六--合成纤维.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,第,6,章,合 成 纤 维,1,.,1.,了解,合成纤维的基础知识。包括合成纤维的共性，合成纤维与纺织品，合纤生产方法。,2.,熟悉,聚酯纤维的化学组成、结构和性能。包括涤纶纤维的基本组成物质和生产，涤纶纤维的形态结构和超分子结构，涤纶纤维的热性能、拉伸性能、吸湿性和染色性能、静电现象、化学性能。,了解,其它聚酯纤维，包括阳离子染料可染聚酯（CDP或CDPET），常温常压可染聚酯（ECDP），PPT（PTT）、PBT和PEN纤维。,本章学习要求,2,.,3.,熟悉,聚酰胺纤维的化学组成、结构和性能。包括聚酰胺纤维的基本组成物质及生产，聚酰胺纤维的形态结构和超分子结构，聚酰胺纤维的热性能、拉伸性能、化学性能。,4.熟悉聚丙烯腈纤维的化学组成、结构和性能。包括聚丙烯腈纤维的基本组成物质及单体加入的目的，聚丙烯腈纤维的形态结构和超分子结构，聚丙烯腈纤维的热性能、拉伸性能、吸湿性能、染色性能、化学性能等性能。了解聚丙烯腈纤维生产概况。,本章学习要求,3,.,本章学习要求,5.,掌握,聚氨酯弹性纤维的生产原理，聚氨酯弹性纤维的结构及弹性，聚氨酯弹性纤维的性能。,了解,高吸放湿聚氨酯纤维。,6.,掌握,竹炭纤维的生产原理、性能。,7.,了解,聚丙烯纤维、聚氨酯纤维、聚乙烯缩醛化纤维、聚氯乙烯纤维的化学组成、结构和性能。,4,.,8.,了解,了解高性能合成纤维的发展概况、结构特征和使用特性。,本章学习要求,5,.,目录,第一节 合成纤维的基础知识,第二节 聚酯纤维,第三节 聚酰胺纤维,第四节 聚丙烯腈纤维,第七节 聚丙烯纤维（自学）,第五节 聚氨酯弹性纤维,第八节 聚乙烯醇缩醛化纤维（自学）,第九节 聚氯乙烯纤维,（自学）,第十节 高性能合成纤维,（自学）,概述,第六节 竹炭纤维,第十一节 其他合成纤维（自学）,6,.,概述,1.合成纤维：指以简单,小分子化合物,为原料，通过一定的方法聚合得到高分子物（成纤高分子物），再通过纺丝和后处理加工而制成的纤维。,7,.,用于纺织品的合纤：涤、锦、腈、氨、丙和氯纶等。,2.合成纤维的分类,8,.,3.合纤发展历史：,20世纪30年代末、40年代初开始,。,1939,年：锦纶,66,，美国称尼龙,66,。,1941,年：锦纶,6,。,20,世纪,50,年代：涤纶、腈纶。,20,世纪,40,50,年代：氯纶和维纶。,20,世纪,60,年代：丙纶。,20,世纪,70,年代后：第二代合纤,改性纤维即新型合成纤维（新合纤或差别化纤维）及特种纤维。,9,.,4.合成纤维的起始原料：石油、天然气、煤、农副产品。,5.合成纤维的加工过程,低分子单体聚合纺丝成形后加工,6.合纤的优缺点,优点：强度高、弹性好、耐穿耐用、光泽好、化学稳定性强、耐霉腐、耐虫蛀、,缺点：吸湿性差、耐热性差、导电性差、防污性差、易起毛起球、不易染色、腊状手感、,10,.,第一节 合成纤维的基础知识,一、合成纤维的共性,二、常见术语,三、合成纤维与纺织品,四、合成纤维生产方法简述,11,.,一、合成纤维的共性,1.相对密度：天然和再生纤维，丙、腈和锦纶小。,2.机械（力学）性能,强度：普遍较高，涤、锦、丙及维纶更高。,断裂伸长：较大，天然和再生纤维。,强韧性：较好。,耐磨性：好。锦、涤、维纶最高，丙纶相对较低。,易起毛起球。,3.,耐光性：腈纶高，涤纶次之，锦、丙及氯纶较差。,12,.,4.电学性能,合成纤维的比电阻天然纤维和再生纤维（与吸湿性有关）。,聚酯和聚丙烯纤维比电阻最高。,合成纤维的导电性小，生产和使用易引起静电。,13,.,5.耐热性和热收缩性,（1）耐热性：敏感。,温度：初始模量，断强，断裂伸长率。,高温下的强度：一般天然和再生纤维。,涤纶较好。,14,.,（2）热收缩性,热收缩：纤维受热的作用而产生收缩的现象。,分类：干热、湿热收缩。,原因：生产时,拉伸,处理，纤维分子间存在,内应力,。,拉伸：使纤维获得一定的取向度和结晶度，同时也使纤维分子间存在一定的内应力。,热处理：原来大分子间的取向和结晶有所改变，原来,有序排列的分子链段会趋于无序，同时还发生链的折叠和重结晶现象,，从而使纤维产生不可逆的收缩。,15,.,影响热收缩的因素：,纤维种类：纤维不同，同样条件下收缩率不同。,纤维的吸湿性：干热收缩率和湿热收缩率不同。,吸湿性好的合成纤维：湿热收缩率干热收缩率。,吸湿性差的合成纤维：干热收缩率湿热收缩率。,生产时拉伸倍数：,拉伸倍数大,，,热收缩率较大,。,热处理温度：温度，热收缩率。,纤维成型及染整等加工过程热定形的目的：消除纤维拉伸时产生的内应力，提高纤维的尺寸稳定性，消除热收缩现象。,16,.,6.染色性能 不同的纤维不同。,腈纶和锦纶：易染色。,聚酯、聚烯烃及含氯纤维：难染色。要特殊的设备和染色条件。,17,.,二、常见术语（常用基本概念）,1.长丝,长丝：不需纺纱，就可用于织造，长度可达千米。,用途：可纯织或和其他长丝或纱线交织。,分类：单丝、复丝和帘子丝。,单丝：含有,3,6,根单丝的,少孔,丝。,复丝：由数十根（,8,100,）单纤维组成的,丝条,。其纺织品柔软性较好。,帘子丝：由一百至几百根单纤维组成的用于,制造轮胎帘子布,的丝条。,18,.,聚酯（聚对苯二甲酸乙二酯）长丝,聚酰胺长丝,19,.,特点：需纺纱才能用于织造。,分类：,棉型、毛型、中长型,。,棉型短纤维：长度,25-38mm,，,纤维较细,(,线密度,1.3-1.7dtex),，,类似棉纤维，主要用于与棉纤维混纺。,毛型短纤维：长度,70-150mm,，,纤维较粗,(,线密度,3.3-7.7dtex),，,类似羊毛，主要用于与羊毛混纺。,中长纤维：纤维的长度为,51-76mm,，,纤维的线密度为,2.2-3.3dtex,，,介于棉型和毛型之间。用于制造中长纤维织物。,2.短纤维：被切成几厘米至十几厘米长度的化纤。,20,.,用途：纯纺、混纺。,涤、锦、腈纶三大纶：锦纶长丝为主；腈纶短纤维为主；涤纶两者接近。,21,.,3.粗细节丝（自己看）,粗细节丝：外形上能看到,交替出现,的粗节和细节部分，丝条染色后可看到,交替出现的深浅色,变化。,性能：,物理性能与粗细节的直径比等有关。,断裂伸长率和沸水收缩率较高，断裂强度和屈服强度较低。,粗细节丝粗节部分：强力低，断裂伸长大，热收缩性强，染色性好，易于碱减量加工。粗节部分易变形、强力低等问题在织造、染整过程要加以注意。,22,.,（1）弹力丝：即变形长丝。,分类：高弹丝和低弹丝。,性能：伸缩性、蓬松性良好，织物在厚度、重量、不透明性、覆盖性和外观特征等方面接近毛织品、丝织品或棉织品。,适应性：涤纶弹力丝多用于衣着。,锦纶弹力丝宜用于生产袜子。,丙纶弹力丝多用于家用织物及地毯等。,变形方法：主要有假捻法、空气喷射法、热气流喷射法、填塞箱法和赋型法等。,4.变形纱,包括经过变形加工的丝和纱，如,弹力丝和膨体纱。,23,.,（2）膨体纱：,生产原理：利用纤维的热塑性，将,两种收缩性能不同,的合成纤维毛条,按比例,混合，经热处理后，高收缩的毛条迫使低收缩毛条卷曲，从而使混合毛条具有伸缩性和蓬松性、类似毛线的变形纱。其中腈纶膨体的产量最大，用于制作针织外衣、内衣、毛线、毛毯等。见P,276,图6-10。,24,.,25,.,差别化纤维：在,原有,合纤基础上经,物理变化或化学改性,而得到的纤维材料，在外观或内在品质与普通合纤明显不同。,性能：改善和提高了合纤的性能和风格，赋予合纤新的功能及特性，如高吸水性、导电性、高收缩性和染色性等。,种类：异形、复合、超细、易染、高吸水吸湿、高收缩、抗静电、低熔点纤维等。,改性方式：物理、化学和工艺改性,3,种。,主要品种：仿毛、仿麻、仿蚕丝等。,5.差别化纤维,26,.,6.异形纤维,常规合纤喷丝口：圆形，纤维截面一般圆形。,异形纤维喷丝口：,非圆形,，纤维截面非圆形或中空。,种类：如三角形、四角形、五角形、扁平形及中空形等。见,P,249,图,6-1,。,用途：仿真，如仿丝、仿毛、仿麻等。,主要原料：涤纶。,27,.,28,.,29,.,30,.,特点：具有特殊的光泽，并具有蓬松性、耐污性和抗起球性，纤维的回弹性与覆盖性也可得到改善。具体如下,：,三角形横截面的涤纶或锦纶与其他纤维的混纺织物有闪光效应；,十字形横截面的锦纶回弹性强；,五叶形横截面的涤纶长丝有类似真丝的光泽、抗起球、手感和覆盖性良好；,扁平、带状、哑铃形横截面的合成纤维具有麻、羚羊毛和兔毛等纤维的手感和光泽；,31,.,中空纤维的保暖性和蓬松性优良，某些中空纤维还具有特殊用途，如制作反渗透膜，用于人工肾脏、海水淡化、污水处理、硬水软化、溶液浓缩等。,注意点：采用,圆形纺丝孔,湿法纺制的,非,圆形截面的纤维,不,能称为异形纤维，如粘胶，腈纶。,32,.,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。又称共扼纤维或多组分纤维。即将,两种或两种以上,的成纤高分子物熔体或浓溶液,分别,输入,同一,喷丝头，在喷丝头适当部位相遇后，从,同一,喷丝空中喷出，成为两组分或多组分粘并的,一根,纤维。,品种：双层型和多层型两大类。,双层型：并列型、皮芯型。,多层型：海岛型、木纹型、多芯型、放射型等。,几种复合纤维截面形状：见,P,250,图,6,2,。,7.复合纤维,33,.,7.复合纤维,34,.,7.复合纤维,35,.,性能：根据不同聚合物的性能及其在纤维横截面上分配的位置，可以得到许多不同性质和用途的复合纤维。如：,并列型复合和偏皮芯型复合纤维：因两种聚合物热塑性不同或在纤维横截面上不对称分布，在后处理过程中产生收缩差，从而使纤维产生螺旋状卷曲，可制成具有类似羊毛弹性和蓬松性的化学纤维。,36,.,皮芯型纤维：兼有两种聚合物特性或突出一种聚合物特性的纤维。,芯层：具有纤维的主体性能。,皮层：提供特殊的表面性能（如吸湿性、导电性、低熔点性等）,例如：将锦纶作皮层，涤纶作芯层，可制得染色性好、手感柔中有刚的纤维；利用高折射率的芯层和低折射率的皮层可制成光导纤维。,37,.,母体小纤维型（海岛型）复合纤维：一个组分以,多束很细,的小纤维状（岛）分布在,另一连续组分,（母体）中。用溶剂溶去海组分，剩下岛组分，就成为非常细的极细纤维。,裂离型复合纤维：在纺丝成型和后加工过程中均以,较粗的长丝,形态出现，而在织造加工中，特别是整理和磨毛过程中，由于两组分的相容性和界面黏结性差，每一根较粗的长丝分裂成许多根丝。,38,.,复合形式的影响：复合形式不同，裂离后纤维的截面形状和粗细也不同，如橘瓣型复合纤维，裂离后纤维横截面为三角形，裂片型复合纤维，裂离后成为扁丝。制造超细纤维。,复合纺丝设备：由螺杆挤出机、计量泵和复合纺丝组件组成。其中,复合纺丝组件是关键部件,，纺丝组件的形式改变，就可生产出各种类型的复合纤维。,39,.,40,.,纤维分类：按,单,纤维的,线密度,分类。,常规纤维：单纤维线密度,1.5,4dtex,。,细旦纤维：单纤维线密度,0.55,1.44dtex,，主要用于仿真丝轻薄型或中厚型织物。,超细纤维：单纤维线密度,0.11,0.55dtex,，可采用双组分复合裂离法、海岛法、熔喷法等生产。主要用于高密度防水透气织物和人造皮革、仿桃皮绒织物等。,极细纤维：单纤维线密度,0.11dtex,，可用海岛法生产。主要用于人造皮革和医学滤材等特殊领域。,8.超细纤维,41,.,超细纤维成形方法：,42,.,超细纤维的特点：,优点：手感柔软滑糯、光泽柔和、织物覆盖力强、高清洁能力，高吸水和吸油、服用舒适等。,缺点：抗皱性差、染色时染料消耗大。,超细纤维用途：制造高密度防水透气织物、人造皮革、仿桃皮绒、仿丝绸织物、高性能擦布等。,43,.,超细纤维及其产品特性见,P,251,表,6,1,。,性能,纤维特性,产品性能,几何性能,高卷曲率,高保湿性、吸音性,极小线密度,高填充密度、毛细现象、防水透湿性、均匀性等,力学性能,高比强力,高强力、高补强效果,高扭绕性,柔软、易折、高悬垂性,表面性能,高比表面积,高反应活性、高吸湿性,平滑性,流体阻力、摩擦性,表61 超细纤维及其产品特性,44,.,按商品形式：超蓬松型、超悬垂型和超细型。,超蓬松型：采用异收缩混合纤维或多相混合技术制成。,超细型：单纤维线密度很低，有的达,0.001dtex,以下，主要采用复合纺极细化技术纺制而成。,超悬垂型：该纤维制成的制品具有超悬垂性和天然纤维不及的独特手感。,按手感：蚕丝手感、桃皮手感、超微细粉末手感和新羊毛手感。,9.新合纤,29世纪80年代开始末在日本出现,45,.,10.易染性合成纤维,易染合纤：通过化学改性使合纤的可染性与染深性得以改善和提高的改性合纤。如通过化学改性来改善和提高聚酯纤维的可染性和染深性。,种类：主要有阳离子可染聚酯纤维、阳离子深染聚酰胺纤维及酸性可染聚丙烯腈纤维与聚丙烯纤维等。,46,.,11.功能性纤维（补充）,特点：除了具有常规纤维的特性外，还有一些常规纤维没有或不足的性能。,种类：目前已有,400,多种。如：,抗菌防臭纤维：能抑止和杀死细菌，还能防止细菌分解人体的分泌物而产生臭气。,防紫外线纤维：本身具有防紫外线破坏能力或含有防紫外线添加剂。,远红外纤维：又称远红外线放射性纤维，是将具有远红外放射能力的陶瓷粉末混入纤维制成的。,47,.,芳香纤维：具有可释放香味而防臭的卫生功能，又有促进睡眠的保健作用。,变色纤维：随外界环境改变而会自身发生变色的纤维。按变色的条件可分为光敏变色、温敏变色、湿敏变色、生化变色和辐射变色等。,高效止血纤维：与出血创面接触时具有优良的粘附性和凝血功能，在出血时能加速血液的凝固作用。主要有,4,类：羧甲基纤维素止血纤维；聚乙烯醇止血纤维；聚羟基乙酸高分子毡；海藻纤维。,48,.,特点：具有特殊的物理化学结构，某一项或多项性能指标明显高于普通纤维。性能的获得和应用与宇航、飞机、海洋、医学、军事、光纤通讯、生物工程、机器人和大规模集成电路等高技术领域有关。,用途：主要用于产业纺织品的制造。,种类：碳纤维（普通型、高强型、高模量型）、芳香族聚酰胺纤维（芳纶,1414,、芳纶,1313,）、超高分子量聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维（,PTFE,）、聚苯并咪唑纤维,（,PBI,）,、聚苯并双噁唑（,PBO,）纤维等。,12.高性能纤维（高技术纤维,）（,20世纪60年代）,49,.,纳米纤维：直径小于,100,纳米的纤维或添加了纳米级（直径小于,100nm,）粉末填充物的纤维。,目前最细的纳米纤维：单碳原子链，其具有超高强、超柔韧及怪磁性。,13.纳米纤维,50,.,三、合成纤维与纺织品（略）,合成纤维选择：合理选择合成纤维纯纺或与天然或再生等纤维混纺，既可以充分利用化学纤维的特点，弥补其他纤维的不足，又可以改善纺织品的性能，扩大纤维的应用领域。,纺织品的特点：不同的合成纤维不同。,51,.,涤纶纺织品,纺织品特点：强度、弹性和耐磨性较高，形状稳定性好，易水洗。,涤纶特点：纯纺，也可与其他混纺。,混纺时涤纶含量：一般,50%,70%,。含量超过,50%,，织物的性能才会有明显提高。,涤棉混纺：涤,/,棉一般为,50/50,或,65/35,。,毛涤混纺：机织物毛,/,涤一般为,55/45,，,针织物毛,/,涤为,70/30,。,52,.,锦纶纺织品,纺织品特点：良好的形状稳定性和抗皱性，锦纶有优异的强度和耐磨性。,锦纶特点,长丝：大部分以变形丝的形式制造各种袜子、内外衣料、手套及装饰织物等。,短纤维：通常,以低于,20%,的比例,与其他纤维混纺，提高织物的耐磨性，也可与天然纤维等交织。,53,.,腈纶纺织品,腈纶特点：有类似羊毛的手感，质轻而蓬松，耐光性和耐气候性极佳。可纯纺也可混纺。,纺织品形式：绒线、针织品、装饰织物及毯类等。,耐光性：好，特别适合制造多种蓬布。,与羊毛混纺：能改善织物的形状稳定性、毡缩性和起毛起球性。,也可与涤纶等混纺。,其他合纤：可纯纺，也可混纺。,54,.,四、合成纤维生产方法简述,1.合成,合成：选用合适的小分子物为原料合成,成纤高分子物,，如：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、聚己内酰胺等。,55,.,成纤高分子物要求,一定的相对分子质量，且相对分子质量,分布较窄,。,具备一定的分子结构（线形或支化度很低）。,具有取向并部分结晶。,具有一定的耐热性，熔点或软化点使用温度。,具有一定的机械物理性能。,具有一定的化学稳定性。,具有一定的染色性。,56,.,2.纺前准备：制备纺丝熔体或纺丝液。,3.纺丝：纤维的成形，得到初生纤维（初生丝）。,57,.,（1）熔体纺丝（简称熔纺）,过程：熔体喷丝口冷却室后处理,纺丝液：加热成纤高分子到熔点以上，变成粘稠的,熔体,。,冷却室：空气或水，成纤高分子冷却凝固成型。,特点：纤维质量好，工艺设备简单，凡能熔融而,不分解,的高分子物尽量用熔纺。,熔纺对成纤高分子的要求：,纤维必须有相当的耐热性，在,150,下形状稳定。,熔点不能过高，否则技术上有困难。,58,.,59,.,熔,体,纺,丝,60,.,（2）湿法纺丝（简称湿纺）,过程：纺丝液喷丝口凝固浴后处理,纺丝液：成纤高分子,溶于水或水溶液,制成粘稠的溶液，如腈纶用,NaSCN,水溶液，维纶用一定温度的水。,凝固浴：成纤高分子失去溶剂，凝固成型。,61,.,62,.,湿,法,纺,丝,63,.,（3）干法纺丝（简称干纺）,过程：纺丝液喷丝口热空气室（溶剂挥发）后处理,纺丝液：成纤高分子溶解在挥发性的溶剂中，如腈纶可选用,N,N-,二甲基甲酰胺。,热空气室：溶剂挥发，成纤高分子凝固成型。,64,.,65,.,干法纺丝,66,.,4.后处理,初生纤维特点：结构不完善，物理机械性能较差，如伸长大、强度低、尺寸稳定性差、易变形，不能直接用于纺织加工。,后处理,拉伸：提高纤维的取向度和结晶度，以提高纤维的断裂强度、耐磨性和对各种形变的疲劳强度，降低断裂伸长率。,67,.,上油：提高纤维的平滑性、柔软性和抱合力，抗静电性。无论是纺丝还是后处理都需要上油。,卷曲：提高短纤维的可纺性。,热定形：提高纤维的结晶度、消除拉伸时产生的内应力，提高纤维结构及尺寸稳定性，进一步改善其物理机械性能。可紧张热定型也可松弛热定型。,切割：根据纤维的用途切成一定的长度。如棉型长等。,68,.,第二节 聚酯纤维（涤纶）,一、概述,二、涤纶,三、其他聚酯纤维,四、T/C的性能,69,.,一、概述,1.聚酯纤维：通常指以二元酸和二元醇缩聚而得的高分子物再经纺丝而成的纤维，其基本链节之间以,酯键,连接而得名。品种很多，以聚对苯二甲酸乙二酯（PET）含量在85%以上的纤维为主，相对分子质量一般控制在1800025000之间。,2.商品名称：我国将聚对苯二甲酸乙二酯含量大于85%以上的纤维简称为涤纶，俗称“的确良”。国外的商品名称很多，美国Dacron“达克纶”、日本的Tetoron“帝特纶”、英国的Terlenka“特丽纶”。,70,.,3.纤维形式：长丝、短纤维。短纤维有棉、毛、中长型等。,4.用途,长丝：适宜制作变形纱和帘子线，可织造各种仿真丝织物，可与天然或化学短纤维纱线交织，也可与蚕丝或其他化纤长丝交织。,短纤维：可纯纺或与天然及其它化学短纤维混纺。如和棉混纺称为“棉的确凉”，和毛混纺称为“毛的确良”等,。,71,.,5.性能,优点：性能优良，如断裂强度和弹性模量高、回弹性适中，织物洗可穿性良好。,缺点：吸湿性低，染色性较差，静电现象严重，织物易起毛起球。,72,.,6.纤维改性,目的：克服聚酯纤维的缺点，生产差别化纤维。,方法：大致有两类。,化学改性：共聚、表面处理等。,物理改性：共混纺丝、变更纤维加工条件、改变纤维形态以及混纤、交织等。,主要讨论涤纶即聚对苯二甲酸乙二醇酯。,73,.,二、涤纶,（一）生产原理,1.分子结构,学名：聚对苯二甲酸乙二醇酯（,PET,）。,分子量：（,1.8,2.5,）,10,4,。,分子结构：,74,.,低聚物：涤纶中有,1%,3%,的单体和低聚物，其中有,70%,以上为环状三聚物。,合成原料：对苯二甲酸、乙二醇。,75,.,2.聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的合成,（1）酯交换法：,对苯二甲酸与甲醇酯化生成对苯二甲酸二甲酯（DMT）：,76,.,酯交换：对苯二甲酸二甲酯与乙二醇交换，生成对苯二甲酸双羟乙酯（BHET）。,缩聚：对苯二甲酸双羟乙酯缩聚，生成具有一定聚合度的聚对苯二甲酸乙二醇酯。,反应速率及缩聚物的相对分子质量由乙二醇的排除速率控制。,77,.,（2）直接酯化法（必须用高纯度的对苯二甲酸）,用提纯的对苯二甲酸与乙二醇直接酯化得到对苯二甲酸双羟乙酯，然后再缩聚得到聚对苯二甲酸乙二醇酯。,78,.,3.纺丝及后处理,将聚对苯二甲酸乙二醇酯铸带、切片成无色透明的固体颗粒（树脂或切片），切片干燥后即可纺丝。,（1）纺丝 熔纺,过程：熔体（285290）喷丝口丝室（3540）冷却成形给油给湿卷绕在绕丝筒上（速度为喷丝速度的100倍左右，有拉伸的作用）初生丝（有,一定的取向、无结晶,）。,79,.,（2）后处理,短纤维：集束、拉伸、上油、卷曲、热定型和切断等工序。,长丝：热拉伸、加捻、热定型、络丝等工序。,4.涤纶全拉伸丝（FDY）、涤纶全取向丝（FOY）：不需要进行后加工，可直接用于纺织。,80,.,生产过程中各工序的作用和纤维的变化：,工序/项目,作用,变化,纺丝,PET熔体变成长丝,大分子熔体凝固成纤维状初生丝,产生,一定的取向度,，,无,结晶,拉伸,为纤维提供必须的机械性能,纤维的取向度,纤维的结晶度,纤维有内应力，结构不稳定,卷曲,提高纤维间的抱和力，便于纺纱,纤维表面出现皱纹,热处理,提高纤维的结构稳定性,结晶度,内应力消除,81,.,注：涤纶长丝的品种,初生丝：,未拉伸丝（常规纺丝）,UDY,半预取向丝（中速纺丝）,MOY,预取向丝（高速纺丝）,POY,高取向丝（超高速纺丝）,HOY,82,.,拉伸丝：,拉伸丝（低速拉伸丝）,DY,全拉伸丝（纺丝拉伸一步法）,FDY,全取丝（纺丝一步法）,FOY,变形丝：,常规变形丝（,DY,）,拉伸变形丝（,DTY,）,空气变形丝（,ATY,）,83,.,（二）涤纶的结构特征,1.分子结构特征,（1）具有对称苯环结构，无大支链，分子线型好，易于沿纤维拉伸方向取向而平行排列。,（2）,主链含有苯环，分子柔性较小,，熔点较高。,（3）主链中CC链可以内旋转，分子在空间有两种构象。,84,.,晶区：反式构象,非晶区：顺式构象,85,.,（4）结构具有高度的立体规整性，所有的,苯环几乎处在一个平面,上，使得相邻大分子的凹凸部分便于镶嵌，从而具有紧密敛集能力与结晶倾向。,（5）分子间没有特别强大的定向作用力。,（6）纤维素纤维和涤纶纤维大分子结构比较。,86,.,项目,涤纶,纤维素,硬链段,苯环,糖环,软链段,亚甲基，酯键,苷键,分子间作用力,范德华力,范德华力、氢键,反应基团,酯键,苷键、羟基,87,.,2.聚集态结构,结晶度和取向度：与生产时的拉伸及热处理有关。,产品,结晶度（%）,取向度,密度（克/厘米,3,）,初生丝,无结晶,差,1.3351.337,商品丝,4060,较高,1.38,全结晶(理论),完全结晶,较高,1.4551.498,晶体：三斜晶系，,a,b,c,，,90,。,晶区分子链构象：反式构象。,88,.,超分子结构模型：折叠链樱状微原纤模型，既有折叠链结晶，又有伸直链结晶，两种晶型并存，且在一定条件下可相互转化。,89,.,皮芯结构：有一些皮层和芯层，但不如粘胶明显。,后处理对超分子结构的影响。,拉伸：倍数，结晶度，取向度，折叠链。,热定型温度：温度，结晶度，折叠链。,90,.,3.形态结构,熔纺涤纶,截面：圆形。,纵向：光滑、均匀无条痕。,卷曲涤纶,截面：圆形。,纵向：在卷曲内侧有显著的不规则性。,91,.,92,.,（三）涤纶的性能,1.吸湿性,吸湿性：很差，标准回潮率,0.4%,，棉,7%,8%,。,原因：,极性基团太少，缺少吸湿中心。,除了两端各有一个羟基外，分子中仅有极性较小的酯键。,结晶度高，分子链排列紧密，即,结构紧密，孔隙小。,93,.,意义,湿度对机械性能影响小，,干湿强度及干湿延伸性能基本相同。,服装吸湿排汗性差，,穿着较闷，但易洗快干。,静电大，易沾污。,在水中溶胀小。,染色困难。,94,.,2.热性能,（1）热转变温度、分子运动特点及力学状态,热转变温度,a.T,g,T,g,跟聚集态结构的关系：,完全无定形（初生丝）：,T,g,67,。,部分结晶：,T,g,81,。,取向结晶：,T,g,125,。,95,.,T,g,与结晶度的关系：,结晶度,0,30%,：,现象：结晶度，,T,g,。,原因：晶体小而分散，,起交联作用，,对无定形区束缚大,，阻碍无定形区链段的运动。,结晶度,30%,：,现象：结晶度，,T,g,或不变。,原因：晶体大而集中，对无定形区束缚小，,允许无定形区的链段自由些,。,96,.,b.软化温度,软化温度：指开始产生较大塑性形变的温度。,涤纶的软化温度：,230,240,。,97,.,c.熔点,熔点：晶体完全熔融时的温度。,多熔点现象,两种晶体：折叠链结晶、伸直链结晶，熔点不同。,折叠链结晶：熔点高（,243,）且不变。,伸直链结晶：熔点低（,243,），且处理条件不同也不同。,结晶尺寸，熔点。,结晶完整性，熔点。,98,.,分子运动特点及力学状态,T,T,g,：,非晶区,和,晶区,的链段都不能运动，涤纶受外力不易变形，有利于正常使用，普弹形变。,T,g,T,T,软化,：,非晶区,分子链间,作用力小,的链段能运动，作用力大的链段难运动，晶区内分子链不能运动，纤维表现,既柔又韧,。皮革态，高弹形变。,T,达,T,软化,：,非晶区,分子间的相互作用力,被拆开,，,结晶区,内的链段,未被拆开,，纤维,软化但不熔融,，纤维,丧失了使用价值,。塑性形变。,T,达,T,m,：晶区内分子链开始运动，纤维熔融。,99,.,注意：染整加工温度须,软化点,。,涤纶或,T/C,织物热定形温度：,180,220,，在,T,g,和,T,软化,之间。染色、整理及成衣熨烫的温度均应热定形温度。,100,.,热收缩现象：在,松弛状态,下，涤纶受热后可能会发生剧烈的收缩的现象。,在相同的条件下，,未热定形,的涤纶收缩,大,，经过,热定形,的涤纶的收缩,较小,。,热收缩的原因,纤维无定形区分子链的解取向。,产生折叠链结晶。,（2）涤纶的热收缩及其对纤维结构和性能的影响,101,.,影响热收缩的因素,收缩温度：温度，收缩。,收缩时间：收缩时间可分为三个阶段。,开始快速收缩阶段：无定形区分子的解取向阶段。,收缩较大阶段：分子链发生折叠结晶。,收缩达到最大及以后的阶段：收缩率不再增加。,102,.,增塑剂：对热收缩的影响表现在三方面：,降低,T,g,：增塑剂可,减弱大分子间的作用力，,使链段在较低的温度下就能运动。,温度相同使收缩率。,收缩率相同使收缩温度。,收缩前的热定形,热定形温度：越高，收缩率越小；,热定形张力：越大，收缩率越大。,103,.,104,.,（3）耐热性及稳定性,（自己看）,耐热性：在几种合纤中，涤纶最好。如170下短时间受热引起的强度损失在温度降低后可以恢复，而腈纶为150、锦纶为120。,热稳定性：涤纶最好。温度150，色泽不变，150受热168h强度损失不超过3%，受热1000h，强度仍保持原来的50%。其他纤维较低，150条件下锦纶受热5h即变黄，强度大大下降，所有的天然纤维和再生纤维素纤维在70336h内完全被破坏。,涤纶允许的使用温度范围：可在70170之间使用，低温时纤维不会发脆。如果生产中涤纶经过较好的热定型，那么它的热收缩性也是最小的。,105,.,3.物理机械性能,影响因素：,化学结构：苯环、亚甲基、酯键。,生产条件：影响涤纶的超分子结构和形态结构。,拉伸：可提高纤维的取向度、结晶度。,热处理：可提高结晶度，消除内应力，提高纤维的尺寸稳定性。,106,.,（1）强度和延伸度,与棉比,初始模量、断延、断强、断裂功等：棉。,结果,涤纶的硬挺度、强韧性：棉；,制品的耐磨性、耐疲劳性等：好于棉制品，故,耐穿耐用,。,107,.,不同涤纶比较,初始模量、断裂强度：高强普通涤纶,;,断裂延伸度：高强普通涤纶。,原因：高强涤纶生产后处理,拉伸倍数较大,，同时给予合适的热定型，纤维,取向度大,，故断裂强度较大，断裂延伸度较小。,应用：控制拉伸程度，可制成高强低伸涤纶纤维，或低强高伸涤纶纤维。,108,.,（2）弹性和耐磨性,弹性：较好，与羊毛接近，主要表现在两个方面。,弹性模量较大，不易变形。原因：结晶度高，取向度高。,受外力后发生形变，形变回复能力较强。但高度拉伸，回复性能显著变差。,温、湿度影响,温度：温度，断裂强度、初始模量，断裂延伸度。,湿度：干、湿强度及延伸度,接近,。,109,.,染整工艺原理第一册P,194,表43,一些纺织纤维从形变中回复的能力,纤维,从形变中回复/%（相对湿度60%）,1%伸长,5%伸长,10%伸长,涤纶,98,65,51,羊毛,99,69,51,锦纶,90,89,89,棉,91,52,粘胶,67,32,23,蚕丝,84,54,34,110,.,耐磨性,仅次于锦纶，比其他合成纤维高出几倍。,原因：强度及延伸度高、弹性极好。,湿态,和干态的耐磨性：大致相同。,和天然或粘胶混纺：可显著提高织物的耐磨性。,111,.,（3）“洗可穿”性,涤纶制品特点：挺括不皱、平整，洗后不皱、免烫。,原因：,强度高，弹性模量高，刚性大，受力不易变形。,回弹性较高，变形后易回复。,吸湿性低，在水中的膨化很小，织物在潮湿状态下形状可保持不变。,112,.,4.化学性能,发生反应的基团及相应反应：,酯键：水解反应，聚合度。酸和碱起催化作用。,酸的催化作用很小耐酸性好,碱的催化作用较大耐碱性差,苯环：很稳定,亚甲基：较稳定，可发生氧化反应。,113,.,（1）酸对涤纶的作用,注意：涤纶的耐酸性很好,!,弱酸：煮沸也无显著损伤。,强酸,低温：稳定。,高温：有损伤。,涤纶耐酸的意义,染整加工尽可能在酸性条件下进行。,可用硫酸或盐酸测定涤棉的混纺比。,可用于生产涤棉烂花织物。,114,.,60，即使用70%的硫酸处理72h，强力基本上无变化，但温度增加，纤维的强力迅速下降。,115,.,（2）碱的作用,注意：涤纶耐碱性差,!,加工使用碱时要特别小心,!,催化聚酯发生降解,反应生成的酸和碱进一步反应成为钠盐，使涤纶在碱中的水解能一直进行下去。故耐碱性较差。,影响因素：碱种类、碱浓度、处理温度及时间。,116,.,条件控制：条件在浓度线的,左下侧,，纤维,不会,受到损伤，若落在浓度线的,右上侧,，纤维受到,损伤,。,117,.,涤纶的碱“剥皮现象”,碱处理的,“剥皮现象”：涤纶在浓碱液或热的稀碱液作用下，纤维表面的大分子会发生水解，一层层地剥落下来，并溶解在碱液中，使纤维逐渐,变细,，线密度，纤维的,重量、断裂强力,、但其,分子量,和未处理的涤纶相比,未发生变化,。,118,.,原因,酯键在碱中可水解，分子量。,涤纶具有疏水性，结晶度、取向度大，结构紧密，在热的稀碱液中，溶胀程度小，碱液向纤维内部渗透困难，碱只能,由表及里,催化纤维表面的大分子发生水解，当表面的分子被水解到一定程度后，便逐渐脱离纤维而溶解在碱液中，使纤维表面一层层剥落下来，而剩下的纤维的,分子量没有什么变化,。,119,.,结果：测定分子量或聚合度,不能,判断纤维是否受到损伤。可测定纤维的失重、纤维的直径。,意义：碱减量可提高纤维细度、提高纤维吸湿性。,应用：仿丝绸整理。纯涤纶长丝织物面料要碱减量整理，短纤维或衬布一般不进行碱减量处理。,120,.,涤纶碱减量促进剂,阳离子,表面活性剂常作为涤纶碱减量的促进剂，主要是季铵盐表面活性剂。将季铵盐表面活性剂加入到热的涤纶碱减量处理浴中，首先，季铵盐表面活性剂迅速,吸附在涤纶纤维表面,上，降低纤维表面张力；其次，季铵盐分子中的负离子与处理浴中的氢氧根负离子发生离子交换反应，溶液中的氢氧根负离子转移并富集在纤维表面，使氢氧根负离子有更多的机会也更容易进攻涤纶分子，造成涤纶分子断裂。,121,.,胺解,酯键能发生氨解反应,条件：不需要任何催化剂、可在常温下进行。,意义：仿丝绸整理中可作为剥皮反应的催化剂。,122,.,（3）对氧化剂和还原剂的稳定性,稳定性良好。,染整加工中常用氧化剂如,NaOCl,、,NaClO,2,、,H,2,O,2,和还原剂如保险粉、二氧化硫脲等对涤纶不会有明显的影响。,123,.,（4）与有机溶剂的作用,耐有机溶剂性较好。,一些有机溶剂可以使涤纶发生溶胀，温度较高时发生溶解，如：,70,110,涤纶能溶解于丙酮、苯、苯酚,涤纶可在一些有机物的水溶液中溶胀。,一些有机物可作增塑剂。,一些有机物可作涤纶染色的载体，如,2%,的苯甲酸溶液或水杨酸（邻羟基苯甲酸又称冬青油）。,124,.,5.染色性能,与棉、毛等相比，染色较困难。,原因,纤维,吸湿性小,、结构紧密，在水中的溶胀程度，染料难进入纤维内部。,分子结构中,缺少极性基团,，吸湿溶胀小，不易与水溶性染料结合。,分子结构中,无活性基团,，活性染料无法与纤维发生共价键结合。,125,.,常采用的方法,染料：分散染料。,有效方法,高温高压法：染色,T,为,120,140,，纤维分子链运动加剧，瞬时形成较大的空隙，染料分子进入纤维内部。,热熔法：染色温度,180,210,，利用热空气染色。高温下，纤维分子链段运动加剧，产生瞬时空隙，纤维表面的染料进入纤维内部。多用于,T/C,混纺织物,的连续轧染。,126,.,携染剂,（载体）法：染色,T,为,100,110,，用添加有机溶剂的液体，先处理织物，然后染色。载体分子小先被纤维吸收，,削弱,了纤维分子间的作用，链段运动变得较自由，有利于染料进入纤维内部。多用于,毛,/,涤混纺品,染色。,目前研究的方法：超临界,CO,2,染色。,改变原料的组成：如合成时加入对苯二甲酸二甲酯磺酸钠或间苯二甲酸二甲酯磺酸钠，共缩聚后纺制成的纤维可以用阳离子染料染色。,127,.,6.起毛起球现象,原因：,纤维截面圆形，表面光滑，纤维间抱合力差，纤维末端易浮出织物表面形成绒毛，经摩擦，纤维纠缠在一起结成小球。,纤维强度高、弹性好，形成的小球难于脱落。,其他纤维：,粘胶短纤、棉织物：也会形成小球，但由于纤维强度低，形成的小球易脱落，不发生起球现象。,128,.,羊毛织物：有起毛起球现象，原因是羊毛表面有鳞片层，纤维毛尖由于摩擦可通过鳞片层相互毡合在一起形成小球，而羊毛的断裂延伸度较大，小球不易脱落。丝光羊毛起球现象小。,改善方法：异形截面纤维、降低聚合度等方法，染整加工时,烧毛和热定形,工序。,129,.,7.静电现象,原因,大分子共价键结合，不能电离，也不能传递电子；,极性小；,涤纶吸湿性低；,表面电阻较高。,130,.,危害,给加工带来困难，生产时织物吸附在机械部件上；,织物易起毛起球，易沾污，并会粘附在皮肤或其他服装上，穿着不舒服；,引发火灾的因素之一。,克服办法：,设备加装静电消除装置。,对织物进行抗静电整理。,和其他纤维的混纺或交织，如棉、羊毛、粘胶等。,131,.,8.低聚物及其对染色性能的影响,低聚物：主要是,环状三聚物,，约占,70%,以上。,对染色（浸染）影响的原因：低聚物和分散染料具有亲和性，染色时温度达到涤纶的,T,g,，低聚物会自纤维内部向纤维表面迁移，一部分溶解在染浴中，导致分散染料聚集。,132,.,意义,染色时形成染料色点、斑渍、色花等病疵，因为聚集的染料、低聚物及其他杂质会粘附在纤维表面。,影响染品的手感、色牢度、色光。,有可能堵赛管道