通用高分子材料纤维63页PPT
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通用高分子材料-纤维
喷丝（使熔融状态下高聚物转变成纤维）
两种实施方法： 1 、直接纺丝法，直接用聚合所得到的高聚 物熔体进行纺丝。简化生产流程，降低成本，但 单体和低聚物难以去除而产品质量较差。 2 、切片纺丝法，将聚合得到的高聚物熔体 经铸带、切粒等工序制成“切片”，然后在纺丝
机上将切片重新熔融成熔体并进行纺丝。
一般纺丝速度1000-2000m/min，高速纺丝 速度4000-6000m/min 喷丝板孔径0.2-0.4mm
常用的溶剂DMF、 DMAc、DMSO、EC、 NaSCN、HNO3、ZnCl2
40
聚丙烯腈纤维的性能
• 性能优良，外观、手感都类似羊毛，因此有“人
造羊毛”之称
• 很多性能指标超过羊毛，如腈纶的强度比羊毛高
1~2.5倍，密度小，保暖性及弹性好等 • 耐光性、耐候性是天然纤维和化学纤维中最好的 • 化学稳定性、对酸碱和氧化剂的稳定性也比较好
16000-20000 50000-80000
聚乙烯醇
全同聚丙烯
60000-80000
180000-300000
分子链间必须有足够的次价力 分子间次价力越大，纤维的强度越高。
具有可溶性和熔融性
将高聚物溶解或熔融成溶液或熔体，再经纺丝、 凝固或冷却形成纤维。
三、纤维主要性能指标
1、纤度 表示纤维粗细的指标称纤度。
合成羊毛
主要原料
丙烯腈：分子中含有碳-碳双键 和腈基，化学性质很活泼
第二单体：丙烯酸酯、甲基
丙烯酸酯、醋酸乙烯酯等为，用 量5%～10%，可减少 聚丙烯腈分 子间力，消除其脆性，从而可纺 制成具有适当弹性的合成纤维 ——腈纶纤维。
第三单体：用量很少，一般
低于5%，主要改进腈纶纤维的染色 性能，多是带有酸性基团的乙烯基 单体如乙烯基苯磺酸、甲基丙烯酸 、甲叉丁二 酸等；或是带有碱性基 团的乙烯基单体如2-乙烯基吡啶、 2-甲基-5－乙烯基吡啶等。
高分子材料ppt[完整版本]
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•
1909年 美国人Leo Baekeland用苯酚与甲醛反应制造出第一种完全人工合成的塑料——酚醛树酯。
•
1920年 德国人Hermann Staudinger发表了“关于聚合反应”的论文提出：高分子物质是由具有相同化学结构
的单体经过化学反应（聚合），通过化学键连接在一起的大分子化合物，高分子或聚合物一词即源于此。
• 按高分子排列情况分类：结晶高聚物，非 晶高聚物。
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7
4. 性能介绍
• 高分子材料的结构决定其性能，对结构的控制 和改性，可获得不同特性的高分子材料。高分子 材料独特的结构和易改性、易加工特点，使其具 有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能，从 而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个 领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用各个 方面不可缺少的材料。 很多天然材料通常是高 分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官 等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如 此。一般称在生活中大量采用的，已经形成工业 化生产规模的高分子为通用高分子材料，称具有 特殊用途与功能的为功能高分子
子化学作为一门新兴学科建立的标志。
•
1935年 杜邦公司基础化学研究所有机化学部的Wallace H. Carothers合成出聚酰胺66，即尼龙。尼龙在1938年
实现工业化生产。
•
1930年 德国人用金属钠作为催化剂，用丁二烯合成出丁钠橡胶和丁苯橡胶。
•
1940年 英国人T. R. Whinfield合成出聚酯纤维（PET）。
天然橡胶。
•
1956年Szwarc提出活性聚合概念。高分子进入分子设计时代。
•
1971年S. L Wolek 发明可耐300℃高温的Kevlar。
高分子材料资料课件
根据用途，高分子材料可以分为塑料、橡胶、纤维和复合材料等。塑料是用途最广泛的高分子材料之一，橡胶 则广泛应用于轮胎、密封件和减震器等。
高分子材料的特性
高分子材料的特性与其组成和结构密 切相关。由于高分子链的柔性和可塑 性，高分子材料通常具有优良的加工 性能和力学性能。
高分子材料还具有良好的绝缘性、化 学稳定性和耐腐蚀性，使其在许多领 域中成为金属和其他传统材料的替代 品。
高分子材料的发展趋势
绿色环保
发展环境友好、可循环利用的高 分子材料，减少对环境的污染和
碳排放。
智能高分子材料
研究具有自适应、自修复、刺激响 应等智能功能的高分子材料，拓展 其在传感器、驱动器、执行器等领 域的应用。
纳米高分子材料
利用纳米技术制备具有优异性能的 纳米高分子材料，提高材料的力学、 电学、光学等性能。
05
高分子材料的发展趋势与挑战
高分子材料的研究热点
高性能化
通过改进聚合方法、引入新型单体和活性聚合技术，提高高分子 材料的性能，以满足各种应用需求。
功能化与智能化
在高分子材料中引入特殊功能基团或添加功能填料，实现高分子材 料的特殊功能和智能化。
生物相容性与生物降解性
研究具有良好生物相容性和生物降解性的高分子材料，用于生物医 学领域和环境友好型材料。
通过压延机将高分子材 料加工成薄膜和片材。
利用气压将高分子材料 加工成中空容器和瓶类。
高分子材料的新型加工技 术
3D打印
利用3D打印技术将高分子 材料加工成各种复杂形状 的零部件。
激光切割
利用激光技术将高分子材 料加工成各种形状和尺寸 的薄片和细条。
超声波焊接
利用超声波技术将高分子 材料焊接在一起，实现快 速、高效、高质量的连接。
高分子材料的特性
高分子材料的特性与其组成和结构密 切相关。由于高分子链的柔性和可塑 性，高分子材料通常具有优良的加工 性能和力学性能。
高分子材料还具有良好的绝缘性、化 学稳定性和耐腐蚀性，使其在许多领 域中成为金属和其他传统材料的替代 品。
高分子材料的发展趋势
绿色环保
发展环境友好、可循环利用的高 分子材料，减少对环境的污染和
碳排放。
智能高分子材料
研究具有自适应、自修复、刺激响 应等智能功能的高分子材料，拓展 其在传感器、驱动器、执行器等领 域的应用。
纳米高分子材料
利用纳米技术制备具有优异性能的 纳米高分子材料，提高材料的力学、 电学、光学等性能。
05
高分子材料的发展趋势与挑战
高分子材料的研究热点
高性能化
通过改进聚合方法、引入新型单体和活性聚合技术，提高高分子 材料的性能，以满足各种应用需求。
功能化与智能化
在高分子材料中引入特殊功能基团或添加功能填料，实现高分子材 料的特殊功能和智能化。
生物相容性与生物降解性
研究具有良好生物相容性和生物降解性的高分子材料，用于生物医 学领域和环境友好型材料。
通过压延机将高分子材 料加工成薄膜和片材。
利用气压将高分子材料 加工成中空容器和瓶类。
高分子材料的新型加工技 术
3D打印
利用3D打印技术将高分子 材料加工成各种复杂形状 的零部件。
激光切割
利用激光技术将高分子材 料加工成各种形状和尺寸 的薄片和细条。
超声波焊接
利用超声波技术将高分子 材料焊接在一起，实现快 速、高效、高质量的连接。
6-通用高分子材料--纤维
长丝纺丝
• 与短纤维纺丝机不同的是增 加了凝固后丝条的卷绕机构； • 纺长丝用喷丝头一般在150 孔以下，纺帘子线纤维的孔 数多至3000孔。
四、高压静电纺丝
• 高压静电纺丝是制造纳米纤维的基本方法
纳米纤维主要包括两个概念： • 一是严格意义上的纳米纤维,是指纤维直径小于 100 nm 的超微细纤维； • 二是将纳米微粒填充到纤维中,对纤维进行改性, 也就是我们通常意义上的纳米纤维。
共分成18类，其中第18类为涂料用辅助材料
序 代 序 代 涂料类别 涂料类别 号 号 号 号
1 2 3 4 Y T F L 油性树脂 天然树脂 酚醛树脂 沥青 7 8 9 Q M G 硝基纤维素 纤维素
序 代 涂料类别 号 号
13 14 H S 环氧树脂 聚氨酯
过氧乙烯树脂 15 乙烯基树脂 16
W 元素有机聚合物 J 橡胶
其他
黏胶纤维：人造丝，改性纤维素 醋酸纤维：二(三)醋酸纤维酯 氨纶：聚酰胺氨纶纤维
纤维的发展
•1855年瑞士人奥蒂玛斯把纤维素放在硝酸中得到硝 化纤维素溶液，制得第一根人造纤维；
•1884年查唐纳脱把硝化纤维素放在酒精和乙醚中得 到溶液，得到人造丝；
§6.3.1 纤维的加工过程
纺丝液的制备 纺丝成型
(4) 聚乙烯醇纤维（维纶、维尼纶）
结构式:
CH2 CH OH n
性能： 亲水性好，吸湿率可达5%，和尼龙相等，与棉花（7%）相近。 强度与聚酯或尼龙相近，拉伸弹性比羊毛差，比棉花好 用途： 70%用于工业生产，其中以布和绳索居多。可代替棉花作衣料 用
(5) 聚氯乙烯（氯纶）
结构式:
CH2 CH Cl n
增韧剂：能提高胶黏剂的柔韧性，降低脆
通用高分子材料PPT
18
1）挤出成型：
将原料在料筒中加热至流动状态，同时通过螺杆向 前推压至机头，通过不同形状和结构的口模连续挤出， 获得不同形状的型材，如管、棒、带、丝、板等。
挤出成形的生产效率高，可自动化连续生产，一般 使用热塑性塑料作原料。
19
20
21
挤出过程：
第一阶段
固体输送（Conveying） 固体熔融（Melting） 混合均化（Mixing） 增压泵送（Pumping）
在液态树脂中加入适量固化剂，然后浇入模具型腔 中，在常压或低压及常温或适当加热条件下固化成型。 此法主要用于生产大型制品，设备简单，但生产率低。
47
塑料加工工程的进展
塑料啤酒瓶 —— Diamond Like Carbon, DLC 技术
未处理PET瓶
DLC技术处理后的PET瓶
48
日精ASB公司的DLC高效成型机
5） 吹塑成形：
熔融态的塑料坯通过挤出机或注射机挤出后，置于 模具内，用压缩空气将此坯料吹胀，使其紧贴模内壁成 型而获得中空制品。
43
吹塑成型还 可以用压缩空 气将型坯连续 吹胀成薄膜。
44
•Extrusion Blown Film Unit
45
薄膜平挤平吹生产
46
6）浇铸成形：
又称浇塑法，根据浇注方式的差异可分为静态铸型 、嵌铸型和离心铸型等。
33
注塑成型产品
34
注射成型产品
35
注射成型在塑料加工中的地位
注射成型是最重要，也是最广泛使用的聚 合物加工技术之一
36
注射产品的共性：
•品种繁多 •形状复杂 •三维制品 •尺寸精度高 •应用领域广
37
注射成型的特点： 优点
1）挤出成型：
将原料在料筒中加热至流动状态，同时通过螺杆向 前推压至机头，通过不同形状和结构的口模连续挤出， 获得不同形状的型材，如管、棒、带、丝、板等。
挤出成形的生产效率高，可自动化连续生产，一般 使用热塑性塑料作原料。
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挤出过程：
第一阶段
固体输送（Conveying） 固体熔融（Melting） 混合均化（Mixing） 增压泵送（Pumping）
在液态树脂中加入适量固化剂，然后浇入模具型腔 中，在常压或低压及常温或适当加热条件下固化成型。 此法主要用于生产大型制品，设备简单，但生产率低。
47
塑料加工工程的进展
塑料啤酒瓶 —— Diamond Like Carbon, DLC 技术
未处理PET瓶
DLC技术处理后的PET瓶
48
日精ASB公司的DLC高效成型机
5） 吹塑成形：
熔融态的塑料坯通过挤出机或注射机挤出后，置于 模具内，用压缩空气将此坯料吹胀，使其紧贴模内壁成 型而获得中空制品。
43
吹塑成型还 可以用压缩空 气将型坯连续 吹胀成薄膜。
44
•Extrusion Blown Film Unit
45
薄膜平挤平吹生产
46
6）浇铸成形：
又称浇塑法，根据浇注方式的差异可分为静态铸型 、嵌铸型和离心铸型等。
33
注塑成型产品
34
注射成型产品
35
注射成型在塑料加工中的地位
注射成型是最重要，也是最广泛使用的聚 合物加工技术之一
36
注射产品的共性：
•品种繁多 •形状复杂 •三维制品 •尺寸精度高 •应用领域广
37
注射成型的特点： 优点
人教版《高分子材料》公开课课件PPT1
吸湿性差
可编织窗纱、筛 网、网袋与绳子， 制成毛线、毛毯、 棉絮、滤布等
3.合成橡胶
(1)橡胶的分类
三叶树胶（顺式聚异戊二烯）
天然橡胶 杜仲树胶（反式聚异戊二烯）
橡胶
合成橡胶
丁苯橡胶 顺丁橡胶 合成天然橡胶
氯丁橡胶 乙丙橡胶 硅橡胶
性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐老化等各有其优势。
(2)天然橡胶
杜仲树胶（反式聚异戊二烯）
丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线
B．尼龙1010的单体是H2N(CH2)10NHCO(CH2)8COOH
③六大纶包括：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。它们都属于合成 聚对苯二甲酸乙二酯纤维
合成尼龙1010的单体是H2N(CH2)10NH2和HOOC(CH2)8COOH，B项错误；
，因此它是通过缩聚反应制成
的，A项错误，C项正确；合成尼龙1010的单体是H2N(CH2)10NH2和HOOC(CH2)8COOH， B项错误；由于舱外航天服是在太空失重的情况下穿的，不需要考虑材料的轻重，D项
错误。
性能
不溶于普通溶剂,熔化温度高于 强度大,耐磨,易洗,快干,保形性好,但透气性和
260 ℃,拉制的纤维具有天然丝的 吸湿性差,可以与天然纤维混纺获得改进
外观和光泽,耐磨性和强度高
大量用于服装与床上用品、各种装饰布料、 丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子 应用
国防军工特殊织物,以及工业用纤维制品等 线
③高强度芳纶纤维合成 单体为
解析：合成纤维和人造纤维统称化学纤维，A正确；
②具有类似顺丁橡胶结构特点的橡胶，都可通过硫化改变其性能。
B．尼龙1010的单体是H2N(CH2)10NHCO(CH2)8COOH
可编织窗纱、筛 网、网袋与绳子， 制成毛线、毛毯、 棉絮、滤布等
3.合成橡胶
(1)橡胶的分类
三叶树胶（顺式聚异戊二烯）
天然橡胶 杜仲树胶（反式聚异戊二烯）
橡胶
合成橡胶
丁苯橡胶 顺丁橡胶 合成天然橡胶
氯丁橡胶 乙丙橡胶 硅橡胶
性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐老化等各有其优势。
(2)天然橡胶
杜仲树胶（反式聚异戊二烯）
丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线
B．尼龙1010的单体是H2N(CH2)10NHCO(CH2)8COOH
③六大纶包括：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。它们都属于合成 聚对苯二甲酸乙二酯纤维
合成尼龙1010的单体是H2N(CH2)10NH2和HOOC(CH2)8COOH，B项错误；
，因此它是通过缩聚反应制成
的，A项错误，C项正确；合成尼龙1010的单体是H2N(CH2)10NH2和HOOC(CH2)8COOH， B项错误；由于舱外航天服是在太空失重的情况下穿的，不需要考虑材料的轻重，D项
错误。
性能
不溶于普通溶剂,熔化温度高于 强度大,耐磨,易洗,快干,保形性好,但透气性和
260 ℃,拉制的纤维具有天然丝的 吸湿性差,可以与天然纤维混纺获得改进
外观和光泽,耐磨性和强度高
大量用于服装与床上用品、各种装饰布料、 丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子 应用
国防军工特殊织物,以及工业用纤维制品等 线
③高强度芳纶纤维合成 单体为
解析：合成纤维和人造纤维统称化学纤维，A正确；
②具有类似顺丁橡胶结构特点的橡胶，都可通过硫化改变其性能。
B．尼龙1010的单体是H2N(CH2)10NHCO(CH2)8COOH
高分子材料之纤维
第11页/共44页三、聚酯纤维的结构、性能及用途
1．聚酯纤维的结构 聚酯纤维的结构为高度对称芳环的线性聚合物， 易于取向和结晶，具有较高的强度和良好的成 纤性及成膜性，结晶度为40%～60%，结晶速 度慢。
第12页/共44页
2．聚酯纤维的性能 聚酯纤维一般为乳白色，相对密度为1.38～1.4，回 潮率很低，具有易洗快干的特性。在纺织时，容易 产生静电，其纺织品在使用过程中易积累静电荷而 吸灰尘。 聚酯纤维的熔点为255～265℃，软化温度230～240℃。 遇明火能燃烧，有黑烟并有芳香气味，离火后自息。 聚酯纤维在承受外力时不易发生变形，纺织品尺寸 稳定性好，使用过程中褶裥持久。耐磨性仅次于聚 酰胺纤维。 在室温下，聚酯纤维能耐弱酸、弱碱和强酸，但不 耐强碱；对丙酮、苯、卤代烃等有机溶剂较稳定， 但在酚类及酚类与卤代烃的混合溶剂中能溶胀。
成纤高聚物应具有可溶性和熔融性 只有这样才能 将高聚物溶解或熔融成溶液或熔体，再经纺丝、凝 固或冷却形成纤维，否则就不能进行纺丝。
第7页/共44页
2 涤纶纤维
涤纶纤维是以聚酯为基础制得的纤维。聚酯是由 饱和的二元酸与二元醇通过缩聚反应制得的一类 线性高分子缩聚物。这类缩聚物的品种因随使用 原料或中间体而异，故品种繁多数不胜数。但所 有品种均有一个共同特点，就是其大分子的各个 链节间都是以酯基“－COO－”相联，所以把这 类缩聚物通称为聚酯。涤纶是三大合成纤维（涤 纶、锦纶、腈纶）之一，是最主要的合成纤维。
第31页/共44页
聚丙烯的纺丝
聚丙烯的纺丝方法主要是熔融纺丝。熔融纺丝的 温度控制在220～280℃（Mn120000左右，200000左右） 纺丝时，将粒状聚丙烯先在螺杆挤出机的进料段预热 软化（要用惰性气体将粒间空气排除），在压缩段熔 融、压缩、混炼、脱泡，再经计量段进一步熔化，建 立熔体压力并将熔体挤出，然后到机头过滤、均化。 从挤出机出来的聚丙烯熔体用计量泵加压计量送至喷 丝头纺丝。由喷丝头喷出的细丝经过冷却套筒，穿过 上油盘，最后卷绕在丝筒上，其他与聚酯、取酰胺加 工过程相同。
1．聚酯纤维的结构 聚酯纤维的结构为高度对称芳环的线性聚合物， 易于取向和结晶，具有较高的强度和良好的成 纤性及成膜性，结晶度为40%～60%，结晶速 度慢。
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2．聚酯纤维的性能 聚酯纤维一般为乳白色，相对密度为1.38～1.4，回 潮率很低，具有易洗快干的特性。在纺织时，容易 产生静电，其纺织品在使用过程中易积累静电荷而 吸灰尘。 聚酯纤维的熔点为255～265℃，软化温度230～240℃。 遇明火能燃烧，有黑烟并有芳香气味，离火后自息。 聚酯纤维在承受外力时不易发生变形，纺织品尺寸 稳定性好，使用过程中褶裥持久。耐磨性仅次于聚 酰胺纤维。 在室温下，聚酯纤维能耐弱酸、弱碱和强酸，但不 耐强碱；对丙酮、苯、卤代烃等有机溶剂较稳定， 但在酚类及酚类与卤代烃的混合溶剂中能溶胀。
成纤高聚物应具有可溶性和熔融性 只有这样才能 将高聚物溶解或熔融成溶液或熔体，再经纺丝、凝 固或冷却形成纤维，否则就不能进行纺丝。
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2 涤纶纤维
涤纶纤维是以聚酯为基础制得的纤维。聚酯是由 饱和的二元酸与二元醇通过缩聚反应制得的一类 线性高分子缩聚物。这类缩聚物的品种因随使用 原料或中间体而异，故品种繁多数不胜数。但所 有品种均有一个共同特点，就是其大分子的各个 链节间都是以酯基“－COO－”相联，所以把这 类缩聚物通称为聚酯。涤纶是三大合成纤维（涤 纶、锦纶、腈纶）之一，是最主要的合成纤维。
第31页/共44页
聚丙烯的纺丝
聚丙烯的纺丝方法主要是熔融纺丝。熔融纺丝的 温度控制在220～280℃（Mn120000左右，200000左右） 纺丝时，将粒状聚丙烯先在螺杆挤出机的进料段预热 软化（要用惰性气体将粒间空气排除），在压缩段熔 融、压缩、混炼、脱泡，再经计量段进一步熔化，建 立熔体压力并将熔体挤出，然后到机头过滤、均化。 从挤出机出来的聚丙烯熔体用计量泵加压计量送至喷 丝头纺丝。由喷丝头喷出的细丝经过冷却套筒，穿过 上油盘，最后卷绕在丝筒上，其他与聚酯、取酰胺加 工过程相同。
《高分子材料》PPT课堂-课件【人教版】
q塑 处高料 状弹所 态态：形变很容橡 处易胶 状，所 态具有高弹性液 所。态 处树 状脂 态
q
粘流态：形变能任意发生，具有流动性。
温度升高
温度降低
一、塑料
1． 定义：是指具有可塑性能的高分子材料。
2. 分类
热塑性塑料
据受热可分为 热固性塑料
通用塑料 据应用可分为
工程塑料
3. 组成
树 脂 （ 主 要 成 份 ）
缺点：弹性和耐寒性比天然橡胶差。
用途：广泛用作海底电线绝缘材料，化工防腐 材料，耐油制品等。
《高分子材料》PPT课堂-课件【人教 版】优 秀课件 （实用 教材）
《高分子材料》PPT课堂-课件【人教 版】优 秀课件 （实用 教材）
4. 丁腈橡胶
合成：
n C H 2 = C H -C H = C H 2+ n H 2 C C引 H 3 发 5 ℃ 剂
1.顺丁橡胶
合成：
n C H 2 = C H -C H = C H 2
CO 2 N O A i,2 lH (5 )3 C B F 3· (C 2 H 5 )2 O
H 2 C
C2H
CC
H
H
顺 丁 橡 胶 n
优点：弹性好，耐磨性能、耐低温性能 也较好。具有良好的物理机械性能。
缺点：抗斯裂强度、加工性能较差。
5. 硅橡胶 结构：
R
R
O Si O Si
R
Rn
优点：既耐低温，又耐高温。在-65 ~ 250℃保持 弹性。耐油防水，不易老化，绝缘性能也很好。
缺点：机械性能较差，耐酸碱不及其它橡胶。
用途：可作高温高压设备的衬垫，油管衬里，火 箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料。