成型工艺学第七章合成纤维的纺丝与加工

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1、第七章合成纤维的纺丝与加工第一节化学纤维的基本知识第二节成纤高聚物的特性第三节聚酯短纤维的熔融纺丝与加工第四节聚丙烯腈纤维的湿法纺丝与加工第五节聚丙烯腈纤维的干法纺丝与加工第一节化学纤维的基本知识一、化学纤维的分类纤维素纤维：粘胶纤维（人造棉、毛等）人造纤维醋酸纤维（人造丝：宛如丝绸，质地柔软）蛋白质纤维尼龙（锦纶）：坚牢耐磨，如尼龙6、尼龙66涤纶：聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，抗皱免烫维纶：聚乙烯醇缩醛纤维，坚牢耐穿合成纤维丙纶：聚丙烯纤维，快干挺爽氯纶：聚氯乙烯纤维，轻柔保暖氨纶：聚氨酯纤维，弹性最好化学纤维化学纤维：由各种不同的原料，经过化学处

2、理和机械加工方法制得的纺织纤维。人造纤维：利用某些天然高分子化合物制得的化学纤维。合成纤维：利用石油、天然气、煤等为原料合成聚合物，然后经纺丝而成的化学纤维。二、化学纤维及其纺织品的命名1.人造纤维的短纤维一律称为“纤”，如醋酸纤维等。2.合成纤维的短纤维一律称为“纶”，如涤纶、氯纶等。3.合成和人造纤维的长丝则在其名称后加“丝”字，或将“纤”“纶”改为“丝”。4.人造纤维按其制造方法及所用溶剂的不同，给予不同的命名；（1）黏胶纤维：由于生产过程，必须制成粘胶状的溶液。（2）富强纤维：是粘胶纤维的改良品种，性能比较高，伸度小。（3）醋酸纤维：生产中

3、要用醋酸或醋酸酐。5.合成纤维：依照其原料构成的物质而命名，如氯纶、丙纶等三合成纤维的一些基本概念1.纤维：是一种比较柔软的细而长的物质。纺织纤维长径比一般大于1000，直径为几微米至几十微米，长为25mm.2.异形截面纤维为改善纤维的手感、回弹性、起球性和光泽等性能，制得各种不同截形状的纤维或中空纤维等。3.长丝：长度以千米记的光滑而且有光泽的丝。4.短纤维：长度为几厘米至十几厘米的短段。5.丝束：由几万直至百万根单丝汇成一束，用来切断成短纤维。6.变形纱：指所有经过变形加工的丝和纱，如弹力丝和膨体纱等。7.弹力丝：伸缩性、蓬松性好，厚度、轻度、

4、不透明度、覆盖度和外观特征等接近毛织品。第二节成纤高聚物的特性一.成纤高聚物的性能要求1.机械强度高、弹性模量大；2.伸长率适当；3.耐热性、耐老化性优良；4.溶液纺丝时，有适当溶剂、粘度适当；5.熔点和软化点应比允许的使用温度高；6.染色性、对水及化学物质的稳定性好。二.成纤高聚物的结构特征1.成纤高聚物应是线形高分子，支链尽量少、无交联，没大侧基；2.分子链上应有极性基团（氢键）（不是必要条件，如聚丙烯等）；3.分子量高，分子量分布应窄；4.化学和空间结构规整；5.非结晶成纤高聚物的玻璃化转变温度应高于使用温度，6.最好能结晶；7.具有一定的亲

5、水基团等。三.成纤高聚物的温度特性及热稳定性1.成纤高聚物的温度特性（1）纤维的使用温度范围：ⅰ.一般纤维的使用温度使用范围：-50℃～50℃；ⅱ.国防及特殊用途的纤维：100℃以上。（2）成纤高聚物的温度特性（主要与其玻璃化温度、粘流温度和熔化温度等有关，见表7-1）（3）影响温度特性的主要因素ⅰ.大分子的极性增大，熔化温度提高。如聚酰胺等。ⅱ.大分子链中引入刚性苯基，熔化温度明显提高。如聚酯等。表7-1（4）主要成型加工温度范围ⅰ.成纤高聚物的加工一般在高于玻璃化温度条件下进行；ⅱ.纺丝过程一般在粘流态进行；ⅲ.纺丝成型过程在粘流态向高弹态转化

6、的过程；ⅳ.纤维的取向过程和松弛热处理一般在Tg～Tm之间进行。2.成纤高聚物的热稳定性（1）无氧高温情况ⅰ.发生大分子链断裂，分子量降低；ⅱ.脱去小分子物质，然后进一步交联；如聚氯乙烯脱出氯化氢、醋酸纤维脱出醋酸或醋酸酐。ⅲ.在热作用下，有些大分子链会产生分子内的环化反应生成环状大分子。ⅳ.杂链高聚物A.可能产生大分子链段的交换反应，分子量分布更均匀；B.高温下，可能发生水解、酸解、醇解、胺解等；C.更高温度下，可能产生更深裂解，产生低分子挥发物。（2）在氧气作用下，产生热氧化降解：ⅰ.分子量降低；ⅱ.产生含氧化合物，如醛、酮、醚、酸、酯等。会影

7、响高聚物的成型加工性能和使用性能等。四.成纤高聚物的结晶性能1.成纤高聚物多为结晶性的原因：纺丝成型和拉伸取向后，结晶度高，分子结构较稳定，耐热性高，纤维形状稳定；分子链间相互作用力较大，所以取向结晶后纤维强度高，模量高，同时具有较好的耐磨性及其它综合性能。无定型高聚物模量和强度较低，变形较大，耐热性差，尤其玻璃化转变温度低于40～60℃时无使用价值；当玻璃化转变温度超过60～80℃时，才有使用价值。2．影响结晶行为的主要因素（1）高分子链化学结构和空间结构的规整性（2）高分子链的活动性（柔曲性）（3）高聚物的热力学性质和结晶过程的动力学因素(结晶

8、温度：Tg～Tm)ⅰ.低温时，分子链的活动性很小，结晶作用需要时间很长；ⅱ.温度太高时，分子链活动性太强，难以实现有序排列