6.聚酰胺纤维.

纤维材料有哪些
纤维材料是由纤维形成的材料，具有轻质、高强度、耐热、耐腐蚀等特点，广泛应用于航空航天、汽车、建筑、纺织等领域。

下面介绍一些常见的纤维材料。

1. 玻璃纤维：玻璃纤维是由玻璃材料熔制成纤维状后制成的材料，具有良好的电绝缘性能和机械性能，常用于制作绝缘件、阻燃材料、建筑材料等。

2. 碳纤维：碳纤维由含碳高达95%以上的聚丙烯腈纤维制成，具有很高的强度和刚度，优异的耐腐蚀性能和电导率，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。

3. 高分子纤维：高分子纤维可以分为天然纤维和合成纤维两类。

天然纤维包括棉花纤维、木纤维、麻纤维等，具有柔软舒适的性质，广泛应用于纺织、医疗、装饰等领域。

合成纤维包括聚酯纤维、尼龙纤维、聚丙烯纤维等，具有良好的拉伸性能和耐磨性能，广泛应用于纺织、土木工程等领域。

4. 陶瓷纤维：陶瓷纤维是由矿石矿渣等原料经高温熔融后拉拔而成，具有良好的耐高温性能和耐腐蚀性能，常用于隔热材料、耐火材料等。

5. 金属纤维：金属纤维由金属丝制成，具有良好的导电性和导热性，广泛应用于电子、通信、热技术等领域。

6. 聚酰胺纤维：聚酰胺纤维具有良好的力学性能、耐温性能和
化学稳定性，常用于制作高强度的绳索、钓线、缝纫线等。

7. 果胶纤维：果胶纤维是由果胶材料制成的纤维，具有优良的附着性和保水性，常用于制作面料、纸张、胶带等。

除上述纤维材料外，还有许多其他类型的纤维材料，如蓝藻纤维、纳米纤维、陶瓷纤维等，在不同领域都有着广泛的应用前景。

纤维材料的不同种类具有各自独特的优点和特点，可以根据具体的需求选择适合的纤维材料。

主要化学纤维的用途化学纤维是一种以化学品为原料制造的纤维材料，可以替代天然纤维用于各种不同的应用领域。

主要的化学纤维包括聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维、聚苯乙烯纤维、聚丁二烯纤维、聚乙烯纤维等。

这些化学纤维在不同的行业和领域中广泛应用。

以下是一些主要的化学纤维的用途：1.聚酯纤维：聚酯纤维是目前世界上广泛使用的化学纤维之一、它具有抗拉强度高，耐磨损，易清洗，不易皱和易染色的特点。

聚酯纤维广泛用于制造服装，如衬衫、连衣裙、西装、运动服、泳衣等。

此外，它也用于制造家居纺织品，如床上用品、窗帘、沙发套等。

2.聚酰胺纤维：聚酰胺纤维是一种具有高强度和高韧性的化学纤维。

它被广泛用于制造防弹衣、安全绳索、高强度缝线等安全防护材料。

此外，聚酰胺纤维也用于制造工业过滤器、汽车座椅垫、卫生产品等。

3.聚丙烯纤维：聚丙烯纤维是一种轻量、柔软、抗拉伸和阻燃的化学纤维。

它被广泛用于制造家居纺织品，如地毯、地垫、毛巾、洗衣球等。

由于其防水性能，聚丙烯纤维还用于制造外层服装、雨伞和其他户外用品。

4.聚苯乙烯纤维：聚苯乙烯纤维是一种具有保温性和吸湿性的化学纤维。

它被广泛用于制造保暖衣物、睡衣、护腕等保暖用品。

此外，聚苯乙烯纤维还可以用于制造泳装、运动衣、内衣等。

5.聚丁二烯纤维：聚丁二烯纤维是一种具有耐磨性和强韧性的化学纤维。

它被广泛用于制造轮胎、橡胶鞋和其他橡胶制品。

聚丁二烯纤维还可以用于制造工业绳索、防护带和防震缓冲材料。

6.聚乙烯纤维：聚乙烯纤维是一种轻盈、柔软和耐高温的化学纤维。

它被广泛用于制造工业过滤器、包装材料、防护衣物等。

聚乙烯纤维的高密度和耐腐蚀性还使其用于制造运动鞋、沙滩鞋和户外用品。

除了上述的主要化学纤维，还有其他一些化学纤维也有各自的用途。

例如，氨纶纤维在制造弹性面料和紧身衣物方面具有独特优势；锦纶纤维在制造丝袜、泳衣和内衣等方面广泛应用；芳纶纤维在制造高强度材料和防弹材料方面具有重要作用。

综上所述，化学纤维在现代生活中扮演着重要的角色。

聚酰胺纤维的结构特点聚酰胺纤维的结构特点聚酰胺纤维的组成和结构⽐蛋⽩质纤维简单，仅在分⼦链的末端才具有羧基和氨基，在分⼦链的中间存在⼤量碳链和酰胺基，⽆侧链，聚酰胺纤维的氨基含量低，锦纶66和锦纶6冉勺氨基含量分别为o．4 raol／kg纤维和0．098 moI ／kg纤维，为⽺⽑的1／20和l／10左右。

锦纶⽤酸性染料染⾊只能染得中等浓度的⾊泽，锦纶6的得⾊量⽐锦纶66⾼些。

聚酰胺纤维的羧基含量⾼于氨基，在等电点时氨基全部以⼀NH。

+离予的形式存在，⽽羧基只是部分以⼀COO⼀离⼦的形式存在。

锦纶66的等电点pH值为6～7。

聚酰胺纤维是热塑性纤维，其吸湿溶胀性⽐⽺⽑低得多。

当温度⾼于70 C，上染速率才迅速加快，纤维纺丝时的拉伸⽐⼤⼩，对锦纶的染⾊性能也有影响。

拉伸⽐增⼤，其结晶度和取向度提⾼，使染料分⼦渗透的可及区减⼩，因⽽染⾊时染料的平衡吸附量和扩散系数都有减⼩。

聚酰胺纤维的染⾊性能还随染⾊前所受的热处理条件⽽变化，经⼲热定形的纤维上染速率下降，经蒸汽定形的纤维上染速率提⾼。

2酸性染料染⾊机理聚酰胺纤维染⾊使⽤最多的是弱酸性染料，可在弱酸性染浴或中性染浴进⾏染⾊，⽽且最好采⽤分⼦量为doo～500的单磺化偶氮染料，或分⼦量为800左右的⼆磺化偶氮染料。

分⼦量过⼤，匀染性差；分⼦量过⼩，则湿处理牢度下降。

与⽺⽑染⾊⽐较，酸性染料对聚酰胺纤维的亲和⼒⽐较⾼，匀染性较差，湿处理牢度也较好。

染⾊时需要使⽤匀染剂。

酸性染料对聚酰胺纤维的染⾊机理基本上与⽺⽑染⾊相同。

在锦纶66的等电点以下染⾊时，染料主要以离⼦键形式固着在纤维的端氨基上，且酸性染料在锦纶66上的饱和值与端氮基的含量基本相符。

当pH值降⾄2．5以下时，纤维的酰胺基开始吸附质⼦，产⽣超当量吸附。

在pH 值很低的条件下染⾊，会促使锦纶纤维降解。

在锦纶66的等电点pH值以上染⾊时．染料靠范德华⼒、氢键等分⼦间引⼒吸附在纤维上，它的耐碱性⽐⽺⽑和蚕丝要⾼得多。

聚酰胺纤维(PA)1.结构聚酰胺纤维(PA)是指其分子主链由酰胺键(—CO—NH—)连接的一类合成纤维。

各国的商品名称不同，我国称聚酰胺纤维为锦纶。

聚酰胺纤维是世界上最早实现工业化生产的合成纤维，也是化学纤维的主要品种之一。

聚酰胺纤维主链结构类似于蛋白质纤维，但相比于蛋白质纤维，聚酰胺纤维的不同之处。

组成和结构简单，在分子链的中间存在大量碳链和酰胺基，无侧链，仅在分子链的末端才具有羧基和氨基。

聚酰胺纤维的氨基含量低，锦纶66和锦纶6的氨基含量分别为0.4mol/kg纤维和0.098mol/kg纤维，为羊毛的1/10和1/20左右。

聚酰胺纤维的羧基含量高于氨基，在等电点时氨基全部以—NH3+离子的形式存在，而羧基只是部分以—COO-离子的形式存在。

锦纶66的等电点pH值为6~7。

2.主要性能1、强度：聚酰胺纤维是高强力合成纤维，其强度是棉纤维的2~3倍，是粘胶纤维的3~4倍；2、耐磨性：聚酰胺纤维的耐磨性是棉的10倍，是羊毛的20倍，它是制造一些经常受到摩擦的物品的理想材料如袜子，绳子等；3、耐酸性：聚酰纤维对酸比较敏感，冷的浓无机酸能分解锦纶6，就是冷的稀无机酸也会对其有影响；4、耐碱性：聚酰胺钎维有良好的耐碱性，在90℃，110℃烧碱溶液中处理16小时，对纤维强力没有什么影响；5、耐热性：聚酰胺纤维耐热性较差，受热后收缩较大，锦纶66纤维在80~140℃时其强力基本保持不变，180℃时才有下降趋势。

而锦纶6纤维在160℃时强力有下降趋势，170℃时大幅度下降；6、溶解性：聚酰胺纤维不溶于醇、醚、丙酮等一般溶剂。

但在常温下，能溶于蚁酸、甲酚、苯酚、氯化钙—甲醇混合溶液。

在高温时，溶于苯甲醇，并醋酸，乙二醇等溶液中；7、氧化剂作用：强氧化剂对聚酰胺纤维的强度有损害。

若需漂白，可用3%双氧水进行，但不宜使用含氯漂白剂；8、耐光性：长时间日光和紫外光的照射，会引起其大分子链断裂，使强度下降，纤维颜色泛黄。

聚酰胺纤维(PA)1.结构聚酰胺纤维(PA)是指其分子主链由酰胺键(—CO—NH—)连接的一类合成纤维。

各国的商品名称不同，我国称聚酰胺纤维为锦纶。

聚酰胺纤维是世界上最早实现工业化生产的合成纤维，也是化学纤维的主要品种之一。

聚酰胺纤维主链结构类似于蛋白质纤维，但相比于蛋白质纤维，聚酰胺纤维的不同之处。

组成和结构简单，在分子链的中间存在大量碳链和酰胺基，无侧链，仅在分子链的末端才具有羧基和氨基。

聚酰胺纤维的氨基含量低，锦纶66和锦纶6的氨基含量分别为0.4mol/kg纤维和0.098mol/kg纤维，为羊毛的1/10和1/20左右。

+离子的形式聚酰胺纤维的羧基含量高于氨基，在等电点时氨基全部以—NH3存在，而羧基只是部分以—COO-离子的形式存在。

锦纶66的等电点pH值为6~7。

2.主要性能1、强度：聚酰胺纤维是高强力合成纤维，其强度是棉纤维的2~3倍，是粘胶纤维的3~4倍；2、耐磨性：聚酰胺纤维的耐磨性是棉的10倍，是羊毛的20倍，它是制造一些经常受到摩擦的物品的理想材料如袜子，绳子等；3、耐酸性：聚酰纤维对酸比较敏感，冷的浓无机酸能分解锦纶6，就是冷的稀无机酸也会对其有影响；4、耐碱性：聚酰胺钎维有良好的耐碱性，在90℃，110℃烧碱溶液中处理16小时，对纤维强力没有什么影响；5、耐热性：聚酰胺纤维耐热性较差，受热后收缩较大，锦纶66纤维在80~140℃时其强力基本保持不变，180℃时才有下降趋势。

而锦纶6纤维在160℃时强力有下降趋势，170℃时大幅度下降；6、溶解性：聚酰胺纤维不溶于醇、醚、丙酮等一般溶剂。

但在常温下，能溶于蚁酸、甲酚、苯酚、氯化钙—甲醇混合溶液。

在高温时，溶于苯甲醇，并醋酸，乙二醇等溶液中；7、氧化剂作用：强氧化剂对聚酰胺纤维的强度有损害。

若需漂白，可用3%双氧水进行，但不宜使用含氯漂白剂；8、耐光性：长时间日光和紫外光的照射，会引起其大分子链断裂，使强度下降，纤维颜色泛黄。

第一节概述聚酰胺纤维是指分子主链由酰胺键( )连接起来的一类合成纤维.已工业化的聚酰胺品种有:聚已二酰已二胺纤维(单体已二酸,已二胺)聚酰胺66 P A-66;聚已内酰胺纤维(已内酰胺) 聚酰胺-6 P A-6;聚癸二酰癸二胺纤维(癸二酸,癸二胺)聚酰胺-1010 P A-1010;聚癸二酰已二胺纤维(癸二酸,已二胺)聚酰胺-610 P A-610.聚酰胺的品种有十多种(书表4-1)但主要的产品是P A-66和P A-6,两者的产量占聚酰胺的90%以上(两者比例各半).我国聚酰胺6的产量约占60%,聚酰胺66的产量约占40%左右.由于历史原因和各国具体条件不同,美国英法等西欧国家以生产P A-66为主.而日本,意大利,原苏联及东欧各国以生产聚酰胺6为主,一些发展中国家也大多发展聚酰胺6纤维.聚酰胺纤维生产中长丝占绝大部分,但短纤维的生产比例逐步有所上升.各国生产的聚酰胺的商品的名称有所不同我国美国前苏联德国日本锦纶尼龙Nylon 卡普隆Kapron 贝纶perlon 阿米纶Aminlon1935年美国Carothers合成出P A-66,36-37年用熔体法制出纤维,38年中试, 39-40年工业化.1938年德国Schack 用已内酰胺聚合出P A-6,并发明生产纤维术,1941年工业化.本章主要介绍聚酰胺66和聚酰胺6两大纤维品种的生产过程及其成型加工工艺.第二节聚酰胺的生产聚酰胺树脂的制造方法很多,但工业上最重要的方法不外乎熔融缩聚法,开环聚合法和低温聚合法三种.低温聚合法又包括界面聚合和溶液聚合.根据原料单体以及聚合体的特性而采用不同的制备方法.一,聚己二酰己二胺的制备聚己二酰己二胺(聚酰胺66,P A-66)由己二酸和己二胺缩聚制得.为了保证获得相对分子质量足够高的聚合体,要求在缩聚反应时己二胺和己二酸有相等的摩尔比,因为任何一种组分过量都会使由酸或氨端基构成的链增长终止.为此,在工业生产聚己二酰己二胺时,先使己二酸和己二胺生成聚酰胺66盐(P A-66盐),然后用这种盐作为中间体进行缩聚制取聚己二酰己二胺.1.P A-66盐的制备P A-66盐通常用己二酸的20%甲醇溶液和己二胺的50%甲醇溶液中和制得,因为此反应是放热反应,所以温度要严格控制,采用甲醇回流除去中和热;一般温度控制在60—70℃,不断搅拌,使之中和成盐;控制pH值为6.7～7.0,进行冷却,结晶,离心分离.析出的66盐用甲醇洗净,滤去洗涤液,干燥后即得精制66盐.另一种生产P A-66盐的方法是以水为溶剂(水溶液法).使己二酸和己二胺在水介质中发生反应,制成60%的P A-66盐水溶液,用泵送到贮槽,直接供缩聚工序使用.此法省去了固体P A-66盐的再溶解过程和溶剂的回收蒸馏过程,成本低,生产安全,但产品稳定性稍差,并要求己二酸和己二胺的纯度高.固体P A-66盐为白色结晶粉末,熔点为192.5℃,含水量60%),在贮存或输送时容易结晶.在配制P A-66盐的同时,加入己二酸或醋酸作为相对分子质量调节剂,其用量根据聚合物的相对分子质量而定,如要求相对分子质量在13000左右,则己二酸用量为(0.9±0.05)%或醋酸0.5%(按P A-66盐重量计).在工业生产中,还加入2%的己内酰胺,使聚合物熔点稍有降低,并能改进纤维的拉伸性能和增加纤维的柔韧性.间歇缩聚设备简单,工艺比较成熟,容易变换品种,可以进行小批量生产.但是聚合纺丝不能连续化,要经过铸带,切粒,干燥和再熔融才能纺丝,因此能耗高,生产效率低,而且产品质量不稳定.(2)连续缩聚:P A-66盐的连续缩聚,根据设备的形式和能力的不同可分为横管式连续缩聚,立管式连续缩聚以及"五大器"式连续缩聚等.①横管式连续缩聚:横管式连续缩聚工艺流程如图4-2所示.图4-2横管式连续缩聚工艺流程示意图1-溶解锅2-过滤器3-贮存桶4-柱塞泵5-加热器6-高一管7,8-横管9-高二管10-减压泵11-闪蒸器12-脱泡器13-后缩聚釜14-立式螺杆横管式连续缩聚工艺参数:P A-66盐水溶液浓度/% 50--60己二酸/% 0.5(按P A-66盐重量计)己内酰胺/% 2(按P A-66盐重量计)溶解锅溶解温度/℃80～90贮存桶保温温度/℃85～95高一管温度/℃210～215;横管温度/ ℃215 ～225;高二管温度/℃225;前缩聚时间2～3h闪蒸器温度/℃285;时间3—5s后缩聚釜温度/℃315; 时间30～40min②立管式连续缩聚:图4-3是工艺流程示意图.图4-3 立管式连续缩聚工艺流程示意图1—溶解锅2—齿形过滤器3—贮存桶4—烛形过滤器5—柱塞泵6—高一管7—高二管8—高三管9—高四管10—减压泵11—脱泡器12—后缩聚釜13—惰性气体入口14—出料螺杆立管式连续缩聚工艺参数举例:P A-66盐水溶液浓度/% 57.8～59.2己二酸/% 0.2 (按P A-66盐重量计)己内酰胺/% 3 (按P A-66盐重量计)溶解锅溶解温度/℃80～90贮存桶保温温度/℃85～95高一管壁温/℃275～285; 出料温度/℃>210高二管壁温/℃295～305; 料温/℃239高三管壁温/℃314高四管壁温/℃315; 料温/℃280高一管至高四管均为高压,压力为1.764MP a,停留时间约3h,聚合物平均相对分子质量可达5000～6000.减压泵保温温度/℃290; 出口压力常压输料管保温温度/℃307后缩聚釜内温/℃280; 压力常压后缩聚时间/h 3; 聚合度达到要求出料螺杆保温温度/℃285二,聚己内酰胺的制备聚己内酰胺(P A-6)可以由ω-氨基己酸缩聚制得,也可由己内酰胺开环聚合制得.但由于己内酰胺的制造方法和精制提纯均比ω-氨基己酸简单,因此在大规模工业生产上,都采用以己内酰胺作为原料.己内酰胺开环聚合制备聚己内酰胺的生产工艺可以采用三种不同的聚合方法:水解聚合,阴离子聚合(由于采用碱性催化剂,也称碱聚合)和固相聚合.目前生产纤维用的聚己内酰胺主要采用水解聚合工艺.1.己内酰胺的开环聚合己内酰胺水解(开环)聚合的主要化学反应如下:反应式中的n,m,k1,k2,k3均为任意正整数.根据以上水解聚合反应式,可将其过程划分为三个阶段.(1)己内酰胺的引发和加成:当己内酰胺被水解生成氨基己酸后,己内酰胺分子就逐个连接到氨基己酸的链上,相对分子质量为8000～14000.(2)链的增长:由于在第一阶段中绝大部分己内酰胺单体都参加了反应,因此在这一阶段主要是进行上阶段形成的短链之间的连接,聚合物的相对分子质量得到进一步提高.这一阶段以缩聚反应为主,也伴随发生少量引发和加成反应.(3)平衡阶段:此阶段同时进行链交换,缩聚和水解等反应,使相对分子质量重新分布,最后根据反应条件(如温度,水分及相对分子质量稳定剂的用量等)达到一定的动态平衡,聚合物的平均相对分子质量也达到一定值.此阶段包含着链的终止,可采用胺或酸作为链的终止剂,使反应到达一个平衡点.由于反应是可逆的,平衡时水分含量也影响相对分子质量大小,因此在第二和第三阶段质量传递和水的去除是控制反应速度的主要因素.己内酰胺开环聚合生成聚己内酰胺时,仅仅是分子内的酰胺键变成了分子间的酰胺键,这就像其它没有新键产生的基团重排反应一样,反应进行的自由能△F变化很小,所以己内酰胺开环聚合具有可逆平衡的性质,它不可能全部转变成高聚物,而总残留部分单体和低聚体.例如250℃时,在聚己内酰胺的平衡体系中,单体,二聚体,三聚体多达10%～11%.采用连续聚合时,聚合物中低分子物质有10.3%(其中,己内酰胺占75%,低聚物占25%);采用间歇聚合时,聚合物中低分子物质有11.6%(其中,己内酰胺占42%;低聚物占58%).因此清除聚合体或纤维中的低分子物是聚己内酰胺纤维生产中不可缺少的工序.2.己内酰胺的聚合工艺己内酰胺的聚合工艺也分间歇式和连续式两种.间歇聚合:将引发剂,分子量调节剂和熔融的己内酰胺的混合物一起加入聚合釜中,在一定温度和压力下进行聚合.当分子量达到预定要求后,将聚合物从釜底排出,并用水急冷,经铸带,切粒即得到聚己内酰胺树脂.设备简单,更换品种及开停比较方便.质量均一性差,操作比较繁多,只适于小批量生产.连续聚合:如书图4-4为连续聚合工艺流程图.图4-3 KF型连续聚合工艺流程示意图1—己内酰胺投料器2—熔解锅3,6,10,14,17,20,21,22,28,31,34,36—输送4,7,15—过滤器5—己内酰胺熔体贮槽8—己内酰胺熔体罐9—Ti02添加剂调配器11,23,26,32,35—热交换器12—中间罐13—调制计量罐16—高压槽18,19—无离子水加水槽24—VK聚合管25—分馏柱27—冷凝水受槽29—铸带切粒机30—联苯贮槽37—水循环槽聚合管温度分三段控制:第一段:开环聚合,熔体温度240℃左右第二段:聚合为主,熔体温度260℃左右第三段:平衡阶段,熔体温度250℃左右聚合时间25～35h3,影响聚合的工艺参数.(1)开环剂水的用量:水解开环如在诱导期,随水量↑ 诱导期↓反应速率↑,达到平衡的时间↓分子量↓反应后期除去水.(2)聚合温度:温度升高,聚合速度升高,t降低,平衡时单体含量增加,易产生热裂解,DP降低.(3)聚合时间:t↑,单体转化率DP↑,至平衡.后期随t↑,分子量分布→平均.工艺控制的聚合时间与开环剂用量,T及平均分子量有关.(4)分子量稳定剂:平均分子量根据纤维品种的不同而有不同的要求.聚合时必须加入适当的分子量稳定剂,以封闭端基,控制分子链的增长,保证其熔体具有一定的粘度,常用的分子量稳定剂是己二酸,醋酸等有机酸.分子量稳定剂↑平均分子量↓.三,聚酰胺的结构与性能(一) 聚酰胺的结构(1)分子结构:聚酰胺的分子是由许多重复结构单元(即链节),通过酰胺键( )连接起来的线型长链分子,在晶体中为完全伸展的平面锯齿形构型.聚己内酰胺的链节结构为一NH(CH2)5CO一,聚己二酰己二胺的链节结构为一OC(CH2)4CONH(CH2)6NH一,大分子中含有的链节数目(聚合度)决定了大分子链的长度和相对分子质量.成纤聚己内酰胺的数均相对分子质量为14000～20000左右,成纤聚己二酰己二胺的相对分子质量为20000～30000左右.聚己二酰己二胺的=1.85, 聚己内酰胺的 .(2)晶态结构:聚己二酰己二胺的晶态结构有两种形式:α型和β型.其分子链在晶体中具有完全伸展的平面锯齿形构象,如图4-4所示.氢键将这些分子固定形成片,这些片的简单堆砌就形成了α结构的三斜晶胞.在聚己二酰己二胺的结构单元中有偶数的碳原子,因此大分子中的羰基上的氧和氨基上的氢都能形成氢键,比较容易形成结晶,其动力学结晶能力G=133.图4-4 晶体中聚己二酰己二胺分子链排列示意图聚己内酰胺大分子在晶体中的排列方式有平行排列和反平行排列两种可能,当反平行排列时,羰基上的氧和氨基上的氢才能全部形成氢键;而平行排列时,只能部分地形成氢键,见下页图.由于氢键作用的不同,聚己内酰胺的晶态结构比较复杂,有γ型(假六方晶系); β型(六方晶系);α型(单斜晶系).α晶体是最稳定的形式,大分子呈完全伸展的平面锯齿形构象,相邻分子链以反平行方式排列,形成无应变的氢键.(二) 聚酰胺的性质(1)密度:聚己内酰胺的密度随着内部结构和制造条件不同而有差异.不同晶型的晶态密度的数值不同;测试方法不同,结果也不一致.据洛尔丹(Roldan)报道,根据X射线的数据计算得到下列数值:α型晶体密度计算值为1.230g/cm3,β型晶体为1.150g/cm3 ,γ型晶体为1.159g/cm3,无定形区的密度为1.084g/cm3,.通常,聚己内酰胺是部分结晶的,因此测得的密度在1.12～1.14g/cm3之间.而聚己二酰己二胺也是部分结晶的,其密度在1.13～1.16g/cm3左右.(2)熔点:聚酰胺是一种部分结晶高聚物,具有较窄的熔融范围,通常测得的聚己内酰胺的熔点为220℃,聚己二酰己二胺的熔点为260℃.同其它高聚物一样,聚酰胺也容易受过冷作用的影响,实际上其凝固点常常比熔点低约30℃,如聚己二酰己二胺的凝固温度为215～240℃.(3)玻璃化温度:聚己内酰胺的玻璃化温度为50～75℃,聚己二酰己二胺的玻璃化温度为40—60℃.(三)纺丝中P A6晶态结构的变化1,P A6结晶变体的生成条件和结晶特征在甬道末端的纤维非晶大分子排列基本无序ρ 1.084给湿上油以后γ晶二轴有序 c轴无序1.155拉伸纤维γ晶→α晶(部分)1.136~1.194定型后纤维α晶高度取向大分子键1.2332,纺丝中的给湿与结晶刚从甬道出来的纤维是无定型的,它吸收水分后很容易发生诱导结晶,同时纤维发生自发的伸长.如果将无定型的P A6纤维绕在筒子上,它吸收空气中的水分后同样也会发生诱导结晶和纤维伸长,这样会出现绕在筒子上的丝松圈和塌边现象,因此在纺丝中要采取给湿的措施-卷绕前增加一个给湿盘.纤维可以先给湿后上油,或将给湿上油并在一起,但应该使水分在纤维内容易扩散渗透.3.高速纺的结晶与纺速当V>1500m/min时V升高,纤维中晶核迅速增加,停留时间在缩短,使水分来不及渗透到微晶的空隙中去,出现卷绕丝继续吸收水分,使晶核长大成晶粒,丝条伸长导致松筒塌边.当进一步提纺速至4000m/min以上时,大分子取向明显增加,取向诱导结晶,卷绕度增加,其后的结晶效应明显减弱,为实现卷绕工艺的最大稳定性,高速纺的纺速以4200～4500为宜,相应的后拉伸倍数为1.2~1.3倍.第三节聚酰胺的纺丝P A纤维以切片法为主,直接纺丝主要限于生产短纤维.切片要求:分子量分子量分布切片含水Tm TgP A66 2～3万1.85 <0.08% 265 40~60P A6 1.4～2万2 <0.08% 215~220 35~50一,工艺流程1,P A66纤维生产工艺流程示意图尼龙66盐→聚合→切片→干燥→熔融纺丝→拉伸→热处理加捻→卷取→长丝卷曲→切断→短纤维2,P A6纤维生产工艺流程示意图己内酰胺→聚合→P A6熔体纺丝铸带纺丝集束→拉伸→洗涤→上油→卷曲→切断→干燥定型→打包→短纤维拉伸加捻→补充加捻→压洗定型→平衡倒筒→检验包装→长丝铸带→切粒→萃取→干燥→熔融纺丝→拉伸加捻→补充加捻→定型→平衡倒筒→检验包装→长丝变形加工→弹力丝由流程图可见:P A6生产中不同于其它熔纺纤维的一个重要特点是要清除聚合物或纤维中的单体及低聚物.二,P A6纤维生产中的除单体方法成品纤维中存在单体低聚物会带来以下后果:(1) 影响纤维染色的均匀性(2) 长期存放会使纤维出现黄斑发脆1,纺前处理.(1)连续聚合直接纺丝的纺前脱单体原理:根据聚己内酰胺和单体的挥发性不同,使聚己内酰胺熔体中的单体蒸出来.为了提高蒸发效率,减少蒸发皿中的停留时间,一般在真空状态下进行.在真空闪蒸皿中熔体以薄膜状,细流状,雾状等形式进入闪蒸室以尽可能大的蒸发面积除去单体及低聚物.(2)切片法纺丝的切片萃取切片的萃取采用热软水洗涤的办法,萃取过程中一方面是水渗透到切片内部,一方面是切片内的可萃取物不断向外扩散到切片表面,然后再溶解到热水中.2,纺后处理(1)短纤维水洗切断前的长丝束洗涤:长丝束在洗涤槽内的热水中进行,通过一定的时间洗去单体.切断后的短纤维洗涤:短纤维在淋洗机上进行的同时,洗涤水自淋撒装置喷洒下来洗去单体.(2)长丝的压洗长丝卷绕在带孔的筒管上,这些筒管装在一个带孔的压洗柱上,压洗用的软水,从压洗柱的小孔流出经筒管的孔穿过丝层溶解可溶性单体.使单体含量<1.5%.三,长丝生产的有关工艺过程1,________1.拉伸加捻:在同一设备上完成以拉伸为主,并给予520捻/m的捻度以增加纤维的捻合.2. 补充加捻:进一步加捻至100～400捻/m,对P A6纤维还有倒筒的作用,将其绕在带孔的铝合金筒管上压洗定型.3.定型:一般在蒸汽锅中加热定型.为防止氧化先抽真空,然后通入直接蒸汽至0.08~0.1Mpa定型1小时4.平衡:压洗定型后的丝束水含量较高,需恒温一定时间除去水分,并使含湿量均匀.平衡条件:相对湿度60～65%温度25±1℃时间24h含湿量3.5~4%1,_________ 5.倒筒:把丝束从压洗筒子(P A6)或拉伸筒子(P A66)上退下来,绕到锥形筒管上.四,聚酰胺的高速纺丝聚酰胺的高速纺丝设备与聚酯基本相同,但纺丝工艺有一定的差别.1.纺丝温度根据聚合物的熔点及其熔体的流变性能P A6 纺丝温度265～270℃P A66 纺丝温度280～290℃2.冷却条件风温20℃风速0.3~0.5m/s 相对湿度65～75%P A6的冷却成形条件与P E T基本相同,这是因为虽然P A6的纺丝温度较低,但其Tg也较低,从熔体细流冷却至Tg 丝条的温度降与PE T相近,因此散热量也大致相近.3,纺丝速度聚酰胺的纺速为4200～4500m/min,高于涤纶P OY,这是由纺丝速度与卷绕丝的超分子结构所决定的.(1)纺丝速度与卷绕丝预取向度的关系纺速3500m/min时VL升高预取向度显著增大高速纺的目的是在于获取大而稳定的预取向度,以减少后拉伸倍数,因此聚酰胺在3500m/min以下纺丝无实际意义.(2)纺丝速度与卷绕丝的结晶关系当超过1500m/min时随Vc升高由于纤维中晶核的迅速增加和丝条到达卷绕的时间的缩短,水分未及渗透到微晶胞的缝隙中去,因此丝条绕筒子上以后,将继续吸收水分,使晶核长大成晶粒,使丝条伸长而()松筒,塌边,不能后加工.随后Vc 再升高,(至3500以上)由于取向度显著增加,取向诱导结晶,丝条卷绕后结晶度也随之增加,其后结晶度亦明显减弱,因而卷绕后丝条伸长也就大大减小.五,聚酰胺全拉伸丝的生产FDY是在P OY基础上发展起来的,它是在同一台设备上完成.1.全拉伸丝生产流程纺丝→上油→拉伸→蒸汽喷嘴交络定型→卷绕图4-6为聚己内酰胺全拉伸丝(FDY)生产流程图.图4-6 聚己内酰胺FDY生产流程图1—螺杆挤出机2—熔体分配管3—纺丝箱4—纺丝甬道5,6,7—第一,二,三导丝辊8—高速卷绕头2.全拉伸丝生产工艺生产聚酰胺FDY的设备类似于聚酯纤维的生产设备,但纺丝过程中各主要工艺参数对成品丝质量的影响,聚酰胺FDY却与聚酯纤维不同.(1)纺丝温度:聚酰胺熔体的纺丝温度主要取决于聚合体的熔体粘度和熔点.纺丝温度必须高于熔点而低于分解温度,聚酰胺6和66的熔点分别为215℃和255℃,而两者的分解温度基本相近,约300℃左右,为此聚酰胺6的纺丝温度可控制在270℃,聚酰胺66则控制在280～290℃左右.由于聚酰胺66的熔点与分解温度之间的范围较窄,因此纺丝时允许的温度波动范围更小,对纺丝温度的控制要求更为严格.(2)冷却条件:通常冷却吹风使用20℃左右的露点风,送风速度一般为0.4～0.5m/s,相对湿度为75%～85%.(3)纺丝速度和喷丝头拉伸比:目前高速纺丝的纺速已达到4000～6000m/min,甚至更高,当纺速高于3000m/min之后,剩余拉伸倍数变化较为缓慢.这一规律可作为高速纺丝与常规纺丝的分界点,当纺速超过此界限时,就能有效地减小后(剩余)拉伸倍数.FDY机通过第一导丝辊的高速纺丝和第二导丝辊的补充拉伸,便可获得全拉伸丝.(4)上油:高速纺丝上油比常规纺丝上油更为重要,因此FDY工艺采用上油量比较均匀的齿轮泵计量,喷嘴上油法.且由于FDY已具有相当高的取向度和结晶度,所以在卷绕机上上油效果欠佳,故采用设在吹风窗下端的喷嘴上油.高速纺丝对丝条的含油量也有一定的要求.油量少时,表面不能均匀地形成油膜,摩擦阻力增大,集束性差,易产生毛丝;油量过多,则会使丝条在后加工过程中油剂下滴及污染加剧.一般用于机织物的丝条含油量为0.4%～0.6%,用于针织物的则高达2%～3%.(5)拉伸倍数:纺制聚酰胺FDY一般第一导辊的速度可达P OY的生产水平(4000～5000m/min),而拉伸的卷绕辊筒则速度高达5500～6000m/min.聚酰胺因为玻璃化温度比较低,模量也稍低,所需拉伸应力相应较小,故可采用冷拉伸形式,采用第一辊不加热或微热而第二辊进行加热的形式,以实现对纤维的热定型.拉伸倍数要考虑成形丝条的性质.聚酰胺FDY工艺的拉伸倍数一般只有1.2～1.3倍.(6)交络作用:FDY工艺过程设计,是以一步法生产直接用于纺织加工的全拉伸丝为目的,考虑到高速卷绕过程中无法加捻的实际情况,故在第二拉伸辊下部对应于每根丝束设置交络喷嘴,以保证每根丝束中具有每米约20个交络点.喷嘴的另一作用是热定型,为此在喷嘴中通入蒸汽和热空气,以消除聚酰胺纤维经冷拉伸后存在的后收缩现象.丝束经交络后,便进入高速卷绕头,卷绕成为FDY成品丝.原则上卷绕头的速度必须低于第二拉伸辊的转速,这样可以保证拉伸后的丝条得到一定程度的低张力收缩,获得满意的成品质量和卷装.聚酰胺FDY的卷绕速度一般为5000m/min.第四节聚酰胺纤维的后加工一,聚酰胺短纤维的后加工聚酰胺短纤维后加工过程与聚酯纤维类似,除加工工艺条件有一定差别外,聚己内酰胺纤维的后加工还需要去除纤维中残存的单体及低聚物.相应地还需要上油,压干,开松,干燥等辅助过程.通过水洗使单体含量降低到1.5%以下.二,聚酰胺长丝的后加工聚酰胺长丝的后加工与聚酯长丝的类似,只是工艺条件不大相同.另外,聚酰胺6纤维与其它合成纤维不同的是聚合物中含有低分子化合物,低分子物的存在降低了大分子间的相互作用力,起着增塑剂的作用,使纤维易于拉伸,但强度却不能同时改善.而且低分子物含量过高,易于游离在丝的表面,沾污拉伸机械,给拉伸带来困难.这里不再详述.三,聚酰胺弹力丝的后加工现代的聚酰胺弹力丝生产多采用假捻变形法.由于聚酰胺纤维的模量较低,织物不够挺括,因此产品一般以高弹丝为主.与低弹丝不同,高弹丝的生产仅使用一个加热器,这是与低弹丝生产工艺的最大区别.聚酰胺高弹丝的生产多采用摩擦式拉伸变形工艺,而聚酰胺膨体长丝(BCF)则以SDTY法即纺丝,拉伸和喷气变形加工—步法为主.四,聚酰胺帘子线的生产特点及后加工帘子线是橡胶制品的骨架材料,广泛用于轮胎,胶管,运输带,传动带等领域.其第一代产品是棉帘子线,第二代产品为粘胶帘子线.聚酰胺帘子线具有断裂强度高,抗冲击负荷性能优异,耐疲劳强度高以及橡胶的附着力好等优良性能,而取代粘胶帘子线成为第三代产品.涤纶及钢丝的子午轮胎帘子布已成为第四代产品,但对于路面质量较差的国家和地区,特别是第三世界国家,强力高,韧性和回弹性好的聚酰胺帘子线仍是第一选择.但聚酰胺帘子线也存在缺点,如初始模量及动态弹性模量较低等,易产生"平点"效应.(一)聚酰胺帘子线生产(聚合和纺丝)的特点聚酰胺帘子线丝一般采用切片法生产.在生产中,聚合至拉伸过程的工艺与普通长丝基本相同.但某些工序存在一些不同之处.1.由于要求帘线丝的强度高于一般的长丝,因此必须用高粘度(相对粘度3.2～3.5,相对分子质量大于20000)的聚合体来制备.2.在帘子线纺丝技术上最突出的特点是采用高压纺丝法,高粘度的聚合物可在较低温度下纺丝,有利于产品质量的提高.最近高压纺丝的压力已达196MP a.3.由于聚合物熔体粘度较高,通常在喷丝板下加装徐冷装置,以延缓丝条冷却,使丝条的结构均匀,从而获得具有良好拉伸性能的卷绕丝,最终使产品强度提高.4.为了提高帘子丝的耐热性,常在纺丝前,在干燥好的切片中加入防老化剂等添加剂(有时也可在聚合时加入),同时加入润滑剂(如硬脂酸镁)以减少螺杆的磨损.并使切片在螺杆中输送通畅,防止环结.对于聚酰胺6帘子线,由于纺丝后不再进行洗涤单体的工序,因此要求纺丝前聚合物的单体含量在0.5%～1.0%的范围内.5.卷绕设备目前多数采用纺丝一拉伸联合机,其卷绕速度在1500m/min以上,少数厂家采用高速纺丝法.6.拉伸有向多区拉伸和大卷装发展的趋势.重旦拉伸机一般为双区热拉伸机,国产重旦拉伸加捻机有VC431型和SFZN—1型.目前国外已有三段拉伸的重旦拉伸加捻机出现.。

化学纤维品种介绍化学纤维是指通过化学方法从天然或合成的高分子化合物中制得的纤维材料。

化学纤维种类繁多，不同的化学纤维具有不同的特性和用途。

下面将对常见的几种化学纤维进行介绍。

1. 聚酯纤维聚酯纤维是一种以聚酯为原料制成的合成纤维。

它具有良好的强度和耐磨性，且柔软舒适。

聚酯纤维的特点之一是不易起皱，具有较好的抗皱性能，同时具有较好的耐光性和耐褪色性。

聚酯纤维的应用范围很广，可用于制作衣物、家纺产品、工业用品等。

2. 尼龙纤维尼龙纤维是一种合成纤维，其原料为聚酰胺。

尼龙纤维具有高强度、高耐磨性和较好的弹性，可以制成坚固耐用的纺织品。

尼龙纤维的耐热性较好，可以在高温环境下使用。

此外，尼龙纤维还有较好的吸湿性和透气性，使其成为制作运动服装和户外用品的理想材料。

3. 聚丙烯纤维聚丙烯纤维是以聚丙烯为原料制成的合成纤维。

聚丙烯纤维具有较好的耐热性和耐腐蚀性，同时具有较好的耐磨性和耐撕裂性。

聚丙烯纤维的特点之一是纤维比重轻，具有良好的柔软性和吸湿性。

聚丙烯纤维广泛应用于家纺用品、工业用品和医疗用品等领域。

4. 聚酰胺纤维聚酰胺纤维是一种合成纤维，常见的聚酰胺纤维有尼龙纤维和涤纶纤维。

聚酰胺纤维具有高强度、高耐磨性和较好的弹性，同时具有较好的吸湿性和透气性。

聚酰胺纤维的特点之一是不易起皱，具有较好的抗皱性能。

聚酰胺纤维广泛应用于纺织品、工业用品和医疗用品等领域。

5. 聚醚纤维聚醚纤维是一种合成纤维，常见的聚醚纤维有涤纶纤维和聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。

聚醚纤维具有良好的耐热性、耐磨性和耐腐蚀性，且具有较好的柔软性和吸湿性。

聚醚纤维的特点之一是具有较好的弹性和回弹性，常用于制作弹性纺织品和弹性绳索等产品。

化学纤维种类繁多，每种化学纤维都具有不同的特点和用途。

在纺织品、工业用品和医疗用品等领域，化学纤维发挥着重要的作用，为人们的生活提供了便利和舒适。

随着科技的不断发展，化学纤维的种类和性能也在不断提升，为人们的生活带来更多的可能。