聚酰胺纤维

第四章 聚酰胺纤维
第四章 聚酰胺纤维
第一节 聚酰胺纤维原料
一、聚酰胺纤维的原料及生产 聚酰胺树脂工业上主要方法包括 • 熔融缩聚、 熔融缩聚、 • 开环聚合 • 低温聚合。 低温聚合。 聚酰胺66，聚酰胺9等由于聚合体有适当的熔点， 聚酰胺66，聚酰胺9等由于聚合体有适当的熔点，分解温度 66 比熔点高，可以采用熔融缩聚，而己内酰胺， 比熔点高，可以采用熔融缩聚，而己内酰胺，则需要适当的活 化剂使之开环并聚合。 化剂使之开环并聚合。
第四章 聚酰胺纤维
第二节 聚酰胺的纺丝成型
一、概述 聚酰胺纤维一般采用熔体纺丝成型 熔体纺丝成型， 聚酰胺纤维一般采用熔体纺丝成型，主要以切片熔融纺丝 为主。聚酰胺纤维的结构与聚酯不同， 为主。聚酰胺纤维的结构与聚酯不同，为了避免卷绕丝在卷装 上发生过多的松弛而变软，其相应纺丝速度必须达到 上发生过多的松弛而变软，其相应纺丝速度必须达到 4200m/min～4500m/min。 4200m/min～4500m/min。 由于常规纺丝已逐步被高速纺丝取代，为此， 由于常规纺丝已逐步被高速纺丝取代，为此，本节主要介 绍高速纺丝。 绍高速纺丝。
第四章 聚酰胺纤维 4.上油 4.上油
高速纺丝上油比常规纺丝上油更为重要。 高速纺丝上油比常规纺丝上油更为重要。 常规纺丝采用油盘上油， 常规纺丝采用油盘上油，吹风位置为卷绕机上 缺点上油不匀） （缺点上油不匀）； 高速纺丝采用齿轮泵计量 喷嘴上油法。 齿轮泵计量、 高速纺丝采用齿轮泵计量、喷嘴上油法。同时由 FDY具有较高的取向和结晶度 为此上油位置吹风窗 具有较高的取向和结晶度， 于FDY具有较高的取向和结晶度，为此上油位置吹风窗 下端。 下端。
第四章 聚酰胺纤维 二、聚酰胺纤维高速纺丝的工艺和设备特点
1.对切片含水率和熔体纯度要求 1.对切片含水率和熔体纯度要求 含水率小于0.08％，熔体中不允许有6μm以上的杂质存在。 含水率小于0.08％，熔体中不允许有6μm以上的杂质存在。 0.08％，熔体中不允许有6μm以上的杂质存在 原因：高速纺丝，张力大， 原因：高速纺丝，张力大，气泡或杂质的存在会引起应力 集中，发生单丝断裂。 集中，发生单丝断裂。 2. 对纺丝设备的要求 高卷绕速度要求纺丝头的吐胶量较大， 高卷绕速度要求纺丝头的吐胶量较大，为此需要增加螺杆 挤出量和提高纺丝熔体的均匀性。 挤质量的影响
1.纺丝温度 1.纺丝温度 纺丝温度主要取决于聚合体的熔点和熔体粘度 聚酰胺6 聚合体的熔点和熔体粘度。 纺丝温度主要取决于聚合体的熔点和熔体粘度。聚酰胺6的 纺丝温度控制在270 270℃ 聚酰胺66则控制在280 290℃左右。 66则控制在280～ 纺丝温度控制在270℃，聚酰胺66则控制在280～290℃左右。 原因：聚酰胺6的熔点215℃；聚酰胺66的熔点255 ℃。 原因：聚酰胺6的熔点215℃ 聚酰胺66的熔点255 215 66的熔点 2.冷却条件 2.冷却条件 一般选择侧吹风，使用20℃的露点风，送风速度一般为0 一般选择侧吹风，使用20℃的露点风，送风速度一般为0。 20℃的露点风 0.5m/s，相对湿度为75％～80 75％～80％。 4～0.5m/s，相对湿度为75％～80％。
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聚酰胺合成工艺一般可分为两类： 聚酰胺合成工艺一般可分为两类：
一类是由二元胺和二元酸缩聚而得； 一类是由二元胺和二元酸缩聚而得； 二元胺和二元酸缩聚而得 另一类为ω 氨基酸缩聚或由内酰胺开环聚合而得。 另一类为ω－氨基酸缩聚或由内酰胺开环聚合而得。
命名: 命名:
前一数字为二元胺的碳原子个数，后一数字为二元酸的碳原 前一数字为二元胺的碳原子个数，后一数字为二元酸的碳原 二元胺的碳原子个数 二元酸 子个数。 子个数。 对于开环聚合只有其单元结构所含碳原子数目。 对于开环聚合只有其单元结构所含碳原子数目。 单元结构所含碳原子数目 注：根据ISO的定义，全芳香族聚酰胺纤维不在聚酰胺纤维 根据ISO的定义， ISO的定义 类内。 类内。
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三、聚酰胺高速纺丝工艺
聚酰胺6高速纺丝设备与聚酯基本相同，但由于物性差异， 聚酰胺6高速纺丝设备与聚酯基本相同，但由于物性差异， 其工艺具有差别。 其工艺具有差别。 聚酰胺6纺丝温度为265～270℃ 聚酰胺6纺丝温度为265～270℃； 265 纺丝速度比聚酯高，至少在4000m/min以上。 4000m/min以上 纺丝速度比聚酯高，至少在4000m/min以上。 原因：由于聚酰胺纤维分子间结合力大，容易结晶、 原因：由于聚酰胺纤维分子间结合力大，容易结晶、吸水 性强，在低速时容易吸水膨胀变形，造成卷装不良。 性强，在低速时容易吸水膨胀变形，造成卷装不良。
切片的干燥：切片经脱水，仍含有相当量的水分， 切片的干燥：切片经脱水，仍含有相当量的水分，需 要干燥除去水分，这个过程对尼龙66切片也适用。 66切片也适用 要干燥除去水分，这个过程对尼龙66切片也适用。
• 干燥设备与聚酯相同 • 纺丝用的尼龙切片含水率<0.06% 原因：1、高速纺丝，张力大，气泡或杂质 高速纺丝，张力大， 原因： 的存在会引起应力集中，发生单丝断裂。 的存在会引起应力集中，发生单丝断裂。 熔融时有水分会发生水解，使粘度降低。 2、熔融时有水分会发生水解，使粘度降低。
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1.背景 1.背景
聚酰胺纤维是指纤维大分子主链有酰胺键 连接起来的一类合成纤维。 连接起来的一类合成纤维。由于其具有优良的物理性能和纺织 性能，发展速度很快，直至20世纪60年代末， 20世纪60年代末 性能，发展速度很快，直至20世纪60年代末，在合成纤维产量 中一直居首位，但从1972年开始为涤纶所超过而退居第二位。 1972年开始为涤纶所超过而退居第二位 中一直居首位，但从1972年开始为涤纶所超过而退居第二位。 聚酰胺纤维有许多品种， 聚酰胺纤维有许多品种，目前工业化生产及应用最为广泛 的是聚酰胺6和聚酰胺66 各国的商品名称不同， 66。 的是聚酰胺6和聚酰胺66。各国的商品名称不同，如我国称聚酰 胺纤维为“锦纶” 美国称为“尼龙” Nylon）。 胺纤维为“锦纶”，美国称为“尼龙”（Nylon）。
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3.纺丝速度和喷丝头拉伸倍 3.纺丝速度和喷丝头拉伸倍 数
熔体纺丝速度很快， 熔体纺丝速度很快，一般对 速度设有下限值， 速度设有下限值，高速纺一般为 4000m/min～6000m/min， 4000m/min～6000m/min，喷丝头 拉伸倍数可达200 200倍 拉伸倍数可达200倍。 纺丝速度越快， 纺丝速度越快，喷丝头拉伸 倍数越大， 倍数越大，而后期剩余拉伸倍数 减小。 减小。
聚酰胺纤维在各国的商品名： 聚酰胺纤维在各国的商品名：
中国-锦纶、尼龙 锦纶、 美国-尼龙（Nylon) 尼龙（ 德国-贝纶（Perlon) 贝纶（ 俄罗斯-卡普纶（Kapron) 卡普纶（ 日本-阿米纶（Amilan 阿米纶（Amilan)
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Supplex 是 Invista 公司继 Tactel 之后推出的新 型锦纶 66 纤维。它具有以下特性： 纤维。它具有以下特性： —曲折刚性低于羊毛、涤纶和棉等大多数纤维， 曲折刚性低于羊毛、涤纶和棉等大多数纤维， 曲折刚性低于羊毛 和棉等大多数纤维 具有棉一般的手感和柔顺，消光； 具有棉一般的手感和柔顺，消光； —吸湿性好，在化纤中仅次于粘胶； 吸湿性好，在化纤中仅次于粘胶； 吸湿性好 —质量轻，强度和耐磨性超过涤纶； 质量轻，强度和耐磨性超过涤纶 涤纶； 质量轻 —弹性恢复仅次于羊毛和腈纶，优于其它化纤； 弹性恢复仅次于羊毛和腈纶，优于其它化纤； 弹性恢复仅次于羊毛和腈纶 —制成的服装不易起皱、不缩水、不变形、易干 制成的服装不易起皱、不缩水、不变形、 制成的服装不易起皱 易保养； 燥、易保养； —染色性能较好，不易退色等。 染色性能较好，不易退色等。 染色性能较好
总结 1、采用熔体纺丝过程 2、纺丝过程与聚酯纺丝基本相同，但纺 速更快。 3、尼龙6、尼龙66除了纺前处理不同以外， 、尼龙6、尼龙66除了纺前处理不同以外， 其他纺丝过程基本相同
二、尼龙6 二、尼龙6的纺前处理及切片干燥
尼龙6的切片含有约10%的单体和低聚物， 尼龙6的切片含有约10%的单体和低聚物，纺前需要 10%的单体和低聚物 除去。 除去。 （1）直接纺丝纺前脱单体 如采用直接纺丝方法，残余单体须在纺前脱去。 如采用直接纺丝方法，残余单体须在纺前脱去。 原理是利用单体与聚合物的挥发性的差别， 原理是利用单体与聚合物的挥发性的差别，将单体与 聚合物分离。 聚合物分离。 由于己内酰胺的沸点较高（ ），在工业上采用 由于己内酰胺的沸点较高（262.5oC），在工业上采用 中等温度，减压蒸发的方法脱单体。 中等温度，减压蒸发的方法脱单体。
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二、聚酰胺的性质
密度：尼龙6 1.12~1.14克 1、密度：尼龙6：1.12~1.14克/厘米3
尼龙66：1.13~1.16克/厘米3
2、熔点： 熔点： • 尼龙66为~260oC • 尼龙6为~220oC 3、玻璃化温度 • 尼龙66为40~60oC • 尼龙6为53~75oC
5.拉伸倍数 5.拉伸倍数
FDY工艺是经第一导辊的预取相丝（POY） FDY工艺是经第一导辊的预取相丝（POY）连续绕 工艺是经第一导辊的预取相丝 经高速运行的辊筒来实行拉伸。拉伸倍数一般为1.2 1.2～ 经高速运行的辊筒来实行拉伸。拉伸倍数一般为1.2～ 1.3倍。 1.3倍
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3. 丝条冷却和上油方式
高速纺丝，冷却停留时间短， 高速纺丝，冷却停留时间短，因此需要加大风速和风窗的 高度。而上油方式也不同与常规纺丝， 高度。而上油方式也不同与常规纺丝，其不在卷绕机板面而在 纺丝窗下方的甬道入口处。 纺丝窗下方的甬道入口处。 原因：减少丝条与空气的接触表面，较少摩擦阻力和张力， 原因：减少丝条与空气的接触表面，较少摩擦阻力和张力， 保证高速卷绕。 保证高速卷绕。
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