氨纶弹性纤维资料
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反应式如下：
2.1.2聚酯二醇型
以二元醇和已二酸反应制成末端含有羧基 的聚酯起到软链段的作用, 然后再与过量的 芳香族二异氰酸酯反应, 起到硬链段的作用, 合成具有二异氰酸酯端基的预聚物。这种 预聚物再加二元胺或二元醇反应而获得镶 嵌共聚物, 是纺丝的原料。
聚酯合成反应通式如下：
（n +1）HO-R-OH + n HOOC-R′-COOH —→
聚氨酯弹性纤维
1 概况
以聚氨基甲酸酯为主要成分的一种嵌段共聚物制成的纤维 叫聚氨酯纤维，简称氨纶。
氨纶纤维是高弹性合成纤维。氨纶做成的内衣伸缩自如， 被誉为“第二皮肤”，广泛用于游泳衣、运动服、内衣、 袜子、外衣及医用绷带等领域。
最初的商品名为Spandex，后来更名为莱卡，意为像橡胶 一样的纤维。由于它不仅具有像橡胶丝那样的弹性，而且还 具有一般纤维的特征，受到人们的青睐。
HO-( ROOCR′COO)n-R-OH + 2n H2O
2.2 纺丝方法
到目前为止, 世界上工业化氨纶纺丝方法有: 熔融挤压纺丝、化学反应纺丝、湿法纺丝和干 法纺丝。 氨纶的纺丝方法与纤维的最后形成的结构有关： 如果纤维是由物理交联型结构的线型嵌段共聚物制备,
则可采用熔融挤压、干法和湿法纺丝法; 如果纤维是由化学交联型的非线性嵌段高聚物所制备,
世界聚氨酯弹性纤维产量 (kt)
年份 产量
1985 1990 1995 1996 1998 2000 2002 2005 2009 25 38 60 100 120 180 240 248 626
从本世纪开始，我国氨纶产业呈现跳跃式发展：ຫໍສະໝຸດ Baidu
2001～2006 和2007 年，我国氨纶产能从2.51 万 吨/年猛增到23.56 万吨/年和26.26 万吨/年； 产量 从1.7 万吨/年增至15.5 万吨/年和16.4 万吨/年；表 观消费量由3.5 万吨/年增至17.04 万吨/年和18.24 万吨/年；氨纶自给率由48.57%提高至2007 年基本 实现自给。
预聚合
嵌段共聚物 共聚物溶液 纺丝原液
产品
卷绕丝
在热空气中成型/上油
原液细流
2.1 嵌段共聚物合成 根据所选用的原料不同, 生成聚氨酯弹性纤 维链段结构中软链段部分分为两大类
2.1.1聚醚二醇型
2.1.2聚酯二醇型
2.1.1聚醚二醇型
以聚四氢呋喃、二苯基甲烷-4,4 -二异氰酸酯, 间 本二胺为原料, 合成大分子中具有醚结构-软醚段 和氨基甲酸酯的及脲结构- 硬链段的嵌段共聚物。 在制备嵌段共聚物的反应中必须严格控制三种原 料的摩尔比, 任何一种造成原料的欠量或过量等因 素均影响共聚物的形成。
线密度低：为22～4778dtex，最细的可达11dtex； 强度高：湿态为0.35～0.88dN／tex，
干态为0.5～0.9dN／tex，是橡胶丝的2～4倍。 弹性好：聚氨酯弹性纤维的伸长率达500％～800％，瞬时弹
性回复率为90％以上，与橡胶丝接近 耐热性较好：聚氨酯弹性纤维的软化温度约200℃，熔点或
硬链段采用具有结晶性且能发生横向交联的二异氰酸酯组 成，虽然链段短，但由于含有多种极性基团，分子间的氢键和 结晶性起着大分子链间的交联作用，可为软链段的大幅度伸长 和回弹提供必要的结点条件(阻止分子间的相对滑移)，还可赋 予纤维一定的强度。软硬链段镶嵌共存的结构赋予聚氨酯纤
维的高弹性和强度的统一。
2．聚氨酯弹性纤维的性能 （与橡胶丝相比）
生产聚氨酯弹性纤维一般选用芳香族二异氰酸酯，以满足硬链段 的硬度。常用的芳香族二异氰酸酯有二苯基甲烷4，4ˊ-二异氰 酸酯（MDI）或2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)。 二苯基甲烷二异氰酸酯可以用苯胺与甲醛反应缩合，生成二苯 基甲烷二胺，再将其光气化，得到粗MDI， 如图：
氨纶的生产流程
二异氰酸酯 聚酯/聚醚
到2009 年年底，全球氨纶总产能达到约62.58万吨/ 年，而我国氨纶总产能达到35.5 万吨/年，占世界 57%，成为全球最大的氨纶生产和消费国。
氨纶产业与纺织业（包括针织、机织、化纤、服 装业等） 有着非常密切的关系。我国是一个纺织 业大国也是一个纺织品出口大国。在化纤纺织品 出口服装中有70%含有氨纶成分（含3%~18%）。
分解温度约270℃，优于橡胶丝。 吸湿性较强：回潮率为1.1％，优于涤纶和丙纶。 染色性优良：可以使用所有类型的染料染色。在使用裸丝的
场合，其优越性更加明显。
从表1 中可知, 橡胶丝除在残余伸长方面特别出
色外, 其强度、模量、耐老化、染色性、回弹力、 纤度和热稳定性等都不如氨纶。
2 氨纶的生产
氨纶的生产分三部分：嵌段共聚物合成、纺丝及后处理。
聚 氨 酯 干 法 纺 丝 工 艺 流 程 示 意 图
2.2.2 湿法纺丝
湿法纺丝是原液在凝固浴中经双扩散作用而固化 成丝的方法。
将预聚物在链增长剂二元胺的作用下, 制成聚合物 溶液, 使丝条在凝固浴中固化成形, 液态细流中的 DMF(N,N-二甲基甲酰胺)溶剂扩散到水中, 得到初 生纤维。
随着氨纶质量日臻完善、氨纶产品优势日渐凸显， “无氨不成布”将逐渐成为现实。我国纺织业的 快速发展，无疑是氨纶产业可持续发展最有力的 保障。
聚氨酯纤维的结构与性能 1. 结构及弹性产生机理
聚氨酯纤维是一种以聚氨基甲酸酯为主要成分的嵌段 共聚物纤维。大分子由软链段和硬链段组成
软链段由非结晶性的聚酯或聚醚组成，玻璃化温度很低， 常温下处于高弹态，在室温下被拉伸时，纤维可以产生很大的 伸长变形，并具有优异的回弹性。
则必须采用化学反应纺丝法。
2.2.1 干法纺丝（Dry Spinning）
干法纺丝是溶液在热气流下，因溶剂挥发而固化成丝的方法。 将预聚物在链增长剂的作用下生成聚合物, 将聚合物溶液细
流压入热的惰性气体中( 如氮气等) ,再将丝条中DMF(N,N-二 甲基甲酰胺) 溶剂脱出扩散到空气中, 进而固化成丝条。然后 经上油卷绕等制成氨纶。 目前, 世界干法纺丝产量较大, 约占氨纶总产品的80% 。干 法纺丝工艺路线及技术成熟, 产品性能优良, 但干法纺丝设备 投资大, 产品成本高, 干法纺丝使用的溶剂毒性大, 影响生产 者的身体健康, 对环境有很大的污染。
2.1.2聚酯二醇型
以二元醇和已二酸反应制成末端含有羧基 的聚酯起到软链段的作用, 然后再与过量的 芳香族二异氰酸酯反应, 起到硬链段的作用, 合成具有二异氰酸酯端基的预聚物。这种 预聚物再加二元胺或二元醇反应而获得镶 嵌共聚物, 是纺丝的原料。
聚酯合成反应通式如下：
（n +1）HO-R-OH + n HOOC-R′-COOH —→
聚氨酯弹性纤维
1 概况
以聚氨基甲酸酯为主要成分的一种嵌段共聚物制成的纤维 叫聚氨酯纤维，简称氨纶。
氨纶纤维是高弹性合成纤维。氨纶做成的内衣伸缩自如， 被誉为“第二皮肤”，广泛用于游泳衣、运动服、内衣、 袜子、外衣及医用绷带等领域。
最初的商品名为Spandex，后来更名为莱卡，意为像橡胶 一样的纤维。由于它不仅具有像橡胶丝那样的弹性，而且还 具有一般纤维的特征，受到人们的青睐。
HO-( ROOCR′COO)n-R-OH + 2n H2O
2.2 纺丝方法
到目前为止, 世界上工业化氨纶纺丝方法有: 熔融挤压纺丝、化学反应纺丝、湿法纺丝和干 法纺丝。 氨纶的纺丝方法与纤维的最后形成的结构有关： 如果纤维是由物理交联型结构的线型嵌段共聚物制备,
则可采用熔融挤压、干法和湿法纺丝法; 如果纤维是由化学交联型的非线性嵌段高聚物所制备,
世界聚氨酯弹性纤维产量 (kt)
年份 产量
1985 1990 1995 1996 1998 2000 2002 2005 2009 25 38 60 100 120 180 240 248 626
从本世纪开始，我国氨纶产业呈现跳跃式发展：ຫໍສະໝຸດ Baidu
2001～2006 和2007 年，我国氨纶产能从2.51 万 吨/年猛增到23.56 万吨/年和26.26 万吨/年； 产量 从1.7 万吨/年增至15.5 万吨/年和16.4 万吨/年；表 观消费量由3.5 万吨/年增至17.04 万吨/年和18.24 万吨/年；氨纶自给率由48.57%提高至2007 年基本 实现自给。
预聚合
嵌段共聚物 共聚物溶液 纺丝原液
产品
卷绕丝
在热空气中成型/上油
原液细流
2.1 嵌段共聚物合成 根据所选用的原料不同, 生成聚氨酯弹性纤 维链段结构中软链段部分分为两大类
2.1.1聚醚二醇型
2.1.2聚酯二醇型
2.1.1聚醚二醇型
以聚四氢呋喃、二苯基甲烷-4,4 -二异氰酸酯, 间 本二胺为原料, 合成大分子中具有醚结构-软醚段 和氨基甲酸酯的及脲结构- 硬链段的嵌段共聚物。 在制备嵌段共聚物的反应中必须严格控制三种原 料的摩尔比, 任何一种造成原料的欠量或过量等因 素均影响共聚物的形成。
线密度低：为22～4778dtex，最细的可达11dtex； 强度高：湿态为0.35～0.88dN／tex，
干态为0.5～0.9dN／tex，是橡胶丝的2～4倍。 弹性好：聚氨酯弹性纤维的伸长率达500％～800％，瞬时弹
性回复率为90％以上，与橡胶丝接近 耐热性较好：聚氨酯弹性纤维的软化温度约200℃，熔点或
硬链段采用具有结晶性且能发生横向交联的二异氰酸酯组 成，虽然链段短，但由于含有多种极性基团，分子间的氢键和 结晶性起着大分子链间的交联作用，可为软链段的大幅度伸长 和回弹提供必要的结点条件(阻止分子间的相对滑移)，还可赋 予纤维一定的强度。软硬链段镶嵌共存的结构赋予聚氨酯纤
维的高弹性和强度的统一。
2．聚氨酯弹性纤维的性能 （与橡胶丝相比）
生产聚氨酯弹性纤维一般选用芳香族二异氰酸酯，以满足硬链段 的硬度。常用的芳香族二异氰酸酯有二苯基甲烷4，4ˊ-二异氰 酸酯（MDI）或2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)。 二苯基甲烷二异氰酸酯可以用苯胺与甲醛反应缩合，生成二苯 基甲烷二胺，再将其光气化，得到粗MDI， 如图：
氨纶的生产流程
二异氰酸酯 聚酯/聚醚
到2009 年年底，全球氨纶总产能达到约62.58万吨/ 年，而我国氨纶总产能达到35.5 万吨/年，占世界 57%，成为全球最大的氨纶生产和消费国。
氨纶产业与纺织业（包括针织、机织、化纤、服 装业等） 有着非常密切的关系。我国是一个纺织 业大国也是一个纺织品出口大国。在化纤纺织品 出口服装中有70%含有氨纶成分（含3%~18%）。
分解温度约270℃，优于橡胶丝。 吸湿性较强：回潮率为1.1％，优于涤纶和丙纶。 染色性优良：可以使用所有类型的染料染色。在使用裸丝的
场合，其优越性更加明显。
从表1 中可知, 橡胶丝除在残余伸长方面特别出
色外, 其强度、模量、耐老化、染色性、回弹力、 纤度和热稳定性等都不如氨纶。
2 氨纶的生产
氨纶的生产分三部分：嵌段共聚物合成、纺丝及后处理。
聚 氨 酯 干 法 纺 丝 工 艺 流 程 示 意 图
2.2.2 湿法纺丝
湿法纺丝是原液在凝固浴中经双扩散作用而固化 成丝的方法。
将预聚物在链增长剂二元胺的作用下, 制成聚合物 溶液, 使丝条在凝固浴中固化成形, 液态细流中的 DMF(N,N-二甲基甲酰胺)溶剂扩散到水中, 得到初 生纤维。
随着氨纶质量日臻完善、氨纶产品优势日渐凸显， “无氨不成布”将逐渐成为现实。我国纺织业的 快速发展，无疑是氨纶产业可持续发展最有力的 保障。
聚氨酯纤维的结构与性能 1. 结构及弹性产生机理
聚氨酯纤维是一种以聚氨基甲酸酯为主要成分的嵌段 共聚物纤维。大分子由软链段和硬链段组成
软链段由非结晶性的聚酯或聚醚组成，玻璃化温度很低， 常温下处于高弹态，在室温下被拉伸时，纤维可以产生很大的 伸长变形，并具有优异的回弹性。
则必须采用化学反应纺丝法。
2.2.1 干法纺丝（Dry Spinning）
干法纺丝是溶液在热气流下，因溶剂挥发而固化成丝的方法。 将预聚物在链增长剂的作用下生成聚合物, 将聚合物溶液细
流压入热的惰性气体中( 如氮气等) ,再将丝条中DMF(N,N-二 甲基甲酰胺) 溶剂脱出扩散到空气中, 进而固化成丝条。然后 经上油卷绕等制成氨纶。 目前, 世界干法纺丝产量较大, 约占氨纶总产品的80% 。干 法纺丝工艺路线及技术成熟, 产品性能优良, 但干法纺丝设备 投资大, 产品成本高, 干法纺丝使用的溶剂毒性大, 影响生产 者的身体健康, 对环境有很大的污染。