第4章合成纤维概要
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第4章合成纤维概要
4.1.2 聚酯纤维
O
O
C
C OCH 2C H 2 O n
主要包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁 二醇酯（PBT）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）等纤维。
涤纶
➢涤纶，俗称的确良，是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）经
熔融纺丝制成的纤维；
➢相对分子量15000~22000；
O
O
C1 3 C NH
NH n
O C1
O 4 C N H
N Hn
➢芳纶1313耐高温性好，不会熔融；芳纶1414 强度高、
模量高又耐高温。
第4章合成纤维概要
4.2.1 芳香族聚酰胺纤维
结构与性能的差异
芳纶1313
分子结构中酰胺键与 苯环间位连接
间位苯环 的共价键内旋转 位能低，可旋转角度大
大分子是柔性链结构，在力学 性能上接近普通的柔性链纤维
PA4、PA6、PA66、PA610、PA7、PA10、PA1010、PA612、PA9、 PA10、PA6T、PA9T等。
➢PA与蚕丝（主要成分氨基酸，也含酰胺基）结构相似，特点是耐磨性
好，有吸水性；
CH2 C N CH2
➢ PA是制作运动服和休闲服的好材料；
另外也用于轮胎帘子线、降落伞、绳索、渔网等。
第4章合成纤维概要
4.1.5 维纶
➢ 维纶：聚乙烯醇缩甲醛纤维。 ➢维纶的性能和微观近似蚕丝，可织造绸缎衣料，吸湿性
和耐日光性好，但弹性较差。
第4章合成纤维概要
4.2 高性能合成纤维
4.2.1 芳香族聚酰胺纤维
Kevlar纤维的问世，代表着 合成纤维向高强度、高模量 和耐高温的高性能化方向达
到一个新的里程碑。
聚芳酰胺纤维（芳纶） 超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维 高弹性纤维（氨纶）
芳杂环聚合物纤维
……
第4章合成纤维概要
4.1 通用合成纤维
4.1.1 聚酰胺（PA） ➢PA (nylon）：分子链含有酰胺基团的聚合物；
O C NH
由二元胺和二元酸缩聚而成，也可由ω-氨基酸或内酰胺自聚而成。
➢PA的品种：
➢ 从1931年，Carothers发明PA66开始，直至60年代，出
现了很多PA品种，其中最重的发现是DuPont公司1962年 发现的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维（Nomex），到1966 年，发现聚对苯二甲酰对苯二胺纤维（Kevlar） 。
第4章合成纤维概要
4.2.1 芳香族聚酰胺纤维
➢在国内分别称为芳纶1313和芳纶1414
篷、窗帘、毛毯等；
➢以腈纶为原料还可以制造阻燃的PAN基氧化纤维和碳纤维。
第4章合成纤维概要
4.1.4 丙纶
➢ 丙纶：等规PP聚丙烯经熔体纺丝而成。 ➢相对分子量：10~30万（非极性分子，提高分子量来提高纤维强度）；
分子量的增大导致熔体的粘度较大，纺丝温度比其熔点要高很多 ；
➢丙纶的吸湿性、染色性、耐热性均较差； ➢主要用途：制备编织袋和无纺布。
➢ PET纺丝温度275~295℃（PET熔点262 ℃ ，Tg80 ℃ ）；
➢涤纶是最挺括的纤维，易洗、快干、免烫；
但透气性、吸湿性较差（可通过化学接枝或离子表面处
理引入亲水基团）。 第4章合成纤维概要
PET成纤的结构：
PET纤维
直径0.5mm， 由数百个单丝组成
单丝
直径25um， 由原纤组成
原纤
芳纶1414纤维
对位连接的苯酰胺，酰胺 键与苯环形成共轭结构
内旋位能相当高，呈线性 刚性伸直链结构，分子排 列规整，结晶和取向极高
但苯环含量高，耐热性能远
溶致液晶聚合物，纤维的
大于脂肪族纤维
强度和模量相当高
第4章合成纤维概要
芳香族聚酰胺纤维的加工
在芳香族聚酰胺纤维的研究中发现，不仅其熔点高于热分解温度， 而且在常规有机溶剂中很难溶解，因此用普通的纺丝方法（熔体、 溶液）无法制得纤维。
液晶纺丝：1966年杜邦公司 对位芳纶可溶解在浓硫酸中，达到临界浓度时，形成高分子液晶
溶液，粘度会减小，通过干喷湿纺液晶纺丝技术纺出的纤维强度非 常高。
➢具有向列型液晶结构的纺丝原液通过喷丝孔时，在剪切力和伸长流 动下，全体向列型液晶微区沿纤维轴向取向； ➢在空气层中进一步伸长取向； ➢随后在低温凝固浴中冷冻凝固成形、分子取向结构被保留下来，这 样得到高强度高模量的纤维。
直径10nm，由直径为 10nm的片晶堆砌而成，片 晶间由无定形区域连接
在拉伸过程中，堆砌的片晶沿纤维轴方向取向，而 在松弛过程中，堆砌的片晶发生扭曲
第4章合成纤维概要
聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）纤维
O
O
C
C O CH24 O n
➢ 与PET相比，PBT柔性链节更长一些，Tg（29℃）和
Tm均会低一些，结晶速度较PET快10倍，有极好的伸长 弹性回复率，且柔软易染色；
高分子材料
第四章 合成纤维
第4章合成纤维概要
概述
锦纶、涤纶、腈纶三 大合成纤维，其产量 占到合成纤维总产量 的90%
通用合成纤维
合成纤维
高性（功）能合 成纤维
聚酯纤维 PET（涤纶）、PBT纤维等 聚酰胺纤维（锦纶） PA6、PA66等 聚丙烯腈纤维（腈纶） 聚丙烯纤维（丙纶） 聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶）
OH H
O H O
CH2 N C CH2
第4章合成纤维概要
Hห้องสมุดไป่ตู้
聚酰胺6（PA6） 相对分子量控制在14000~20000； 纺丝温度控制在260~280℃（PA6熔点为215℃）。
聚酰胺66（PA66） 相对分子量控制在20000~30000； 纺丝温度控制在280~290℃（PA6熔点为255~265℃）。 H [ N H ( C H 2 ) 6 N H C O ( C H 2 ) 4 C O ]n O H
➢特别适用于制作游泳衣、体操服、长筒袜、滑雪裤等高
弹性纺织品。
第4章合成纤维概要
聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）纤维
O
O
C
C O CH23 O n
➢ 1995年，Shell 公司研制成功，熔点230℃，Tg46℃； ➢其主要物理性能均优于PET，柔软性和伸长弹性回复率
介于PBT和PET之间；
➢能经受γ射线消毒，开发功能性织物。
第4章合成纤维概要
4.1.3 腈纶
➢ 腈纶是由聚丙烯腈或含85%以上丙烯腈的共聚物经溶液纺丝制成的
合成纤维。
➢聚合物原料的制备：
PAN均聚物：AN的自由基聚合； PAN共聚物：AN与ＭA或MAA等的自由基共聚。
➢PAN相对分子量：50000~80000； ➢腈纶蓬松柔软，被誉为“人造羊毛”； ➢分子中具有氰基，具有优良的耐晒性，用于制作户外用织物，如帐
4.1.2 聚酯纤维
O
O
C
C OCH 2C H 2 O n
主要包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁 二醇酯（PBT）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）等纤维。
涤纶
➢涤纶，俗称的确良，是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）经
熔融纺丝制成的纤维；
➢相对分子量15000~22000；
O
O
C1 3 C NH
NH n
O C1
O 4 C N H
N Hn
➢芳纶1313耐高温性好，不会熔融；芳纶1414 强度高、
模量高又耐高温。
第4章合成纤维概要
4.2.1 芳香族聚酰胺纤维
结构与性能的差异
芳纶1313
分子结构中酰胺键与 苯环间位连接
间位苯环 的共价键内旋转 位能低，可旋转角度大
大分子是柔性链结构，在力学 性能上接近普通的柔性链纤维
PA4、PA6、PA66、PA610、PA7、PA10、PA1010、PA612、PA9、 PA10、PA6T、PA9T等。
➢PA与蚕丝（主要成分氨基酸，也含酰胺基）结构相似，特点是耐磨性
好，有吸水性；
CH2 C N CH2
➢ PA是制作运动服和休闲服的好材料；
另外也用于轮胎帘子线、降落伞、绳索、渔网等。
第4章合成纤维概要
4.1.5 维纶
➢ 维纶：聚乙烯醇缩甲醛纤维。 ➢维纶的性能和微观近似蚕丝，可织造绸缎衣料，吸湿性
和耐日光性好，但弹性较差。
第4章合成纤维概要
4.2 高性能合成纤维
4.2.1 芳香族聚酰胺纤维
Kevlar纤维的问世，代表着 合成纤维向高强度、高模量 和耐高温的高性能化方向达
到一个新的里程碑。
聚芳酰胺纤维（芳纶） 超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维 高弹性纤维（氨纶）
芳杂环聚合物纤维
……
第4章合成纤维概要
4.1 通用合成纤维
4.1.1 聚酰胺（PA） ➢PA (nylon）：分子链含有酰胺基团的聚合物；
O C NH
由二元胺和二元酸缩聚而成，也可由ω-氨基酸或内酰胺自聚而成。
➢PA的品种：
➢ 从1931年，Carothers发明PA66开始，直至60年代，出
现了很多PA品种，其中最重的发现是DuPont公司1962年 发现的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维（Nomex），到1966 年，发现聚对苯二甲酰对苯二胺纤维（Kevlar） 。
第4章合成纤维概要
4.2.1 芳香族聚酰胺纤维
➢在国内分别称为芳纶1313和芳纶1414
篷、窗帘、毛毯等；
➢以腈纶为原料还可以制造阻燃的PAN基氧化纤维和碳纤维。
第4章合成纤维概要
4.1.4 丙纶
➢ 丙纶：等规PP聚丙烯经熔体纺丝而成。 ➢相对分子量：10~30万（非极性分子，提高分子量来提高纤维强度）；
分子量的增大导致熔体的粘度较大，纺丝温度比其熔点要高很多 ；
➢丙纶的吸湿性、染色性、耐热性均较差； ➢主要用途：制备编织袋和无纺布。
➢ PET纺丝温度275~295℃（PET熔点262 ℃ ，Tg80 ℃ ）；
➢涤纶是最挺括的纤维，易洗、快干、免烫；
但透气性、吸湿性较差（可通过化学接枝或离子表面处
理引入亲水基团）。 第4章合成纤维概要
PET成纤的结构：
PET纤维
直径0.5mm， 由数百个单丝组成
单丝
直径25um， 由原纤组成
原纤
芳纶1414纤维
对位连接的苯酰胺，酰胺 键与苯环形成共轭结构
内旋位能相当高，呈线性 刚性伸直链结构，分子排 列规整，结晶和取向极高
但苯环含量高，耐热性能远
溶致液晶聚合物，纤维的
大于脂肪族纤维
强度和模量相当高
第4章合成纤维概要
芳香族聚酰胺纤维的加工
在芳香族聚酰胺纤维的研究中发现，不仅其熔点高于热分解温度， 而且在常规有机溶剂中很难溶解，因此用普通的纺丝方法（熔体、 溶液）无法制得纤维。
液晶纺丝：1966年杜邦公司 对位芳纶可溶解在浓硫酸中，达到临界浓度时，形成高分子液晶
溶液，粘度会减小，通过干喷湿纺液晶纺丝技术纺出的纤维强度非 常高。
➢具有向列型液晶结构的纺丝原液通过喷丝孔时，在剪切力和伸长流 动下，全体向列型液晶微区沿纤维轴向取向； ➢在空气层中进一步伸长取向； ➢随后在低温凝固浴中冷冻凝固成形、分子取向结构被保留下来，这 样得到高强度高模量的纤维。
直径10nm，由直径为 10nm的片晶堆砌而成，片 晶间由无定形区域连接
在拉伸过程中，堆砌的片晶沿纤维轴方向取向，而 在松弛过程中，堆砌的片晶发生扭曲
第4章合成纤维概要
聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）纤维
O
O
C
C O CH24 O n
➢ 与PET相比，PBT柔性链节更长一些，Tg（29℃）和
Tm均会低一些，结晶速度较PET快10倍，有极好的伸长 弹性回复率，且柔软易染色；
高分子材料
第四章 合成纤维
第4章合成纤维概要
概述
锦纶、涤纶、腈纶三 大合成纤维，其产量 占到合成纤维总产量 的90%
通用合成纤维
合成纤维
高性（功）能合 成纤维
聚酯纤维 PET（涤纶）、PBT纤维等 聚酰胺纤维（锦纶） PA6、PA66等 聚丙烯腈纤维（腈纶） 聚丙烯纤维（丙纶） 聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶）
OH H
O H O
CH2 N C CH2
第4章合成纤维概要
Hห้องสมุดไป่ตู้
聚酰胺6（PA6） 相对分子量控制在14000~20000； 纺丝温度控制在260~280℃（PA6熔点为215℃）。
聚酰胺66（PA66） 相对分子量控制在20000~30000； 纺丝温度控制在280~290℃（PA6熔点为255~265℃）。 H [ N H ( C H 2 ) 6 N H C O ( C H 2 ) 4 C O ]n O H
➢特别适用于制作游泳衣、体操服、长筒袜、滑雪裤等高
弹性纺织品。
第4章合成纤维概要
聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）纤维
O
O
C
C O CH23 O n
➢ 1995年，Shell 公司研制成功，熔点230℃，Tg46℃； ➢其主要物理性能均优于PET，柔软性和伸长弹性回复率
介于PBT和PET之间；
➢能经受γ射线消毒，开发功能性织物。
第4章合成纤维概要
4.1.3 腈纶
➢ 腈纶是由聚丙烯腈或含85%以上丙烯腈的共聚物经溶液纺丝制成的
合成纤维。
➢聚合物原料的制备：
PAN均聚物：AN的自由基聚合； PAN共聚物：AN与ＭA或MAA等的自由基共聚。
➢PAN相对分子量：50000~80000； ➢腈纶蓬松柔软，被誉为“人造羊毛”； ➢分子中具有氰基，具有优良的耐晒性，用于制作户外用织物，如帐