浅谈对化学纤维的认识

浅谈对化学纤维的认识

班级：高分子材料1241

姓名：夏雨婷

学号：1213380129

日期：2014/6/7

目录

1 聚酰胺纤维的概述 (1)

1.1聚酰胺的介绍 (1)

1.1.1发展历史介绍 (1)

1.1.2聚酰胺纤维的定义 (1)

1.2聚酰胺纤维的应用种类 (2)

1.2.1聚酰胺种类 (2)

1.2.2纤维主品种 (2)

1.2.3棉纶品种 (3)

1.2.4聚酰胺纤维的应用 (3)

1.3聚酰胺的命名分类 (6)

1.4棉纶的性能及用途 (6)

1.4.1性能 (6)

1.4.2用途 (8)

2．聚酰胺纤维的工艺流程及流程图 (9)

2.1聚酰胺纤维的纺丝 (9)

2.1.1棉纶6纺前处理及切片干燥 (9)

2.1.2聚酰胺的纺丝特点 (9)

2.2聚酰胺工艺流程 (9)

2.2.1聚酰胺短纤维的后加工工艺流程 (9)

2.2.2聚酰胺长丝纤维的后加工工艺流程 (9)

2.2.3聚酰胺弹力丝的后加工工艺流程 (9)

2.2.4聚酰胺膨胀体长丝加工工艺流程 (10)

2.2.5聚酰胺BCT短纤维加工工艺流程 (10)

2.3聚酰胺的流程图 (10)

2.3.1聚酰胺短纤维流程图 (10)

2.3.2尼龙66长丝流程图 (10)

3.聚酰胺纤维的应用前景和发展 (10)

3.1改性尼龙发展趋势 (10)

3.2棉纶发展前景 (11)

4.结论 (12)

1 聚酰胺纤维的概述

1.1 聚酰胺的介绍

1.1.1发展历史介绍

聚酰胺纤维是世界上最早实现工业化生产的合成材料，也是化学纤维的主要品种之一。聚酰胺纤维，俗称耐纶,也称尼龙,中国称锦纶。聚酰胺纤维可以与棉、羊毛及其他纺织纤维混纺，以提高产品的强度和耐磨性。

棉纶是以聚酰胺为原料经熔融纺丝及后加工而制得得纤维。聚酰胺是由聚合物的单体己内酰胺或单体尼龙66盐经聚合、缩聚而成。棉纶是我国50年代末研究生产后命名的，国际上称为尼龙。棉纶品种较多，主要有棉纶6、棉纶66。

棉纶纤维是世界上最早投入工业化生产的合成纤维，棉纶66、棉纶6在1935年、1938年分别由美国、德国研究成功，四年后开始工业化生产。随后在70~80年代得到了迅速的发展，面前呈稳定增长趋势。2003年世界棉纶产量393万吨。

我国棉纶工业起步于20世纪50年代。1956年丛原民主德国引进尼龙6技术和设备，60年代建成了一批小型尼龙6工厂；70年代又引进了法国和日本的技术和设备，分别在辽阳和平顶山建设了具有一定规模的棉纶66长丝、帘子布工厂。80~90年代后，又新建和改造了一批棉纶纤维企业。目前我国棉纶产量已达到67万吨左右。

1.1.2聚酰胺纤维的定义

聚酰胺纤维是指其分子主链由酰胺键（-NHCO-）连接起来的一类合成纤维。各国的商品名称不同，我国称聚酰胺纤维为“棉纶”，美国称“尼龙”（Nylon），前苏联称“卡普隆”（Kapron），德国称“贝纶”（Perlon），日本称“阿米纶”（Amilan）等。

1.2聚酰胺纤维的应用种类

1.2.1聚酰胺种类

聚酰胺的品种很多，主要有PA6、PA66、PA11、PA12、PA610、PA612、PA1010、PA46、尼龙6T、尼龙9T和MXD6等。目前工业化生产及应用最广泛的仍以聚酰胺66和聚酰胺6为主，两者产量约占聚酰胺纤维的98%。聚酰胺66约占聚酰胺纤维总产量的69%。我国聚酰胺66的产量约占60%，聚酰胺6的产量约占40%左右。

聚酰胺一般可由氨基酸缩聚，内酰胺开环聚合或者由相应的二元酸与二元酰胺缩聚而成，属逐步聚合反应。

脂肪族聚酰胺

半芳香族聚酰胺

聚酰胺种类全芳香族聚酰胺

含杂环芳香族聚酰胺

脂环族聚酰胺

1.2.2纤维主品种

1.2.3棉纶品种

棉纶品种中，棉纶6、棉纶66是聚酰胺纤维的两个最主要、产量最大的品种，占棉纶的98%，我国棉纶66的产量占60%，棉纶6的产量占40%。

棉纶品种大体上可分为棉纶短纤维、棉纶长纤维丝。

普通型—棉型/毛型/地毯型/短绒型

短纤维

高拉伸（高强）

单丝/鬃丝/拉伸丝/工业丝

长丝

变形丝—假捻变形丝/空气变形丝

1.2.4聚酰胺纤维的应用

汽车

AUTOMOTIVE

家用电器HOUSEHOLD APPLIANCE

1.3聚酰胺的命名分类

（1）由内酰胺开环聚合的尼龙，称为尼龙n，简写为PAn。通式为：（-NH-（CH2）n-1-CO-）p

如ε-及内酰胺开环聚合得到的聚合物，称为PA6，ω-氨基十一酸合成的聚合物微PA11。

（2）由二元胺和二元酸缩聚得到的聚合物，称为尼龙mn，简写为PAmn，m为重复单元二元胺的碳原子数，n为重复单元中二元酸的碳原子数，通式为：（-NH-（CH2）-NH-CO-（CH2）n-2-CO-）p

如1,6-己二胺和1,6-己二酸缩聚所得聚合物称为PA66。1,4-丁二胺和1,6-己二酸缩聚得到的聚合物称为PA46。

（3）用重复的二胺或二酸的简称表示

如间苯二甲胺简称MXDA，间苯二甲胺与二酸合成的聚合物称为尼龙MXD6；对苯二甲酸英文名为Terephthalic Acid，己二胺和对苯二甲酸合成的聚合物称为6T，壬二胺和对苯二甲酸合成的聚合物称为9T。

（4）共聚尼龙是用上述方法命名的尼龙名称组合的，主要成分的尼龙名称放在前面。

如尼龙6和尼龙66的共聚尼龙称为6/66；若主要成分为尼龙66，则称为66/6。

1.4棉纶的性能及用途

1.4.1性能

（1）耐磨性：棉纶耐磨性强，聚合成纤维之首，比棉花高10倍，比羊毛高20倍，最适合做袜子、绳索等。

（2）强度：棉纶强度高于天然纤维，比棉花高1~2倍，比羊毛高4~5倍，适于做轮胎帘子线、绳索等。

（3）弹性：棉纶弹性高，耐多次变形和疲劳性接近涤纶，比棉花高7~8倍。（4）吸湿性：棉纶有良好的吸湿性，染色性能较好，可使用酸性染料、分散染料

等染色。

（5）密度：十六大纶（涤、棉、腈、丙、维、氯纶）中除丙纶、腈纶外最轻的一种，比棉花轻35%，比粘胶纤维25%，用同样重量的纤维可织出较多的织品。

（6）化学稳定性：有良好的耐蛀、耐腐蚀性能。一般条件下，棉纶能耐乙醚、碱液、肥皂液等的侵蚀，同时也不怕蛀虫。

（7）吸湿性差和染色性：棉纶的缺点之一是吸湿性差（但优于涤纶），经摩擦后易产生静电现象，吸附灰尘，并且易铲铲“小球”、勾丝等弊病，影响外观。但其组织易洗快干。棉纶的染色性较好，可用酸性染料、分散性染料染色。

（8）耐光性和耐热性:棉纶的耐热性与耐光性均不及涤纶，其熨烫温度应控制在140摄氏度以下。

棉纶的主要缺点是：耐热性、耐光性较差；在日光中长期暴露，强度下降，纤维变黄。

棉纶66、棉纶6性能基本相似。棉纶6可染性优于棉纶66。因而有各自的应用领域。

玻璃纤维增强PA

在PA 加入30% 的玻璃纤维，PA 的力学性能、尺寸稳定性、耐热性、耐老化性能有

有明显提高，耐疲强度是未增强的2.5 倍。玻璃纤维增强PA 的成型工艺与未增强时大致相同，但因流动较增强前差，所以注射压力和注射速度要适当提高，机筒温度提高10-40℃。由于玻纤在注塑过程中会沿流动方向取向，引起力学性能和收缩率在取向方向上增强，导致制品变形翘曲，因此，模具设计时，浇口的位置、形状要合理，工艺上可以提高模具的温度，制品取出后放入热水中让其缓慢冷却。另外，加入玻纤的比例越大，其对注塑机的塑化元件的磨损越大，最好是采用双金属螺杆、机筒。

阻燃PA

由于在PA中加入了阻燃剂，大部分阻燃剂在高温下易分解，释放出酸性物质，对金属具有腐蚀作用，因此，塑化元件（螺杆、过胶头、过胶圈、过胶垫圈、法兰等）需镀硬铬处理。工艺方面，尽量控制机筒温度不能过高，注射速度不能太快，以避免因胶料温度过高而分解引起制品变色和力学性能下降。

透明PA

具有良好的拉伸强度、耐冲击强度、刚性、耐磨性、耐化学性、表面硬度等性能，透光率高，与光学玻璃相近，加工温度为300--315 ℃，成型加工时，需严格控制

机筒温度，熔体温度太高会因降解而导致制品变色，温度太低会因塑化不良而影响制品的透明度。模具温度尽量取低些，模具温度高会因结晶而使制品的透明度降低。耐候PA

在PA 中加入了碳黑等吸收紫外线的助剂，这些对PA的自润滑性和对金属的磨损大大增强，成型加工时会影响下料和磨损机件。因此，需要采用进料能力强及耐磨性高的螺杆、机筒、过胶头、过胶圈、过胶垫圈组合。聚酰胺分子链上的重复结构单无是酰胺基的一类聚合物。

1.4.2用途

民用丝

棉纶装饰用丝

工业用丝

（1）民用丝

由于棉纶具有良好的弹性、强力、耐磨、易染色等性能，大量用于服装、袜子、床上用品以及箱包、袋、伞、绳等物品。在这一领域中，棉纶6占70%左右，棉纶66占30%左右。由于棉纶66具有高强力、高耐磨性能，因而在制作箱包、地毯、绳、袋、伞等物品要优于棉纶6。

（2）装饰用丝

棉纶主要用于窗帘布、家居装饰和地毯。由于棉纶膨胀纱具有三维卷曲特性，因此回弹和蓬松性好、抗倒伏性好、染色性好。纤维还可以制成阻燃、抗静电、抗菌等材料。加工簇绒地毯较美观、厚实、丰满、脚感舒适，可与纯羊毛地毯媲美，丙纶地毯无法与之相比。

（3）工业用丝

棉纶主要用于轮胎帘子线、传送带、安全带、造纸用毛毯、工业用呢毯，以及渔网、绳索等。随着汽车工业的发展，轮胎帘子线将会有更大的需求空间。

2．聚酰胺纤维的工艺流程及流程图

2.1聚酰胺纤维的纺丝

2.1.1棉纶6纺前处理及切片干燥

（1）直接纺丝纺前脱单体

为了实施连续聚合直接纺丝，纺前可以设置单体抽吸装置。去除熔体中大部分单体以后，再送去纺丝，以保证纺丝过程的正常进行和纤维质量。

（2）切片纺丝-切片萃取

萃取过程是水分子不断渗透到切片内部，低分子物质不断从切片中扩散出来并溶解在热水中的过程。萃取后切片中的低分子无含量可下降到1.5%~2.0%，达到纺丝要求。

（3）切片干燥

2.1.2聚酰胺的纺丝特点

（1）纺丝温度、速度和冷却成型条件

（2）取向丝的取向度及卷绕张力

（3）纺丝速度对卷绕丝结构和性能的影响

2.2聚酰胺工艺流程

2.2.1聚酰胺短纤维的后加工工艺流程

集束→拉伸→洗涤→上油→卷曲→切断→开毛→干燥定型→打包

2.2.2聚酰胺长丝纤维的后加工工艺流程

POY丝筒→导丝器→喂入罗拉→热盘→热板→拉伸盘→钢丝圈→环锭加捻→卷绕筒管→DT丝

2.2.3聚酰胺弹力丝的后加工工艺流程

拉伸丝→加捻、热定型和解捻络筒

→合股并捻→上油→

预取向丝→内拉伸加捻、热定型和解捻倒框成绞

→整理包装→成品

→放置平衡

2.2.4聚酰胺膨胀体长丝加工工艺流程

纺丝→热拉伸→热喷气变形→空气冷却→卷绕→变形地毯长丝筒子

2.2.5聚酰胺BCT短纤维加工工艺流程

纺丝→热拉伸→热喷气变形→空气冷却→切断→打包→BCF短纤维

2.3聚酰胺的流程图

2.3.1聚酰胺短纤维流程图

打包

纺丝

2.3.2尼龙66长丝流程图

尼龙66铸带/切粒机→切片

溶解锅→预缩聚反应器→后缩聚反应器→

纺丝机→纤维

3.聚酰胺纤维的应用前景和发展

3.1改性尼龙发展趋势

尼龙作为工程塑料中最大最重要的品种，具有很强的生命力，主要在于它改性后实现高性能化，其次是汽车、电器、通讯、电子、机械等产业自身对产品高性能的要求越来越强烈，相关产业的飞速发展，促进了工程塑料高性能化的进程，改性尼龙未来发展趋势如下。

①高强度高刚性尼龙的市场需求量越来越大，新的增强材料如无机晶须增强、碳纤维增强PA将成为重要的品种，主要是用于汽车发动机部件，机械部件以及航空设备部件。

②尼龙合金化将成为改性工程塑料发展的主流。尼龙合金化是实现尼龙高性能的重要途径，也是制造尼龙专用料、提高尼龙性能的主要手段。通过掺混其他高聚物，来改善尼龙的吸水性，提高制品的尺寸稳定性，以及低温脆性、耐热性和耐磨性。从而，适用车种不同要求的用途。

③纳米尼龙的制造技术与应用将得到迅速发展。纳米尼龙的优点在于其热性能、力学性能、阻燃性、阻隔性比纯尼龙高，而制造成本与普通尼龙相当。因而，具有很大的竞争力。

④用于电子、电气、电器的阻燃尼龙与日俱增，绿色化阻燃尼龙越来越受到市场的重视。

⑤抗静电、导电尼龙以及磁性尼龙将成为电子设备、矿山机械、纺织机械的首选材料。

⑥加工助剂的研究与应用，将推动改性尼龙的功能化、高性能化的进程。

⑦综合技术的应用，产品的精细化是推动其产业发展的动力。

3.2棉纶发展前景

世界棉纶总量居合成纤维第二位，目前棉纶产量在393万吨左右，我国棉纶产量67万吨左右。国内棉纶在过去十年中占合成纤维比例一直在5%~10%左右，估计这一比例在本世纪初期将不会有较大变化。2005年棉纶需求为70吨以上。

国外棉纶消费在20世纪80年代后，已从服用转为工业、产业用为主，其中发达国家在消费结构上的顺序为：工程塑料、装饰用簇绒地毯、工业用丝及帘子线，最后为服用的细旦丝。根据我国国情分析，21世纪国内消费结构以装饰用BCF膨体纱、工业用丝及汽车帘子线为主，随着人们生活水平的提高，民用棉纶丝、无纺布等针织织物仍会保持平衡增长势头。

目前，国内棉纶纺丝规模不论是长丝、短丝，还是帘子线，在万吨级以上的只占10%左右，技术落后的小聚合、普通纺、小卷装等仍占一定比例，已无法适应先进的喷水织机需求；棉纶生产所用的合成纤维单体原料，虽然引进了几套大型生产装置，但由于工艺流程复杂，副产品难以有效利用，因而在建设的同时，就要开始进行技术改造。所以在21世纪，首先要采用先进的工艺技术，加大集中缩聚生产规模，成

为原料生产基地，为纺丝提供充足的PA切片；加大高速纺丝生产比例；在扩大连续聚规模的同时，也要有一定比例的间歇缩聚规模，为棉纶生产提供更多的特殊品种原料。在今后建设单体原料生产基地时，要选用先进的工艺路线，如丁二烯法生产路线。我国棉纶服装、衬里等占有一定的出口比例，要发挥这一优势，提高织物的上、下游生产技术，加大联产规模，生产出高档次的出口产品，，占领国际市场。纵观棉纶发展前景，是仅次于涤纶品种的合成纤维，因此占有极其重要的位置。在稳定增长民用丝的前提下，加大工业用丝和产业应用领域的开发，是21世纪棉纶发展的重点。

4.结论

人们对尼龙并不陌生，在日常生活中尼龙制品比比皆是，但是知道它历史的人就很少了。尼龙是世界上首先研制出的一种合成纤维。

尼龙的合成奠定了合成纤维工业的基础，尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新。用这种纤维织成的尼龙丝袜既透明又比丝袜耐穿，1939年10目24日杜邦在总部所在地公开销售尼龙丝长袜时引起轰动，被视为珍奇之物争相抢购。很多底层女人因为买不到丝袜，只好用笔在腿上绘出纹路，冒充丝袜。人们曾用“象蛛丝一样细，象钢丝一样强，象绢丝一样美”的词句来赞誉这种纤维，到1940年5月，尼龙纤维织品的销售遍及美国各地。

从第二次世界大战爆发直到1945年，尼龙工业被转向制降落伞、飞机轮胎帘子布、军服等军工产品。由于尼龙的特性和广泛的用途，第二次世界大战后发展非常迅速，尼龙的各种产品从丝袜、衣服到地毯、绳索、渔网等，以难以计数的方式出现。尼龙是三大合成纤维之一。

尼龙（英语Nylon）是一种人造的高分子聚合物。1935年2月28日杜邦公司的华莱士·卡卡罗瑟斯在美国威尔明顿发明了这种塑料。1938年尼龙正式上市，最早的尼龙制品是尼龙制的牙刷的刷子（1938年2月24日开始出售）和妇女穿的尼龙袜（1940年5月15日上市）。今天，尼龙纤维是多种人造纤维的原材料。硬的尼龙被用在建筑业中。用尼龙制成的热气球，可以做得很大。

尼龙这个词虽然非常普及，但从未被用做商标或受到商标保护。

第二次世界大战期间盟军使用尼龙做的降落伞（此前一般用亚洲丝绸制作），此外轮胎、帐篷、绳索等其它军事物资也用尼龙制造。它甚至被用来制造印刷美国货币的纸。战争开始时棉花占纤维原料的80%，其它20%主要是木纤维。1945年8月时，棉花的比例降低到75%，而人造纤维的比例已上升到25%。

由于尼龙具有很多的特性，因此，在汽车、电气设备、机械部构：、交通器材、纺织、造纸机械等方面得到广泛应用。

随着汽车的小型化、电子电气设备的高性能化、机械设备轻量化的进程加快，对尼龙的需求将更高更大。特别是尼龙作为结构性材料，对其强度、耐热性、耐寒性等方面提出了很高的要求。尼龙的固有缺点也是限制其应用的重要因素，特别是对于PA6、PA66两大品种来说，与PA46、PAl2等品种比具有很强的价格优势，虽某些性能不能满足相关行业发展的要求。因此，必须针对某一应用领域，通过改性，提高其某些性能，来扩大其应用领域。

尼龙改性的目的在于：

（1）改善PA的吸水性，提高制品的尺寸稳定性。

（2）提高PA的阻燃性。

（3）提高PA的机械性能强度。

（4）提高PA的抗低温脆性，改善其耐候性。

（5）提高PA的耐磨性，延长制品使用寿命。

（6）提高PA的抗静电性能，适应矿山适使用要求。

（7）降低PA成本，提高产品竞争力。

（8）提高PA的耐热性。

尼龙作为工程塑料中最大最重要的品种，具有很强的生命力，主要在于它改性后实现高性能化，其次是汽车、电器、通讯、电子、机械等产业自身对产品高性能的要求越来越强烈，相关产业的飞速发展，促进了工程塑料高性能化的进程，改性尼龙未来发展趋势：

（1）高强度、高刚性尼龙的市场需求量越来越大，主要是用于汽车发动机部件，机械部件。

（2）尼龙合金化将成为改性工程塑料发展的主流，尼龙合金化是实现尼龙高性能的重要途径。也是制造尼龙专用料，提高尼龙性能的主要手段。通过搀和其他高聚物，来改善尼龙的吸水性，制品的尺寸稳定性，以及低温脆弱，提高尼龙的耐热性，耐磨性。从而，适于各种不同要求的用途。

（3）纳米尼龙的制造技术与应用将得到迅速发展。纳米尼龙的优点在于其热性能，力学性能比纯尼龙高，而产生成本与普通尼龙相当。因而，具有很大的竞争力。

（4）用于电子、电气、电器的阻燃尼龙与日俱增，绿色化阻燃尼龙越来越受到市场的重视。

增强改性聚酰胺：

（1）玻璃纤维增强

（2）玻璃微珠增强

（3）竹纤维增强

从以上综述可以看出，聚酰胺改性技术领域的研究有了较大的发展，但大都停留

在试验阶段，与此同时，可以付诸实际应用为数不多，因此，继续坚持并不断深化与聚酰胺改性相关的化学基础研究，拓展已有的应用研究是未来聚酰胺改性研究的主要内容。