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化学纤维专业知识讲座省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第三章 化学纤维思索题及难点:全部纤维中,弹性最好是氨纶,最耐磨是锦纶,最耐晒是腈纶,含有刚柔相济是涤纶,比重最小是丙纶,最大是石棉,最难燃是芳纶、石棉,湿强最低是粘胶。返回第1页第一节化学纤维分类与命名第三章 化学纤维第二节成纤高聚物特征及纤维制造第三节化纤形态尺寸与检验第四节新型及绿色环境保护纤维第五节纺织纤维判别(详见试验教学)第2页第一节 化学纤维分类与命名一、按高聚物起源分类一、按高聚物起源分类1.再生纤维(人造纤维)利用天然高聚物经化学或机械方法制造而成纤维.(粘胶铜氨醋酯甲壳质大豆蛋白PLALyocellModel等)返回第3页2.合成纤维:用煤、石油、天然气、农副产品等低分子化
2、合物,经人工合成与机械加工而制得纤维(涤纶、丙纶等)第4页1、涤纶(聚对苯二甲酸乙二酯)(1)结构大分子结构:特征基团:苯环含有刚性和惰性;酯基-COO-弱极性基团;脂肪基柔性基团。二、按内部组成份类二、按内部组成份类第5页大分子无卷曲,基本上带波折状直链超分子结构:大分子间主要是靠范德华力;结晶度较大,取向度也较高。(2)性质A、机械性质断裂强度较高,伸长率大;初始模量高;弹性回复性好;织物挺括,耐磨性很好,尺寸稳定性很好。第6页B、吸湿染色差W=0.4%;不能采取常温染色。易起静电,耐污性差。C、热学性质熔点高255-265;耐热性和热稳定性好D、光学性质耐光性好,仅次于腈纶E、耐酸不耐强
3、碱,不霉不蛀F、密度:1.38g/cm3第7页2、锦纶(1)结构分子式:HNH(CH2)5COnOH锦纶6HNH(CH2)6NHCO(CH2)4COnOH锦纶66特征基团:有极性集团-CONH-;-NH2;-COOH;单基较长,无支链,属柔性基团锦纶是柔曲大分子,空间呈平面锯齿形。有范德华力、氢键力;结晶度比涤纶略低。第8页(2)性质A、机械性质断裂强度、屈曲强度较高,伸长大;初始模量较低,断裂功大;弹性好,耐磨性好,织物保形性和挺括性较差。B、吸湿染色性W=4.5%,比涤纶好C、热学性质耐热性差;安全使用温度:低于93C(锦纶6),低于130C(锦纶66);熔点:215C(锦纶6),250C
4、(锦纶66)D、耐光性差E、耐碱不耐酸F、密度较小:1.14g/cm3第9页3、腈纶第一单体:丙烯腈(超出85%)第二单体:丙烯酸甲酯、甲醛丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯等,改进纤维脆性,增加弹性、柔软性,同时还有利于染料分子进入。第三单体:引入一定量带有酸性或碱性亲染料基团改进纤维染色性第10页(1)结构准结晶结构(2)性质强度较低,伸长较大;初始模量:E锦纶E腈纶E涤纶;弹性:比棉、麻、粘胶好,但比羊毛、涤纶、锦纶差;染色性很好;没有显著熔点,不会产生熔孔现象;耐光性尤其好;耐酸也耐碱;密度较小:1.17g/cm3第11页4、维纶(聚乙烯醇缩甲醛纤维)(1)结构:皮芯层结构,截面形状:浓度30%,
5、哑铃状;浓度40%,圆形;大分子主链呈平面锯齿形。(2)性质机械性质:强度较高,伸长率不大,初始模量比涤纶低,弹性较差,耐磨性很好。吸湿染色性:W=5.0%,在合纤中,吸湿性居于首位;染色性不好,色泽不鲜艳第12页热学性质:耐干热稳定性很好,耐热水性较差。耐碱不耐强酸;耐光性、耐腐蚀性很好;热传导系数低,保暖性很好;5、丙纶(1)结构分子间不存在强化学结协力。等规聚丙烯分子量相当高,含有较高立体规整性,易结晶。第13页(2)性质机械性质:强度较高,伸长率较大,初始模量不高,弹性很好,耐磨性好。吸湿染色性:吸湿性、染色性很差热学性质:熔点低,耐湿热不耐干热,耐光性尤其差,易老化,化学稳定性很好,
6、耐酸、耐碱、耐其它化学试剂密度最轻:0.91g/cm3第14页6、氨纶(聚氨基甲酸酯)(1)结构嵌段共聚物由含有柔性不结晶低分子软链段(如聚酯或聚醚链段)和含有刚性结晶硬链段(如二异氰酸酯)共聚而成。第15页(2)性质机械性质:强度较低,伸长率大(450-800%),初始模量低,弹性尤其好,吸湿性较差W=0.8-1%热学性质:在日光照射下稍微发黄,且强度稍有下降,含有很好耐酸碱性、耐光性等密度小:1.0-1.3g/cm3氨纶纤维普通不单独使用,而是与其它纤维混合使用。三种形式:裸丝单层或双层色覆纱包芯纱第16页三、按形态结构分类1.长丝:不经过切断工序连续丝条2.短纤维:纺丝后加工中切断成各种
7、长度规格纤维。如:棉型、毛型和中长型3.变形丝:利用机械方法,使长丝弹力增加4.复合纤维:两种或两种以上聚合体以熔体或溶液方式输入同一个喷丝头,在适当部位相遇,从同一个纺丝口纺出,在同一根丝上同时存在两种或两种以上聚合体。5.异型纤维:非圆形截面化学纤维6.混合纤维:两种液体先混合再喷出第17页异型纤维(腈纶、涤纶)纵、横向形态第18页第二节 成纤高聚物特征及纤维制造 一、一、成成纤高聚物特征高聚物特征1.高聚物:由千百个原子以共价键相互联结起来大分子所组成分子量大物质。2.聚合度:组成纤维大分子单基个数n3.分子量:1031074.多分散性:聚合度和结构形状有不一样分布二、成二、成纤聚合物条
8、件聚合物条件1.线型分子结构2.适当分子量:具备可溶性或可熔融性,纺丝液具备适当黏度返回第19页 三、化纤制造概述:三、化纤制造概述:纺丝液配置喷丝头长丝固化(自然固化、化学试剂、热空气)后加工(牵伸、加卷曲、上油-抗静电剂、切断)(一)纺丝液配制(分解温度与熔点)1.溶液法:粘胶、腈纶、维纶、氨纶、铜氨、醋酯、大豆、花生、甲壳质2.熔体法:涤纶、锦纶、丙纶第20页(二)纺丝1.溶液法纺丝:将高聚物溶解于适当溶剂以配成纺丝溶液,将纺丝液从喷丝孔中压出后射入凝固浴中凝固成条。湿法纺丝:试剂固化(腈纶、氯纶、粘胶)干法纺丝:热空气固化(维纶、醋酯)2.熔体法纺丝:高温熔化成熔体后从喷丝孔喷出,用空
9、气或水固化。有色纺丝或原液纺丝:纺丝液+色母粒第21页(三)后加工1.集束:将几个喷丝头喷出丝束以均匀张力集合成要求粗细大股丝束,方便于以后加工2.拉伸:将集束后大股丝束经多辊拉伸机进行一定倍数拉伸3.上油:为了改进化学纤维工艺性能,将丝束经过油浴,在纤维表面上加一层很薄油膜4.卷曲:利用热塑性将丝束送入含有一定温度卷曲箱挤压后形成卷曲或利用纤维内部结构不对称性,在热空气或热水中,使前段工序中内应力松弛,纤维产生收缩,因而产生卷曲5.干燥定型:在烘干机上烘干去除水分,消除内应力6.切断:在切断机上将丝束切断成要求长度第22页(四)化纤消光和上油1.化纤消光:为降低或消除化纤中强光泽,纺丝时刻添
10、加消光剂,普通采取二氧化钛,依据消光剂数量可生产有光、无光和半无光纤维。二氧化钛含有最大消光效应。第23页2.化纤上油:首先是纺丝工艺本身要求,首先是化纤加工需要,上油后可提升柔软、润滑性和抗静电性等。化纤上油后,主要提升柔软润滑性和抗静电性,还能够提升耐磨损性、耐热性、匀染性、固色性等。第24页(五)弹力丝与膨体纱加工1.弹力丝加工方法:假捻法、刀刃擦边法、填塞箱法、喷气变形法等。假捻法:弹力丝加工方法很多,绝大部分弹力丝都用假捻法加工。假捻法加工弹力丝原理:假如把两端固定丝条在中间加捻,则在加捻点上、下两段丝条上就形成了捻向相反、捻度相同捻回。假如把捻点下段丝条上捻向定为加捻。那么加捻点上
11、段丝条上捻向便是退捻。当把丝条由下向上移动到加捻点以上时,则所得捻度便退到零,丝条上并不存在真正捻度。第25页2.膨体纱加工方法:原料为腈纶,分别制成高收缩纤维和低收缩纤维,A种在纱芯,B种在外包缠形成膨体纱四、粘胶纤维(四、粘胶纤维(Rayon)制造与品质特征:)制造与品质特征:(一)制造流程:1.纺丝液制备:原料:木材、甘蔗渣、芦苇-纯净纤维素-再进行稀碱处理-碱纤维素+CS2-纤维素磺酸酯第26页2.成形(纺丝):纺丝液+凝固浴(硫酸、硫酸钠、硫酸锌)普通粘胶:锯齿形皮芯结构强力粘胶:全皮层粘胶及改性粘胶纵、横向形态第27页(二)品质特征:1.皮芯结构特点:皮层在水中膨润度低(无定型小)
12、皮层有较高吸湿性皮层不易吸收染料皮层比重小皮层取向高、强力高、耐磨耐疲劳性好2.皮芯结构图片见右图粘胶皮芯结构3.粘胶特点:吸湿好、柔软染色性好,色泽鲜艳湿强是干强4050%耐磨性差尺寸稳定性差第28页五、铜氨纤维(五、铜氨纤维(Cuprammonium rayon)1.原料:木材、甘蔗渣、芦苇、棉短绒(主要)溶在氢氧化铜或碱性铜盐溶液中2.结构与性能:圆型截面、全皮层、不完全透明柔软(比粘胶好),光泽柔和(圆截面)吸湿靠近粘胶染色好湿强高于粘胶工艺复杂(比粘胶第29页铜氨丝纵、横向形态第30页六、醋酯纤维(六、醋酯纤维(Acetate)1.多瓣形、片状、耳状没有皮芯结构2.染色差3.耐磨差4
13、.弹性好5.悬垂好6.含有热塑性(唯一有这一特点再生纤维素纤维能够持久压烫、保型性好)第31页醋酯及三醋酯纤维纵、横向形态第32页七、聚七、聚酯纤维(Polyester)制造与品)制造与品质特征特征 1.纺丝液制备:聚对苯二甲酸乙二酯切片溶化(69-玻璃化温度Tg)-软化-粘流温度-熔点(结晶区完全解体)-分解点(液-气)2.纺丝:初生丝(热空气固化)-拉伸(4-4.5倍)定型消除内应力取向度-卷曲-切断-短纤维初生丝-拉伸-定型-加捻-变形丝-打包-长丝涤纶分子量:0oC熔体温度:280-286oC(熔点)第33页3.后加工:短纤维后加工集束、拉伸、卷曲、上油、热定型、切断打包等4.特点:刚
14、柔相济性、洗可穿性好、吸湿小、强力高、断裂伸长大、热稳定性好易起静电、易起球、染色性差(吸湿性能差)不发霉、不虫蛀不耐碱(略呈酸性)第34页涤纶纵、横向形态第35页八、聚酰胺纤维制造与品质特征(锦纶)八、聚酰胺纤维制造与品质特征(锦纶)(Nylon)制造同丙纶、涤纶,采取熔体法纺丝特点:1.耐磨性是六大纶中最好,耐疲劳(起毛起球严重)2.吸湿、染色性比涤纶好(-CO-NH-)3.耐热水性差、耐日晒差4.耐碱不耐酸第36页锦纶及异型锦纶纵、横向形态第37页九、九、聚丙烯纤维(聚丙烯纤维(Polypropylene)1.耐光性差、易老化(脆化)2.密度小、强力高(与涤纶、锦纶相差无几)3.即耐酸又
15、耐碱4.不吸湿、染色困难第38页十、聚丙烯腈纤维(十、聚丙烯腈纤维(Acrylic)1.原料:丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯作为第二单体(三选一)丙烯腈和第三单体反应,第一单体占85%,第三单体为亲染料基团.2.成形:能够采取湿法或干法纺丝湿法:凝固浴固化干法:空气固化第39页3.结构与性能:哑铃型截面、圆型截面大分子排列成螺旋形(侧基之间互斥),使得它没有完全结晶区只有准结晶结构,分有序区、无序区结构疏松,强力低纤维柔软,吸湿好于涤纶、锦纶加入第二单体改进手感和弹性,加入第三单体改进染色性,耐日晒性是六大纶中最好第40页腈纶及双组分腈纶纵、横向形态第41页十一、聚乙烯醇缩甲醛纤维(十
16、一、聚乙烯醇缩甲醛纤维(Vinylon)1.吸湿是六大纶中最好2.染色差3.弹性较差4.耐碱不耐酸维纶纵、横向形态十二、聚氯乙烯纤维十二、聚氯乙烯纤维(Polyvinyl-chloride)1.吸湿小、静电大2.染色差第42页十三、聚氨酯弹性纤维(十三、聚氨酯弹性纤维(Spandex)1.最大伸长为原长8倍。2.弹性好、强力低、染色差氨纶纵、横向形态第43页第三节 化纤形态尺寸与检验一、长、细度选择一、长、细度选择经验公式:长度(英寸)/细度(旦)1如棉型涤纶:1.5D38mm1.5英寸/1.5旦=1二、长度指标与检验二、长度指标与检验1.等长纤维:采取切断称重法测定,指标有平均长度、短纤维率
17、、超长纤维率2.不等长纤维:采取排除法或电容式长度测定仪测试返回第44页三、三、细度指标与检验细度指标与检验1.细度指标:特、分特、直径、旦数2.检验:1)气流仪法:详见第一章2)中段切断称重法Nm=n10(mm)/G(mg)(n:中段纤维根数)3).直径:圆截面Nden:纤维旦数r:纤维密度g/cm3第45页四、纤维密度测定密度梯度管法原理:由CCl4、二甲苯两种溶液混合形成均匀密度梯度液,二十四小时平衡后,用标准密度小球来标定深度,绘制密度梯度图。把所测得纤维做成与标准小球大小一致球投入到梯度液里,二十四小时平衡后,测深度,查图中位置,可得纤维密度。第46页混合液要求:混合液要求:1.按一
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