第8章新型化学纤维
2022版新教材高考化学一轮复习第8章有机化学基础第4节有机合成及其应用合成高分子化合物学案鲁科版
第4节有机合成及其应用合成高分子化合物考试评价解读1．能对单体和高分子进行相互推断，能分析有机高分子化合物的合成路线，能写出典型的加聚反应和缩聚反应的反应式。
2．能举例说明塑料、橡胶、纤维的组成和分子结构特点，能列举重要的有机高分子化合物。
核心素养达成宏观辨识与微观探析能从官能团角度认识合成有机高分子化合物的组成、结构、性质和变化，并能从宏观与微观相结合的视角分析与解决实际问题。
科学态度与社会责任能分析有机高分子化合物的合成路线，通过高分子材料的合成等了解化学对社会发展的重大贡献。
有机化合物的合成[以练带忆]1．由石油裂解产物乙烯制取HOCH2COOH，需要经历的反应类型有( )A．氧化——氧化——取代——水解B．加成——水解——氧化——氧化C．氧化——取代——氧化——水解D．水解——氧化——氧化——取代A 解析：由乙烯CH2===CH2合成HOCH2COOH的步骤：CH2===CH2→CH3CHO→CH3COOH→Cl—CH2COOH→HOCH2COOH。
故反应类型有氧化——氧化——取代——水解。
2．从乙炔为原料制取CH2Br—CHBrCl，可行的反应途径( )A．先与Cl2加成反应后，再与Br2加成反应B．先与Cl2加成反应后，再与HBr加成反应C．先与HCl加成反应后，再与HBr加成反应D．先与HCl加成反应后，再与Br2加成反应D 解析：A途径反应后产物为CHBrCl—CHBrCl，不符合题意；B途径反应后产物为CH2Cl—CHBrCl，不符合题意；C途径反应后产物为CH3—CHBrCl或CH2BrCH2Cl，不符合题意；D途径反应后产物为CH2Br—CHBrCl，符合题意。
3．由烃A和其他无机原料合成环状化合物E的示意图如下所示(部分反应条件没有列出)：下列说法错误的是( )A．上述反应过程中有一个取代反应和两个氧化反应B．若C、E的最简式相同，则1 mol C与足量银氨溶液反应可生成4 mol AgC．一定条件下，和D可发生缩聚反应生成高分子化合物D．E的分子式为C4H4O4A 解析：反应②为BrCH2—CH2Br的水解，属于取代反应；反应⑤为酯化反应，属于取代反应，因此A错误。
化纤工艺部分知识
第一章总论1.化学纤维的基本概念天然纤维：由纤维状的天然物质直接分离、精制而成。
化学纤维：用天然或人工合成的聚合物为原料，经化学处理和机械加工制得的纤维。
①按原料分类人造纤维：以天然高分子化合物为原料，经化学处理和机械加工制得的纤维，也称再生纤维。
合成纤维：以石油、天然气、煤及农副产品等为原料，经一系列的化学反应制成合成高分子化合物，再经加工而制得的纤维。
无机纤维：主要成分是由无机物构成的纤维。
②按尺寸分长丝：在化学纤维制造过程中，经纺丝成形和后加工工序后，得到的连续不断的长度以千米计的纤维称为长丝。
短纤维：化学纤维经切断而成的、一定长度规格的纤维。
丝束：丝束是由大量单纤维汇集而成。
牵切纤维：化纤丝束经牵伸拉断而成的长度不相等(而有一定比例)的短纤维。
③按性能分类⑴差别化纤维：泛指对常规化学纤维产品有所创新或赋予某些特性的化学纤维。
异形纤维：在合成纤维成形过程中，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称为异形截面纤维，简称异形纤维。
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，多组分纤维。
共混纤维：由两种或两种以上不同的聚合物混合后纺制成的化学纤维。
超细纤维：化学纤维可按单纤维的粗细（线密度）分类，一般分为常规纤维、细旦纤维、超细纤维和极细纤维。
有光纤维：生产过程中，未加入消光剂经行消光处理的光泽较强的化学纤维消光纤维(无光纤维)：生产过程中，经过消光处理(通常用二氧化钛为消光剂)制成的化学纤维。
纤维表面的反射光减弱。
半消光纤维(半光纤维)：生产过程中，经部分消光处理(加入消光剂约0.5％)而制成的化学纤维。
⑵高性能纤维：具有高强度、高模量、耐高温、耐化学药品、特别优异的一类新型纤维。
⑶功能纤维：在常规化学纤维原有性能的基础上，又增加了某种特殊功能的一类新型纤维。
⑷智能纤维：一维的纤维状智能材料。
2.化学纤维的主要质量指标一、线密度1.定义：线密度是表示纤维粗细程度的量，在我国化学纤维工业中，也称“纤度”。
高中化学第8章化学与可持续发展章末综合测评8含解析第二册
化学与可持续发展（时间90分钟,满分100分)一、选择题(本题包括18小题，每小题3分，共54分)1．化学与生活、生产、环境密切相关。
下列说法不正确的是(）A．“嫦娥四号”着陆器上使用的碳纤维是一种新型无机非金属材料B．为防止食物变质，可加入适量的食品添加剂C．研发可降解塑料，可减少白色污染D．海水淡化可以解决淡水危机,向海水中加入明矾可以使海水淡化D[碳纤维是一种新型无机非金属材料，故A正确;安全用量的食品添加剂对人体无害，故B正确；研发可降解塑料，可以减少白色污染，有利于保护环境，故C正确；向海水中加入明矾不能使海水淡化，明矾水解生成的Al（OH)3胶体可吸附水中悬浮物,故D错误。
]2．化学与生活、生产密切相关，下列说法正确的是（）A．氯水和高浓度食盐水杀菌消毒的原理相同B．氢氧化铝可以用作阻燃剂、净水剂及抗酸药C．合成洗涤剂和纯碱溶液去除油污的原理相同D．燃煤中加入生石灰可以减少酸雨的形成及温室气体的排放B［氯水具有强氧化性,使细菌被氧化,而食盐水是使细菌蛋白质变性,A项错误；合成洗涤剂去油污是乳化作用，而纯碱溶液去油污是因为纯碱水解使溶液呈碱性，油污在碱性条件下发生水解，C项错误；燃煤中加入生石灰可以减少酸雨的形成，但不能减少温室气体的排放，D项错误。
]3．“煤制油”的关键技术是煤的气化，而目前煤的气化主要是煤中的碳和水蒸气的反应:C（s)＋H2O(g）错误!CO(g）＋H2（g)，该反应是吸热反应，反应所需能量是由间歇进行的碳的燃烧(氧气用空气代替）来提供的：C＋O2错误!CO2。
下面关于该过程的说法不正确的是()A.煤的气化可以减少煤直接燃烧对环境造成的粉尘污染B．第一个反应需要吸热，所以煤的气化从能量角度来看，得不偿失C．煤气化后作为燃料，燃烧充分，热利用率高D．上述两个反应，反应后的混合气体中除去CO、CO2后主要就是合成氨的两种原料气体B［虽然在煤的气化过程中，会有一部分煤的潜在能量受到损失，但由于加工后得到的气态燃料的热利用率高，且较清洁，故从总体来看煤气化后使用是较合理的，B项错误，A、C 项正确。
第八章 化学纤维成型原理概述3
取向因数 f 取决于 和τ。 是取向与解取向竞争的结果。
ⅲ形变取向：发生在纺丝线上的固化区，是 一种橡胶状网络取向拉伸，对卷绕丝的取向 度也有贡献。
可视为松弛时间无限大时的拉伸流动取向。 形变取向的大小取决于形变比，与拉伸形变 速率和时间无关。
2．熔体纺丝线上分
160
子取向的发展
可见，丝条的加速运动是非均匀的。
Dm 固化点 加速
减速
速度 恒定
(x)
枀大值
Ⅰ区（挤出胀大区） 位置： 喷丝板—Dm
X<10mm。
表现:体积膨化,松弛。
vx沿纺程减小，
(x) <0
在细流最大直径处， (x) =0 胀大区随喷丝头拉伸而减小,喷丝头拉伸达一 定值时,胀大区消失。
II区中， Δn增加迅速。 拉伸流动速度场的取向因
较大而增大
解取向作用因ηe逐渐增大而削弱
有效取向大幅度上升
III区，
Δn不变，达到了饱和值。
丝条几乎固化， 大分子活动性小，形变困难， 拉伸应力不足使大分子取向
Δn达到饱和值。
ⅱ在纺程上发生结晶的聚合体的取向度发展
塑性形变区 Δn略增 结晶取向区 Δn增大显著 流动形变 区 Δn略增
12
G
G
N Re,el
熔体破裂发生与否取决于纺丝流体的粘弹性 质（）及其在喷丝孔道中的流动状态（ ）。 调节影响和 的各项因素来避免熔体破裂。 提高温度以减小，增大泵供量以降低有效
。
二、熔体纺丝的运动学和动力学
（一）熔体纺丝线上的速度分布
高中化学第八章化学与可持续发展1_2煤石油和天然气的综合利用课后作业含解析2
煤、石油和天然气的综合利用一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分，共24分。
每小题只有一个选项符合题意。
1．化学与生产和生活密切相关，下列说法正确的是（D）A．聚乙烯塑料的老化是因为发生了加成反应B．煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料C．合成纤维、人造纤维及碳纤维都属于有机高分子材料D．利用粮食酿酒经历了淀粉→葡萄糖→乙醇的化学变化过程解析：聚乙烯塑料中没有不饱和键，不能发生加成反应，塑料老化是指在加工、贮存和使用过程中,由于受内外因素的综合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值的现象，通常发生的是氧化反应，A项错误；煤脱硫后才能转化为清洁燃料，且煤的气化和液化都是化学变化，B项错误；碳纤维是无机材料，C项错误；粮食中含有淀粉,酿酒时淀粉先水解成葡萄糖,然后葡萄糖再转化为乙醇，D项正确。
2．下列关于化石燃料的加工说法正确的是(C)A．石油裂化主要得到乙烯B．石油分馏是化学变化,可得到汽油、煤油C．煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气D．煤制煤气是物理变化,是高效、清洁地利用煤的重要途径解析：石油裂化的目的主要是获得汽油等轻质燃料油，而石油裂解的目的才是获得乙烯,A项错误；石油分馏是物理变化，B项错误；煤制煤气是化学变化，D项错误；煤干馏的目的就是获得焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气,C项正确。
3．下列关于有机高分子化合物的说法不正确的是(C）A．有机高分子化合物是由小分子通过加成聚合反应或缩合聚合反应制得的B．合成高分子化合物的小分子叫单体C．每一种高分子材料的相对分子质量是确定的D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类解析:高分子化合物可由小分子通过聚合反应制备，A正确；合成高分子化合物的小分子称为单体，B正确；高分子化合物是混合物,没有确定的相对分子质量,C错误；高分子材料分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类，D正确。
4．下列有关煤、石油、天然气等资源的说法正确的是（C）A．石油裂解得到的汽油是纯净物B．石油产品都可用于加成反应C．天然气是一种清洁的化石燃料D．煤就是碳，属于单质解析：石油裂解得到的汽油是混合物，A项错误；只有含有双键或三键的物质才可以用于加成反应，石油产品中的烷烃，不能发生加成反应，B项错误；天然气的主要成分为甲烷，充分燃烧，生成物为二氧化碳和水，为清洁的化石燃料，C项正确；煤是古代的植物压埋在地底下,在不透气或空气不足条件下，受到地下的高温和高压年久变质而形成的黑色或黑褐色矿物，是复杂的混合物不是单质，D项错误。
造纸湿部化学 第八章 施胶剂与施胶化学R
第八章施胶剂与施胶化学纸张中纤维与纤维之间存在大量的毛细孔，而且构成纤维的纤维素和半纤维素含有亲水的羟基，能吸收水或其他液体。
用仅由纤维抄成的纸张书写或印刷时，墨水或油墨会过度渗透、扩散，造成字迹不清或透印；另外纸张吸水后强度下降，会影响纸张的正常使用。
为使纸张具有一定的抗液性能（主要是水）以满足其应用要求，需要在纸中加入一些具有抗液性能的胶体物质或成膜物质，以防止或降低液体对纸张的渗透和铺展，这类物质称之为造纸施胶剂。
施胶的方法主要分为浆内施胶和表面施胶，前者是施胶的主要方法，是将施胶剂加到造纸浆料中，在系统的湿部采用合适的方法使其保留并在纸页成型过程中达到与纤维的结合；而后者是指施胶剂施加到纸的表面上，使施胶剂与纸体粘合并在纸页表面附着一层近乎连续的薄膜，取得憎液性能或其它性能。
两种过程的结果都能降低对液体纸张的润湿性能，表面施胶还可降低纸页表面的空隙。
有时为了保证纸张的抗水性和提高纸张的质量，两种施胶方法会同时使用。
施胶剂的种类很多，用于浆内施胶的主要有：松香胶、强化松香胶、分散松香胶、石油树脂胶、石蜡胶和合成胶等。
用于表面施胶的主要有：氧化淀粉、醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、动物胶、合成树脂等。
实验和经验表明，一种好的施胶剂必须满足以下要求：（1）施胶剂分子必须具有亲水和疏水基团，前者用于与纤维结合，后者在纤维表面形成疏水层；（2）用于浆内施胶时，能被纤维表面吸附并能在纤维中有比较高的留着率，有时可借助阳离子助留剂来提高留着率；（3）施胶剂粒子在纤维表面能均匀分布，这可通过调整胶料浓度、添加点和浆浓度等实现；（4）施胶剂粒子具有定向的能力，疏水基团紧密排列在纤维表面；（5）与纤维有较强的结合力，定向胶粒分子必须锚定在纤维表面；（6）对渗透物质表现出优异的化学惰性；（7）对造纸过程和纸张性能没有不利影响。
随着造纸工业的不断发展，纸张浆内施胶剂的发展经历了不同的发展阶段。
从世界范围来看，施胶剂经历了如下发展历程：1807年出现了天然松香皂施胶剂，1955年强化松香胶投入使用，1956年开发了AKD反应型施胶剂，1968年则出现了ASA树脂型反应型施胶剂，1971年起阴离子高分散松香施胶剂得到应用，之后在1984年出现了阳离子高分散松香胶，期间合成胶、石蜡胶等都得到了发展。
12 第八章 非金属材料简介
图8-1 线型非晶态高聚物的温度-形变曲线
图8-2线型晶态高聚物的温度-形变曲线
4/25
(2)线型晶态高聚物和体型高聚物的力 学状态 晶态高聚物的热-机曲线如图8-2所示 (图中Tm为熔点)，这种高聚物分为一般 分子量和很大分子量两种情况。一般分 子量的高聚物在低温时，链段不能活动， 变形小，因此在Tm以下与非晶态高聚物 的玻璃态相似，高于Tm则进入粘流态。 分子量很大的晶态高聚物存在高弹态 (Tm-Tf)。由于高分子材料只是部分结晶， 非晶区柔性好，晶区刚性好，因而在非 晶区的Tg与晶区的Tm温度区间，处于韧 性状态，即皮革态。 体型高聚物的力学状态与交联点的密度 有关，密度小，链段仍可运动，具有高 弹态，如轻度硫化的橡胶。交联点密度 大，则链段不能运动，此时Tg = Tf，高 聚物变得硬而脆，如酚醛塑料。
8/25
（3）常用工程塑料 工程塑料是指力学性能和热性能均较好，可在承受机械应力 和较为苛刻的化学及物理环境下使用，并可作为工程结构件的 塑料。 常用塑料的性能见表8-2
PS管 PE波纹管
PP方向盘
ABS阀门 聚四氟 乙烯管
聚四氟乙 烯零件
密 封 件
电器配件9/25源自• 1)一般结构用塑料 一般结构用塑料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯和ABS塑料等。 聚乙烯(PE)的合成方法有低压、中压、高压三种。高压聚乙烯质地柔软， 适于制造薄膜。低压聚乙烯质地坚硬，适于做结构件，如化工管道、电缆绝 缘层、小负荷齿轮、轴承等。 聚氯乙烯(PVC)成本低，但有一定毒性。根据增塑剂的用量不同分为硬质和 软质两种。硬质聚氯乙烯主要用于工业管道系统及化工结构件等，软质聚氯 乙烯主要用于薄膜、电缆包覆等。 聚苯乙烯(PS)电绝缘性优良，但脆性大，主要用于日用、装潢、包装及工 业制品，如仪器仪表外壳、接线盒、开关按钮、玩具、包装及管道的保温层、 耐油的机械零件等。 聚丙烯(PP)具有优良的综合性能，可用来制造各种机械零件，如法兰、齿 轮、接头、把手，各种化工管道、容器，以及医疗器械、家用电器部件等。 ABS塑料是由丙烯腈(A)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)三种单体共聚而成，兼具三 组分的性能，是具有“坚韧、质硬、刚性”的材料，在机械、电气、纺织、 汽车、飞机、轮船等制造工业及化学工业中被广泛应用。
第八章_功能复合材料（可编辑）
第八章_功能复合材料功能复合材料多种材料按照性能优势互补的原则组合在一起而产生了一种新型的材料就称之为复合材料。
功能复合材料是复合材料的重要组成部分。
功能复合材料概述功能复合材料是指除机械性能外提供其它物理性能的复合材料,如超导、磁性、阻尼、吸音、吸波、吸声、屏蔽、导电。
阻燃、隔热等等的复合材料。
其主要结构包括基体和功能体或两种以上功能体组成。
基体用于粘接和赋形,对整体性能也有影响。
功能体提供功能性。
功能复合材料的分类复合材料可以分为结构复合材料和功能复合材料。
结构复合材料如纤维复合材料主要用于军工产品;功能复合材料则在激光、隐身材料以及其它声、光、电、磁等方面占有重要地位。
按照复合材料的基体分类又可分为有机复合材料和无机复合材料,有机复合材料主要是指聚合物基复合材料,包括热固性复合材料和热塑性复合材料;无机复合材料主要包括金属基复合材料、陶瓷基复合材料、玻璃基复合材料、水泥基复合材料以及碳基复合材料。
也有的将复合材料分为常用复合材料和先进复合材料。
多数功能复合材料属于先进复合材料。
功能复合材料的复合效应多种材料复合起来,通过改变结构的复合度、对称性以及联结类型等参数可以大副度地、定向地改变材料的物性参数,因此可以按照不同用途通过优化组合实现最佳配合,而获得材料的性能最佳值,因此,对于类似的用途可以通过对复合材料的结构调整可以达到满意的结果,而不必要开发新的材料。
对功能材料进行复合,可以通过交叉耦合,产生新的功能效应,甚至可以出现新的二者都不具备的新的功能。
多种功能复合材料是今后复合材料的发展方向。
功能复合材料的复合效应包括非线性效应和线性效应。
线性效应包括平均效应、平行效应、互补效应和相抵效应。
电导、密度、热度等服从这一规律,可用PcViPi 来计算, P为功能指标,V为体积分数。
非线性效应包括共振效应、诱导效应、乘积效应等。
两种性能可以相互转换的功能材料X/Y与另一种Y/Z转换的材料复合起来,可以得到X/YY/ZX/Z的新材料,这就是具有乘积效应的功能复合材料。
第8章-聚合物填充体系与短纤维增强体系分析
内容提要：首先介绍填充剂与增强纤维的种类、性能， 填充剂的表面改性与界面特性，然后分别介绍聚合物增强体 系、填充阻燃体系和天然材料／聚合物复合体系。
聚合物的填充体系，是指在聚合物基体中添加与基体在 组成和结构上不同的固体添加物制备的复合体系。这样的添
加物称为填充剂，也称为填料。“填充”一词有增量的含义。 某些填充剂，确实是主要作为增量剂使用的。但随着材料科 学的发展，越来越多的具有改性作用或特殊功能的填充剂被 开发出来。
云母粉呈鳞片状形态，在其长度与厚度之比为100以上时， 具有较好的改善塑料力学性能的作用。在PET中添加30％的云母 粉，拉伸强度可由55MPa提高到76MPa，热变形温度也有大幅度 提高。
云母粉在橡胶制品中应用，主要用于制造耐热、耐酸碱及电
绝缘制品。
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(5) 二氧化硅(白炭黑)
用作填充剂的二氧化硅大多为化学合成产物，其合成方 法有沉淀法和气相法。二氧化硅为白色微粉，用于橡胶可具 有类似炭黑的补强作用，故被称为“白炭黑”。白炭黑是硅 橡胶的专用补强剂，在硅橡胶中加入适量的白炭黑，其硫化 胶的拉伸强度可提高l0～30倍。白炭黑还常用作白色或浅色 橡胶的补强剂，对NBR和氯丁胶的补强作用尤佳。气相法白 炭黑的补强效果较好，沉淀法则较差。
粒度较细的滑石粉可用作橡胶的补强填充剂。超细滑石 粉的补强效果可更好一些。
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(4) 云母
云母是多种铝硅酸盐矿物的总称，主要品种有白云母和金云 母。云母为鳞片状结构，具有玻璃般光泽。云母经加工成粉末， 可用作聚合物填充剂。云母粉易于与塑料树脂混合，加工性能良 好。
云母粉可用于填充PE、PP、PVC、PA、PET、ABS等多种塑 料，可提高塑料基体的拉伸强度、模量，还可提高耐热性，降低 成型收缩率，防止制品翘曲。云母粉还具有良好的电绝缘性能。
复合材料第八章-碳纤维
碳纤维性能
碳纤维是由有机纤维经固相反应转变而成 的纤维状聚合物碳，是一种非金属材料。 碳纤维不属于有机纤维范畴，但从制备方法 上看，它又不同于普通无机纤维。 ①碳纤维具有重量轻、比强度大、模量高、耐热性 高； ②化学稳定性好，除硝酸等少数强酸外，几乎对所 有药品均稳定；另外，碳纤维对碱也稳定。 碳纤维制品具有非常优良的X射线透过性，阻 止中子透过性，还可赋予塑料以导电性和导热性。 以碳纤维为增强剂的复合材料具有比钢强、比 铝轻的特性，是一种目前最受重视的高性能材料之 一。它在航空航天、军事、工业、体育器材等许多 方面有着广泛的用途。
复合材料
第三部分 复合材料的增强材料
教学目的:通过本章的学习，初步掌握碳纤维的发展 史、碳纤维的定义、碳纤维的制备原理及方法、结 构与性能、表面处理工艺，碳纤维的主要应用。 重点内容: 1、碳纤维的制备原理。 2、碳纤维结构与性能的关系。 3、碳纤维表面处理的原因及工艺。
第八章 碳纤维
1
难点:碳纤维的制备原理。 熟悉内容:碳纤维的发展历史及应用。
3、石墨化，碳化后纤维可经过石墨化，制造石墨纤 维。 在2500-3000度下，施加张力，并用保护气进行。 目的：使纤维中的结晶碳向石墨晶体取向，使之 与纤维轴方向的夹角减少，以提高碳纤维的弹性模 量。
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碳纤维（以PAN为原料） polyacrylonitrile 聚丙烯腈
原丝 制造 安定 化 硫 酸 脱 氢 ， 桥 接 反 应 ， 嘧 啶 聚 合 物 碳化 在 氮 气 中 加 热 一 千 至 两 千 度 稳定 化 碳 、 氮 等 结 合 反 应 ， 脱 氢 反 应 精整 表面 处理 表 面 形 成 氢 氧 基 ， 或 涂 有 机 聚 合 物
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；
纺织材料学(于伟东-中国纺织出版社)第8章
（三）捻系数 ?
捻系数的计算： Tt 10cm长度内捻回数 Tm 1米长度内捻回数 Te 1英寸长度内捻回数
捻系数的物理意义：
? ?T N
t
tex
tex
T
?? m
m
N
m
T
?? e
e
N
e
? ? 892 ? tg ? t ex
（四） 捻向：纱线加捻的方向。即加捻后纤维在纱中的倾 斜方向。
+
＝
短纤维须条
长丝
包缠纱
平行纺纱成纱原理
捻缩大小用捻缩率 μ表示
L ?L
? ? 0 1 ? 100 %
L 0
L0-L1——加捻前后纱线的长度差。 L0——加捻前纱线长度
2、复杂纱线 变形纱线 变形纱示意图 花色线 花式纱线示意图
（二）按纱线原料分
1、纯纺纱线 2、混纺纱线 3、伴纺纱线 由可熔性纤维与短纤维制成的纱线。
（三）按纺纱工艺分
1、精梳棉纱和普梳棉纱 普梳纱和精梳纱示意图 2、精梳毛纱和粗梳毛纱
（四）按纱线中纤维状态分
1、短纤维纱线 2、长丝纱线
单丝 复丝 复合捻丝
棉3.0%，锯齿棉2.5%
2、羊毛
按细度、长度、毛从油汗高度、粗腔毛和干死毛含量为定等定 支指标。
品质支数分70支、66支、64支、60支。
级数毛按含粗率分为一级、二级、三级、四级甲、四级乙、五 级。
3、生丝
根据物理指标和外观质量分为6A、5A、4A、3A、2A、A、B、 C、D、E、 F级和级外品。
b、纤维的内外转移，使纱中纤维互相纠缠联结， 结构紧密，纱的强度增大。
c、纱中纤维转移程度不一致及各种形态纤维存 在，使纱的 轴向结构不匀增大 ，影响纱的性质。
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。
沪教版九年级化学下册第八章第一节什么是有机物
甲烷燃烧（点燃前需要检验纯度）
化学方程式： CH4+
2
O2
点燃
==
CO2+
2
H2O
现象：
1、看到明亮的蓝色火焰;
2、烧杯内壁有水雾;
3、迅速将烧杯到转后，倒入 澄清石灰水，澄清石灰水变 浑浊;
4、放热。
酒精燃烧
点燃
C2H5OH + 3 O2
2CO2 + 3H2O
食用油中含有 油脂 ，
鱼、肉、牛奶中含有丰富 的 蛋白质 ， 青菜、水果中含有 维生素 ， 青菜中还含有 纤维素 ，
糖类 油脂 蛋白质 维生素 是食物中含 有的重要有机物，是食物中的主要营养成分。
小结：
糖类（葡萄糖、淀粉、纤维素等）
人
体 油脂
所
需 蛋白质
有机 化合物
六 大维生素营 养源自无机盐 （矿物质）化合物很相似，也将它们归为无机化合物来研究。
慧眼识真
不含碳元素的化合物一定都是无机物。( √ )
含碳元素的化合物都是有机物。
(× )
无机物一定不含碳元素。
(× )
交流讨论
从下列一些有机化合物的化学式，你能说出它们 的元素组成和相对分子质量吗？
甲烷 CH4 16
丙烷 C3H8 44
乙醇 C2H5OH 46
无机
素水
化合物
随堂小测
1.下列化合物中，属于有机物的是（ C ）
A.盐酸 B.碳酸 C.醋酸 D.硫酸
2.下列不属于高分子化合物的是（B ）
A.蛋白质 B.乙醇 C.淀粉 D.聚乙烯
3. 火箭所使用的主要燃料偏二甲肼（化学式为 C2H8N2），下列有关说法正确的是 （ B ） A.偏二甲肼中含有氮分子
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。
纺织材料学——新型纺织纤维
亲水性优于PET I 比重低于PET
极好的手感、悬垂性 I 可用多种染料染色
好的回弹性能
I 杰出的可加工性
极好的卷曲保持性 I 热粘合温度可控制
可控制收缩性
I 熔融温度高达120-170℃
强度高达7g／den I 低可燃性
不受紫外光影响 I
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3.环境可持续性
可持续性:PLA相对于其它的塑料而言更具可持 续性。与合成聚合物相比，PLA中的单体来自 于可重复使用资源,年复一年生长的农业资源。
27
PTT纤维性能和用途
力学性质与PET相近，在弹性回复方面与尼龙 6相同
耐化学品可与聚酯(PET)纤维相比 染色性能明显高于PET纤维，可常压沸染、染
色均匀、色牢度好
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用途
目前地毯用占PTT纤维总量的50％以上。在服 饰领域、可用PTT纤维制作紧身衣、泳装、外 衣及弹性服装。也可以取代PA的面料。
柔韧、蓬松、比重轻具有羊绒的手感及外观 效果。表面有沟槽，良好导湿性和吸湿放湿性。 具有蚕丝般的天然光泽和悬垂感。
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2．牛纤维
再生蛋白质纤维 织物细腻、滑爽、轻盈、透气性好 纤维中遗留的甘油有滋润皮肤的作用 牛奶蛋白对皮肤有营养作用 日本东洋纺公司率先开发了以新西兰牛奶为原
料的再生蛋白质纤维“Chin-on”，该纤维可 做套衫、衬衫、和服等。
12
竹纤维截面
13
原生竹纤维
14
再生竹纤纱
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第二节 新型化学纤维
Lyocell纤维 聚乳酸(PLA)纤维 大豆蛋白质纤维 牛奶纤维 PTT、PBT纤维
16
一．Lyocell纤维
1．Lyocell Lyocell纤维是以N—甲基氧化吗啉(NMMO)
化学纤维PPT课件
D、光学性质 耐光性好，仅次于腈纶
E、耐酸不耐强碱，不霉不蛀 F、密度： 1.38 g/cm3
2、锦纶
（1）结构
分子式：H [ NH（CH2）5CO] n OH 锦纶6
H [ NH（CH2）6NHCO（CH2）4 CO] n OH 锦纶66
特征基团： 有极性集团-CONH-；-NH2；-COOH；
以配成纺丝溶液，将纺丝液从喷丝孔中压出后射 入凝固浴中凝固成条。
湿法纺丝：试剂固化（腈纶、氯纶、粘胶） 干法纺丝：热空气固化（维纶、醋酯）
2.熔体法纺丝：高温熔化成熔体后从喷丝孔 喷出, 用空气或水固化。
有色纺丝或原液纺丝：纺丝液+色母粒
（三）后加工
1.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，以便于以后加工
D、耐光性差 E、耐碱不耐酸 F、密度较小：1.14 g/cm3
3、腈纶
第一单体：丙烯腈（超过85%）
第二单体：丙烯酸甲酯、甲醛丙烯酸甲酯、 醋酸乙烯酯等，改善纤维的脆性，增加弹性、 柔软性，同时还有利于染料分子进入。
第三单体：引入一定量带有酸性或碱性亲 染料的基团 改善纤维的染色性
（1）结构
准结晶结构
⑷耐磨性差
粘胶皮芯结构
⑸尺寸稳定性差
五、铜氨纤维（Cuprammonium rayon） 1.原料：木材、甘蔗渣、芦苇、棉短绒（主要）
溶在氢氧化铜或碱性铜盐溶液中 2.结构与性能： ⑴圆型截面、全皮层、不完全透明 ⑵柔软（比粘胶好），光泽柔和（圆截面） ⑶吸湿接近粘胶 ⑷染色好 ⑸湿强高于粘胶 ⑹工艺复杂（比粘胶
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2.合成纤维：
用煤、石油、天然气、农副 产品等低分子化合物, 经人工合成 与机械加工而制得的纤维(涤纶、 丙纶等）
纺纱原理各章复习题
（一）普梳系统1.应用范围：纺制粗、中特纱，供织造普通织物。
2.工艺流程：籽棉----》初加工----》（原棉）配棉----》开清棉----》梳棉----》并条----》粗纱----》细纱----》后加工
（二）精梳系统
1.应用范围：纺制高档棉纱、特种用纱或棉与化纤混纺纱
4.目前开松效果的评定方法有哪些？
重量法：平均重量值低，开松效果好，越低越好；
比容法：比容大，开松效果好，越大越好；
速度法：由终末速度决定纤维块的重量和形状、开松程度等；
气流法：压力值高，开松度好，透气量小，开松度好。
5.除杂效果评价有哪些指标？各是如何计算的？
（一）落物率=（落物重量/喂料重量）×100%
6.绢纺原料的精炼工程包括那几个工序？
精炼前处理、精炼、精炼后处理
工艺流程：（1）酶制剂精练：预处理----》温水洗----》脱水----》酶制剂精练----》温水洗----》冲洗----》脱水----》烘干
（2）化学精练：
①一次练工艺流程：预浸----》脱水----》精练----》温水洗----》冲洗----》脱水----》烘干
异性纤维：指棉花中混杂的化学纤维，如丙纶丝、塑料绳、毛发、麻丝、有色纤维等。也称为三丝：棕丝、麻丝、头发丝。异物分离器可以起到除杂效果。
异性纤维的危害：异性纤维混入棉花中，不但在纺纱加工过程中难以清除，而且会在除杂工序中被拉断或分梳成更短、更细的纤维，形成大量纤维状细小疵点。这些疵点极易造成细纱断头，降低工作效率。织布染色后，会在布面出现各种色点，严重影响布面外观质量，最终影响产品的内销和出口。
隔距：两作用机件对纤维作用时的最近距离。锡林与盖板间隔距，锡林与工作辊、道夫间隔距。速比，锡林速度，针布的规格和针面状态，喂入负荷，抄针负荷
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2．性能
第8章新型化学纤维
机械性能 ——强度：较高（原因：纤维素不降解、结晶度高、取向度高）
湿强≥80%干强→生产高支轻薄纱线织物 ——伸长：较低，→→织物水洗后变形小 ——初始模量和湿模量：较高→织物尺寸稳定性↑、抗皱↑ ——勾结强度：较大 沸水收缩率
较小（Lyocell 2.68%；粘胶4.09%）——原因：Lyocell结晶度较大，晶粒较大 对碱溶液的稳定性
——拉伸倍数：7～12，主要在气体夹层区， 拉伸倍数↑↑→纤维双折射率↑↑→断裂强度↑↑
——纺丝速度：40～50m/min，纺丝速度↑↑→产量↑↑ 纤维后处理及后加工
Lyocell纤维凝固后，经过水洗、上油、干燥、卷曲、切断、打包就可ll纤维的生产设备 .
且较厚）→原纤化
——水溶胀作用
纤维轴向有排列规则的微孔（直径15～30nm）→水溶胀↑
纤维较高的结晶度和取向度，而微纤间的横向结合力较弱→湿润下→非晶态或
无定形态的纤维素吸收相当于自身重量几倍的水而膨胀伸长→部分氢键被破坏→结
合力减弱→由于连续摩擦及振动→原纤从纤维表面分离出来→原纤化
原纤化控制
——纤维制造阶段：纺丝中加入交联剂+调整纺丝工艺参数+对纤维进行处理
——染整阶段：机械控制+纤维素酶处理+交联处理
——染色交联：选用多官能团的染料（活性染料）
原纤化应用
仿桃皮+仿麂皮
第8章新型化学纤维
（四）Lyocell纤维生产工艺控制及主要设备
Lyocell纤维生产工艺流程
第8章新型化学纤维
1．工艺控制 原料准备 ——浆粕：木浆或棉浆，纯度大（α纤维素96.5%～99%），聚合度小
（650～700：纤维素降解不明显） ——溶剂：NMMO（含水4.5%～19%） 纺丝液制备 ——纤维素的溶解：浆粕+NMMO+水→90～125℃，2h→黏稠溶液（纤维素
15%～18%，黏度700～750Pa·s） ——过滤脱泡 纺丝
干喷湿法纺丝，即通过空气夹层的湿法纺丝。
Lyoc第el8l纤章维新型纺化丝学拉纤伸维装置示意图
第8章新型化学纤维
（二）Lyocell纤维结构及性能
1．Lyocell纤维结构 分子结构
纤维素，聚合度400～700（生产过程物理过程，木浆纤维 素结构没有被破坏，聚合度较高→纤维强度较高） 形态结构 皮芯层结构；截面（椭圆形或圆形）；纵向（光滑均一） 聚集态结构 高结晶（Lyocell 63.9%，粘胶40%）且晶粒较大（使纤维 弹性模量、刚性、脆性及织物尺寸稳定性提高）、高取向 （Lyocell双折射率0.05～0.07；粘胶0.02）
由制浆机、薄膜蒸发机构成的纺丝液制备体系
1—称重传送皮带 2—电动机 3—转子 4—物料进口 5—加热介质进口 6—旋转叶片 7—供热夹套 8—水蒸气排出口 9—浓 浆排出泵 10—浓缩的浆粕悬浮液 11—接受器 12—加热介质出口 13—内壁 14—分配环 15—进口 16—水蒸气排出口 B，B’—造纸的制浆机 C—薄膜蒸发机 D—薄膜蒸发机
1—原液罐 2—计量泵 3—喷丝头组件 4—空气夹层 5—凝固浴 6—导丝辊 7—水洗浴 8—卷绕辊
——喷丝孔孔经及长径比：0.10～0.15mm， 长径比↑→纺丝流体在喷出前取向↑→拉伸↑
——气体夹层高度：拉伸和轴向变形主要区段。30mm； 高度↑↑→纺丝线的液流段太长→断裂
——凝固条件：凝固浴浓度：50%NMMO（浓度↑↑→双扩散速度↓↓→凝固速 度↓↓；浓度↓↓→表层凝固↑↑→阻碍双扩散→内层凝固速度↓↓） 凝固浴温度：15℃
（注第：8章图中新省型B化、学B’轮纤流维使用）
二、竹纤维
（一）概述 定义
以大自然的速生常青植物竹子为原料生产的纤维。 分类
原生竹纤维和再生竹纤维。 ——原生竹纤维：竹原纤维、天然竹纤维——常采用竹子碾平、扭转、梳理，而 后再对竹纤维脱胶、去除糖分、脂肪、消毒、晾干而成，它保留了竹子抗菌、除 螨、清热、解毒的特性和天然清香——机械、物理过程 ——再生竹纤维：竹浆纤维、竹粘胶纤维——竹子→竹浆粕→化学变化→纺丝→ 后加工
第八章 新型化学纤维的性能及生产
第一节 新型再生纤维素纤维
一、Lyocell纤维
（一）概述 莱塞尔（Lyocell）纤维是目前已实现工业化生产的使用有机溶剂法的再生纤
维素纤维，它是以季铵类氧化物N－甲基吗啉－N－氧化物（简称NMMO）为溶 剂，将纤维素浆泊溶解后进行纺丝而成。 工艺流程简单，生产周期短：粘胶纤维和Modal纤维：40h；Lyocell：3h 生产中不污染环境：溶剂回收率99.9% 原材料消耗少： 粘胶纤维：1.73～2.50t烧碱等化工料/t纤维 Lyocell纤维：0.05～0.08tNMMO/t纤维 原料丰富：木材、棉短绒、甘蔗渣 产品：棉的舒适性、涤纶的强度、粘胶纤维的悬垂性、蚕丝般的手感
第8章新型化学纤维
（三）Lyocell纤维原纤化
原纤化定义
湿态下纤维与纤维或与金属等物体发生湿磨损时，原纤沿纤维主体剥离成为直
径小于1～4μm的巨原纤以及进而裂为更加细小的微原纤的过程
原纤化结果
微小细原纤部分脱离纤维主体→纤维或织物多毛→染色后：无光、可洗烫性差
Lyocell纤维与原纤化
——纺丝过程：干湿法纺丝→纤维皮芯结构（皮层结构致密且较薄；芯层结构疏松
较高→丝光处理 吸湿膨润性
吸湿膨润的异向特点（径向40%，轴向0.03%） 纺丝牵伸诱导结晶→原纤的结晶化沿纤维轴向排列→轴向结合力↑；径向力↓→层 状排列→湿润下→分子进入无定形区→大分子链间的横向结合被切断→分子间距加 大→纤维变粗 较高的径向膨润率→织物湿加工困难 较低的纵向膨润率→在湿加工后尺寸稳定性好 舒适性 回潮率↑、保水率↑→人出汗时吸收汗液↑→热传导能力和汗湿汽传导能力↑→当人 体蒸发的汗液和热量被织物吸收后，又能很快从织物表面扩散出去→人体感到凉爽
第8章新型化学纤维
（二）再生竹纤维
结构 ——化学成分：纤维素81.5%、木质素10.1%、半纤维素、脂蜡质、杂质 ——形态：纵向（光滑、均一，多条浅的沟槽）
截面（圆形，边缘为不规则锯齿形，多孔隙） ——超分子：结晶度31.6%、聚合度280、取向度0.023