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合成纤维第四章湿法纺丝-PPT

按来源分类
天然纤维
棉花、羊毛、蚕丝、
麻等……
化学纤维
人
合
造
成
纤
纤
维
维
人造纤维
再生蛋白质纤维
再生纤维素纤维粘胶纤维铜氨纤维
再生纤维素纤维二醋酯纤维三醋酯纤维
人造纤维
以天然高聚物为原料，经过化学处理与机械加工而制得的纤维。
合成纤维
杂链纤维
聚酰胺纤维聚酯纤维聚氨酯纤维等……
碳链纤维
第二节溶剂的选择与干法纺丝工艺
干纺工艺的工序如下：溶解→过滤→脱泡→纺丝→拉伸，拉伸以后的工序，根据产品的形态——长丝、短纤维、丝束而不同。
干法纺丝工艺流程
纺丝液由计量泵输送到喷丝头
经喷丝孔挤出的纺丝细流进入垂直甬道与
热气流接触
在热气流中随着溶剂的挥发，丝中聚合物浓度
升高，丝条固化，
第一节、概述
才华横溢的Carothers
?
question1. 为什么脂肪族的聚酯不能纺丝?
第一节、概述
由于分子间没有氢键，由酯键运动造成的分子链柔性相当大，致使其熔点较低。例如：聚己二酸己二醇酯的熔点仅 70-72℃。若在大分子主链上引进苯环，不仅能增加分子链的刚性，而且使聚合物的熔点显著提高，例如：聚辛二酸乙二（醇）酯的熔点只有 63 - 65℃，而聚对苯二甲酸乙二（醇）酯（涤纶，又名的确良）的熔点却高达 265℃。脂肪族的聚酯由于熔点太低，多用做表面活性剂或大分子的增塑剂。
八阻燃性
极限氧指数法是在规定的实验条件下,在氧气、氮气混合气流中，刚刚能维持试样燃烧所需要的最低氧气浓度，即氧气和氮气混合气体中的最低体积百分数，用LOI表示：

纤维化学与物理课件第六章合成纤维

(5)染色性能
✓常用有机溶剂如丙酮、苯、三氯甲烷、苯酚-氯仿、苯酚氯苯、苯酚-甲苯在室温下能使涤纶溶胀，在70℃-110℃下很快溶解。
✓涤纶还能在2％的苯酚、苯甲酸或水杨酸的水溶液、0.5％氯苯的水分散液、四氢萘及苯甲酸甲酯等溶剂中溶胀，所以酚类化合物常用作涤纶染色的载体。
(6)起毛起球现象
(7)静电现象
(8)低聚物及其对染色性能的影响
(9)其它理化性能--燃烧性、对微生物作用的稳定性、耐光性
三、其它聚酯纤维
❖1.阳离子可染聚酯（CDP或CDPET）纤维
▪ 在PET分子链中引进能结合阳离子染料的酸性基团，采用共聚、接枝共聚等方法在PET大分子链上加入第三或第四单体，即制备得阳离子染料染色的改性涤纶
❖9.三维卷曲中空聚酯纤维
▪ 填充、保暖纤维 ▪ 四孔、七孔甚至九孔
②弹性和耐磨性：涤纶无论是承受拉伸、弯曲还是承受剪切形变时，均具有良好的弹性回复性能。快速地加负荷，然后去负荷，1min后涤纶的弹性回复率为：伸长2％时，弹性回复率为97％；伸长4％时，弹性回复率为90％；伸长8％时，弹性回复率为80％。由于涤纶的弹性模量高，受力不易变形，又由于涤纶的弹性回复率高，变形后容易回复，再加上吸湿性低，所以涤纶织物穿着挺括，形状稳定性好。
5.差别化纤维 6.异形纤维
➢ 异形纤维定义 ➢ 异形纤维的特点
异形纤维具有特殊的光泽，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。如下：
✓三角形横截面的涤纶或锦纶与其它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纤维具有麻、羚羊毛和兔毛等纤维的手感和光泽； ✓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。

概述+通用合成纤维

1、聚酰胺PA
1、简介
➢ 聚酰胺PA（尼龙）：分子链含有酰胺基团的聚合物，由二元胺和二元酸缩聚而成，也可由ω-氨基酸或内酰胺自聚而成，与蚕丝结构相似，特点是耐磨性好，有吸水性。
1、聚酰胺PA
2、聚酰胺的结构、性能及用途
➢ 结构：酰胺基的存在，大分子间形成氢
键，使分子间作用力增大。
性能：
3、人造纤维
化学纤维
人造纤维合成纤维
3、人造纤维
1、简介：
➢ 是以天然聚合物为原料，经过化学处理与机械加工而制得的化学纤维。
➢ 具有与天然纤维相似的性能，有良好的吸湿性，透气性和染色性，手感柔软，富有光泽，是一类重要的纺织材料。
3、人造纤维
2、分类：
人造纤维
再生蛋白质纤维
再生纤维素纤维
引入亲水基团或离子表面处理等改善)。
2、聚酯纤维
4、PBT纤维
➢ PBT柔性链节更长一些，结晶速度较PET快
10倍，有极好的伸长弹性回复率，且柔软易染色。
2、聚酯纤维
4、PBT纤维
➢ 特别适用于制作游泳衣、体操服、长筒袜、
滑雪裤等高弹性纺织品。
4、PTT纤维
➢ 1995年，Shell 公司研制成功，其主要物理性
粘胶纤维铜氨纤维
醋酯纤维二醋酯纤维三醋酯纤维
3、人造纤维
3、再生蛋白质纤维
➢ 简称蛋白质纤维，是用动物或植物蛋白质为原料制成。
➢ 主要品种：酪蛋白质纤维、大豆蛋白质纤维、玉米蛋白质纤维和花生蛋白质纤维。
3、人造纤维
3、再生蛋白质纤维
➢ 与羊毛相近似，染色性能很好，但一般强度较低，湿强度更差，因而应用不广泛，通常切断成短纤维，可在毛纺机上纯纺或与羊毛、粘胶纤维和锦纶短纤维等混纺。

合成纤维第六章锦纶

短纤
锦纶POY.FDY系列产品
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1
第六章锦纶
❖ 1.概述 ❖ 2.锦纶的生产 ❖ 3.锦纶的结构 ❖ 4.锦纶的性能 ❖ 5.锦纶的用途和发展前景
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2
第六章锦纶
1.1定义
1.概述
聚酰胺纤维：polyamide fibre， PA
中国名称：锦纶；
翻译名称：“耐纶”、“尼龙”， “阿米纶”，“贝
脂的用途来确定，单丝用树脂为35h左右，帘子线用树脂为40～70h。聚合好
的熔体用齿轮泵送出，可直接纺丝，也可以铸带切片。
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11
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12
高压法高压法是在250～260℃，0.98MPa条件下，采用直管形反应器，助剂用0.13%的水和0.05%的己二酸，制备较高粘度聚合（η时r间＝730.5h左左右右，。相聚对合分后子的质熔量体为用1齿8轮00泵0～送2出20，00可）直的接树纺脂丝，，也可以铸带切片。
H
HO
O
N(C H 2)x NC(C H 2)y Cn
H
O
N (CH2)x C n
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5
1.4 品种
聚酰胺-1010
聚酰胺610
种类
聚酰胺-6
其次 29%
聚酰胺-12 聚酰胺-11
聚酰胺66
产量最大 69%
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6
2、锦纶的生产简介
1 聚酰胺-6（锦纶-6）的生产
聚酰胺-6
1938年德国的Schlack合成出了聚酰胺6，1941年实现工业化生产。
在我国最早是锦州化纤厂开始生产尼龙的，所以称
为锦纶。
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第四章合成纤维

2、成纤维高聚物具有适宜的相对分子质量线型高聚物分子链的长度对纤维的物理-力学性能影响很大，尤其是对纤维的机械强度、耐热性和溶解性的影响更大。相对分子质量的高低均不好，高者不易加工，低者性能不好。常见的主要成纤高聚物的相对分子质量如下表所示。
主要成纤高聚物的相对分子质量
高聚物聚酰胺-6或-66 聚酯聚丙烯腈相对分子质量 16000-22000 16000-20000 50000-80000 高聚物聚乙烯醇全同聚丙烯相对分子质量 60000-80000 180000-300000
四、合成纤维的分类
纤维：长径比很大，并具有一定柔韧性的纤细物质。纺织纤维包括天然纤维（如羊毛、蚕丝、棉花、麻等）和化学纤维（由聚合物等材料制成）。化学纤维是人造纤维和合成纤维的总称
人造纤维：是以天然合成纤维：是由合成的聚合物经纺丝而成，如聚对苯二甲酸聚合物如纤维素和蛋乙二醇酯纤维（涤纶）、聚酰胺（锦纶）、聚乙烯醇缩甲醛白质等改性而成，如（维纶）、聚丙烯（丙纶）、粘胶纤维、醋酸纤维、聚丙烯腈（腈纶）、聚氯乙稀（氯纶）、聚氨酯弹性体纤维蛋白质纤维等；（氨纶）、芳香族聚酰胺纤维（Kevlar）等。
二、涤纶的结构
3、聚集态结构： •结晶度和取向度
产品初生丝商品丝结晶度(%) 完全无定形 40～60 取向度差较高密度（克/厘米2） 1.335～1.337 1.38
•模型理论：折叠链-樱状原纤模型
三、涤纶的性能
1、热性能 2、机械性能 3、化学稳定性 4、吸湿、染色性能 5、起球现象 6、静电现象 7、燃烧性能
2、机械性能
弹性和耐磨性具有良好的弹性，穿着挺括，形状稳定性好，表现在两个方面：

合成纤维专业知识讲座

NH n
➢芳纶1313耐高温性好，不会熔融；芳纶1414 强度高、
模量高又耐高温；
➢目前芳纶1313已在烟台实现了国产化,产量到达世界第二, 仅次于美国。
➢国产芳纶旳价格，白旳18万元/吨左右，带色旳30万元/吨！
芳纶1313白短切纤维
芳纶1313纺前着色短纤维
芳纶纱
3.3.1 芳香族聚酰胺纤维构造与性能旳差别
3.2.5 维纶
➢ 维纶：聚乙烯醇缩甲醛纤维。 ➢维纶旳性能和微观近似蚕丝，可织造绸缎衣料，吸湿性
和耐日光性好，但弹性较差。
3.3 高性能合成纤维
4.3.1 芳香族聚酰胺纤维
Kevlar纤维旳问世，代表着合成纤维向高强度、高楷量和耐高温旳高性能化方向到
达一种新旳里程碑。
➢ 从1931年，Carothers发明PA66开始，直至60年
维具有良好旳弹性
尼龙丝（未取向）旳抗张强度：700-800kg/cm2；尼龙丝（取向丝）旳抗张强度： 4700-5700 kg/cm2。
合成纤维旳制造
溶液纺丝
纺丝液的制备
纺丝液经喷丝头形成原液细流
细流中溶液向凝固剂扩散，浴中沉淀剂向西流扩散，聚合物析出并形成初生纤维
一般纺丝速度200~500m/min；腈纶采用此法；
3.1 概述
➢人造纤维：19世纪80年代
硝酸纤维、粘胶纤维、醋酸纤维
三大合成纤维，其产量占到合成纤维总产量旳
90%
➢合成纤维：1935年Carothers 合成旳尼龙（锦纶）
尼龙、涤纶、腈纶、维纶、丙纶；
像蛛丝一样细像钢丝一样强
➢高性能高功能纤维：
像绢丝一样美
芳纶：间位芳纶（1962），对位芳纶（1966）

1-5合成纤维工艺学PPT课件

（2）聚合温度：聚合温度↑→聚合反应速度↑→达到平衡所需的时间↓ →平衡时单体含量↑（平衡时主反应放热反应） →热裂解↑（聚酰胺水解：吸热反应）→聚合物平均分子量↓ VK管上段：升温开环和排水，吸热反应；260～270℃ VK管中段：链增长，放热反应（但反应自由能变化很小）；260℃ VK管下段：链平衡，放热反应；230～250℃
VC501型压洗机流程示意图
5．热定型：（1）工艺：蒸汽加热定型流程：压洗抽吸后的丝筒装在小车上→定型锅→关闭定型锅门→抽真空（排除锅内空气，防止高温定型纤维氧化变黄）→同时开启间接蒸汽加热→锅内真空度＞600mmHg→通直接蒸汽→锅内压力上升至0.8～ 1kg/cm2→定型1h→关闭直接蒸汽→抽真空→定型完毕→关间接蒸汽→解除真空→开启定型锅控制：注意定型前高真空或定型后低温出料
K.F.型连续聚合生产流程
2、聚合工艺控制：（1）投料比：开环剂：蒸馏水或无离子水——3%己内酰胺水↑→水解开环反应诱导期↓→反应速度↑→达到平衡所需的时间↓ 反应初期：水↑（开环剂）→反应速度↑ 反应后期：水↑→聚合物平均分子量↓（水解：CONH +H2O→COOH + NH2）分子量稳定剂：己二酸=0.15～0.4%己内酰胺；醋酸=0.025～0.13% 己内酰胺作用：封闭己内酰胺的端基，控制分子链的增长，保证熔体粘度稳定分子量稳定剂↑→聚合物平均分子量↓ 保证平均分子量不变下：排水彻底，稳定剂加得越多，则聚合物分子量稳定性越好催化剂：尼龙66盐或ω—氨基己酸=2%己内酰胺催化剂↑→反应速度↑→聚合周期↓ →产物的熔点↓、强度↓
双区拉神加捻机示意图图拉伸加捻机示意图 1—未牵伸丝筒子；2—分丝瓷棒；3—橡胶压辊；4—送丝罗拉； 5—上牵伸盘小转子；6—上牵伸盘；7—加热板；8—下牵伸盘小转子； 9—下牵伸盘；10—导丝钩；11—牵伸后的卷取筒子； 12—钢领、钢丝圈、升降钢领板；13—锭子

合成纤维SyntheticFiber

一、主要原料
1．对苯二甲酸（TPA）对苯二甲酸是芳香族二元羧酸的一种，它在常温下，外观为白色晶体，无毒，易燃。稍溶于热乙醇，微溶于水，不溶于氯仿、乙醚、醋酸，能溶于碱。物性常数如下：相对分子质量 166.13 相对密度 1.55 熔点 384～421℃ 升华点 402℃ 自燃点 680℃ 升华热 98.4kJ/mol
§9-2 聚酯纤维
HOCH2CH2COOC－（n＋1）
HOCH2CH2COOC－
－COOCH2CH2OH
Sb2O3
－CO－OCH2CH2COOC－
－CO－OCH2CH2OH ＋ n HOCH2CH2OH
由于缩聚反应属于可逆反应，为了使缩聚反应进行完全，必须排出反应生成的低分子物质（乙二醇），为此必须采用真空及强力搅拌，缩聚反应最终压力不大于266.6Pa，才能获得高相对分子质量的聚酯，一般产品的平均相对分子质量不低于20000，用于制造纤维、薄膜的相对分子质量约为25000。在三种合成路线中，酯交换聚酯法和直接酯化聚酯法现在依然是合成聚酯的两大主要工艺路线，其生产过程如图10-1所示。酯交换聚酯路线是传统的方法，因工艺技术成熟，所以至今在工业生产中仍占有相当的地位。直接酯化聚酯路线虽然起步较晚，但与酯交换聚酯路线相比，因具有消耗定额低，乙二醇配料比低，无甲醇回收，生产控制稳定，流程短，投资低等优点，而发展迅速。目前国内引进的聚酯装置多以后者为主，其生产能力 1997年就已达到152万t/a。
§9-2 聚酯纤维
介电常数 38.66 乙二醇主要由环氧乙烷水合制取，其用途广泛，在合成工业上主要用于生产合成纤维、不饱和聚酯和增塑剂等。其中直接化聚酯法对苯二甲酸和乙二醇的质量要求实例如下表所示。直接酯化法聚醚对对苯二甲酸和乙二醇的质量指标

1-3合成纤维工艺学PPT课件

3、老成机理：纤维素的氧化降解：空气中的氧对纤维素在碱性介质中的氧化反应是生成游离基的连锁反应（链的引发、连锁反应、自行催化作用、链的终止）纤维素的结构降解：纤维素的整列区的结晶组分被破坏→分离成由大分子组成的细束 4、影响老成因素：老成温度：温度↑→老成速度↑ 常温老成（18～25℃）、中温老成（30～34℃）普通粘较长丝高温老成（50～60℃）普通粘较短纤维老成时间：老成时间↑→碱纤维素的氧化降解↑→聚合度↓ 常温老成40～60h；中温老成12～18h；高温老成1～5h；注意：静置老成——老成温度=粉碎后碱纤维素温度连续老成——老成出料温度=黄化初温半纤维素含量：半纤维素↑→争夺空气中氧↑→正常碱纤维素老成受阻↑ →老成速度↓ 碱纤维素组成：压榨后碱纤维素中α-纤维素↑、碱和水↓→碱纤维素内部空隙↑ →碱纤维素与氧接触↑→老成速度↑ 杂质：氧化剂或氧化的催化剂（铁、铝、镍、氯、钴、锰）→催化老成反应→老成速度↑ 还原剂（金、银）→老成速度↓ 碱纤维素的压榨和粉碎度：压榨倍数↑或游离碱量↑→降解↓→老成速度↓ 粉碎度↑→碱纤维素比表面积↑→老成速度↑ 大气压力：压力↑→老成速度↑
粘胶纤维生产流程图
第二节粘胶纤维生产用原料
一、浆粕：棉浆、木浆——硫酸盐法、亚硫酸盐法、碱法 1．α-纤维素（甲纤）： α-纤维素↑→制得纤维质量↑ →浆粕生产成本↑ 长丝浆：α-纤维素＞95.5%（棉浆）；90%（木浆）短纤浆：α-纤维素＞92%（棉浆）；88%（木浆）富强纤维浆：α-纤维素97.8% 强力浆：α-纤维素98.5% 2．灰分： Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+与半纤维素形成粘性极强的络合物→粘胶过滤↓ Fe2+、Mn2+、Co2+→促进老成→老成工艺难以控制→粘胶粘度波动 Fe2+→粘胶颜色灰暗、发黑长丝：灰分＜0.12%（棉浆）；0.1%（木浆）短纤：灰分＜0.15%（棉浆）；0.12%（木浆）