化学纤维概论.pptx
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1、主编简介主编简介肖长发肖长发肖长发,教授,博士生导师。肖长发,教授,博士生导师。1953年出生,年出生,1977年大学毕业于天津纺织工学院,年大学毕业于天津纺织工学院,1982年研年研究生毕业于华东纺织工学院,分别于究生毕业于华东纺织工学院,分别于1987年年1990年和年和1995年年1996年在日本留学,先后获年在日本留学,先后获工学硕士和博士学位,工学硕士和博士学位,1995年晋升教授,曾担年晋升教授,曾担任天津纺织工学院高分子教研室主任、材料科学任天津纺织工学院高分子教研室主任、材料科学系主任、系主任、1998年起担任天津纺织工学院副院长、年起担任天津纺织工学院副院长、天津工业大学副校
2、长职务。天津工业大学副校长职务。第一章第一章 总论总论总论:总论:对纤维具有的共性加以讨论。对纤维具有的共性加以讨论。各论或个论:各论或个论:对每个品种单独具体的讨论。对每个品种单独具体的讨论。第一节第一节化学纤维的发展状况化学纤维的发展状况一、化学纤维的分类一、化学纤维的分类1、再生纤维再生纤维用天然高分子化合物为原料用天然高分子化合物为原料,经化学处理和经化学处理和机械加工制得的纤维机械加工制得的纤维.2、合成纤维合成纤维用石油、天然气、煤以及农副产品为原用石油、天然气、煤以及农副产品为原料料,经一系列化学反应制成合成高聚物、再经一系列化学反应制成合成高聚物、再经纺丝后处理等加工制得的纤维
3、经纺丝后处理等加工制得的纤维.化纤主要品种表化纤主要品种表1-2聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯晴纤维、聚聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯晴纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维是我国合成纤维的四大品种。乙烯醇缩甲醛纤维是我国合成纤维的四大品种。此外聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维也有一定的产量。此外聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维也有一定的产量。合成纤维的主要品种如下:合成纤维的主要品种如下:(1)按主链结构按主链结构可分可分碳链合成纤维碳链合成纤维,如聚丙烯,如聚丙烯纤维纤维(丙纶丙纶)、聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈纤维(腈纶腈纶)、聚乙烯醇缩、聚乙烯醇缩甲醛纤维甲醛纤维(维尼纶维尼纶);杂链合成纤维杂链合成纤维,如聚酰胺纤,如聚酰
4、胺纤维维(锦纶锦纶)、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯(涤纶涤纶)等。等。(2)按性能按性能可分可分耐高温耐高温纤维,如聚苯咪唑纤维,如聚苯咪唑纤维;纤维;耐高温腐蚀耐高温腐蚀纤维,如聚四氟乙烯;纤维,如聚四氟乙烯;高强度高强度纤维,如聚对苯二甲酰对苯二胺;纤维,如聚对苯二甲酰对苯二胺;耐辐射耐辐射纤维,如聚酰亚胺纤维;还有纤维,如聚酰亚胺纤维;还有阻燃阻燃纤维、高分子光导纤维纤维、高分子光导纤维等。等。合成纤维的生产有三大工序:合成聚合合成纤维的生产有三大工序:合成聚合物制备、纺丝成型、后处理。物制备、纺丝成型、后处理。二、世界化纤发展概况二、世界化纤发展概况17世纪有人提出模仿蚕吐丝
5、可制得纤维。世纪有人提出模仿蚕吐丝可制得纤维。“只要有人想得到,就有人做得到只要有人想得到,就有人做得到”。法国:查尔德内特法国:查尔德内特1884硝酸纤维素硝酸纤维素美国:卡洛泽斯美国:卡洛泽斯1935年尼龙年尼龙66英国:温菲尔德英国:温菲尔德1941涤纶涤纶德国:迪克逊德国:迪克逊与上合作与上合作聚酰胺纤维是最早的合成纤维之一,其发明聚酰胺纤维是最早的合成纤维之一,其发明人是美国人卡洛泽斯。人是美国人卡洛泽斯。卡洛泽斯是一位才华出众的青年化学家。在伊利诺斯大学和哈佛大学任教。1928年,他接受美国杜邦德奴姆尔公司的聘请,加入杜邦公司。1930年,当他对由乙二醇和癸二酸制成的聚酯进行实验时
6、,发现这种经过加热后的熔融聚合物能够拉伸成长纤维状细丝。更重要的是,他发现这种纤维即使冷却之后,拉伸长度仍比最初的长度高几倍此后,卡洛泽斯及其同事又研制成命名为聚合物“66”的聚酰胺。1935年,取名为“尼龙”的聚合物“66”在杜邦公司得到了广泛的应用。1941年,英国的年,英国的J.R.温菲尔德和温菲尔德和J.T.迪克森迪克森以对苯二甲酸和乙二醇为原料在实验室内以对苯二甲酸和乙二醇为原料在实验室内首先研制成功聚酯纤维,命名为特丽纶首先研制成功聚酯纤维,命名为特丽纶(Terylene)。1953年美国生产商品名为达可年美国生产商品名为达可纶纶(Dacron)的聚酯纤维。随后聚酯纤维在的聚酯纤维
7、。随后聚酯纤维在世界各国得到迅速发展。世界各国得到迅速发展。1960年聚酯纤维年聚酯纤维的世界产量超过聚丙烯腈纤维,的世界产量超过聚丙烯腈纤维,1972年又年又超过聚酰胺纤维,成为合成纤维的第一大超过聚酰胺纤维,成为合成纤维的第一大品种。品种。聚酯工艺路线有直接酯化法聚酯工艺路线有直接酯化法(PTA法法)和酯交和酯交换法换法(DMT法法)。PTA法具有原料消耗低、反法具有原料消耗低、反应时间短等优势,自应时间短等优势,自80年代起己成为聚酯年代起己成为聚酯的主要工艺和首选技术路线。大规模生产的主要工艺和首选技术路线。大规模生产线的为连续生产工艺,半连续及间歇生产线的为连续生产工艺,半连续及间歇
8、生产工艺则适合中、小型多种生产装置。工艺则适合中、小型多种生产装置。PTA法法连续工艺主要有德国吉玛连续工艺主要有德国吉玛(Zimmer)公司、公司、美国杜邦公司、瑞士伊文达美国杜邦公司、瑞士伊文达(Inventa)公司公司和日本钟纺和日本钟纺(Konebo)公司等几家技术。公司等几家技术。新产品新技术方面:新产品新技术方面:PTT(聚对苯二甲酸丙聚对苯二甲酸丙二酯二酯)也是聚酯系列产品中最具发展前景的也是聚酯系列产品中最具发展前景的新成员。它兼具锦纶和涤纶的优点,具有新成员。它兼具锦纶和涤纶的优点,具有抗污性、化学稳定性、回弹性和染色性,抗污性、化学稳定性、回弹性和染色性,是一种较理想的纺织
9、用新型热塑性聚酯材是一种较理想的纺织用新型热塑性聚酯材料,是世界各国新世纪重点发展的新材料料,是世界各国新世纪重点发展的新材料之一。之一。PTT也是早在也是早在1941年美国已合成了该材年美国已合成了该材料并取得发明专利,但由于料并取得发明专利,但由于1.3丙二醇丙二醇(PDO)单体来源困难,未工业化生产。单体来源困难,未工业化生产。进入九十年代后,随着世界聚酯的迅速发进入九十年代后,随着世界聚酯的迅速发展以及合成技术提高,杜邦公司开发出利展以及合成技术提高,杜邦公司开发出利用生物酶催化制备用生物酶催化制备PDO技术。技术。Degusa公司公司也开发了丙烯醛技术路线制也开发了丙烯醛技术路线制P
10、DO,此外有,此外有以甘油为原料的生化及合成技术制以甘油为原料的生化及合成技术制PDO,环氧丙烷法制环氧丙烷法制PDO技术路线。在技术路线。在PTT合成合成技术方面,技术方面,PTA直接酯化法更优于直接酯化法更优于DMT酯酯交换法。交换法。PTT纤维制备仍采用熔融纺丝纤维制备仍采用熔融纺丝POY、DTY、BCF等技术。等技术。PTT的用途广的用途广泛,主要用于工程塑料、体育用品、薄膜泛,主要用于工程塑料、体育用品、薄膜以及纺粘织物、地毯以及服用纤维等方面,以及纺粘织物、地毯以及服用纤维等方面,具有极大的市场发展潜力。具有极大的市场发展潜力。三、我国化纤发展概况三、我国化纤发展概况第一阶段,第一
11、阶段,19561965.粘胶、维纶、腈纶。粘胶、维纶、腈纶。北京有机化工厂北京有机化工厂1960年年7月,中国首个大型粘胶纤维厂月,中国首个大型粘胶纤维厂保定化保定化学纤维联合厂学纤维联合厂(现保定天鹅化纤集团有限公司现保定天鹅化纤集团有限公司)建成建成投产,投产,5000吨粘胶长丝的产能放到现在不算大,吨粘胶长丝的产能放到现在不算大,但它使过来人都记得,从上世纪但它使过来人都记得,从上世纪60年代初开始,年代初开始,市面上可以见到化纤衣服这个稀罕玩意了;而在市面上可以见到化纤衣服这个稀罕玩意了;而在此之前,国人视此之前,国人视“玻璃丝袜玻璃丝袜(即锦纶袜即锦纶袜)”、“人造人造丝丝(即粘胶丝
12、即粘胶丝)头巾头巾”、“尼龙伞尼龙伞(即锦纶面料伞即锦纶面料伞)”等视为珍物。等视为珍物。在那个物资奇缺的年代,买布需要布票。在那个物资奇缺的年代,买布需要布票。家里的布票要留到过年,才舍得用来做新家里的布票要留到过年,才舍得用来做新衣服、新被子。孩子们特别盼望过年,除衣服、新被子。孩子们特别盼望过年,除了压岁钱之外,能穿了压岁钱之外,能穿新衣服新衣服是最大的诱惑。是最大的诱惑。第二阶段,第二阶段,19661980辽阳、上海、天辽阳、上海、天津、四川四大化纤涤纶生产。津、四川四大化纤涤纶生产。70年代,国年代,国家决定大规模发展化纤,先后建设了四大家决定大规模发展化纤,先后建设了四大化纤基地:
13、上海金山、辽阳化纤、天津化化纤基地:上海金山、辽阳化纤、天津化纤和四川维尼龙厂。到纤和四川维尼龙厂。到70年代末,完整的年代末,完整的纺织工业体系建立起来,大众的衣着需求纺织工业体系建立起来,大众的衣着需求至此方告基本满足。至此方告基本满足。第三阶段,第三阶段,19811995仪征化纤等多仪征化纤等多个涤纶、锦纶和腈纶厂建成。个涤纶、锦纶和腈纶厂建成。中国纺织工业协会的权威资料称,到中国纺织工业协会的权威资料称,到2007年,全国化学纤维产量年,全国化学纤维产量2457万吨,比万吨,比1978年的年的28.46万吨增长万吨增长8533%,占世界总,占世界总产量的产量的13以上,雄居世界首位;如
14、今,以上,雄居世界首位;如今,化纤已占我国纺织原料总用量的化纤已占我国纺织原料总用量的65%。作。作为我国出口最大宗的纺织品和服装,为我国出口最大宗的纺织品和服装,2007年年1756亿美元出口总值中,有亿美元出口总值中,有13以上是以上是化纤织物和服装所创。化纤织物和服装所创。生活中无处不在,化纤卓异性能受到追捧生活中无处不在,化纤卓异性能受到追捧传统化纤不透气、易起静电、吸湿性差的特性传统化纤不透气、易起静电、吸湿性差的特性正在改变,用新技术做出的新化纤赋予了这一正在改变,用新技术做出的新化纤赋予了这一服装面料全新的概念,将传统化纤的圆形截面服装面料全新的概念,将传统化纤的圆形截面变成四叶
15、形,等于纤维间有变成四叶形,等于纤维间有4个通道,能产生良个通道,能产生良好的好的“毛细效应毛细效应”。用来制成服装,穿着的舒。用来制成服装,穿着的舒适和通透感远远好于纯棉。适和通透感远远好于纯棉。多异、复合、共聚共混、纳米、细旦和超多异、复合、共聚共混、纳米、细旦和超细、分页技术等制造新化纤的多种技术途径,细、分页技术等制造新化纤的多种技术途径,比如已在国内实现产业化的超极细纤维,以共比如已在国内实现产业化的超极细纤维,以共混法制成,每一克长度达到两万公里,相当于混法制成,每一克长度达到两万公里,相当于上海到纽约的距离,具有天然纤维无法比的卓上海到纽约的距离,具有天然纤维无法比的卓越性能。越
16、性能。天然纤维的性能总是有限的,而时装的天然纤维的性能总是有限的,而时装的个性化追求则是无限的,这就必须依仗化个性化追求则是无限的,这就必须依仗化纤的种种差别化功能。纤的种种差别化功能。随着生活质量的提高和观念的更新,人随着生活质量的提高和观念的更新,人们又开始回归自然、天然材料,但化纤也们又开始回归自然、天然材料,但化纤也没有一成不变,化纤材料正在朝仿天然甚没有一成不变,化纤材料正在朝仿天然甚至超天然功能方向发展,比如吸湿、透气、至超天然功能方向发展,比如吸湿、透气、防静电、防紫外线等。防静电、防紫外线等。第二节第二节化学纤维的常用基本概念化学纤维的常用基本概念一一、长丝、长丝filamen
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