第八章 合成纤维的成型(一)
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第八章 合成纤维的成型(二)
纤维的品种和纺丝方法不同，初生纤维的结构和性质不 一样，拉伸的条件和方式就不相同。
按拉伸时纤维所处的介质来分，纤维拉伸的方式一般有 干拉伸、蒸汽浴拉伸和湿拉伸三种。
8.4 、合成纤维的拉伸
干拉伸是指拉伸时初生纤维处于空气包围之中，纤维与空 气介质及加热器之间有热量传递。干拉伸又可分为室温拉伸和 热拉伸。 蒸汽浴拉伸是指拉伸时纤维被包围在饱和蒸汽或过热蒸汽之 中，由于加热和水分子的增塑作用，使纤维的拉伸应力有较大 的下降。 湿拉伸是指拉伸时纤维被液体介质包围，有热量传递，在 成型过程中的拉伸还可能有传质过程甚至有化学反应。 拉伸过程不仅是纤维几何形状改变的过程，而且是纤维结 构重新组建和形成的过程。
8.5 、合成纤维的热定型
合成纤维拉伸后，超分子结构已基本形成。 但是在这些工艺过程中，纤维的停留时间很短，有些分子链 处于松弛状态，而另一些链段处于紧张状态。 主要受纤维材料粘弹特性的控制，或受到分子运动强度的制 约。 高温下大分子运动强度增加很快，可以在数分钟内就使体系 接近平衡。 这种平衡处理工序通常称为热定型。 拉伸纤维经热处理过程达到一个新的稳定平衡，使纤维拉伸 产生的应力不均匀和新的结构缺陷得到完善。 热定型除了加热之外，还伴随有湿处理，如蒸气、水或塑化 浴等。
第八章 纤维的加工
8.1 8.2
概述 纺丝液的制备
8.3 合成纤维成型原理 8.4 8.5 合成纤维的拉伸 合成纤维的热定型
8.6 几种纤维的纺丝过程
8.4 、合成纤维的拉伸
概述
不论是熔纺成型的卷绕丝还是混纺成型的凝固丝，统称 为初生纤维。由于其结构尚不稳定，超分子结构序态较低， 所以其物理－机械性能还不能满足纺织加工的要求，必须通 过一系列后加工工序。 其中最重要的是拉伸和热定型。
按拉伸时纤维所处的介质来分，纤维拉伸的方式一般有 干拉伸、蒸汽浴拉伸和湿拉伸三种。
8.4 、合成纤维的拉伸
干拉伸是指拉伸时初生纤维处于空气包围之中，纤维与空 气介质及加热器之间有热量传递。干拉伸又可分为室温拉伸和 热拉伸。 蒸汽浴拉伸是指拉伸时纤维被包围在饱和蒸汽或过热蒸汽之 中，由于加热和水分子的增塑作用，使纤维的拉伸应力有较大 的下降。 湿拉伸是指拉伸时纤维被液体介质包围，有热量传递，在 成型过程中的拉伸还可能有传质过程甚至有化学反应。 拉伸过程不仅是纤维几何形状改变的过程，而且是纤维结 构重新组建和形成的过程。
8.5 、合成纤维的热定型
合成纤维拉伸后，超分子结构已基本形成。 但是在这些工艺过程中，纤维的停留时间很短，有些分子链 处于松弛状态，而另一些链段处于紧张状态。 主要受纤维材料粘弹特性的控制，或受到分子运动强度的制 约。 高温下大分子运动强度增加很快，可以在数分钟内就使体系 接近平衡。 这种平衡处理工序通常称为热定型。 拉伸纤维经热处理过程达到一个新的稳定平衡，使纤维拉伸 产生的应力不均匀和新的结构缺陷得到完善。 热定型除了加热之外，还伴随有湿处理，如蒸气、水或塑化 浴等。
第八章 纤维的加工
8.1 8.2
概述 纺丝液的制备
8.3 合成纤维成型原理 8.4 8.5 合成纤维的拉伸 合成纤维的热定型
8.6 几种纤维的纺丝过程
8.4 、合成纤维的拉伸
概述
不论是熔纺成型的卷绕丝还是混纺成型的凝固丝，统称 为初生纤维。由于其结构尚不稳定，超分子结构序态较低， 所以其物理－机械性能还不能满足纺织加工的要求，必须通 过一系列后加工工序。 其中最重要的是拉伸和热定型。
化学纤维的成形方法ppt实用资料
用湿法。 ④喷射纺丝：纺丝液从喷丝孔压出后，受周围高速气流喷吹，并进行高倍拉伸，使纤维直径小于，成超细纤维。
中（或水中）冷却凝固成丝的方法。 纺丝流体的制备：要将成纤高聚物加工成纤维，则必须首先把它制成一种粘稠的液体—纺丝液。
1使、熔溶融⑥解的过成冻程纤先高胶溶聚胀物纺后熔溶体丝解从；：半熔体纺丝。高浓溶液或塑化冻胶，35-55%。
-
节省投资
灵活，产品质量高
简化生产流程 不能直接得到均匀纺 丝溶液的纤维纺丝
1、可对切片进行固相缩聚，提高分子量； 2、需进行切片干燥
1、溶解过程先溶胀后溶解； 2、溶剂的溶解性能好； 3、纺丝溶液须经混合、过滤等处理
10
纺丝方法 纺丝液状态
纺丝液浓度，% 纺丝液粘度，Pa.s 喷丝头孔数，个
凝固介质 凝固机理 卷绕速度，m/min
熔纺 熔体
100 100-1000 1-30000 冷却空气
冷却 20-7000
干法 溶液
18-45 2×10-4×102
10-4000 热空气，再生
溶剂挥发 100-1500
湿法 溶液或乳液
12-16 2×10-2×102
24-160000 凝固浴，回收，再生
脱溶剂 18-380
11
（3）新的纺丝方法： ①干湿法纺丝：先经过空间再进入凝固浴。PAN，耐热性 高聚物的高粘度溶液或液晶纺丝。
极性基团或结构高度规整）
3
2.纺丝流体的制备：要将成纤高聚物加工成纤维，则必
须首先把它制成一种粘稠的液体—纺丝液。
聚合物 聚乙烯 等规聚丙烯 聚己内酰胺 聚对苯二甲酸乙二酯 聚丙烯腈 聚氯乙烯 聚乙烯醇 纤维素 醋酸纤维素
热分解温度Td 350-400 350-380 300-350 300-350 200-250 150-200 200-220 180-220 200-230
中（或水中）冷却凝固成丝的方法。 纺丝流体的制备：要将成纤高聚物加工成纤维，则必须首先把它制成一种粘稠的液体—纺丝液。
1使、熔溶融⑥解的过成冻程纤先高胶溶聚胀物纺后熔溶体丝解从；：半熔体纺丝。高浓溶液或塑化冻胶，35-55%。
-
节省投资
灵活，产品质量高
简化生产流程 不能直接得到均匀纺 丝溶液的纤维纺丝
1、可对切片进行固相缩聚，提高分子量； 2、需进行切片干燥
1、溶解过程先溶胀后溶解； 2、溶剂的溶解性能好； 3、纺丝溶液须经混合、过滤等处理
10
纺丝方法 纺丝液状态
纺丝液浓度，% 纺丝液粘度，Pa.s 喷丝头孔数，个
凝固介质 凝固机理 卷绕速度，m/min
熔纺 熔体
100 100-1000 1-30000 冷却空气
冷却 20-7000
干法 溶液
18-45 2×10-4×102
10-4000 热空气，再生
溶剂挥发 100-1500
湿法 溶液或乳液
12-16 2×10-2×102
24-160000 凝固浴，回收，再生
脱溶剂 18-380
11
（3）新的纺丝方法： ①干湿法纺丝：先经过空间再进入凝固浴。PAN，耐热性 高聚物的高粘度溶液或液晶纺丝。
极性基团或结构高度规整）
3
2.纺丝流体的制备：要将成纤高聚物加工成纤维，则必
须首先把它制成一种粘稠的液体—纺丝液。
聚合物 聚乙烯 等规聚丙烯 聚己内酰胺 聚对苯二甲酸乙二酯 聚丙烯腈 聚氯乙烯 聚乙烯醇 纤维素 醋酸纤维素
热分解温度Td 350-400 350-380 300-350 300-350 200-250 150-200 200-220 180-220 200-230
合成纤维的纺丝成形工艺流程
5
冷却/凝固
对于熔融纺丝，熔体细流在较低温度和冷却吹风环境下冷却固化；对于湿法纺丝，细流通过凝固池双向扩散而凝固成丝。
6
拉伸
对初生纤维进行拉伸，以改善纤维的物理性能，如强度、弹性等。
7
热定型
在一定温度和张力下，对拉伸后的纤维进行热定型处理，以稳定纤维的结构和性能。
8
后处理
对纤维进行上油、网络等后处理，以提高纤维的润滑性、抱合性等。
合成纤维的纺丝成形工艺流程
步骤序号
工艺流程
描述
酰胺等，并进行预处理，如干燥、切割等。
2
熔融/溶解
将聚合物原料加热熔融或通过溶剂溶解成熔体或溶液。
3
纺丝熔体/溶液制备
通过连续聚合、预结晶、干燥等工艺，将原料加工成适合纺丝的熔体或溶液。
4
纺丝
将纺丝熔体或溶液通过喷丝头，以高压将熔体或溶液挤出成细丝。
9
卷绕
将处理后的纤维卷绕成筒，便于后续加工和使用。
10
检验与包装
对卷绕好的纤维进行质量检验，合格后进行包装，以备销售或进一步加工。
冷却/凝固
对于熔融纺丝，熔体细流在较低温度和冷却吹风环境下冷却固化；对于湿法纺丝，细流通过凝固池双向扩散而凝固成丝。
6
拉伸
对初生纤维进行拉伸，以改善纤维的物理性能，如强度、弹性等。
7
热定型
在一定温度和张力下，对拉伸后的纤维进行热定型处理，以稳定纤维的结构和性能。
8
后处理
对纤维进行上油、网络等后处理，以提高纤维的润滑性、抱合性等。
合成纤维的纺丝成形工艺流程
步骤序号
工艺流程
描述
酰胺等，并进行预处理，如干燥、切割等。
2
熔融/溶解
将聚合物原料加热熔融或通过溶剂溶解成熔体或溶液。
3
纺丝熔体/溶液制备
通过连续聚合、预结晶、干燥等工艺，将原料加工成适合纺丝的熔体或溶液。
4
纺丝
将纺丝熔体或溶液通过喷丝头，以高压将熔体或溶液挤出成细丝。
9
卷绕
将处理后的纤维卷绕成筒，便于后续加工和使用。
10
检验与包装
对卷绕好的纤维进行质量检验，合格后进行包装，以备销售或进一步加工。
第八章 合成材料
例：填写下表 线型高分子 结 性 构 溶解性 受热时 的变化 链状结构 溶解 体型高分子
网状结构 不溶解，只 发生溶胀。
受热不熔化， 具有热固性。
质
加热软化熔 解，具有
能溶解在 适当溶剂 线型结构
热塑性
有机高分 子化合物 结构 不容易溶解， 只是溶胀
强 电 特 体型结构 度 绝 性 高 缘 性
CN
破解方法：弯箭头法
CH2 = CH CN CH2= CH─ CH = CH2 CH2 = CH
（2）根据结构中链节连接方式分类，可以有 线型结构和体型结构，线性结构又可分为 带支链和不带支链的结构。
A．聚乙烯、聚氯乙烯中以C－C键连接成长链； B．淀粉、纤维素中以C－C键和C－O键连接成 长链；（这些长链结构相互缠绕使分子间接触的 地方增多，分子间的作用就大大增加） C．硫化橡胶中，长链与长链之间又形成键，产 生网状结构而交联在一起。
热固性
一．合成材料概况
无机 非金属材料 材料 金属材料 天然高分子材料
淀粉 纤维素 蛋白质 天然橡胶
材 料
有机 高分 合成高 子材 分子材 料 料
合成塑料 合成橡胶 合成纤维
合成粘合剂
合成涂料 功能高分子材料 新型合成高分子 复合高分子材料 材料 ……
人工合成橡胶
有机玻璃
聚氯乙烯
聚乙烯
玻璃钢
聚 四 氟 乙 烯
硅 橡 胶
酚醛树脂
聚丙烯
二．有机高分子材料简介
1．有机高分子化合物概况
（1）小分子：相对分子质量通常不上千， 通常称为低分子化合物，简称小分子； 如：烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、 蔗糖等 （2）高分子：相对分子质量达几万甚至 几千万，通常称为高分子化合物，简称高 分子，有时，又称高聚物； 如：淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、 聚氯乙烯、酚醛树脂等
第八章 化学纤维成型原理概述1
ɺ ε (x) <0
ε 在细流最大直径处，ɺ (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（形变细化区） 形变细化区） 位置:胀大点---固化点。 50~150cm左右， 细流拉长变细---取向 故vx沿纺程x的变化常呈S形，拐点把Ⅱ区划 分为区Ⅱa和区Ⅱb： 在区Ⅱa中:
相变热所致！！！
（二）熔体纺丝线上的冷却长度Lk 纺程:从喷丝板(x=0)到卷绕点(x=L)之间距离。 冷却长度( Lk ):喷丝板到丝条固化点(x=xe)之间的距 离。 求Lk的方法 ①由纺程上直径分布：d不变时所对应的距喷头距离 ②由纺程上速度分布：V不变时所对应的距喷头距离 ③由纺程上温度分布： 无相变热时，若固化点T=Te，
对于纺丝线上发生的结晶情况，Vx要考虑 相态变化。
ɺ ε (x)
图8-9 PET熔体纺丝线上的直径变化 熔体纺丝线上的直径变化
可见，纺丝速度为4000m/min时，丝条直径 沿纺程单一地减少。 纺丝速度≥6000m/min，存在丝条直径急剧减 小的位置。---径缩(结晶放热-细颈拉伸)
（二）熔体纺丝线上的力平衡及分布
速度分布和拉 伸应变速率变化 1-PA6 2-PET 3-PS
vx曲线可见， 丝条的加速运动是非均匀的。 在Dm之前，减速 Dm以后，逐步加速， 固化后速度基本上维持恒定。
ɺ ε (x) 有极大值存在。
根据拉伸应变速率的不同，将整个纺丝线分 成三个区域。
Ⅰ区（挤出胀大区） 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，
ρ 0 A0 v0 = ρAv = ρ L AL v L = 常数
式中：ρ0、ρ、ρL丝条在喷丝孔口、纺丝线上某 点和卷绕丝的密度； A 0 、A 、A L各点的丝条横截面积； v 0 、v、v L各点丝条的运动速度。
化学纤维的纺丝成型原理课件ppt
≈2ln(R0/δ0)/[ξ+(8α/ρV0R0) ]┅ ┅ η极小、α很大时 2021/3/10 ≈[2ln (R0/δ0)-(2α/3ηV0R0ξ)]/ξ ┅ ┅ η极大、α较小9时
原则上,这两种断裂机理都能独立地对丝条的断裂起作用.
两种断裂机理起控制作用的条件: η、 V0 较小时毛细破坏起控制作用 η、 V0 较大时内聚破坏起控制作用 在某一中间范围χ* 有极大值,可纺性最好
说，M↑、T↓→ ↓，cr 即可能性增大↑。
2021临/3/10界粘度也可作为破裂的标志：ηcr＝0.025η0。
15
原因
在纺丝过程中，之所以会出现不稳定流动与破裂，是由于 弹性过大，造成聚合物流体的流动变为弹性湍流。
纺丝流体的弹性可复剪切应变γ可表示为： cr
2021/3/10
14
（4）破裂型
在胀大型的基础，丝条如果继续提高挤出速度，挤出细流 则会因均匀性的破坏而转化为破裂型。
定义
不管是熔纺，还是湿纺，初生纤维的外表呈现出波浪形、鲨鱼皮形、 竹节形或螺旋形畸变，甚至破裂，叫做不稳定流动、熔体破裂。
条件
对于绝大多数聚合物来说，拉伸应力σ≥σcr＝105Pa时，出现的 可能性增大↑。M↑、T↓→σcr↓，即可能性增大↑。 发生破裂型的临界切变速率 cr 的大小，因粘度而异。一般来
措施
T↓→η↑→可能性↓；Q↑→ v0↑→可能性↓。 降低温度或增加泵供量可以避免
2021/3/10
12
（2）漫流型
定义
挤出细流在喷丝板表面舒展开来的挤出以及喷丝孔径R0↑和挤出速度v0↑的增 加，挤出细流由液滴型向漫流型转变。
措施
由于在喷丝板表面舒展，从而使细流间相互粘连，会引起丝条的周 期断裂和毛丝，因此要避免。 v0 ≥ vcr→漫流型↓。 注意：R0↓、η↓→ vcr↑→漫流型↑。
原则上,这两种断裂机理都能独立地对丝条的断裂起作用.
两种断裂机理起控制作用的条件: η、 V0 较小时毛细破坏起控制作用 η、 V0 较大时内聚破坏起控制作用 在某一中间范围χ* 有极大值,可纺性最好
说，M↑、T↓→ ↓，cr 即可能性增大↑。
2021临/3/10界粘度也可作为破裂的标志：ηcr＝0.025η0。
15
原因
在纺丝过程中，之所以会出现不稳定流动与破裂，是由于 弹性过大，造成聚合物流体的流动变为弹性湍流。
纺丝流体的弹性可复剪切应变γ可表示为： cr
2021/3/10
14
（4）破裂型
在胀大型的基础，丝条如果继续提高挤出速度，挤出细流 则会因均匀性的破坏而转化为破裂型。
定义
不管是熔纺，还是湿纺，初生纤维的外表呈现出波浪形、鲨鱼皮形、 竹节形或螺旋形畸变，甚至破裂，叫做不稳定流动、熔体破裂。
条件
对于绝大多数聚合物来说，拉伸应力σ≥σcr＝105Pa时，出现的 可能性增大↑。M↑、T↓→σcr↓，即可能性增大↑。 发生破裂型的临界切变速率 cr 的大小，因粘度而异。一般来
措施
T↓→η↑→可能性↓；Q↑→ v0↑→可能性↓。 降低温度或增加泵供量可以避免
2021/3/10
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（2）漫流型
定义
挤出细流在喷丝板表面舒展开来的挤出以及喷丝孔径R0↑和挤出速度v0↑的增 加，挤出细流由液滴型向漫流型转变。
措施
由于在喷丝板表面舒展，从而使细流间相互粘连，会引起丝条的周 期断裂和毛丝，因此要避免。 v0 ≥ vcr→漫流型↓。 注意：R0↓、η↓→ vcr↑→漫流型↑。
合成纤维的纺丝成形工艺流程
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在进行合成纤维的纺丝成形之前，需要进行充分的准备工作。
第八章服装辅料
（二）美丽绸 纯粘胶丝斜纹绸，3/1组织。 柔软滑爽，吸湿透气，富有光泽，尺寸稳定
性差，缩水率约5％。
34
（三）尼丝纺 锦纶长丝，平纹组织。 质地坚牢、光滑耐磨、不缩易洗，轻、薄、
软。
（四）电力纺 蚕丝，平纹组织。 光滑柔软，轻薄亮丽，吸湿透气，但弹性差，
易皱，缩水率约5％。
35
（五）新羽缎 有光醋酯长丝，缎纹组织。 光泽柔和，光滑，缩水率小，吸湿透气，
55
二.拉链 （一）拉链的结构
56
（二）拉链的分类与特点
1.按拉链的结构分 开尾、闭尾（一端或两端封闭）、隐形拉链。
开尾拉链
双头拉链
闭尾拉链
隐形拉链
双头拉链
58
2.按拉链牙的原料分 ➢金属拉链 ➢塑料拉链 ➢尼龙拉链
4
一、衬料的分类 （一）按基布种类及加工方式分
5
（二）按服饰品种分类 外衣用，衬衫用，裘皮用，丝绸用、针织
用，裙、裤用，领带用，鞋帽用，其他。
（三）按衬料的加工工艺分 传统衬布、粘合衬布。
（四）按使用方式分 粘合衬、非粘合衬。
6
二、各类衬布的特点 （一）棉衬、麻衬 棉衬：中、高特,本白平纹布（硬衬，上浆；软 衬，不上浆），用作一般质量服装的衬布； 麻衬：硬度大，可满足造型和抗皱要求，用 于各类毛料制服、西装和大衣等服装。
平肩服装：齐头肩垫； 插肩：圆头肩垫； 厚重、轻薄面料：相应肩垫； 西服大衣：针刺肩垫、耐洗耐压烫肩垫； 衬衫、针织服装：轻巧简便价廉的肩垫。
48
第四节 扣紧材料
概念：指服装中具有封闭、扣紧功能的材料。 举例？ 基本作用：封闭、扣紧作用，以及装饰性。
49
一、纽扣 （一）纽扣的种类和特点 1. 按结构分 有眼纽扣：
性差，缩水率约5％。
34
（三）尼丝纺 锦纶长丝，平纹组织。 质地坚牢、光滑耐磨、不缩易洗，轻、薄、
软。
（四）电力纺 蚕丝，平纹组织。 光滑柔软，轻薄亮丽，吸湿透气，但弹性差，
易皱，缩水率约5％。
35
（五）新羽缎 有光醋酯长丝，缎纹组织。 光泽柔和，光滑，缩水率小，吸湿透气，
55
二.拉链 （一）拉链的结构
56
（二）拉链的分类与特点
1.按拉链的结构分 开尾、闭尾（一端或两端封闭）、隐形拉链。
开尾拉链
双头拉链
闭尾拉链
隐形拉链
双头拉链
58
2.按拉链牙的原料分 ➢金属拉链 ➢塑料拉链 ➢尼龙拉链
4
一、衬料的分类 （一）按基布种类及加工方式分
5
（二）按服饰品种分类 外衣用，衬衫用，裘皮用，丝绸用、针织
用，裙、裤用，领带用，鞋帽用，其他。
（三）按衬料的加工工艺分 传统衬布、粘合衬布。
（四）按使用方式分 粘合衬、非粘合衬。
6
二、各类衬布的特点 （一）棉衬、麻衬 棉衬：中、高特,本白平纹布（硬衬，上浆；软 衬，不上浆），用作一般质量服装的衬布； 麻衬：硬度大，可满足造型和抗皱要求，用 于各类毛料制服、西装和大衣等服装。
平肩服装：齐头肩垫； 插肩：圆头肩垫； 厚重、轻薄面料：相应肩垫； 西服大衣：针刺肩垫、耐洗耐压烫肩垫； 衬衫、针织服装：轻巧简便价廉的肩垫。
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第四节 扣紧材料
概念：指服装中具有封闭、扣紧功能的材料。 举例？ 基本作用：封闭、扣紧作用，以及装饰性。
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一、纽扣 （一）纽扣的种类和特点 1. 按结构分 有眼纽扣：
合成纤维的制备方法0827
合成纤维的制备方法放肆的目的在于将固体聚合物材料制成纤维。
将高分子聚合物材料制成纤维需要经过以下步骤：首先将固态聚合物材料转变成液态；接着，迫使液态聚合物从喷丝板上的细孔中排出成流态纤维状；最后，流态纤维因为空气冷却等方法而固成纤维。
根据聚合物的熔化方法，可将纺丝方法分成两大类：也是利用溶剂的溶液纺丝法；二是利用加热实现聚合物熔化的熔融纺丝法。
一、熔融纺丝法熔融纺丝法也称熔体纺丝法。
首先，粒状聚合物原料经料斗进入螺旋挤出机中，并且由螺旋输送，一边受到加热至熔融状态；接着，由作为计量泵的齿轮泵精密的控制流量，并迫使流态原料通过喷丝板上的细孔喷出，陈伟半熔融态长丝。
计量泵的作用是等量、均与的输送聚合物熔体，迫使其通过喷丝板上的细孔进行纺丝。
这样便保证了流量无波动、长丝线密度均匀。
丝束线密度均匀。
度当熔体纤维从喷丝板刚刚喷出时，立即被快速牵离喷丝孔，以便在冷凝前对其进行拉伸。
接着，版熔融状态长丝在纺丝筒中受到横向冷却风的冷却，成为固化纤维。
冷却风的速度和温度是恒定的，以确保长丝沿长度方向的均匀度。
固化后的长丝在喷丝板下方1-10m处集束。
集束的长丝在经过油剂辊时，吸取了棍子表面的油剂，实现了润湿上油。
接着，丝束经过导丝辊。
导丝辊的速度决定着纺丝的速度。
导丝辊的速度应与喷丝速度互相配合，以调节纺出丝的粗细。
如果导丝辊的速度恒定，则纤维的粗细均匀。
若是给导丝辊加热，并且使后面的导丝辊的速度稍高于前面的导丝辊，那么就实现了对丝束的拉伸。
拉伸能提高聚合物大分子的取向度，从而提高了丝束的强度。
卷绕辊的速度影响着导丝辊的速度和丝束的张力，施加小的张力有利于丝束卷绕成型。
应当指出，在喷丝板的上游必须设置过滤器，否则聚合物中的杂质微粒和胶块可能堵塞喷丝孔，也可能混在长丝中造成纤维结构的不连续，导致使用中发生断裂。
纺丝前进行过滤还会起混合作用，这有助于降低熔体温度、黏度的不不均匀性、消除“螺纹记忆”。
“螺纹记忆”是由螺旋挤出机的螺杆旋转，造成长链分子聚合物扭曲取向而引起的。
纤维成型工艺
纤维成型工艺一纤维的种类（一）根据生产条件区分1.天然纤维天然纤维是自然界存在的，可以直接取得的纤维。
根据其来源分成植物纤维和动物纤维两类：（1）植物纤维：植物纤维是由植物的种籽、果实、茎等处得到的纤维，是天然纤维素纤维。
从植物韧皮得到的纤维如亚麻、黄麻、罗布麻等；从植物叶上得到的纤维如剑麻、蕉麻等。
植物纤维的主要化学成分是纤维素，故也称纤维素纤维。
（2）动物纤维：动物纤维是由动物的毛或昆虫的腺分泌物中得到的纤维。
从动物毛发得到的纤维有羊毛、兔毛等；从动物腺分泌物得到的纤维有蚕丝等。
动物纤维的主要化学成分是蛋白质，故也称蛋白质纤维。
2.化学纤维化学纤维是经过化学处理加工而制成的纤维。
可分为人造纤维和合成纤维两类。
（1）人造纤维：人造纤维是用含有天然纤维或蛋白纤维的物质，如木材、甘蔗、芦苇、大豆蛋白质纤维等及其他失去纺织加工价值的纤维原料，经过化学加工后制成的纺织纤维。
人造纤维也称再生纤维。
主要的用于纺织的人造纤维有：黏胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维。
（2）合成纤维：合成纤维不是用含天然纤维素或含蛋白质的物质作原料，而是用石油、天然气、煤等为原料，先合成单体，再聚合而制成的纺织纤维。
常见的合成纤维有聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙燃腈纤维、聚丙燃纤维、聚氯乙烯纤维等。
（二）根据纤维的用途区分1.民用纤维：使用于日常生活用品的纤维。
比如，使用于服装、装饰布等的纤维。
2.工业纤维：使用于工业生产的纤维。
如：轮胎帘子线、过滤布等。
3.特种纤维：具有特种性能的纤维，此种纤维使用于生产特种的产品，如军用防弹衣，航天用材料等。
二成纤高聚物的特征1.大分子链必须是线性的，能伸直的分子，支链尽可能少，没有庞大的侧基。
所有的天然聚合物和大多数成纤聚合物的侧链都含有极性基团。
极性基团的存在对于大分子链间的相互作用和纤维的溶解性、热性能、吸湿性、染色性等都有很大的影响。
2.聚合物应具有适当的相对分子质量和较窄的相对分子量分布，过高不易加工，过低则性能不好。
高分子材料加工原理--化学纤维成型加工原理 ppt课件
ρ(T)
不发生 结晶时
ρx ≈ K
① 高速摄影法
dx： ②取样器取样法确定
③ 激光衍射法
Vx
έ(x) = dVx dx
Test stand for temperature and velocity measurement:
Infrared Camera and Laser Doppler Anemometer
同 一时间不同位置V 、 T 、 Ci 、 P 等连续变化.
4.纺丝动力学包括几个同时进行并相互联系的单元过程 动能传递、传热、传质、结构参数变化等.
(四)纺丝流体的可纺性
可纺性：流体在拉伸作用下形成连续细长丝条的能力.
实质上是一个单轴拉伸流动的流变学问题.
有良好的可纺性是保证纺丝过程持续不断的先决条件 可纺性的评定：
❖ α/η ↓(α↓ ，η↑ 或T ↓)
❖ R0 ↑、 V0 ↑ 液滴型
漫流型
例：纯壳聚糖溶液，很难通过增加溶液浓度（实际提高粘度)而使α/η ↓ ,因 此很难进行静电纺丝.
以乙酸/水为溶剂，添加表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS),通过静电纺丝
制得了纯壳聚糖纳米纤维.
❖ 表 SDS对壳聚糖(3 wt%)纺丝溶液性质的影响
根据έ的不同，纺丝线可分成三个区域 :
挤出胀大区:沿纺程Vx减小,
dv x 0 dx
d=dmax时，
dv x dx
0
形变（细化）区：
Ⅱa ： Ⅱb：
dvx dx
0,
d2vx dx2
0
dvx 0,d2vx 0 dx dx2
固化丝条运动区：Vx=K，d=K
图 纺丝过程中拉伸应变速率分布的示意图
图 聚合物在等温纺丝条件下的平均轴向速度
不发生 结晶时
ρx ≈ K
① 高速摄影法
dx： ②取样器取样法确定
③ 激光衍射法
Vx
έ(x) = dVx dx
Test stand for temperature and velocity measurement:
Infrared Camera and Laser Doppler Anemometer
同 一时间不同位置V 、 T 、 Ci 、 P 等连续变化.
4.纺丝动力学包括几个同时进行并相互联系的单元过程 动能传递、传热、传质、结构参数变化等.
(四)纺丝流体的可纺性
可纺性：流体在拉伸作用下形成连续细长丝条的能力.
实质上是一个单轴拉伸流动的流变学问题.
有良好的可纺性是保证纺丝过程持续不断的先决条件 可纺性的评定：
❖ α/η ↓(α↓ ，η↑ 或T ↓)
❖ R0 ↑、 V0 ↑ 液滴型
漫流型
例：纯壳聚糖溶液，很难通过增加溶液浓度（实际提高粘度)而使α/η ↓ ,因 此很难进行静电纺丝.
以乙酸/水为溶剂，添加表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS),通过静电纺丝
制得了纯壳聚糖纳米纤维.
❖ 表 SDS对壳聚糖(3 wt%)纺丝溶液性质的影响
根据έ的不同，纺丝线可分成三个区域 :
挤出胀大区:沿纺程Vx减小,
dv x 0 dx
d=dmax时，
dv x dx
0
形变（细化）区：
Ⅱa ： Ⅱb：
dvx dx
0,
d2vx dx2
0
dvx 0,d2vx 0 dx dx2
固化丝条运动区：Vx=K，d=K
图 纺丝过程中拉伸应变速率分布的示意图
图 聚合物在等温纺丝条件下的平均轴向速度
《合成纤维》教学课件
8%~9%
干喷湿纺
11
3.1 芳香族聚酰胺纤维
PPTA纤维的优点 PPTA纤维的优点
• 高拉伸强度、高拉伸模量、低密度、优良吸能性和减震 、耐磨、耐冲击、抗疲劳、尺寸稳定等优异的力学和动 态性能； • 良好的耐化学腐蚀性； • 高耐热、低膨胀、低导热、不燃、不熔等突出的热性能 ； • 优良的介电性能。
进 一 步 改 性
CO O B CO COOCH2CH2O
CO
O B CO
COOCH2CH2O E 第三单体
17
合成原料：芳香族二元酚、二元酸、 合成原料：芳香族二元酚、二元酸、羟基酸
3.2芳香族聚酯纤维 芳香族聚酯纤维
例如美国金刚砂和日本住友化学公司开发的Ekonol，分 子中引入联苯结构 联苯结构，纤维强度为4.1GPa，模量134GPa。 联苯结构 存在问题：①产业化产品不多 ②纺丝采用熔融液晶成 存在问题： 形，初生丝力学性能较低，要经过长时间的热处理， 纤维性能才能上升，因此能耗大，生产效率低。 。
PPTA纤维具有高强度、高模量、高耐热 性，但其液晶纺丝技术复杂、价格太高 采用酯基取代酰胺基， 采用酯基取代酰胺基，制备芳香族聚酯结 采用熔体纺丝取代液晶纺丝？ 构，采用熔体纺丝取代液晶纺丝？ 最 简 单 结 构 聚对羟基苯甲酸 聚对苯撑对苯二甲酸 酯
O CO n
O
O CO
CO n
但化学结构刚性太强，不仅熔融温度比分解温度高， 但化学结构刚性太强，不仅熔融温度比分解温度高， 而且也不溶解于强酸之类溶剂中，只能烧结成形。 而且也不溶解于强酸之类溶剂中，只能烧结成形。
16
3.2芳香族聚酯纤维 芳香族聚酯纤维
熔融纺丝
降低刚性—— 用共聚方法导入不规整分子基 团或柔性基团？ DuPont公司提出 公司提出PET与对羟基苯甲酸共聚，得到 与对羟基苯甲酸共聚， 公司提出 与对羟基苯甲酸共聚 得到X7G纤维 纤维(1976) ，熔点显著降低，但其强度和模量不太高 熔点显著降低， 纤维
化学纤维成型加工过程-学生作品.
01 基础阶段
02 成型阶段
03 后成型阶段
（一）基础阶段
• 1.原料制备
• 高分子化合物的合成（聚合）或天然高分子化合物的化 学、物理处理和机械加工
• 2.纺前准备
• 纺丝熔体或纺丝溶液的制备 • 一步法/两步法
（二）成型阶段
• 熔体纺丝
• 溶液纺丝
• 干热定型 •上油 •水洗等
化学纤维成型加工过程基础阶段基础阶段01成型阶段成型阶段02后成型阶段后成型阶段03cont高分子化合物的合成聚合或天然高分子化合物的化学物理处理和机械加工一步法两步法二成型阶段湿法纺丝三后成型阶段??拉伸拉伸??热定型热定型??上油上油??水洗等水洗等
化学纤维成型加工过程
14高分子 贾玉娇
CONTENTS
02 成型阶段
03 后成型阶段
（一）基础阶段
• 1.原料制备
• 高分子化合物的合成（聚合）或天然高分子化合物的化 学、物理处理和机械加工
• 2.纺前准备
• 纺丝熔体或纺丝溶液的制备 • 一步法/两步法
（二）成型阶段
• 熔体纺丝
• 溶液纺丝
• 干热定型 •上油 •水洗等
化学纤维成型加工过程基础阶段基础阶段01成型阶段成型阶段02后成型阶段后成型阶段03cont高分子化合物的合成聚合或天然高分子化合物的化学物理处理和机械加工一步法两步法二成型阶段湿法纺丝三后成型阶段??拉伸拉伸??热定型热定型??上油上油??水洗等水洗等
化学纤维成型加工过程
14高分子 贾玉娇
CONTENTS
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8.1、概述
1924年 德国P. H. 赫尔曼（Herrmann）和W. 黑内尔 （Hahnel）最先研究成功维纶(聚乙烯醇纤维)，在20世纪 30年代制成纤维，称为津托菲尔（Synthofil）。由于它溶 解于水而不能作为纺织纤维，主要用作外科的手术缝线。 直至1939年，日本京都大学樱田一郎等人研究成功聚乙烯 醇的热处理和缩醛化方法，使维纶成为耐热水性良好的纤 维，并于1940年6月正式投入工业化生产。
8.2、纺丝液的制备
切片纺丝熔体的制备包括切片干燥和熔融两个过程。
切片干燥目的是去除水分防止造成纺丝断头率。
但是聚酯切片在干燥前是无定形态，软化点低，若干燥时 温度突然升高会使切片粘连。
如果在120℃对切片进行预结晶，当其结晶度达到25%以上 时进入干燥塔，切片就不会发生粘连。因此聚酯事先进行预结 晶。 切片熔融是在螺杆挤出机中完成的，这一过程同塑料在挤 出机中的熔融过程是一样的。
纺丝细流的冷却及固化过程
熔法纺丝：熔体细流与周围介质的热交换而冷却固化形成 初生纤维，主要是传热过程。 湿法纺丝：主要通过双扩散，把非挥发性的溶剂带走，主 要发生传质过程，使细流成为初生纤维。
8.1、概述
1833年 法国药物化学家泰奥菲尔· 朱尔· 佩卢兹（Theophile Jules Pelouze）和亨利.布拉康纳特（Henri Braconnot）首先 研制成功硝酸纤维素。 1847年，德国人克里斯琴· 弗里德里斯.申拜恩（Christian Friedrich Schonbein）研制成火棉后，硝酸纤维素才投入工 业生产。 1878年，法国化学家德贝尔尼戈.夏尔多内（Bemigaud Chardonner）开始进行人造纤维的研究，于1884年第一次成 功地取得了由硝酸纤维素制造人造纤维的专利权，后又经多 年的研究，解决了人造纤维的易燃问题。他于1891年在贝桑 松（Besanaon）建立了世界上第一家人造丝厂
8.3、合成纤维成型原理
喷丝头的形状一般为帽子形、圆板形或瓦楞形，面上有 许多大小一致的孔眼。 喷丝头、分配板和过滤材料等合在一起组成喷丝头组件。 分配板把溶液或熔体均匀地分散到许多细小的孔中。
滤料用来过滤渣滓。
组件中以喷丝头最为重要，直接影响成品丝的质量。
8.3、合成纤维成型原理
根据纺丝方法的不同喷丝头分为熔纺、湿纺和干纺三种。
8.1、概述
科技的高速发展 ＋ 人们对衣着的更高要求→各种高性能纤 维
手段：
新型纤维开发、传统化学纤维物理变性或化学变性→
差别化纤维
高科技纤维
（功能性纤维、高性能纤维和环保纤维）
8.1、概述
成纤高聚物的性质 1、成纤高聚物必须是线型的能够伸直的的分子，支链尽可能 少，没有庞大的侧基，大分子之间没有化学键 2、聚合物分子之间有适当的相互作用力，或具有一定规律性 的化学结构和空间结构 3、聚合物应具有适当高的平均分子量和比较窄的的分子量分 布 4、聚合物应具有一定的热稳定性，其熔点或软化点应比允许 使用温度高得多 此外还应该具有：染色性、吸附性、耐热性、耐水性等。
8.1、概述
聚合物的可纺性 所谓可纺性指能形成纤维，即适合于制造纤维的意思。 某种流体在单轴拉伸应力的状态下能大幅度的出现不可 逆伸长形变，这种流体即为可纺。 理解:
可纺性是指流体承受稳定的拉伸操作所具有的形变能力， 即流体在拉伸作用下形成细长丝条的能力。
聚合物的可纺性是指材料经成型加工为连续的固态纤维 的能力。
无论是什么方法的纺丝，纺丝细流的形成都是纺丝原液 经过计量泵，以一定的速度和压力被泵送到纺丝头的小孔中 （喷丝板），在小孔中流动并挤出形成纤维细流，然后再冷 却固化定型。 关键：成型和冷却定型。
8.3、合成纤维成型原理
纺丝细流的形成 纺丝细流是纺丝原液在喷丝孔中形成的。 喷丝头，也称为纺丝头，是纤维纺丝的精密机件。 一般的喷丝孔的长径比1.3，且为圆形，孔径很小，剪切 很高。 纺丝原液在喷丝孔中的流动与前述的聚合物流体在圆管 中的流动是一样的。
8.1、概述
1935年 W. H. 卡罗瑟斯又用己二胺、己二酸合成聚酰胺66，两 年后又发明了用熔融法制造聚酰胺66纤维的技术，商品名为尼龙 （Nylon），1938年公开发表专利，并正式投人工业化生产。同 年，德国的P．施拉克发明了聚酰胺6制造技术，并于1940年1月 开始工业化生产。 1938年 美国杜邦公司工程师罗伊· 普隆克特（Roy. J. Plunkett） 偶然发现了四氟乙烯聚合物，英国称之为氟纶（Fluon），法国 称为特氟隆（Teflon）。 特氟隆于1939年获得专利，于1954年开始进行商业性生产。 1941年 英国的J. R. 温菲尔德（Winfield）和J. T. 迪克森 （Dickson）以对苯二甲酸和乙二醇为原料在实验室内首先研究 成功聚酯纤维，命名为特丽纶（Terylene），1950年开始工业化 生产。 1953年，美国开始生产商品名为达可纶（Dacron）的聚酯纤维。
8.2、纺丝液的制备
1、成纤聚合物的溶解 溶解机理：先溶胀，后溶解。 溶剂的要求：良好的溶解性 适宜的沸点 足够的稳定性 安全 通常，用于湿法纺丝的纺丝溶液浓度为12～25％，用 于干法纺丝的纺丝溶液浓度则高一些，一般在25～35％之 间。
8.2、纺丝液的制备
2、纺丝溶液的混合、过滤和脱泡
8.3、合成纤维成型原理
8.1、概述
化学纤维经过化学处理加工而制成的纤维。可分为人造纤维 （再生纤维），合成纤维和无机纤维 人造纤维：用含有天然纤维或蛋白纤维的物质，如木材、甘 蔗、芦苇、大豆蛋白质纤维等及其他失去纺织加工价值的纤维原 料，经过化学加工后制成的纺织纤维。主要用于纺织的人造纤维 有：黏胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维。 合成纤维的化学组成和天然纤维完全不同，是从一些本身并不 含有纤维素或蛋白质的物质如石油、煤、天然气、石灰石或农副 产品，先合成，再用化学合成与机械加工的方法制成纤维。如涤 纶、锦纶、维纶、腈纶、丙纶、氯纶、氨纶等。 无机纤维是以天然无机物或含碳高聚物纤维为原料，经人工抽 丝或直接碳化制成。包括玻璃纤维，金属纤维和碳纤维。
纺丝方法和过程
是采用溶剂和聚合物的溶解配成浓溶液作为纺丝原液 进行的纺丝。 主要用于分解温度低于成型温度的聚合物，如聚丙烯 腈，或者特殊要求的。 分为：干法纺丝和湿法纺丝。
8.1、概述
干法纺丝：
纺丝方法和过程
8.1、概述
湿法纺丝：
纺丝方法和过程
8.1、概述
纺丝方法和过程
8.2、纺丝液的制备
一、纺丝熔体的制备 直接纺丝：聚合反应后的聚合物熔体直接纺丝 切片纺丝：聚合物切片经干燥、熔融制成纺丝液后纺丝
熔纺喷丝头一般为圆板形，故又称喷丝板，也有长方形的。
圆形喷丝板用耐高温的不锈钢制成，结构简单，制造方便。 供熔纺用的喷丝板上孔径，与纤维品种和纺丝条件有关，一般 直径为0.2～0.5mm。 纺长丝孔数一般为几十孔，棕丝一个孔，纺短纤维孔数一 般多达400～2000。
8.3、合成纤维成型原理
湿法喷丝头主要为帽子形、又称喷丝帽，也有圆盘形 和板形（瓦楞形），用耐腐蚀性强的金铂合金或钛、铌、 钽、不锈钢等金属制成。
纺丝细流的冷却及固化过程 纺丝细流的冷却固化过程是指细流在降温或脱除溶剂后 细流的形状固定阶段。 这一个过程同时还受到一定的拉伸，其外形及形态发生 变化，此时的纤维称为初生纤维(具有一定的初步结构和性能) 纺丝（熔体纺丝和溶液纺丝）过程中，细流冷却固化的 本质就是传热和传质过程。
8.3、合成纤维成型原理
纺制长丝时采用孔数较少的喷丝帽；
纺短纤维时则需采用大面积多孔喷丝头，孔数可达2～ 15万之多；由于孔数甚多，可以采用组合形式分成若干个 喷丝头，配在同一块不锈钢底板上。 湿纺喷丝头的孔径比熔纺喷丝板的孔径小，孔径一般为 0.05～0.1mm。
8.3、合成纤维成型原理
常用的干纺喷丝头（板）有帽形和圆形两种，孔径为0.07～ 0.16mm，孔数为300～1200，由不锈钢或特种合金钢制成。
8.1、概述
1928年 英国皇家化学工业公司（ICI）经过一系列的研究， 用高压法制成乙烯聚合物，于1933年合成了一种高分子化合物。 1928年起，美国化学家华莱士.休谟.卡罗瑟斯（Wallace Hume Carothers）在杜邦公司实验室主持一项高分子研究， 用聚合的方法测定了高分子量物质的结构和组成，这一研究导 致他在1930年发明了聚酰胺，从而奠定了合成纤维工业的基础。 1931年 德国教授克拉特（Klatte）申请了制造聚氯乙烯的第 一个专利。自1931年起，法尔本（I. G. Farben）公司重新利 用克拉特的专利，试制出普克纤维。1941年，法国人雅克· 科 比埃（Jacques Corbiere）在罗达西塔（Rhodiaceta）工厂生 产聚氯乙烯，法国商品名为罗维尔（Rhovyl）。
8.1、概述
聚合物的可纺性
作为纺丝体，必须在纺丝的条件下具有足够的热稳定性 和化学稳定性，在形成丝条后容易转化成固态，且固化的丝 条经过适当的处理后，具有必要的物理力学性质。
所以可纺性.1、概述
熔融纺丝（熔法纺丝）
纺丝方法和过程
8.1、概述
溶液纺丝
8.1、概述
1869年 法国巴黎大学医学博士、化学实验室副主任保罗.舒 曾贝尔热（Paul Schutzenberger）让醋酐与纤维素发生作用， 制成了醋酸纤维素。 1884年，英国人查尔斯.克劳斯（Charles. F. Cross）和爱德 华.贝文（Edttard. J. Bet an）申请了第一个醋酯纤维的工业 生产专利。1921年，贝文为一种醋酯人造纤维的制造方法申 请了专利，这种人造丝在法国称为罗达丝（Rhodia）。 1890年 法国L. H. 德佩西发明了铜氨法人造丝（铜氨纤维） 生产工艺，1891年工业化生产。 1891年 英国Cross、Beran、Beadle三人发明粘胶纤维， 1904年工业化生产