第四章 化学纤维

类型：并列型、皮芯型和海岛型等
裂膜成纤法
定义：将高聚物先制成薄膜，然后经机械加工 方式制得纤维
割裂纤维(扁丝）：将薄膜切割成一定宽度的条 带，再拉伸数倍，并卷绕在筒子上得到 成品。
撕裂纤维：将薄膜沿纵向高度拉伸，使大分子 沿轴向充分取向，同时产生结晶，再用化学和 物理方法使结构松弛，并以机械作用撕裂成丝 状，然后加捻和卷曲获得成品。
概述

制造

成纤高聚物必须具备条件

线型的大分子结构

可熔性或可溶性
过大 过小 凝聚成型 良好的机械物理性能

适当的分子量


较好的分子凝聚能力

概述

制造

过程


纺丝液制备：熔体或溶液 纺丝成形：干法或湿法 后加工



集束 拉伸 上油 卷曲 定形 切断 打包
予纤维平滑柔软的手感，并使其湿度增加，相应改 善纤维的抗静电性能。上油后可降低纤维与纤维之 间及纤维与金属之间的摩擦，提高耐磨性，使加工 过程得以顺利进行。在合成纤维的生产中，要经过 两次或多次上油，不同品种和不同规格的纤维要求 采用不同的油剂。
后加工
（4）卷曲或加捻
• 长丝通过加捻使丝条具有一定的捻度增加单纤维

2、三醋酸酯纤维素+热水→二醋酸酯纤维素

二醋酸酯纤维素溶解在丙酮中制成纺丝液 干法纺丝制成二醋酸酯纤维
第三节 半合成纤维

一、醋酯纤维

（二）结构
结构 酯化度(%) 大分子的对称性和 规整性 聚合度 结晶度 二醋酯纤维 75-80 差 180-200 低 三醋酯纤维 93-100 好 280-300 高
大分子间要有足够的引力


成纤高聚物的大分子间要有足够的引力才 能纺丝成形 纤维的物理机械性能与大分子间的引力有 密切的关系
适当的分子量



分子量必须达到一定数量时才有形成纤维 的能力，成形条件取决于高聚物的分子量。 纤维的物理机械性能在很大程度上也和分 子量有关。 在一定范围内，分子量提高可以提高纤维 的强度，但分子量达到某一极限时，继续 提高时与纤维强力的关系不大。
普通 差别化：通过采用化学或物理等手段后，其结 构、形态等特性发生改变，从而具有了某种或 多种特殊功能的化学纤维。

化学短ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ维
类型
棉型 中长型 精纺 毛型 粗纺 64-76
长度(mm)
33-41(33、35、38、41) 45-76(45、51、60、65) 76-114
细度(dtex)
1.3-1.8

（一）制备 （二）结构与性能

二、再生蛋白质纤维 三、其他再生纤维
粘胶纤维

（一）制备
棉、麻和粘胶结构与性能比较*

（一）结构

1、大分子结构

（1）化学结构式：（C6H10O5)n
（2）聚合度(DP)：麻>棉>粘胶
（1）分子间作用力：范德华力和氢键

2、超分子结构

（2）结晶度：麻>棉>粘胶 （3）取向度：麻<棉<粘胶 （1）纵向 （2）截面
湿法纺丝
定义：将纺丝液从喷丝孔中挤出，在液体凝固
剂固化成丝 优点：纺丝速度低 缺点：喷丝孔数较多，最多可达50000孔 应用：粘胶、腈纶、维纶、氯纶
干法纺丝
定义：将纺丝液从喷丝孔中挤出，在热空气中
使溶剂迅速挥发而固化成丝 优点：纺丝速度较高，纺制较细的长丝 缺点：喷丝孔数较少，300～600孔 污染大 设备工艺复杂，成本高
第一节 化学纤维的制造概述

二、制造过程
3、纺丝成形 （2）方法
熔体纺丝 溶液纺丝：湿法纺丝和干法纺丝 有色纺丝 异形纤维纺丝 复合纤维纺丝 裂膜成纤法

熔体纺丝
定义：将纺丝熔体从喷丝孔中挤出，在周围空 气中冷却、固化成丝
优点：过程简单，纺丝速度高，污染小 缺点：喷丝孔数较少，长丝一般为几孔到几 十孔，短纤维一般为300～1000孔，最多 可达2200孔 应用：涤纶、锦纶、丙纶





一、涤纶 二、锦纶 三、丙纶 四、腈纶 五、维纶 六、氯纶 七、氨纶
合成纤维特点
1、光泽强 2、染色性、吸湿性差 3、易产生静电、易沾污 4、强度大、易起球 5、抗熔孔性差 6、不霉不蛀

一、涤纶Polyester (PET)

结构（聚对苯二甲酸乙二酯）

性能特点：良好的洗可穿性能
作业



1、简述化学纤维的分类。 2、棉型、毛型、中长型化纤的长度和细度的 一般范围为多少?分别用于什么纺纱系统? 3、成纤高聚物必须具备的条件有哪些?分别说 明为什么? 4、简述常见化纤纺丝方法及其特点。 5、化纤上油有何作用？为何要使化纤具有卷 曲？
第二节 再生纤维

一、再生纤维素纤维（粘胶）
应用：醋酯、维纶、氯纶、腈纶，但较少采用
有色纺丝
定义：在纺丝熔体或溶液中加入适当的着色
剂，经纺丝后直接制成有色纤维 特点：可提高染色牢度，降低染色成本， 减少污染环境
异形纤维纺丝
定义：用非圆形喷丝孔，制取各种不同截面形
状的异形纤维。 类型：三角形、Y形、星形和中空纤维等
复合纤维纺丝
定义：将两种或两种以上不同化学组成或不同 浓度的纺丝流体，同时通过一个具有特殊分配 系统的喷丝头而制得。在进入喷丝孔之前，两 种成分彼此分离，互不混合，在进入喷丝孔的 瞬间，两种液体接触，凝固粘合成一根丝条， 从而形成具有两种或两种以上不同组分的复合 纤维。


性能变化

光泽改善 弹性增加 吸湿和染色性提高 强度增大
棉纤维丝光处理前后形态
第三节 半合成纤维

一、醋酯纤维

（一）制备 （二）结构 （三）性能

二、聚乳酸纤维
第三节 半合成纤维

一、醋酯纤维

（一）制备

1、纤维素+醋酸酐→三醋酸酯纤维素

三醋酸酯纤维素溶解在二氯甲烷中制成纺丝液 干法纺丝制成三醋酸酯纤维
丝光棉


丝光：棉制品（纱线、织物）在紧张状态下，利用 18～25%碱液(NaOH或液氨)处理的过程。 结构变化


形态结构 截面：腰圆形→椭圆→圆形 纵向：天然转曲减少(80% →14.5%) 超分子结构
大分子间作用力减小(部分氢键被破坏） 结晶度下降(70%→50%) 取向度增加

3、形态结构

棉、麻和粘胶结构与性能比较*

（二）性能

1、相同点

易染色、吸湿、耐酸、易燃烧、易发霉、弹性差

2、不同点

染色性、吸湿性：粘胶>棉>麻 强度：麻>棉>粘胶（棉、麻湿强大于干强） 光泽：棉、麻暗淡，粘胶光泽强 手感：棉、粘胶柔软，麻粗硬
纤维素纤维大分子结构
结 构（C6H10O5)n 式
间的抱合力，提高纺丝加工质量。
• 短纤维是进行卷曲，以增加短纤维间及与棉、羊 毛混纺的抱合力，提高可纺性，改善织物弹性及 手感。
后加工
（5）干燥定形：消除纤维的内应力，提高纤维的尺寸
稳定性，并进一步改善其物理机械性能。热定型可 使拉伸、卷曲效果固定，并进一步提高纤维的纺织 性能和使用价值。 （6）切断：在切断机上将丝束切断成规定的长度 （7）打包：在打包机上打成包
第四章 化学纤维
化学纤维分类

一、按原料分
再生纤维 半合成纤维 合成纤维 无机纤维

化学纤维分类

二、按形态结构分

1、按长度
长丝 短纤


等长和不等长 棉型、毛型和中长型

2、按细度
粗特(0.11dtex以上） 细特(0.11dtex-0.44dtex） 超细特(0.44dtex以下）
1、成纤高聚物的提纯或聚合 2、纺丝流体的制备 3、纺丝成形 4、后加工

线性分子结构



高聚物按其分子形状可分为线型、支链型 和体型三种 线性高聚物具有一定溶解性能和熔融能力， 能溶解成溶液或熔融成熔体而制备成纺丝 流体 用于纺制化学纤维的高聚物必须是线型的 能伸直的分子，支链应尽可能少，没有庞 大的侧基

合成纤维

（五）维纶PVA(聚乙烯醇Polyvinyl alcohol)：吸湿性最好 （六）氯纶PVC(聚氯乙烯Polyvinyl chloride)：难燃纤维

（七）氨纶PU(聚氨酯Polyurethane)：弹性纤维
作业





1、何谓丝光处理？丝光处理后棉纤维的结 构与性能有何变化？ 2、比较棉、麻和粘胶的结构与性能。 3、比较羊毛和蚕丝的结构与性能。 4、棉织物水洗时，羊毛织物在热湿和机械 外力的作用下，以及涤纶织物在高温熨烫会 发生收缩，试解释三者的原因。 6、列举七大纶的中英文学名，英文缩写及 其最突出的特性。
丙纶
2、性能 （1）最大特点是比重最小； （2）具有较强的芯吸作用； （3）耐热性、耐光性和耐气候性差。

四、腈纶Polyacrylonitrile (PAN)

结构

性能特点：耐日光性和耐气候性最突出
腈纶
2、性能 （1）热导率低； （2）耐日光性和耐气候性最突出 （3）弹性不如羊毛；
第一节 化学纤维的制造概述

二、制造过程
2、纺丝流体的制备

熔融法：将分解温度高于熔点的成纤高聚物加 热熔融成纺丝熔体 溶解法：将分解温度低于熔点的成纤高聚物溶 解于适当的溶剂中制成纺丝液

第一节 化学纤维的制造概述

二、制造过程
3、纺丝成形 （1）定义：纺丝流体通过计量泵定量供给 喷丝头，使其从喷丝板的毛细孔中挤出， 再在适当的介质中固化成细丝(初生纤维) 的过程
第三节 半合成纤维

一、醋酯纤维

（三）性能
（1）手感平滑柔软，二醋纤有丝绸风格，三醋纤 风格像锦纶； （2）比重小于纤维素纤维，质量轻； （3）二醋纤、三醋纤回潮率6-7%和2.5-3.5% （4）二醋纤维强度比粘胶差，耐磨性差； （5）醋纤耐酸碱性不如纤维素

第四节 合成纤维
纺纱系统
棉纺 2.2-3.3
3.3-5.5
毛纺
第四章 化学纤维


第一节 第二节 第三节 第四节
化学纤维制造概述 再生纤维 半合成纤维 合成纤维
第一节 化学纤维的制造概述

一、成纤高聚物必须具备的条件
（1）线型分子结构 （2）大分子间要有足够的吸引力


（3）适当的分子量

二、制造过程

结构

性能特点：良好的耐磨性
锦纶


2、性能 （1）比重小于涤纶； （2）弹性好； （3）最突出的特性是耐磨性好； （4）耐碱不耐酸； （5）外观不如涤纶挺括； （6）耐热性不如涤纶； （7）耐光性差；
三、丙纶Polypropylene (PP)

结构

性能特点：密度小于水 零吸湿 具有较强的芯吸作用

化学纤维分类

二、按形态结构分

3、按截面形状
圆形纤维 异形纤维：用异形喷丝孔纺制的具有特殊横截面形状的 化学纤维 复合纤维：由两种或两种以上高聚物，或具有不同分子 量的同一高聚物经复合纺丝法制成的化学纤维


4、按光泽
有光纤维 半光纤维 无光纤维

化学纤维分类

三、按性能特点
涤纶

2、性能 （1）最大特点是具有优良的弹性和回复性； （2）可塑性好； （3）强度高，延伸性好，耐磨性好； （4）易洗快干，洗可穿性能好； （5）耐光性仅次于腈纶 （5）耐酸不耐碱的高温处理； （6）吸湿性差； （7）可仿真丝。
二、锦纶Polyamide (PA)
聚 棉：6000 ～ 11000 合 麻：>10000 度 粘胶：300～600
纤维素纤维超分子结构
纤维 分子间作用力 结晶度(%) 60～70 范德华力
取向度(°)
20～30 7～ 8
棉
麻
氢
键
>70
粘胶
30～40
>30
棉纤维纵横向形态
麻纤维纵横向形态
粘胶纵横向形态
纤维素纤维形态结构
纤 维
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，以便于后加
工。
后加工
（2）拉伸：使纤维中杂乱的分子能沿纤维轴向
有规则地定向排列。同时，可发生结晶或结晶
度和晶格结构的变化，从而使分子间作用力大
大加强，纤维的超分子结构进一步形成并趋于
完善，纤维强度提高。
后加工
（3）上油： 上油是使纤维表面覆盖上一层油膜，赋
细度
纵向形态
横截面形态
腰圆形 有中腔
细绒棉：17～19mm 棉 长绒棉：13～15mm 粗绒棉：20～27mm 苎 麻 亚 麻：20～45mm 麻：12～17mm
天然转曲
表面细孔 腰圆形(多角形)
横节竖纹 有中腔 锯齿形 皮芯结构
棉型：类似棉(1.67dtex) 粘 表面光滑 毛型：类似毛(3.3～7.7dtex) 胶 纵向沟槽 中长型：2.2～3.3dtex