Fe、Cu、Zn、I 2. 氨基酸组成
蛋白质完全水解的最终产物是氨基酸，而且在水解 过程中羧基与氨基又是等当量增加的，因此蛋白质的基本 组成单位是氨基酸。
二、蚕丝的组成和结构
1、蚕丝的组成
蚕丝主要由丝素与丝胶两部分组成，它们占茧丝总重量的90%以 上，此外还含有少量的无机物、脂腊、色素和碳水化合物。
2、丝素的结构 （进程、远程、聚集态结构）
丝素原纤的结构
3、丝胶的结构
三、蚕丝的主要性能
1、吸湿性 吸湿性比较高，吸湿后纤维膨胀，直径大幅增加，蚕丝遇水迅速
1、分子式(C6H10O5)n
2、结构式：
结构描述：
（1） 多糖类（碳水化合物）
（2）高分子物
（3）由β-d-葡萄糖剩基彼此以1,4甙键连结而成 ，相邻 两个剩基相互扭转180度，大分子对称性良好，结构规整。
（4）含有大量羟基，可发生醇类的反应。分子间可形成 氢键。纤维素分子中的每一个葡萄糖剩基上有三个自由羟 基，2、3位上接两个仲醇羟基，6位上接伯醇羟基。
芳香族聚酰胺纤维
后改称“Twalon”。
建成Kevlar2000吨/年生产线 与杜邦合作，在日本开始销售 HM—50工业化
第一节
概述
四、芳香族聚酰胺纤维的应用领域
芳纶纤维的应用领域示意图
第二节
聚对苯二甲酰对苯二胺纤维
商品名为Nomex纤维或Conex纤维我国称为芳纶1313。
第一节
1、化学结构
概述
NH
NH CO
CO
n
第一节
2、性能特点
概述
①机械性质：强度较高。在通常情况下，强
度为48.4cN/tex，断裂伸长率为17%。
②纤维密度：为1.38g/cm3。
第一节
概述
③热学性质：芳纶1313具有良好的耐热性， 其耐腐蚀性和防燃性。如在260℃的高温下连
PPTA Kevlar29 Kevlar49 Kevlar119 Kevlar129 Kevlar149
1.43 1.45 1.44 1.44 1.47 1.39 2.54 7.8
202.9 195.8 211.7 233.7 158.8 247 84.7 30
3.6 2.4 4.4 3.3 1.5 4.6 4.0 1.7
仍能保持很高的强度。熔点为600℃，最高使用
温度为232℃。
④化学性能：具有良好的耐碱性，耐酸性好于 锦纶，具有良好的耐有机溶剂、漂白剂以及抗 虫蛀和霉变。对橡胶具有良好的粘附性。
对位芳香族聚酰胺纤维的一般物理性能
纤维种类 密度（g/cm3）强度(cN/tex)伸度（%）弹性模量（ cN/tex ）含水率（%）
《纤维化学与物理》教学大纲
《纤维化学与物理》教学大纲课程编号：14200001英文名称：Chemistry & Physics of Fibers学分：3学时：48课程类别：专业平台课程授课对象：轻化工程专业学生教学单位：纺织服装学院生态染整与纺织品功能化学科修读学期：第3学期一、教学任务纤维化学及物理是轻化工程专业的一门专业平台课程，通过本课程的学习，使学生获得必要的高分子化学及物理的基础知识，熟悉常用纺织纤维的化学结构、超分子结构以及它们的力学、化学、染色等性能和性质，为后续染整工艺原理课程的学习以及今后从事纺织品印染加工相关的科研和生产奠定必要的理论基础。
二、教学目标1．专业知识方面：掌握高分子化学及高分子物理的基本概念、基本理论，掌握高分子化合物的结构特点及其对高分子纤维材料相关性能影响等方面的理论知识，掌握纺织纤维的基本概念、品质指标，主要化学纤维品种的加工制备、生产工艺流程及其加工方法、性能、特点、用途等方面的知识。
2．专业能力方面：能够运用高分子化学、高分子物理基础理论知识分析阐述各种常规纺织纤维的结构与性能之间的对应关系，具备从高分子链结构的角度解决基本的纺织产品染整加工过程各工艺参数对纺织品品质的影响。
3．综合能力方面：能够运用上述知识解决纺织品染整过程中各种纺织品加工工艺及其对纺织品性能的影响等相关的技术问题，具备制订优化纺织品印染加工工艺条件，改进生产和提高产品质量的能力。
三、教学内容教学内容及其要求：（一）高分子化学基础1、了解高分子化合物的聚合方法；2、熟悉高分子化合物的基本合成反应；3、掌握高分子化合物及高分子化学相关的基本概念；4、掌握高分子化合物的命名和分类；5、掌握高分子化合物的相对分子量质量及其分布。
重点：加聚反应、缩聚反应和高分子化合物相对分子量及其分布。
难点：高分子化合物的基本合成反应、分子量及其分布与高分子化合物性能的关系。
自主学习内容及要求：熟悉高分子化合物相对分子质量的测定方法。
《聚酰胺纤维》课件
聚酰胺纤维将向智能化发展，具备感知、响应和控制能力，满足未来的需求。
2
环保可持续
聚酰胺纤维的制备将朝向环保可持续方向发展，降低对环境的影响。
3
多功能化
聚酰胺纤维将具备更多的功能，满足不同领域的需求。
总结和展望
通过本课件，我们了解了聚酰胺纤维的定义、特点、制备工艺、性能与应用、 优点和缺点，以及市场前景和发展趋势。聚酰胺纤维作为一种高性能合成纤 维，将在未来得到更广泛的应用和发展。
聚酰胺纤维的制备工艺
1
溶剂法
通过将聚合物溶解在溶剂中，再进行纺丝和固化，得到聚酰胺纤维。
2
熔融法
将聚合物加热至熔点，通过挤出或喷丝等方法，使其冷却固化为聚酰胺纤维。
3
干法纺丝法
通过在低温干燥条件下将聚合物纺丝，再进行固化，制备聚酰胺纤维。
聚酰胺纤维的性能与应用
高强度与高模量
聚酰胺纤维具有优异的强度和刚度，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
《聚酰胺纤维》PPT课件
本课件将介绍聚酰胺纤维的定义、特点以及制备工艺。我们将深入探讨聚酰 胺纤维的性能与应用，以及其在市场中的前景和发展趋势。
聚酰胺纤维的定义和特点
聚酰胺纤维是一种高性能合成纤维，具有优异的物理化学性能和机械性能。 其具备高强度、高模量、耐热、耐磨、耐化学腐蚀等特点，广泛应用于纺织、 电子、医疗等领域。
聚酰胺纤维的市场前景
纺织行业
聚酰胺纤维在纺织行业中有广 泛的应用，特别是在高性能功 能纺织品和智能纺织品领域。
电子行业
聚酰胺纤维的光学和电学特性 使其成为光纤通信和电子产品 的理想材料。
汽车行业
聚酰胺纤维的高强度和耐热性 能，使其在汽车结构件和内饰 材料中得到广泛应用。
纤维化学与物理
w z n w M M d or d M M ==i i n i i n M m M x M n n ==∑∑∑i i n i i n M m M x M n n ===∑∑∑2i i i i i w i i i i n M m M M w M m n M =∑∑∑∑2i i i i i w i i i i n M m M M w M m n M ===∑∑∑∑∑232i i i i i i z i i i i i z M w M n M M z w M n M ===∑∑∑∑∑∑232i i i i z i i i i i z w M n M M z w M n M ==∑∑∑∑∑)[]1i i M w M ααηη==∑()[]1i i M w M ααηη==∑2i i i w i ii i n M m M M w M m n M ===∑∑∑∑∑1. 单体：通常把合成高分子化合物所用的低分子原料称为单体。
2. 聚合度：大分子链上重复单元的数目。
3. 结构单元：在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为结构单元。
4. 重复单元（链节）：聚合物中组成和结构相同的单元为重复单元。
（组成大分子链的基本单位）5. 竞聚率：自聚速率常数与共聚速率常数之比。
反映了自聚与共聚的竞争能力。
6.逐步聚合与链式聚合的比较。
①链式聚合需要活性中心。
而逐步聚合无特定活性中心，往往是带官能团单体间的反应； ②链式聚合单体一经引发，迅速连锁增长，各步反应速率与活化能相差很大。
而逐步聚合反应逐步进行，每一步反应速率和活化能大致相同。
③链式聚合体系中只有单体和聚合物，无分子量递增的中间产物。
而逐步聚合体系由单体和分子量递增的一系列中间产物组成；④链式聚合转化率随时间的增长而增长，但分子量变化不大。
而逐步聚合分子量随时间缓慢增加，转化率在短期内很高。
7. 两种单体共聚产物：各自均聚物、交替共聚物、无规共聚物、接枝共聚物、嵌段共聚物 8. 高聚物分子量的几种统计平均方法、表达式，分子量分布如何表征，分子量的多分散性系数及其含义。
聚酰胺纤维的化学性质和应用
改性应用：汽车零部件、建筑材料、纺织品等领域
改性目的：提高纤维的力学性能、热稳定性、耐化学性等
聚酰胺纤维的应用
聚酰胺纤维在纺织领域的应用
添加标题
聚酰胺纤维具有良好的耐磨性和抗拉强度，广泛应用于服装、家纺等领域。
添加标题
聚酰胺纤维具有良好的吸湿性和透气性，适用于制作运动服、内衣等贴身衣物。
聚酰胺纤维的化学性质和应用
汇报人：
目录
01
添加目录标题
02
聚酰胺纤维的化学性质
03
聚酰胺纤维的应用
添加章节标题
聚酰胺纤维的化学性质
聚酰胺纤维的化学结构
聚酰胺纤维的化学结构决定了其物理性质和应用性能
主链由酰胺键连接，侧链由酰胺基团连接
聚酰胺纤维的化学结构包括主链和侧链两部分
聚酰胺纤维是由酰胺基团和酰胺键组成的高分子化合物
聚酰胺纤维的化学稳定性
耐热性：聚酰胺纤维具有较高的热稳定性，可以在较高温度下使用而不会分解。
耐酸碱性：聚酰胺纤维对酸碱具有良好的耐受性，可以在酸碱环境中使用而不会受损。
耐腐蚀性：聚酰胺纤维对化学腐蚀具有较高的耐受性，可以在化学腐蚀环境中使用而不会受损。
抗氧化性：聚酰胺纤维对氧化具有较高的耐受性，可以在氧化环境中使用而不会受损。
聚酰胺纤维具有良好的耐磨性和耐疲劳性，可用于制造用于制造绝缘材料。
聚酰胺纤维具有良好的耐腐蚀性和耐热性，可用于制造耐高温、耐腐蚀的工程材料。
聚酰胺纤维具有高强度、高韧性和耐磨性，广泛应用于建筑、桥梁、汽车等领域。
聚酰胺纤维在生物医学领域的应用
聚酰胺纤维在其他领域的应用
添加标题
聚酰胺纤维具有良好的抗紫外线性能，适用于制作户外运动服、防晒服等。
纤维化学与物理复习
杵瘫也借与物理氢可赍料第一章绪论1、了解纤维的定义、来源和分类定义：指一种长度与截面直径之比较大，具有一定柔性和强度的细长物体。
来源：针叶木，阔叶木，竹类，禾草类，韧皮类，籽毛类，棉，麻类，动物皮，毛，人造，合成等等。
分类：天然纤维（植物纤维，动物纤维），化学纤维（人造纤维，合成纤维）2、掌握聚合物结构的三个层次一.构造（分子中原子和键的序列而不考虑其空间排列）1）聚合物分子链的化学组成：碳链高分子-> 主链由C原子以共价键连接杂链高分子->主链由两种或更多原子以共价键联结（主要是C、O、N、S等原子）元素有机高分子。
主链中含有Si、P、B等无机元素2）结构单元的键接方式:一般头-尾相连占主导优势，而头-头相连所占比例较低。
结构单元在分子链上的键接方式会影响聚合物的结晶性能和化学性能。
3）支化、交联和端基支化类型（1）根据支链的长度:短链支化、长链支化（2）根据支链的连接方式不同:无规支化（Random branching）,梳形支化（Combbranching）, 星形支化（Star branching）4）序列结构:无规共聚，交替共聚，嵌段共聚，接枝共聚二.构型（取代基空间排列方式）1）几何异构：由大分子链中双键两侧的基团排列方式不同所形成，又称为顺反异构。
2）旋光异构：存在不对称的碳原子化合物，能形成互为镜影的两种异构体。
要改变构型必需经过化学键的断裂与重排。
高分子链的远程结构：分子量及分子量分布：分子量大小及分布，聚合度，高聚物的统计平均分子量平均分子量的测定空间几何形状：构象与链柔性构象：由于化学键的旋转所导致的原子或基团在空间的几何排列高分子链的柔顺性构象、高分子链的柔顺性聚集态结构（晶态结构、非晶态结构、取向态结构）：处于平衡态时组成该纤维的高聚物长链分子相互间的几何排列特征形态结构（微原纤维一原纤维一基础纤维一纤维）：（P12）掌握纤维结构对纤维性能的影响：纤维的一次结构对纤维的二次结构、三次结构以及纤维的物理化学性能具有决定性的作用。
聚酰胺纤维
聚酰胺纤维
聚酰胺纤维是一种具有优异性能的合成纤维，广泛应用于纺织、工程材料等领域。
它具有较高的强度和耐磨性，同时具有良好的柔软度和耐褶特性。
聚酰胺纤维的制备方法多种多样，其中以溶液共聚法和干湿法为主要制备方法。
聚酰胺纤维的特点
1.高强度：聚酰胺纤维具有较高的拉伸强度，能够承受较大的拉伸力。
2.耐磨性：聚酰胺纤维的耐磨性能优秀，具有较长的使用寿命。
3.柔软度：聚酰胺纤维具有较好的柔软度，适合用于纺织品的制备。
4.耐褶性：聚酰胺纤维具有良好的耐褶性，不易产生皱纹。
聚酰胺纤维的应用领域
纺织行业
聚酰胺纤维在纺织行业中广泛应用，包括制作衣物、家居纺织品等。
由于其优
异的性能特点，聚酰胺纤维制成的纺织品具有较高的质量和耐用性。
工程材料
聚酰胺纤维在工程材料领域也有重要应用，例如制备高强度的复合材料、防弹
材料等。
其高强度和耐磨性使其成为理想的工程材料之一。
聚酰胺纤维的制备方法
溶液共聚法
溶液共聚法是一种常用的聚酰胺纤维制备方法，通过将单体在溶剂中共聚形成
高分子链，再经过拉伸和固化等步骤制备成纤维。
干湿法
干湿法是另一种常用的聚酰胺纤维制备方法，通过将聚酰胺前驱体在湿态下经
过聚合、拉伸等步骤制备成纤维。
结语
聚酰胺纤维作为一种重要的合成纤维，在纺织和工程材料领域具有广泛的应用
前景。
其优异的性能特点使其成为众多领域的理想材料之一，未来随着技术的不断发展，聚酰胺纤维的应用领域将会进一步扩大。
纤维化学与物理-知识点
什么是原纤化，微纤化原纤化、微原纤是纺织纤维微观结构的不同级别。
纺织纤维从大分子排列到堆砌组合成纤维，其间有许多的微观结构。
一般为单分子结合成基原纤，基原纤平行排列结合成微原纤，微原纤排列成原纤，原纤堆砌成巨原纤，巨原纤堆砌成纤维。
原纤化、微（原）纤化是说某种纤维在摩擦或其他物理、化学处理，纤维表面呈现原纤、微原纤的趋向。
天丝存在原纤化现象，所谓“原纤化”是指沿着纤维长度方向在纤维表面分裂出更细小的原纤，这些原纤一端固定在纤维本体上，另一端暴露在纤维表面形成许多微小绒毛。
天丝是由微原纤构成的取向度非常高的纤维素分子的集合体，纤维大分子之间纵向结合力较强，而横向结合力较弱，这种明显的各向异构特征使得纤维可以沿纵向将更细的纤维逐层剖离出来，尤其是在湿态下经机械外力摩擦作用，天丝的原纤化现象更为明显，在极度原纤化作用下，原纤相互缠结使织物表面产生起球现象。
天丝的原纤化性能具有双重效应：一方面对于要求表面光洁的纺织品来说，纤维原纤化会影响织物的外观；另一方面可利用纤维易原纤化的倾向，可以获得具有“桃皮绒”柔软舒适风格的织物。
对于前者，可利用经过交联处理的天丝或通过染整化学加工来防止原纤化的产生。
什么是羟基？羟基（-OH）又称氢氧基。
是由一个氧原子和一个氢原子相连组成的一价原子团，结构式为HO-。
例: 乙醇C2H5OH，羟基（-OH）此原子团在有机化合物中称为羟基，是醇（ROH）、酚（ArOH）等分子中的官能团；在无机化合物水溶液中以带负电荷的离子形式存在（-OH-），称为氢氧根。
无机化合物中的氢氧化物（如氢氧化钠）以及有机化合物中的醇（如乙醇）、酚（如苯酚）和羧酸（如乙酸）等的分子中都含有这种原子团。
高分子材料的柔软性高分子链具有柔顺性的本质原因是其分子链内单键内旋转，影响高分子柔顺性的因素包括主链结构，侧基，氢键等。
相比C-C这样的碳链高分子，当主链中含C-O键时，因为O原子周围的原子比C原子少，内旋转的位阻小，柔顺性好。
6.聚酰胺纤维
聚酰胺纤维的纺丝
(3)纺丝速度和喷丝头拉伸比
• FDY纺速已达到 6000m／ min以上 ， 喷丝头拉伸比 6000m 以上， • •
• •
也较大。 也较大。 喷丝头拉伸比与剩余拉伸倍数的关系： 喷丝头拉 喷丝头拉伸比与剩余拉伸倍数的关系 ： 伸比越大，剩余拉伸倍数就越小。 伸比越大，剩余拉伸倍数就越小。 在 2000～3000m／min的纺丝速度以下时， 剩余拉 3000m 的纺丝速度以下时， 伸倍数随纺丝速度的增加而迅速减小， 伸倍数随纺丝速度的增加而迅速减小 ， 当纺速高 3000m 之后，剩余拉伸倍数变化较为缓慢。 于3000m／min之后，剩余拉伸倍数变化较为缓慢。 提高纺丝速度能有效地减小后(剩余)拉伸倍数。 拉伸倍数。 FDY 机通过第一导丝辊的高速纺丝和第二导丝辊 的补充拉伸，便可获得全拉伸丝。 的补充拉伸，便可获得全拉伸丝。
聚酰胺纤维的纺丝
（3）纺丝速度对卷绕丝结构和性能的影
聚酰胺纤维的取向度随纺丝速度的变化符合熔 体纺丝基本规律，即随纺丝速度的增加而增加。 高速纺的目的是取得大而稳定的预取向度，以 减小后拉伸倍数。 随着卷绕速度的提高(至3500m／min以上)，大 分子的取向度随着卷绕速度的增加而明显提高， 取向诱导结晶，后结晶效应明显减弱，可以防 止松筒塌边 生产聚酰胺预取向丝的纺速以4000～5200m/ min为宜。
尼龙66 66的合成 尼龙66的合成
（ 4）聚合体中低分子物的含量少，一般小于1％， 不需要脱单体过程。 （5）熔融聚合体的热稳定性差。聚己二酰己二 胺在高温时能生成环戊酮，环戊酮是聚己二酰 己二胺的一种交联剂，能促使大分子链间交联， 产生网状结构而形成凝胶。大分子链上的己二 酰结构容易与末端的氨基缩合生成吡咯结构， 使聚合体泛黄。 （6）缩聚时反应压力控制的特点
纤维化学与物理
1. 单体：通常把合成高分子化合物所用的低分子原料称为单体。
2. 聚合度：大分子链上重复单元的数目。
3. 结构单元：在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为结构单元。
4. 重复单元（链节）：聚合物中组成和结构相同的单元为重复单元。
（组成大分子链的基本单位）5. 竞聚率：自聚速率常数与共聚速率常数之比。
反映了自聚与共聚的竞争能力。
6. 逐步聚合与链式聚合的比较。
①链式聚合需要活性中心。
而逐步聚合无特定活性中心，往往是带官能团单体间的反应；②链式聚合单体一经引发，迅速连锁增长，各步反应速率与活化能相差很大。
而逐步聚合反应逐步进行，每一步反应速率和活化能大致相同。
③链式聚合体系中只有单体和聚合物，无分子量递增的中间产物。
而逐步聚合体系由单体和分子量递增的一系列中间产物组成；④链式聚合转化率随时间的增长而增长，但分子量变化不大。
而逐步聚合分子量随时间缓慢增加，转化率在短期内很高。
7. 两种单体共聚产物：各自均聚物、交替共聚物、无规共聚物、接枝共聚物、嵌段共聚物8. 高聚物分子量的几种统计平均方法、表达式，分子量分布如何表征，分子量的多分散性系数及其含义。
①数均分子量：以分子数作为平均分子量的基础进行统计，所得的相对分子质量称为数均分子量。
②重均：分子的总质量 ③Z均：高分子的体积大小 ④黏均：高分子物的溶液黏度沸点升高法数均3×104光散射法重均5×103～5×106冰点降低法数均4×104离心机沉降平衡法数均、重均1×104～1×106蒸气压下降法数均2×104～4×104离心机沉降速度法各种1×104～1×107渗透压法数均2×104～5×105黏度法黏均1×103～1×107端基分析法数均5×105凝胶渗透色谱法各种1×103～5×106表示方法：表格、图解（分布曲线）、分布函数、相对分子量多分散性系数。
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第六章聚酰胺纤维P265-2721主要内容6.1 聚酰胺纤维概况6.2 聚酰胺66纤维（锦纶66）和聚酰胺6纤维（锦纶6）一、生产原理二、结构特征三、主要性质2本章教学目标和要求：�了解锦纶纤维的生产，重点掌握锦纶纤维的结构与性能特点，关注锦纶纤维生产中牵伸作用对其超分子结构与染色性能的影响以及锦纶6、锦纶66熔点差异性的原因。
36.1 聚酰胺纤维概况�聚酰胺纤维（polyamide fiber，PA）是指其分子主链由酰胺键（－CO－NH－）连接的一类合成纤维，各国的商品名称不同：�我国——锦纶，�美国和英国——“尼龙或耐纶（Nylon）”，�前苏联称——“卡普隆（Kapron）”，�德国——“贝纶（Perlon）”，�日本——“阿米纶（Amilan）”4发展历史：�是世界上最早实现工业化生产的合成纤维，也是化学纤维的主要品种之一。
�1935年，Carothers及其合作者在进行缩聚反应的理论研究时，在实验室用己二酸和己二胺制成了高分子量的线型缩聚物聚己二酰己二胺（聚酰胺66）。
�1936～1937年，杜邦公司根据Carothers的研究结果，用熔体纺丝法制成聚酰胺66纤维，并将该纤维产品定名为尼龙（Nylon），是第一个聚酰胺品种，1939年实现了工业化生产。
�另外，德国的Schlack在1938年发明了用己内酰胺合成聚己内酰胺（聚酰胺6）和生产纤维的技术，并于1941年实现工业化生产。
56聚酰胺品种：�脂肪族聚酰胺包括尼龙6、尼龙11、尼龙12；尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙1010和尼龙46等；�一般可分成两大类：�一类由ω－氨基酸缩聚或由内酰胺开环聚合而得，其通式为：�另一类是由二元胺和二元酸缩聚制成的，其通式为：[N H ︵C H 2︶x N H C O ︵C H 2︶y C O ] n [ N H ︵C H 2︶x C O ]n�芳香族聚酰胺包括聚对苯二甲酰对苯二胺纤维（Kevlar，我国称芳纶1414）和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维（Nomex，我国称芳纶1313）等；�混合型的聚酰胺包括聚己二酰间苯二胺（MXD6）和聚对苯二甲酰己二胺（聚酰胺6T）等。
�聚酰胺亚胺和聚酰亚胺等76.2 聚酰胺66纤维和聚酰胺6纤维一、生产原理（1）聚酰胺66的制备：聚酰胺66（聚己二酰己二胺）的分子结构如下：H-[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]n-OH 若aAa过量，则aAa+bBb→aABb+ab；aABb+aAa→aABAa+ab；而aABAa与过量的aAa不能反应，会引起反应的终止。
8�①聚酰胺66盐的制备。
聚酰胺66盐通常用己二酸的20％甲醇溶液和己二胺的50％甲醇溶液中和制得。
另外，也可以以水为溶剂，即水溶液法制得。
�②聚酰胺66盐缩聚反应。
成纤聚己二酰己二胺的分子量为20000～30000左右。
9（2）聚酰胺6的制备：�加聚→缩聚→链的交换和裂解→平衡�部分己内酰胺在一定温度下发生水解开环，生成氨基已酸：10�氨基已酸与己内酰胺进行加聚反应，形成聚合体：成纤聚己内酰胺的数均分子量为14000～20000左右11（3）纺丝与后处理�聚酰胺虽然可以溶解在一些溶剂如甲酸或苯酚等中，原则上可以采用干纺或湿纺法进行纺丝，但都有缺点，工业上一般采用熔融纺丝法。
�聚酰胺6：熔体温度控制在265℃左右，其初生纤维在放置过程会结晶；�聚酰胺66：熔体温度控制在275-278℃左右，其初生纤维已经部分结晶；12二、结构特征1、分子结构�聚酰胺6: H-[NH（CH2）5CO]n-OH�聚酰胺66: H-[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]n-OH�特点：（1）均为通过酰胺键连接起来的线型长链分子，柔性大，易结晶（通常，大分子结构愈简单，愈对称，柔性越大，结晶速率越大），在晶体中为完全伸展的平面锯齿形结构。
由于分子链内旋转容易，柔性大，无定形区分子间作用力较小，所以初模低，纤维太软；1314（2）大分子之间可以通过-NHCO-形成氢键（尤其是晶区分子间）。
（3）由于聚酰胺6的单体二端端基不同，且不是偶数碳，在空中排列有方向性，在晶体中反向排列时全部形成氢键，而顺向排列只有一半能形成氢键；（4）大分子链两端有-NH 2，-COOH ，不可忽视（具有一定的吸湿性，染色性较好 ），但仍属于疏水性纤维，具有具两性性质。
（涤纶结构致密，链两端-OH 几乎不起作用）（5）平均分子量和分子量的分布要控制在一定范围内。
通常，成纤聚己内酰胺的数均分子量为14000～20000左右；成纤聚己二酰己二胺的分子量为20000～30000左右。
（6）存在酰胺键，容易在酸碱作用下发生水解反应。
152、形态结构�由熔体纺丝制成，形态与涤纶差不多，其截面接近圆形，有皮芯特征，纵向光滑平直；�在电子显微镜下可以观察到丝状的原纤组织。
锦纶66的原纤宽度约为10～15nm。
3、聚集态结构�与涤纶相似，是折叠链和伸直链晶体共存的体系，可用折叠链-缨状原纤模型解释。
�聚酰胺分子链间相邻酰胺基可以定向形成氢键，易形成结晶（一般，随着相邻两个酰胺基团间烃基长度的增加和重复单元对称性的降低，脂肪族聚酰胺的结晶速率、结晶度均降低。
）一般速度纺丝的初生涤纶是无定形的，而锦纶66在纺丝过程中即结晶，锦纶6初生丝放置过程也会结晶。
�聚己二酰己二胺的晶态结构有两种形式：α型(稳定)和β型(不稳定)，其分子链在晶体中具有完全伸展的平面锯齿构象，氢键将这些分子固定成片,这些片的简单堆砌就形成了α结构的三斜晶胞(β型也是三斜晶胞)。
�由于氢键作用的不同，聚己内酰胺的晶态结构比较复杂，有γ型（假六方晶系）、β型（六方晶系）、α型（单斜晶系）。
α晶体是最稳定的形式，大分子呈完全伸展的平面锯齿形构象，相邻分子链以反平行方式排列，形成无应变的氢键。
16�由于冷却成形时内外温度不一致，一般纤维的皮层取向度较高，结晶度较低，而芯层则结晶度较高，取向度较低。
锦纶的结晶度约为50％～60％，甚至高达70％。
�结晶度: 锦纶6：40-50%；锦纶66：60-70%;�取向度(双折射率): 锦纶6：0.04-0.06；锦纶66：0.070 (涤纶 0.188)17三、聚酰胺纤维的主要性质�聚酰胺纤维大分子中的酰胺键与丝素大分子中的肽键结构相同。
�但聚酰胺分子链上除了氢、氧原子外，无其它侧基，因此分子间结合紧密，纤维的化学稳定性、机械强度、形状稳定性等都比蚕丝高得多，但不及蚕丝那么柔软和轻盈。
18主要内容：1、密度2、热性能3、机械性能4、耐光性5、吸湿与染色性能6、化学性能191、密度�聚酰胺纤维密度较小，仅高于聚丙烯和聚乙烯纤维。
�如聚酰胺6纤维的密度是1.14g/cm3，比棉纤维（1.54g/cm3）轻35％，比羊毛轻16％（1.32g/cm3），比粘胶纤维（1.51g/cm3）轻32％202、热性能（1）热转变点21�锦纶6与锦纶66的分子结构十分相似，化学组成几乎可以认为完全相同，但锦纶66的熔点比锦纶6高40℃？原因：�由于锦纶66的氢键密度比锦纶6高得多。
（1）锦纶6晶体中，只有当大分子呈反向平行排列时，所有的酰胺基均能形成氢键，顺向平行排列时只有一半的酰胺基能形成氢键；（2）锦纶66大分子中所有酰胺键羰基上的氧和相邻酰胺键亚氨基上的氢都能形成氢键，不受顺反平行排列的影响。
�所以锦纶66氢键密度高，熔点高，熔融热也大。
22晶体中聚己内酰胺分子链排列：23晶体中聚己二酰己二胺分子链排列：24（2）耐热性�锦纶的耐热性较差，在150℃加热1h后，强度就仅为原来的69％；在150℃下受热5h，强度和延伸度明显下降，收缩率增加。
�聚酰胺纤维的热稳定性较差，在空气中的最高安全使用温度是90～130℃，高于130℃时，聚酰胺纤维即发生明显的氧化裂解，达150～185℃时，裂解变得极为迅速。
�在隔绝空气的情况下，聚酰胺纤维可被熔融而不发生明显的降解，隔绝空气下发生明显热裂解的温度为300～315℃。
�在高温有氧条件下，锦纶会发生各种氧化和裂解反应，主要是C－N键断裂，形成双键和氰基：25263、机械性能：（1）初始模量：�分子中含有大量的亚甲基—CH2—，因此，它的长链分子比较柔顺，而且纤维比较轻。
�因此，锦纶的初始模量比涤纶低得多，接近羊毛。
其手感柔软，然而易变形，尺寸稳定性比聚酯纤维差，挺括性比涤纶织物差。
�在同样条件下，锦纶66的初始模量略高于锦纶6。
273、机械性能：（2）强度：锦纶的强度比涤纶高。
原因：�聚酰胺纤维有良好的结晶性，并且分子间存在氢键，分子间作用力较大，因此，比聚酯纤维有较大的内聚能；子间作用力较大�锦纶大分子具有较高的柔性，分子间又易形成氢键，在提高取向度和结晶度。
纺丝过程中受到拉伸时，可大大提高取向度和结晶度�锦纶可以根据需要制成高强低伸（18%）或低强高伸（45%）的纤维。
�锦纶短纤维的强度为33.52～48.51cN/tex；一般纺织用长丝的强度为35.28～52.92cN/tex；特殊用途的高强力丝强度为61.74～83.79cN/tex，甚至更高，适合制造载重汽车和飞机轮胎的帘子线及降落伞、万吨级轮船的缆绳。
�湿态时，锦纶的强度稍有降低，约为干态的85％～90％。
28（3）断裂伸长率�锦纶的断裂伸长率比较高，其大小随品种而异，普通长丝为25％～40％，高强力丝为20％～30％。
�湿态断裂伸长率较干态高3％～5％。
29（4）回弹性�所有普通纤维中，锦纶的回弹性最高。
�当伸长3-6％时锦纶6的回弹率为100％；�当伸长10％时，锦纶6的回弹率为90％，而涤纶为67％，粘胶长丝为32％。
原因：�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，分子链容易被拉直，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。
30�由于锦纶的强度高、断裂伸长率大、弹性回复率高，是所有纤维中耐磨性最好的纤维。
�耐磨性比蚕丝和棉纤维高10倍，比羊毛高20倍，比粘胶纤维高50倍，最适合于做袜子；与其他纤维混纺，可提高织物的耐磨性。
31氨纶具有更好的弹性：聚醚二醇或聚酯二醇扩链剂通常采用乙二胺、丙二胺或环己二胺等3233氨纶的弹性结构模型：�硬链段相互整齐排列，形成晶区。
结晶状态的硬链段一般不发生滑动，起结点作用。
�软链段的分子链未受到外力作用的部分呈松弛状态，在受到外力作用后，部分软链段分子链段被拉伸，也形成整齐排列，甚至发生结晶。
当外力消除后，由于分子链间作用力弱，被拉伸的分子链又会自由滑动变成松弛状，回缩到应力最小状态，表现出高弹性。
4、耐光性�耐光性差是锦纶的最大不足，但稍优于蚕丝。