第四章_合成纤维

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天然纤维
自然界存在的和生成的具有纺织价值的 纤维，是纺织工业的重要材料来源。
约占纺织纤维年总产量的50% 按照来源不同，分为植物纤维、动物纤
维和矿物纤维
植物纤维：又称天然纤维素纤维，主要
组成物质是纤维素；
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主要品种：棉、大麻、黄麻、亚麻、蕉麻、 剑麻、赫纳昆麻和椰壳纤维等
它是合成纤维中性能优良、用途广泛的品 种之一
（1）耐磨性好、位于合成纤维之首，比 棉花高10倍，比羊毛高20倍，适合于做绳 索、袜子等
（2）强度高、耐冲击性好。它是强度最 高的合成纤维之一。比棉花高1~2倍，比 羊毛高4~5倍，适合于做轮胎帘子布等
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（3）弹性、耐疲劳性好。比棉花高7~8倍
如：“人造丝”、“人造棉”。 合成纤维是以石油、煤、天然气为原料
制成的，它发展很快。
202如0/2/9：涤纶、锦纶、腈纶
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合成纤维的发展
诞生于20世纪30年代；是用石油、天然气、 煤或农副产品为原料合成的聚合物经加工 制成的。
1931年，美国，合成出尼龙66，锦纶66； 1938年，德国，合成出聚酰胺6；
P149，图4-3（c）
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合成纤维的性能
具有优良的物理、机械性能和化学性能 如，强度高、密度小、弹性高、耐磨性
好、吸水性低、保暖性好、耐酸碱性好、 不会发霉或虫蛀等 某些特种纤维还具有耐高温、耐辐射、 高强力、高模量等特殊性能
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合成纤维的应用
超出了纺织工业的范围，逐渐深入到国防 工业、航空航天、交通运输、医疗卫生、 海洋水产、通讯联络等重要领域
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1939年，聚氯乙烯纤维，（氯纶）；
1949年，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（涤 纶）；
1950年，聚丙烯腈纤维（腈纶）、聚乙烯 醇纤维
1958年，聚丙烯纤维（丙纶）、聚乙烯醇 缩丁醛纤维（维纶）；
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1961年，聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 （芳纶）；
料和针织品，特别适用于制造单丝、复 丝弹力丝袜，耐磨耐穿；
工业上是轮胎帘子线、降落伞、绳索、
渔网和工业滤布
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（1） 聚酰胺66
相对分子质量控制在20000~30000，纺丝温度 控制在280~290℃
性能：P151，表4-1
（2） 聚酰胺6
相对分子质量控制在14000~20000，纺丝温度 控制在260~280 ℃
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溶液纺丝步骤：（P149，图4-3）
（1）纺丝液的制备
（2）纺丝液经过纺丝泵计量进入喷丝头 的毛细孔压出形成原液细流
（3）原液细流中的溶剂向凝固浴扩散， 浴中的沉淀剂向细流扩散，聚合物在凝 固浴中析出形成初生纤维；
（4）纤维拉伸和热定型，上油和卷绕
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电纺丝
电纺丝是通过施加到聚合物熔体或溶液 外部电场制备具有纳米尺寸的连续纤维
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功能合成纤维
具有除力学和耐热性外的特殊
性能，如光、电、化学、高弹
性和生物降解性等的纤维，产
量小，但附加值大
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合成纤维的制备
成纤聚合物的制备
制备 工艺
熔体纺丝
纺丝工艺
溶液纺丝
将聚合得到 的聚合物熔 体直接进行
纺丝
一步溶液纺丝： 直接将聚合后得 到的聚合物溶液 作为纺丝液进行 纺丝 2020/2/9
1983年，聚苯并咪唑、聚苯硫醚纤维
合成纤维已经广泛应用到国民经济的各 个领域，对人们的生活起着举足轻重的 作用。
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合成纤维的分类
通用合成纤维 合成 高性能合成纤 纤维 维
涤纶、聚酰胺、 腈纶和丙纶， 产量大，应用
广
强度大、模量大的 纤维；它由刚性链 聚合物和柔性链聚
合物纺丝制造
第4章 合成纤维
4.1 概述 4.2 通用合成纤维 4.3 高性能合成纤维 4.4 功能合成纤维
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4.1 概述
纤维是制造织物和绳线的原料。
纤维的含义：凡能保持长度比本身直径
大100倍的均匀条状或丝状的高分子材料 均称纤维。 它可分为天然纤维和化学纤维。化学纤维 又可分为人造纤维和合成纤维。
聚酰胺纤维是脂肪族和半芳香聚酰胺经
熔融纺丝制备的合成纤维；分子主链中
含有酰胺键。
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分两类：一类由二元胺和二元酸缩聚制
得；另一类由ω-氨基酸缩聚或由内酰胺开 环聚合而得 具有吸水性
C HN
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O HN C
H2O O
CO
OC
HN
HH
O
NH
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聚酰胺纤维的性能
电纺丝
二步法溶液纺丝： 将固体聚合物配 制成纺丝液，再
进行溶液纺丝
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熔体纺丝步骤：（P149，图4-3）
（1）纺丝熔体的制备 （2）熔体经喷丝板孔眼压出形成熔体细
流 （3）熔体细流被拉长变细并经冷却凝固 （4）固态纤维上油和卷绕 涤纶、聚酰胺、丙纶一般采用此法
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动物纤维：又称蛋白纤维，其主要组成
成分是蛋白质；
主要品种：动物的肤毛发与绒毛、禽类的 羽绒、蚕丝及其它蛋白纤维
矿物纤维：石棉是最大宗的天然矿物纤
维；作为纺织材料主要是温石棉和青石棉
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化学纤维
用天然的或人工合成的高分子材料为原 料制成的纤维。
人造纤维是用天然高分子材料为原料， 经过化学处理和机械加工制成的
例如，民用上可纺制轻暖、耐穿的各种服
装面料、装饰，可混纺；工业上可用作轮
胎帘子布、运输带、传送带、渔网、绳索、
工作服等；高性能特种合成纤维可用作降
落伞、飞行服、飞机导弹、雷达的绝缘材
料等。
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4Fra Baidu bibliotek2 通用合成纤维
4.2.1聚酰胺纤维
世界上最早投入工业化生产的合成纤维
中国商品名“锦纶”，国际商品名“尼 龙”、“耐纶”、“卡普隆”等
（4）密度小，除聚乙烯和聚丙烯纤维外， 聚酰胺纤维是所有纤维中最轻的，相对密 度1.04~1.14
（5）吸湿性良好。锦纶具有良好的吸湿 性，染色性好，可使用酸性染料、分散染 料等。
缺点：弹性模量小，使用过程中容易变
形，耐热性及耐光性较差。
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聚酰胺纤维的用途
应用范围广泛 在日用品方面，可以纯纺或混纺各种衣