纤维化学与物理课件第三节 聚酰胺(锦纶)纤维

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聚酰胺的聚集态结构与涤纶相似，都是折叠链和伸直链晶体共存的体系。 从结构上分析即可看出锦纶分子较涤纶分子容易结晶，一般速度纺丝的初 生涤纶是无定形的，而聚酰胺66在纺丝过程中即结晶。聚己二酰己二胺的 晶态结构有两种形式：型和型。其分子链在晶体中具有完全伸展的平面 锯齿形构象。氢键将这些分子固定形成片，这些片的简单堆砌就形成了 结构的三斜晶胞。由于氢键作用的不同，聚己内酰胺的晶态结构比较复杂 ，有型(假六方晶系)；型(六方晶系)；型(单斜晶系)。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。 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，取向性较低。锦纶的结晶度约为50％-60％， 甚至高达70％。
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纤维化学与物理课件第三节 聚酰胺 （锦纶）纤维
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❖聚酰胺纤维具有一系列优良性能，如
✓ 其耐磨性居纺织纤维中最好的； ✓ 断裂强度较高；回弹性和耐疲劳性优良； ✓ 聚酰胺纤维比重小，是除乙纶和丙纶外的最轻的纤维； ✓ 吸湿性低于天然纤维和再生纤维，但在合成纤维中其吸湿性仅决于维纶； ✓ 染色性能好等。 ❖聚酰胺纤维也有一些缺点，如
三 聚丙烯腈纤维的结构特征
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1.化学组成
由于均聚丙烯腈制得的聚丙烯腈纤维不易染色，手感及弹性都较差，还常
呈现脆性，不适应纺织加工和服用的要求，为了改善纤维的性能，聚合时加
入少量其它单体。一般的成纤聚丙烯腈大多采用三元共聚体。
第一单体为丙烯腈称，它是聚丙烯腈纤维的主体，对纤维的许多化学 、物理及机械性能起着主要的作用； 第二单体为结构单体，加入量为5％-10%。通常选用含酯基的乙烯基 单体，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或醋酸乙烯酯等，这些单体的 取代基极性较氰基弱，基团体积又大，可以减弱聚丙烯腈大分子间的 作用力，改善纤维的手感和弹性，克服纤维的脆性，也有利于染料分 子进入纤维内部； 第三单体又称染色单体，是使纤维引入具有染色性能的基团，改善纤 维的染色性能。一般选用可离子化的乙烯基单体，加入量约0.5%-3% 。
❖ NH(CH2)5 + H2N (CH2)5COOH → H2N (CH2)5CONH (CH2)5COOH
❖ NH(CH2)5C +
③大分子官能团之间的缩聚：
+
+ H2O
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结构特征
(1)分子结构 (2)形态结构和聚集态结构
❖ 锦纶是经过熔融纺丝制成的，在显微镜下观察的形态与 涤纶差不多，截面接近圆形，纵向无特殊结构。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。
因此用酸性染料在同一条件下染色，锦纶6容易染成浓色.
❖ （6）化学性能
第四节 聚丙烯腈(腈纶)纤维 dhu
一 概述
➢ 聚丙烯腈(PAN)纤维通常指含丙烯腈在85％以上的丙烯腈共聚物或均聚物纤 维，国内简称腈纶。丙烯腈的含量在35％-85％之间的共聚物纤维则称为改 性聚丙烯腈纤维或改性腈纶。
➢ 聚丙烯腈纤维具有许多优良性能，如纤维柔软，保暖性好，比重比羊毛小 （腈纶比重1.17，羊毛比重1.32），广泛地用于代替羊毛，制造膨体绒线、 腈纶毛毯、腈纶地毯，故有“合成羊毛”之称，特别是腈纶复合纤维的发展， 改进了纤维的弹性，增加了腈纶针织物的“三口”稳定性，在针织工业方面 的用途日益扩大。另外，聚丙烯腈纤维具有优异的耐光性和耐辐射性，但其 强度并不高，耐磨性和抗疲劳性也较差。随着合成纤维生产技术的不断发展， 各种改性聚丙烯腈纤维相继出现，如高收缩、抗起球、亲水、抗静电、阻燃 等品种均有商品生产，使之应用领域不断扩大。聚丙烯腈纤维的价格比涤纶 和锦纶低，这也促进了腈纶的发展。
3 聚酰胺纤维的主要性质
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(1)密度 (2)热性能
• 热转变点
• 耐热性
图6-5 聚酰胺6的氢键形成模型 (1)正平行(2)反平行
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(3)力学性能 (4)耐光性 (5)吸湿性与染色性能
锦纶大分子的两端含有氨基和羧基，在酸性介质中带有阳电荷 ，可用酸性染料染色，而在碱性介质中带有阴电荷，所以可用阳 离子染料染色。当然这些端基的数量受缩聚时分子量稳定剂的影 响。一般说来，以醋酸为分子量稳定剂，锦纶6大分子的氨基端基 数量为0.098毫克当量/克纤维，而锦纶66为0.04毫克当量/克纤维
✓ 耐光性较差，在长时间的日光或紫外光照射下，强度下降，颜色发黄； ✓ 聚酰胺纤维的耐热性也较差； ✓ 聚酰胺纤维的初始模量比其它大多数纤维都低，因此在使用过程中容易变形。
❖为了克服聚酰胺纤维的不足，可对聚酰胺纤维进行改性，开发聚酰胺纤维新 品种，目前已取得很大成效。通过改性制成的聚酰胺差别化纤维有：
（1）聚酰胺66的制备
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❖ ①聚酰胺66盐的制备：
▪ H2N (CH2)6NH2+HOOC(CH2)4COOH→
❖ ②聚酰胺66盐缩聚反应： ❖n
+（2n-1）H2O
（2）聚酰胺6的制备
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①己内酰胺水解开环，生成氨基己酸：
▪ NH(CH2)5CO+H2O H2N (CH2)5COOH ②氨基己酸与己内酰胺进行加聚反应，形成缩聚体：
✓ 可赋予织物特殊光泽、手感及弹性的异形截面纤维； ✓ 异收缩混纤丝和不同截面、不同线密度的混纤丝； ✓ 抗静电和导电纤维；高吸湿纤维； ✓ 耐光、耐热纤维；抗菌防臭纤维； ✓ 可改善“平点”效应的聚酰胺帘子线等。
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二、 聚酰胺66（锦纶66）和聚酰胺6（锦纶6）纤维dhu
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生产原理
（1）聚酰胺66的制备 （2）聚酰胺6的制备
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二 聚丙烯腈纤维的生产原理
➢ 目前我国腈纶生产是以硫氰酸钠水溶液为溶剂，聚合、纺丝连续进行 的湿纺工艺。
➢ 纺丝原液的组成为：硫氰酸钠浓度约44％，共聚物浓度12％-13％。 纺丝原液经脱泡、过滤，即可进行纺丝。从喷丝头挤压出来的纺丝液 细流进入凝固浴（组成为10％-12％硫氰酸钠水溶液，温度10℃12℃），以稀释纺丝液细流中的溶剂而使聚合物凝固成形，称为初生 纤维或初生丝。在后处理过程中长丝包括拉伸、水洗、上油、干燥、 热定形等，短纤维则在热定形后还要经卷曲、切断等工序。一般腈纶 多制成棉型、毛型或中长纤维。