第4章 合成纤维.ppt1

甲基和甲氧基的存在影响聚酰胺的结晶 结构，从而影响了性能
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（5）

PA6T和PA9T纤维
分子结构式：
NH(CH)6NHCO CO
C O
C O
N H
(CH2)9
N H
6和9代表代表二元胺中的碳原子，T代表对苯二酸
PA6T与PA9T的性能（P154，表4-3）
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（6）

氢化芳香聚酰胺纤维
湿强度和干强度基本相同
（3）耐磨、耐腐蚀性好 耐磨性、回弹性好，抗微生物，不霉、不蛀、 耐化学性优于其他纤维 （4）电绝缘性、保暖性优


缺点：耐热性、耐老化性、吸湿性、染色性差
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聚丙烯纤维的用途


主要用途是制作地毯、装饰布、家具布
工业中制作各种绳索、条带、渔网、吸油 毡、包装材料和工业用布，如，滤布、袋 布等；
常用的溶剂DMF、 DMA、DMSO、EC、 NaSCN、HNO3、 ZnCl2
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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
第4章 合成纤维
4.1 4.2
概述 通用合成纤维
4.3
4.4
高性能合成纤维
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。
（7）耐光性

高于锦纶，低于腈纶
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（8）电性能

干燥状态下，具有良好的电绝缘性。但是 作为服装时，由于摩擦易产生静电，易吸 灰尘，这是涤纶的缺点
（9）化学性能


在常温下，对酸碱稳定，温度升高，耐腐 蚀性降低 （10）抗菌性
优良，作为织物通常不被蛀虫破坏
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聚酯纤维的用途

由于聚酯纤维弹性好、织物有易洗快干、
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
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

PTT纤维被认为是最具有发展前途的通 用合成纤维新品种。
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（3）

聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维
制备：ＰBＴ纤维是由对苯二甲酸或对苯二甲
酸二甲酯和1,4－丁二醇经过熔体纺丝制成的纤 维

性能：PBT纤维强度30.91~35.32cN/dtex，
伸长率30~60%；具有极好的伸长弹性恢复率、 柔软、易染色


（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 ℃ 性能：P152，表4-2


（3） 长碳链聚酰胺X34纤维
链结构：[NH-(CH2)x-NHCO-(CH2)32-CO] 随X的增大，链结构接近聚乙烯
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（4）

PADA,MPMD,PDMBA
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4.2 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
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

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）； 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
成纤结构：P155，图4-11、4-12 力学性能：P155，表4-4
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其他性能：涤纶又叫的确良，具有
高强度、耐磨、耐腐 蚀，易洗快干
等优点，是很好的衣料纤维。
但透气性、吸湿性、染色性差限制
了涤纶在时装行业的应用；需要进行 改性后引入亲水性基团。
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（2）

聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维

用途：PBT纤维特别适于制作游泳衣、连裤袜、
训练服、体操服、健美服、网球服、舞蹈紧身 衣、弹力牛仔服、滑雪裤、长筒袜、医疗绷带
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（4）

聚萘酯（PEN）纤维
制备：PEN纤维是由2,6-萘二甲酸二甲酯与乙
二醇的缩聚物聚萘二甲酸乙二醇酯经过熔体纺 丝制成的纤维

结构式：
O CH2CH2 C O O C n O
保型性好、免熨等特点，所以是理想的
纺织材料；可纯纺或混纺制作各种服装
及针织品

在工业上，可作为电绝缘材料、运输带、
绳索、渔网、轮胎帘子线、人造血管等。
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（1）涤纶（PET）
制备：涤纶是对苯二甲酸乙二醇酯经过
熔融纺丝制成的合成纤维，相对分子质量 控制在15000~22000，纺丝温度控制在 275~295℃
开环聚合而得

具有吸水性
C HN O H N C O NH C HN O H O H
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H2O
O
C
聚酰胺纤维的性能

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

随着聚酯纤维的结晶度和取向度的不同， 密度不同。一般密度在1.38~1.40 （3）弹性
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弹性好，接近羊毛，而且耐皱性好，弹 性模量比聚酰胺纤维高
（4）强度 强度大，在湿态下强度不变 （5）湿性 吸湿性低，回潮率小，易洗快干 （6）耐热性



耐热性较好，软化点230~240℃

中国商品名“丙纶”’ 聚丙烯的相对分子质量10万~30万，纺 丝温度255~290℃
制备：等规聚丙烯熔体纺丝制备，成纤

原料来源丰富、生产工艺简单、产品价 格低廉、发展较快；产量仅次于涤纶、 锦纶、腈纶
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聚丙烯纤维的性能

（1）质轻


合成纤维中最轻的，密度0.9~0.91
（2）强度高
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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
动物纤维：又称蛋白纤维，其主要组成
性能：PEN与PET相比，具有更高的模量、强度，
抗拉伸性能好、尺寸稳定性好、热稳定性好、化 学稳定性和抗水解性能优异
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纺丝液的选择：选择 4.2.3 聚丙烯腈纤维 内聚能大的溶剂或能 与聚丙烯腈相互作用 中国商品名“腈纶”，有“人造羊毛”之称 的溶剂配制 制备：腈纶是聚丙烯腈或含85%以上丙烯腈的 共聚物制成的合成纤维。 腈纶的制备采用湿纺工艺 湿纺工艺是将聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物溶解 在溶剂中（纺丝液），纺丝液经喷丝板后在含 凝固剂的凝固浴中凝固形成纤维
O HN(CH2)6NHC(CH2)8 O (CH2)8C
PADA结构式：
二乙炔的存在，既可以作为交联剂，也 参与聚酰胺的结晶（图4-9、4-10）

MPMD结构式：
NHCH2CH(CH2)3NHCO(CH2)nCO CH3
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PDMBA结构式：
OCH3 NH NH OCH3 CO (CH2)n-2 CO
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 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。 如：涤纶、锦纶、腈纶
通用合成纤维 合成 纤维 高性能合成纤 维 功能合成纤维
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
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 9 量小，但附加值大
合成纤维的制备
成纤聚合物的制备
熔体纺丝
将聚合得到 的聚合物熔 体直接进行 纺丝
制备 工艺
纺丝工艺
溶液纺丝 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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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
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
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聚酯纤维的品种

品种较多，根据化合物的结构，已经工 业化生产的有：

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对 苯二甲酸丙二醇酯（PTT）、聚对苯二 甲酸丁二醇酯（PBT）、聚萘酯（PEN） 等纤维
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聚酯纤维的性能


（1）外观
单纯涤纶纤维为乳白色，生产中添加染 料制成各种有色纤维 （2）密度



（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

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

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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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；
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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）；
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（3）弹性、耐疲劳性好。比棉花高7~8倍

（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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缺点是耐磨性、抗疲劳性差
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聚丙烯腈纤维的用途

多为民用，可纯纺代替羊毛制备大衣呢 华达呢、运动衫、针织衫、地毯、毛毯、 人造毛皮、装饰织物等；可混纺制成内 衣、衬衫、服装及雨衣布等
在工业中主要制成帆布、过滤材料、保 温材料、包装用布、医疗材料等 另外可制成军用帐篷、防火服等
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4.2.4 聚丙烯纤维
制备：PTT纤维是由对苯二甲酸和１，３ －丙二醇的缩聚物经过熔体纺丝制成的 纤维，具有反－旁－反－旁式构象

结晶结构：
O C O C O
O C C C
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O
性能：PTT纤维性能优于涤纶，具有更
优异的柔软性、弹性恢复性；优良的抗 折皱性、尺寸稳定性、耐候性、易染色 性和良好的屏蔽性能，并改进了抗水解 稳定性。
合成路线：
CO
n
NH
NH
H
CO n
纤维强度3.64×103MPa；伸长率10%
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4.2.2 聚酯ห้องสมุดไป่ตู้维

中国商品名“涤纶”，俗称“的确良” 聚酯纤维是指含芳香族取代羧酸酯结构 的纤维，它是由二元酸和二元醇经过缩 聚而制得的聚酯树脂，经熔融纺丝和后 处理制得的一种合成纤维。

在合成纤维中发展最快，产量居于首位
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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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；