化纤工艺聚丙烯纤维

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1、第五章聚丙烯纤维第一节概述1953年zieglar和natta发明了能够使烯烃定向聚合的有机金属络合催化剂，同年意大利的纳塔用这种催化剂合成了等规聚丙烯，1957年意大利开始工业化生产聚丙烯。1960年工业化生产聚丙烯纤维。随着石油工业的发展，丙烯来源丰富，价廉使聚丙烯纤维的发展很快，七十年代末产量已达一百多万吨，居合纤第四位。聚丙烯纤维的主要商品名称：我国意大利美国日本丙纶MeraklonHerculonPylen丙纶纤维的主要特点：1、比重小：丙纶是目前所有纤维中比重最小的0.918/cm^32、强度高：丙纶是强度比较高的一种纤维，

2、由于丙纶不吸水，其干湿强度基本相同更适用湿态的使用要求。3、弹性好：回弹率与涤纶、腈纶、尼龙类似，弹性模量略低于涤纶4、光热稳定性差：易于老化，在加工使用中容易失去光泽、强伸度下降。5、染色性差：PP上没有极性基因缺乏对一般染料的亲和性。表5-1PP纤维的主要性能性能指标复丝短纤维断裂强度/cN·dtex-1断裂伸长/%弹性回复率/%（在5%伸长时）初始模量/cN·dtex-1沸水收缩率/%回潮率/%3.1-6.415-3588-9846-1360-5<0.032.5-5.320-3588-9523-630-5<0.03第二节纺丝级聚丙

3、烯聚丙烯的生产一般都是由较大型的石油化工企业完成的，化纤厂基本上都采用聚丙烯切片纺丝。切片的主要指标：等规度≥95％[η]2dl/g分子量18～20万熔融指数6g/10min水分<0.1%用齐格勒－纳塔催化剂可以获得高规整性的聚丙烯，从而得到较高结晶性和较高的熔点及良好的物理机械性能。丙烯单元中没有极性基因，为了增加分子间作用力，其分子量比一般成纤高聚物要高。等规度的测定：丙稀聚合物中含有等规、间规、无规三种结构组成。而正庚烷能溶解无规、间规聚合物，可以采用沸腾的正庚烷对聚丙烯聚合物试样进行萃取、萃取后所剩残渣即为等规聚丙烯。用萃取前后

4、试样质量之比即为等规度。熔融指数的测定：“MI”是热塑性高聚物在规定地温度和压力下在十分钟内通过指定长度和内径的毛细管的重量值。单位“g/10min”。PP的测定条件：温度230℃，压力2160g，毛细管d=2.095mm，l=8mm。MI可表征PP的流动特性，估量其分子量的大小。PP切片不用干燥可直接用于纺丝。（吸水性差并对热降解影响小）第三节聚丙烯的熔体纺丝一、熔体纺丝与PET、PA熔体纺丝过程一样PP也可以用熔体纺丝法制成长丝、短纤维。工业生产PP纤维一般采用普通的熔体纺丝法和膜裂纺丝法。随着生产技术的发展，近年来又有许多新的生产

5、工艺出现，如复合纺丝、短程纺、膨体长丝、纺—牵一步法（FDY）、纺粘和熔体喷射法非织造布工艺等。主要的工艺参数及其分析如下：1、纺丝温度PP熔体温度高出其熔点100℃左右，原因如下：(1)PP的分子量高，熔融后的熔体粘度很高，因此要提高纺丝温度以增加流动性使纺丝顺利进行。(2)PP中没有强极性基因，内聚能较小，纺丝时容易出现熔体破裂(3)PP分子量分布宽，熔体弹性较大牛顿性能差。(4)高温下纺丝，卷绕丝的预取向度低并生成不稳定的碟状液晶结构以利于后拉伸倍数的提高。2、冷却条件冷却速率快，卷绕丝易生成不稳定的碟状液晶结构。冷却速率慢，卷绕

6、丝易生成稳定的单斜晶体结构。实际生产中丝室温度偏低，侧吹风时35～40℃，环状吹风30～40℃冷却风温25℃风速0.3~0.4m/s。3、喷丝头拉伸喷丝头拉伸倍数比涤纶纺丝低，一般为60倍左右，若预拉伸倍数过高会导致卷绕丝生成稳定的单斜晶体从而使后拉伸倍数降低，影响纤维质量。4、后处理丙纶短纤维后处理的流程也和涤纶、锦纶相似:集束→第一拉伸机→第二拉伸机→过热蒸汽加热器→第三拉伸机→卷曲→热定型→切断→打包丙纶长丝的熔体纺丝过程也与涤纶丝锦纶丝相似。下面以聚丙烯复丝生产的录象为例介绍常规聚丙烯纤维的生产过程。二、聚丙烯纤维的老化及防止措

7、施聚丙烯纤维虽具有许多优点，但由于等规纤维的结构非常单一，在分子链上含有许多不太稳定的叔碳原子，而且大分子中不含极性基团,导致聚丙烯有容易老化和染色性差的缺陷。老化：高分子材料在加工、贮存和使用过程中逐渐失去原有的优良性能以致最后丧失使用价值的现象。丙纶老化：失去光泽、退色、强伸度下降。老化外因：光、热、氧的作用结果。1、热氧老化（主要发生在加工过程中）PP本身结构不耐老化，加工温度比较高在加工中很容易发生热氧化降解。（分子链中生成一些羟基基团）2、光氧老化（主要发生在使用过程中）PP在使用过程中，由于日光中紫外线、热、氧等作用发生的老

8、化。（羟基化合物能强烈地吸收紫外线成为激发态，使高分子降解老化）热老化与光老化有密切的关系，PP在热氧化老化中产生的化合物是光氧化的先导、反过来光老化又会诱导热氧降解的继续发生，两者互为因果彼此促进。3、稳