化纤概论主要知识点资料

化纤概论主要知识点填空、选择、判断，三个小组任务主要结合PPT讲课重点与课本出题。

第一章绪论&原理1、掌握再生纤维与合成纤维概念与区别；再生纤维：以天然高分子聚合物为原料，经化学和机械方法加工而成，其化学组成与高聚物基本相同的化学纤维。

合成纤维：以石油煤天然气及一些农副产品等天然低分子化合物为原料制成单体后，经（一系列化学反应）人工合成获得的聚合物纺织而成的纺织纤维。

了解化纤按形态结构分两类：长丝（在化学纤维制造过程中，纺丝流体（熔体或溶液）经纺丝成形和后加工工序后，得到的长度以千米计的纤维称为化学纤维长丝。

）短纤：（化学纤维的产品被切断成几厘米至十几厘米的长度，这种长度的纤维称为短纤维。

）短纤的类型（棉型：长度约为30～40mm，线密度为1.67dtex 左右，纤维较细，类似棉花；毛型：长度约为70～150mm，线密度为3.3～7.7dtex，纤维较粗，类似羊毛；中长型:长度约为51～76mm，线密度约为2.2～3.3dtex，介于棉型和毛型之间）。

2、了解复合纤维概念、与共混纤维区别，根据纤维内两种组分相互间的位置分类（并列型、皮心型、海岛型和剥离型，共混型五种）。

差别化纤维、异性纤维、超细纤维答案：复合纤维：在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物，这种纤维称为复合纤维。

共混纤维：亦称多组分纤维，是指通过两种或多种聚合物共混后纺成的化学纤维。

多数共混纤维是以一种聚合物的原纤维镶嵌在另一种聚合物基体之中，故又称“基质-原纤型纤维”。

差别化纤维：泛指通过化学改性或物理变形是常规化学纤维品种有所创新或被赋予某些特性的服用化学纤维。

异形纤维：在合成纤维纤维成型过程中采用异型喷丝孔仿制的、具有非圆形截面的纤维或中空纤维称为异形纤维。

超细纤维：单丝细度小于0.44 dtex的化学纤维。

3、了解化纤主要物理性能指标（线密度定义：纤维粗细程度，公制支数Nm：1克重的纤维所具有的长度米数；Nm↑→纤维越细Dn：9000米长的纤维所具有的重量克数；Dn↑→纤维越粗特克斯Tex：1000米长的纤维所具有的重量克数；Tex ↑→纤维越粗；）长度、吸湿性、燃烧性能、染色性、卷曲度：沸水收缩率、含油率等）及主要机械性能指标（断裂强度、断裂伸长率、初始模量等的概念）吸湿的定义在标准温湿度（20℃、65%相对湿度），纤维吸收或放出气态水的能力。

纤维吸湿原因：●纤维大分子结构（亲水基团）●纤维结晶度●纤维表面吸湿大小：羊毛＞粘胶＞麻、蚕丝＞棉＞醋酯＞维纶、锦纶＞腈纶＞涤纶＞氯纶、丙纶卷曲度：表示纤维卷曲程度的指标。

为卷曲纤维伸直长度与卷曲状态长度的差对伸直长度的百分比。

初始模量定义：试样在小负荷（1%伸长）下变形的难易（材料刚性）——应力应变曲线初始一段直线的斜率影响：纤维柔性↓、结晶度↑、取向度↑→初始模量↑→刚性↑→织物变形↓、织物挺括大小：涤纶＞腈纶、维纶、粘胶＞丙纶＞锦纶断裂强度cN/tex：●绝对强力：N或cN；纤维断裂时承受的最大负荷。

●强度极限：cN/cm2麻、锦纶、丙纶＞涤纶＞维纶＞腈纶、棉、蚕丝＞粘胶＞羊毛、氨纶●湿强度：润湿下的强度；回潮率↑→湿强＜干强影响：●断裂强度↑→断头↓→绕辊↓4、掌握化学纤维的制造可概括为以下四个工序（原料制备、纺丝熔体（溶液）制备、纤维纺丝成型、纤维后加工）；了解再生纤维与合成纤维原料制备的主要差异（前者提纯后者聚合），工业生产纺丝熔体制备方法（直接纺丝、切片纺丝）或溶液制备方法（一步法、二步法），纺丝成型三种主要的方法（熔体纺丝:熔体纺丝是高分子熔体从喷丝孔压出，熔体细流在周围空气（或水）中凝固成丝的方法；主要生产产品有：涤纶、锦纶、丙纶。

干法纺丝:干法纺丝是高分子浓溶液从喷丝孔压出，形成细流，在热空气中溶剂迅速挥发而凝固成丝的方法；主要生产产品：腈纶、维纶、氯纶、氨纶、醋酯纤维。

湿法纺丝:湿法纺丝是高分子浓溶液由喷丝孔压出，在凝固浴中固化成丝的方法。

主要生产产品：腈纶、维纶、氯纶、黏胶。

5、掌握熔体纺丝原理过程：熔体纺丝将聚合物熔融后并定量从喷丝孔挤出形成细流，经空气或水冷却固化，以一定的速度卷绕成纤维的纺丝方法。

合成纤维主要品种涤纶、锦纶、丙纶等都采用熔纺生产。

熔纺的主要特点是卷绕速度高、不需要溶剂和沉淀剂，设备简单，工艺流程短。

熔点低于分解温度、可熔融形成热稳定熔体的成纤聚合物，都可采用这一方法成形。

熔纺包括以下步骤：①制备纺丝熔体（将成纤高聚物切片熔融或由连续聚合制得熔体）；②熔体通过喷丝孔挤出形成熔体细流;③熔体细流冷却固化形成初生纤维;④初生纤维上油和卷绕。

熔纺分直接纺丝法和切片纺丝法。

直接纺丝是将聚合后的聚合物熔体直接送往纺丝；切片纺丝则需将高聚物溶体经注带、切粒等纺前准备工序而后送往纺丝。

大规模工业生产上常采用直接纺丝，但切片纺丝更换品种容易，灵活性较大，在长丝生产中仍占主要地位。

（涤纶、锦纶、丙纶）（结合P17示意图）；了解切片纺丝与直接纺丝的特点（直接纺丝是将聚合后的聚合物熔体直接送往纺丝；切片纺丝则需将高聚物溶体经注带、切粒等纺前准备工序而后送往纺丝。

大规模工业生产上常采用直接纺丝，但切片纺丝更换品种容易，灵活性较大，在长丝生产中仍占主要地位。

）及切片纺丝干燥的目的（除去水分，提高聚合物的结晶度和软化点。

）熔体纺丝纤维成型过程的固化是在空气中以强制对流传热方式固化，其初生纤维有一定的预取向（三种纺丝方法该方法的预取向度最高），这种预取向发生在三个阶段（喷丝孔中→喷丝孔后→纤维固化之后），其中在喷丝孔出来后的拉伸流动取向为主要，要了解取向的概念（熔体细流内大分子沿纤维轴向进行有规则的平行排列的现象）；熔纺初生纤维一般为圆形，不存在微孔和明显的皮芯结构。

6、掌握湿法纺丝原理过程聚合物纺丝溶液定量从喷丝孔挤出，溶液细流直接进入凝固浴固化成纤维的纺丝方法。

湿纺包括的工序是：(1)制备纺丝原液；(2)将原液从喷丝孔压出形成细流；(3)原液细流凝固成初生纤维；(4)初生纤维卷装或直接进行后处理。

湿纺不仅需要种类繁多、体积庞大的原液制备和纺前准备设备，而且还要有凝固浴、循环及回收设备，其工艺流程复杂、厂房建筑和设备投资费用大、纺丝速度低，因此成本较高。

制造切段纤维时可采用数万孔的喷丝头或集装喷丝头来提高生产能力。

一般只有不能用熔体纺丝的合成纤维，例如聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维，才适于用高聚物溶液湿纺生产切段纤维和长丝束。

（适用于的腈纶、维纶、氯纶、黏胶）（结合P18示意图）；了解溶液纺丝一步法与二步法生产流程，（采用溶液纺丝法时，纺丝熔液的制备有两种方法：一是直接利用聚合后得到的聚合物溶液作为纺丝原液，称为一步法；二是将聚合物溶液先制成颗粒状或粉末状的成纤聚合物，然后再溶解，以获得纺丝液，称为二步法。

）其中二步法是将聚合物溶液先制成颗粒状或粉末状的成纤聚合物，然后再溶解，以获得纺丝液，通常纺丝液在纺丝前还有混合、过滤、脱泡等工序；湿法纺丝纤维成型过程的固化是在凝固浴中进行的，原液细流在凝固浴中是双扩散的传质过程：原液细流中的溶剂及盐类向外扩散，而凝固剂向内扩散，结果形成固相纤维；湿法纺丝初生纤维有的为非圆形状，存在微孔和皮芯结构。

7、掌握干法纺丝原理过程：干法纺丝和湿法纺丝都是采用成纤高聚物的浓溶液来形成纤维。

与湿纺不同的是，干纺时从喷丝头毛细孔中压出的纺丝液细流不是进入凝固浴，而是进入纺丝甬道中。

通过甬道中热空气流的作用,使原液细流中的溶剂快速挥发,挥发出来的溶剂蒸汽被热空气流带走。

原液在逐渐脱去溶剂的同时发生固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而形成初生纤维。

在干纺的纺丝行程中，原液细流中溶剂的脱除通过下列三步实现：①原液一出喷丝孔立即快速挥发──闪蒸；②溶剂从原液细流内部向外扩散；③从细流表面向周围气体介质作对流传质。

在靠近喷丝头的一段纺程上，传质的机理包括闪蒸、对流和扩散的综合作用，随后纯扩散就逐渐变成控制传质过程速率的因素。

（结合P18示意图）；了解溶剂的选择；干法纺丝纤维成型过程的固化是在热空气流中溶剂快速挥发而原液细流浓缩固化的，是同时进行传热和传质的过程；干法纺丝初生纤维无明显孔洞和微纤结构，皮芯结构不如湿纺明显。

8、上述三种基本纺丝成型法方法的特征比较（从固化过程、纤维形态等方面）。

答案：熔体纺丝特征：熔体纺丝纤维成型过程的固化是在空气中以强制对流传热方式固化，其初生纤维有一定的预取向，熔纺初生纤维一般为圆形，不存在微孔和明显的皮芯结构。

湿法纺丝特征：湿法纺丝纤维成型过程的固化是在凝固浴中进行的，原液细流在凝固浴中是双扩散的传质过程：原液细流中的溶剂及盐类向外扩散，而凝固剂向内扩散，结果形成固相纤维；湿法纺丝初生纤维有的为非圆形状，存在微孔和皮芯结构。

干法纺丝特征：干法纺丝纤维成型过程的固化是在热空气流中溶剂快速挥发而原液细流浓缩固化的，是同时进行传热和传质的过程；干法纺丝初生纤维无明显孔洞和微纤结构，皮芯结构不如湿纺明显。

9、为何要进行后加工：初生纤维虽已成丝状，但其结构还不完善，物理机械性能较差，如伸长大、强度低、尺寸稳定性差，沸水收缩率很高，纤维硬而脆，没有使用价值，还不能直接用于纺织加工。

为了完善纤维的结构和性能，得到性能优良的纺织用纤维，必须经过一系列的后加工。

后加工随化纤品种、纺丝方法和产品要求而异，其中主要工序是拉伸和热定型。

短纤维的后加工主要包括集束、拉伸、上油、卷曲、干燥定型、切断、打包等内容。

对含有单体、凝固液等杂质的纤维还需经过水洗或药液处理等过程。

粘胶长丝后加工包括水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油、脱水、烘干、络筒（绞）等工序。

涤纶和锦纶6长丝的后加工包括拉伸加捻、后加捻、热定型、平衡、倒筒等工序。

10、了解：化纤后加工的拉伸工序实质（在外力作用下使纤维直径变小，纤维沿作用力方向发生变形，纤维中柔曲的分子链发生舒展，并沿作用力的方向单向变形、重排和取向，同时产生结晶作用）及作用（强度显著提高、延伸度下降，耐磨性和抗疲劳强度提高）；初生纤维的拉伸可一次完成，有的必须进行分段拉伸。

纤维的总拉伸倍数（drawing ratio）是各段拉伸倍数的乘积；拉伸根据其实施介质可分干拉伸（空气浴拉伸）、蒸汽浴拉伸、湿拉伸；一般情况下，拉伸温度要满足Tg＜T＜Tm（Tf）。

11、了解：各种初生纤维的应力－应变曲线可归纳为a型、b型、c型三种基本类型，涤纶、锦纶和丙纶的熔纺卷绕丝等大多数具有c型应力－应变曲线，曲线中变形大而应力稍有下降的地方（bc段）就是纤维拉伸过程中出现“细颈”（即不均匀变形）的地方，在生产上通常所说的“拉伸点”或“拉伸区”；当“细颈”进一步拉伸，到达d点“细颈”消失，与d点相对应的拉伸倍数称为自然拉伸比；过了d点，纤维被拉伸变形不大，而应力增长很快，纤维直径均匀地同时变细（不再出现“细颈”），直至e点断裂，与e点相对应的拉伸倍数称为最大拉伸比；在生产工艺上，一定要控制纤维的实际拉伸倍数，使之大于自然拉伸比而小于最大拉伸比（de段）。