第四章 纤维(高分子材料)

（二）纤维加工过程中结构的变化
1. 纺丝过程中的取向与结晶 2. 拉伸过程中纤维结构的变化
3. 热定型过程中纤维结构的变化
五、主要品种（一）人造纤维
1.粘胶纤维（Viscose fiber） 2. 醋酸纤维（Acetate fiber） (1)制备 3. 铜氨纤维（Cuprene fiber） (1) 制备：将醋酸纤维素溶于丙酮中，经纺丝机干纺而成。 以短绒棉或化学纸浆为原料，制成纯净的纤维素，经碱 4.(1) 制备：将纯净的纤维素溶于氢氧化铜的氨溶液中，再经混 再生蛋白质纤维（Regenerated protein fiber 人造蛋白质纤维） 化、磺酸化制成粘稠的液体，再经湿纺、强化处理，遂制成 (2) 特 性 ： 具 有 丝 绢 光 泽 ， 弹 性 好 ， 断 裂 强 度 近 似 羊 毛 粘胶纤维。 （1.15~1.32 cN/dtex ），比重1.3，耐皱性是化学纤维中最好的 纺而成。 是以动物或植物蛋白质为原料制成。主要品种有酪蛋白 一种。 (2) 分类：按断裂强度分 (2) 特性：颜色洁白，光泽悦目，手感柔软，丝质感强，相对 纤维、大豆蛋白质纤维、玉米蛋白质纤维、花生蛋白质纤维 (3) 用途：普遍用于作内衣等。产品主要形式有长丝和短丝束， 密度1.5，断裂强度1.59~2.39 cN/dtex 。伸长率（10%~17%） 普通粘胶纤维（1.50~2.74cN/dtex） 等。其物理和化学性质与羊毛相近似，染色性很好。但强度 长丝供加工纺织品用，短丝束供香烟过滤嘴用。 与蚕丝相仿，定长纤维的伸长率30%~38%，优于羊毛。回潮 加强粘胶纤维（3.00~4.60 cN/dtex ） 一般较低，湿态强度更差，因而应用不广泛。通常切断成断 率低于粘胶纤维，弹性和耐皱性较好。以“铜氨丝bemberg” 纤维，可在毛纺机上纯纺或与羊毛、粘胶短纤维和锦纶短纤 (3) 特性 等商品闻名。制造成本比粘胶纤维高些，但强度胜过粘胶纤 维等混纺。 吸湿性好，回潮率1.3%，耐热性强，比重大，易起皱、 维，对节能和环保方面有利。 抗光性差，抗大气性差，易发霉，耐酸碱能力不及棉纤维。 (3) 用途：产品主要形式为长丝，常用于制作高级仿丝织品物。 (4) 用途：宜作衣着。工业上可作轮胎的帘子线。
一、纤维的分类
1.按长度分 2.按来源分 3.按材质分 连续纤维，如聚酯长丝、真丝、单丝。 一定长度的纤维：长纤维（如羊毛），短纤维（如棉花）。
二、纤维的主要性能指标
1、纤度 2、捻度 用来表示纤维粗细程度的概念。有定长制和定重制两种衡 3、断裂强度 量方法。 捻度是指单位长度（cm）纱线上纤维缠绕的圈数，用捻数 表示。 4、断裂伸长率ε（延伸度） 常用相对强度来表示化学纤维的断裂强度，即纤维在连续 定长制是指用一定长度的纤维所具有的重量来表示纤维 5、弹性模量（初始模量或杨氏模量） 增加负荷的作用下，直到断裂所能承受的最大负荷与纤维的纤 指纤维或试样在拉伸至断裂长度比原来增加的百分数。 的粗细，单位有特数tex和旦数denier两种。 度的比值，单位如N/tex、N/denier等。 6、回弹率 特数是指1000m长纤维或纱线在公定回潮率时所具有质 指纤维受拉伸到伸长率为原长的1%时所需的应力。它表 量的克数。 7、吸湿性 征了纤维对小形变的抵抗能力。弹性模量的大小取决于聚合物 将纤维拉伸至产生一定伸长后撤去负荷，经一定时间 旦数则指9000m长的纤维或纱线在公定回潮率时所具有 的化学结构以及分子间相互作用力的大小，也与纤维的取向度 （30~60s，视测试器而定），测定纤维弹性回缩后的剩余伸长， 指在标准温度和湿度（20±3℃、相对湿度65%+3%）条 质量的克数。 和结晶度有关。 可回复的弹性伸长与总伸长之比称为回弹率。 件下纤维的吸水率。一般用回潮率R或含湿率M表示。 旦数与特数之间的关系为:1den=9tex。 定重制用一定质量的纤维或纱线所具有的长度来衡量纤 吸湿性低的纤维容易产生静电，不但给加工带来困难， 旦数和特数越大，表示纤维越粗。 维粗细程度，单位为支数，支数越大，表示纤维越细。 而且使织物附尘和沾污。另外，吸湿性差的纤维制成织物， 支数分为公制和英制。公制是在公定回潮率时每克（毫 不易吸收人体排出的潮分，使人有闷热和潮湿的感觉。 克）纤维所具有的长度米（毫米）数。 公支数 = 纤维的长度m（mm）/纤维重量g（mg）
（十一）防紫外线纤维@
概 述
1.含义 2.发展简史 3.形态 4.研究意义 5.性质及用途 纤维指长度比其直径大得多、并具有一定的柔韧性的纤细 除了传统的复丝、单丝和短纤维外，先后开发了原纤化纤 纤维是高分子材料中最重要的应用形式之一，尤其是 材料。供纺织用的纤维其长径比一般大于1000。典型的纺织纤 维、短切纤维、割裂纤维、晶须等，以及经共聚、共混、复合、 合成纤维，与塑料、橡胶并称为三大合成材料。 维的直径为几微米至几十微米，而长度超过25mm。 表面处理和后加工等构成了花色品种繁多的庞大的纤维家族 从世界统计和预测的资料来看，1970年，合成纤维生 20世纪初，粘胶纤维及醋酸纤维的研制成功使世界出现 (差别化纤维)。 产量为490万吨，占纺丝纤维即合成纤维、人造纤维、棉毛 了人造纤维工业，结束了人类只能使用天然纤维的历史。 等总产量的23%，1980年为1200万吨，占40%，到2000年， 20世纪30年代中后期，聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈、聚乙 已经超过3500万吨，占所有纤维总量的67%以上，而天然纤 烯醇及聚丙烯的相继问世，诞生了合成纤维工业。 维的产量将停止不前。 若以一座年产一万吨的合成纤维工厂来说，其产量相 1955年后，随着超细纤维、聚四氟乙烯纤维、芳族聚酰 当于30万亩棉田的年产量，或者相当于200万头绵羊的产毛 胺纤维、碳纤维等大批特种纤维的研制开发成功，使化学纤 量。若将这部分棉田改种粮食，则粮产量每年约1.5亿公斤， 维进入了高科技领域，促进了许多工业领域、尖端科技和国 足够62.5万人一年的生活食用。 防建设的现代化。经过半个多世纪的发展，化学纤维已发展 可见，发展合成纤维对于解决我国人民的吃饭穿衣问 成为门类众多和百余个品种的工业体系。 题具有极其重要的意义。
第四章
纤维
学习要求
• 学习目的：通过本节的学习，了解纤维的含义、分类、主
要性能指标及加工工艺；掌握主要纤维的特性与用途；掌握 高性能与高功能纤维的特性与用途。
• 学习重点：
1. 主要纤维的特性与用途； 2. 高性能与高功能纤维的特性与用途。
• 学习难点：
1. 纤维的结构、特性与用途的关系；
2.高性能与高功能纤维的特性与应用等。
一、纤维的分类@
二、纤维的主要性能指标@ 三、纤维结构与性能的一般关系@ 四、纤维的加工 （一）纤维的加工方法@
@33 六、高性能与功能纤维@
（一）耐高温纤维@ （二）高强、高模纤维@
（三）弹性纤维@
（四）耐腐蚀纤维@ （五）阻燃纤维@
（二）纤维加工过程中结构的变化@ （六）吸湿性纤维@ （七）抗静电纤维@ 五、主要品种 （八）导电纤维@ （一）人造纤维@ （九）蓄热保暖纤维@ （二）合成纤维@ （十）保健纤维@ [思考与练习@]
3. 聚丙烯腈纤维（腈纶、奥纶、人造羊毛、人造丝） （Polyacrylonitrile fiber 或Polyacrylic fiber）
（1）含义：是由聚丙烯腈树脂与少量氯乙烯以及第三单体的 共聚物经湿纺或干纺而成。 （2）特性：耐候性超过一切合成纤维；耐热性优。膨胀柔软、 保暖性好。吸水率低（1~2%），不宜作贴身内衣。断裂强度 4.0~4.5g/旦，伸长率15%~20%。耐磨性差，染色不好。 4. 聚氯乙烯纤维（氯纶、录纶）（Polyvinyl chloride fiber ） （3）用途：主要用于生产绒线和纺毛制品，也用于制造混纺 （1）含义：由聚氯乙烯制成。 衣料。是制造碳纤维、石墨纤维的原料。 （2）特性：干态长纤维断裂强度237.378g/旦，吸湿率很低 （＜0.3%，化稳高，绝缘、耐磨、耐日光性强，在水中不溶 胀。耐热性差，染色性不好，导热性低，保暖性好（比棉花 高50%），耐酸碱腐蚀，不霉烂，不受虫蛀。遇火不燃。较易 带静电，具难燃性和自熄性。 （3）用途：可加工制作毛绒、毛毯、衣料、絮棉及各种针织 品。
三、纤维结构与性能的一般关系
用于化学纤维生产的高分子化合物，称为成纤聚合物。 原则上，所有的线型高聚物都可以用来生产合成纤维。
1. 分子结构
2. 形态结构
生产合成纤维的合成树脂平均分子量一般要求低于热塑 作为衣物用的合成纤维的高分子，既要求其分子量大， ①成纤聚合物大分子是线型的、能伸直的分子，尽可能少的 1）纤维的多重原纤结构 性塑料，且分子量分布要求窄，以便于纺丝。 支链和交联，没有庞大的侧基，且具有适当高的分子量，分 能进行熔融纺丝，且合成后进行拉伸和热处理容易取向和结 2）表面形态 子链长度超过1000和较窄的相对分子量分布； 晶，还应考虑到吸湿性、可染性的基团对服用性能的影响， 能够满足上述条件的聚合物很多，目前已经投入生产纤 3）纤维横截面形状 因而纤维是比橡胶和塑料更为微妙的产品。 ②聚合物结构具有线型对称性，可以使分子与分子间结合紧 维的不下40种，其中最主要的是聚酯纤维、聚酰胺纤维和聚 4）皮芯结构 密或具有一定规律性的化学结构和空间结构； 丙烯腈纤维三大类，产量约占合成纤维总产量的90%以上。 如今合成纤维已经成为人们衣着的主要原料，其强度、 5）纤维中的孔洞 ③聚合物大分子与大分子之间存在相当强的作用力如离子键、 模量、伸长率的高低是可以调整改变的。经过防燃处理、树 但随着合成工业及其他各行各业的不断发展，具有各种 共价键和氢键等（如存在极性基团等）； 脂化处理、纺成空心、异型断面、超细化纺丝及表面镀膜等 各样特殊用途的纤维（功能纤维、高性能纤维）正在不断问 工艺之后，可赋予合成纤维不燃、免熨烫、快干、保暖、闪 ④熔点和软化点及玻璃化温度应比允许的使用温度高得多， 世，产量比重越来越多，地位也越来越重要。 光及手感真丝化等特别的使用性能，这是天然纤维无法比拟 且具有一定的热稳定性。 的。
四、纤维的加工（一）纤维的加工方法