纺织材料学——化学纤维成纤高聚物特征和化学纤维制造
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化学纤维的生产方法概述化学纤维的品种繁多,原料及生产方法各异,其生产过程可概括为以下四个工序。
(1) 原料制备:高分子化合物的合成(聚合)或天然高分子化合物的化学处理和机械加工;(2) 纺前准备:纺丝熔体或纺丝溶液的制备;(3) 纺丝:纤维的成形;(4) 后加工:纤维的后处理。
一、原料制备1. 成纤高聚物的基本性质用于化学纤维生产的高分子化合物,称为成纤高聚物或成纤聚合物。
成纤高聚物有两大类:一类为天然高分子化合物,用于生产再生纤维;另一类为合成高分子化合物,用于生产合成纤维。
作为化学纤维生产的原料,成纤高聚物的性质不仅在一定程度上决定了纤维的性质,而且对纺丝、后加工工艺也有重大影响。
对成纤高聚物一般要求如下:(1)成纤高聚物大分子必须是线型的、能伸直的分子,支链尽可能少,没有庞大侧基;(2)高聚物分子之间有适当的相互作用力,或具有一定规律性的化学结构和空间结构;(3) 高聚物应具有适当高的分子量和较窄的分子量分布;(4)高聚物应具有一定的热稳定性,其熔点或软化点应比允许使用温度高得多。
化学纤维的成形普遍采用高聚物的熔体或浓溶液进行纺丝,前者称为熔体纺丝,后者称为溶液纺丝。
因此,成纤高聚物必须在熔融时不分解,或能在普通的溶剂中溶解而形成浓溶液,并具有充分的成纤能力和随后使纤维性能强化的能力,保证最终所得纤维具有一定的良好综合性能。
几种主要成纤高聚物的热分解温度和熔点见表1。
表1几种主要成纤高聚物的热分解温度和熔点高聚物热分解温度(℃)熔点(℃)138聚乙烯 350~400等规聚丙烯 350~380 176聚丙烯腈 200~250320170~220 聚氯乙烯 150~200225~230 聚乙烯醇 200~220聚几内酰胺 300~350 215聚对苯二甲酸乙二醇酯300~350 265-纤维素 180~220醋酸纤维素酯 200~230 - 由表1可见:聚乙烯、等规聚丙烯、聚已内酰胺和聚对苯二甲酸乙二酯的熔点低于热分解温度,可以进行熔体纺丝。
纺织材料知识点总结归纳纺织材料是指用于纺织品生产的原材料,包括纤维、纱线和面料。
纺织材料的种类繁多,具有不同的特性和用途。
本文将对纺织材料的种类、特性、用途等知识点进行总结归纳。
一、纤维1. 纤维的定义:纤维是指长度远大于直径的细长物质,可以天然存在,也可以人工造成。
纤维的长度一般在1mm以上,直径一般在10微米以下。
2. 纤维的分类:(1)天然纤维:包括植物纤维(如棉、麻、竹等)、动物纤维(如羊毛、丝绸等)和矿物纤维(如石棉等)。
(2)化学纤维:包括合成纤维(如涤纶、锦纶等)、半合成纤维(如莱卡等)和再生纤维(如人造棉、人造丝等)。
3. 纤维的特性:纤维具有柔软性、强度、吸湿性、透气性等特点。
不同纤维的特性有所差异,而天然纤维和化学纤维各有其优势和劣势。
4. 纤维的应用:纤维广泛用于纺织品、服装、家居用品、工业材料等领域。
不同纤维适用于不同领域,根据其特性来选择纤维材料。
二、纱线1. 纱线的定义:纱线是由纤维经过纺纱、捻合等工艺加工而成的连续细线,用于织造纺织品。
纱线可以分为粗纱、细纱、精纺纱等不同种类。
2. 纱线的分类:根据原料不同,纱线可分为棉纱、毛纱、涤纶纱等;根据工艺不同,纱线可分为纺纱、捻合纱、绞合纱等。
3. 纱线的特性:不同种类的纱线具有不同的拉伸强度、柔软度、弹性等特点。
纱线的细细度、对扭度、捻度等参数也会影响其性能。
4. 纱线的应用:纱线主要用于纺织品的织造和编织,也可以用于手工编织、机织面料等领域。
选择合适的纱线对于纺织品的质量和外观具有重要影响。
三、面料1. 面料的定义:面料是指由纱线经过织造、印染等加工而成的布料,用于制作衣服、服装、家居饰品等。
面料有各种不同的纹理、色彩和手感,适用于不同的用途。
2. 面料的分类:根据原料不同,面料可分为棉布、涤纶布、羊毛布等;根据纹理不同,面料可分为机织布、针织布、非织造布等。
3. 面料的特性:面料具有透气性、耐磨性、抗皱性、色牢度等特点,不同的面料根据纺织结构和加工工艺会有所差异。
1.\2.\纤维是一种细而长的物质,直径从几微米到十几微米,长度则从几毫米几十毫米甚至上千米,长径比很大3.化学纤维是指用天然的或合成的高聚物为原料,经过化学和机械方法加工制造出来的纤维。
4.合成纤维以石油、煤、天然气及一些农副产品等低分子作为原料制成的单体后,经人工合成获得的聚合物纺制成的化学纤维。
5.再生纤维以天然聚合物为原料,经过化学和机械方法制成的,化学组成与原高聚物基本相同的化学纤维。
6.差别化纤维: 通常是指在原来纤维组成的基础上进行物理或化学改性处理,使性状上获得一定程度改善的纤维7.棉纤维的成熟度纤维细胞壁的增厚程度,胞壁越厚,成熟度越好8.溶液纺丝湿法纺丝:将纺丝溶液从喷丝孔中压出、在液体凝固剂中固化成丝。
干法纺丝:将纺丝液从喷丝孔中压出,在热空气中使溶剂挥发固化成丝。
9.纤维大分子链的柔曲性指纤维大分子在一定条件下,通过内旋转或振动而形成各种形状的难易程度的特性。
10.纤维结晶度: 是指纤维中结晶部分占纤维整体的比率11.取向度大分子排列方向与纤维轴向吻合的程度称作取向度12.两相结构纤维中存在明显边界的晶区和非晶区,大分子可以穿越几个晶区和非晶区,晶区尺寸很小,为10nm数量级,分子链在晶区规则排列,在非晶区完全无序堆砌。
13.主体长度纤维中含量最多的纤维长度14.品质长度比主体长度长的那部分纤维的平均长度。
15.滑脱长度短纤纱拉断时,从纱的断面中抽拔出的纤维的最大长度。
16.特克斯(tex): 简称特,表示千米长的纤维或纱线在公定回潮率时的质量克数。
17.平衡回潮率: 是指纤维材料在一定大气条件下,吸、放湿作用达到平衡稳态时的回潮率。
18.公定回潮率: 业内公认的纤维所含水分质量与干燥纤维质量的百分比.19.吸湿滞后性: 纤维材料所具有的从放湿得到的平衡回潮率总是高于从吸湿得到的平衡回潮率的性质.20.初始模量指纤维拉伸曲线的起始部分直线段的应力与应变的比值,或伸长率为1%时对应的强力。
题型一:【名词解析】1.纤维: 通常是指长宽比在103倍以上、粗细为几微米到上百微米的柔软细长体。
2.化学纤维: 凡用天然的或合成的高聚物以及无机物为原料,经过人工加工制成的纤维状物体统称为化学纤维。
3.差别化纤维: 通常是指在原来纤维组成的基础上进行物理或化学改性处理,使性状上获得一定程度改善的纤维。
4.复合纤维: 是将两种或两种以上的高聚物或性能不同的同种聚合物通过一个喷丝孔纺成的纤维5.超细纤维: 细度<0.9dtex的纤维称为超细纤维6.高收缩纤维: 是指纤维在热或热湿作用下的长度有规律弯曲收缩或复合收缩的纤维7.吸水吸湿纤维: 是指具有吸收水分并将水分向临近纤维输送能力的纤维8.功能纤维: 是满足某种特殊要求和用途的纤维,即纤维具有某特定的物理和化学性质9.棉纤维成熟度: 即纤维胞壁的增厚的程度.10.原纤(fibril): 是一个统称,有时可代表由若干基原纤或含若干根微原纤,大致平行组合在一起的更为粗大的大分子束。
11.纤维结晶度: 是指纤维中结晶部分占纤维整体的比率.12.非晶区: 纤维大分子高聚物呈不规则聚集排列的区域称为非晶区,或无定形区13.取向度: 不管天然纤维还是化学纤维,其大分子的排列都会或多或少地与纤维轴向一致,这种大分子排列方向与纤维轴向吻合的程度称作取向度14.特克斯(tex): 简称特,表示千米长的纤维或纱线在公定回潮率时的质量克数。
15.旦数即旦尼尔数(Denier): 又称纤度。
是指9000m长的纤维在公定回潮率时的质量克数16.公制支数简称支数: 是指在公定回潮率时1g纤维或纱线所具有的长度米(m)数17.主体长度: 是指一批棉样中含量最多的纤维长度.18.品质长度: 是指比主体长度长的那一部分纤维的重量加权平均长度,又称右半部平均长度19.滑脱长度: 短纤纱拉断时,从纱的断面中抽拔出的纤维的最大长度. 20.吸湿性: 通常把纤维材料从气态环境中吸着水分的能力称为吸湿性21.平衡回潮率: 是指纤维材料在一定大气条件下,吸、放湿作用达到平衡稳态时的回潮率。
有关“化学纤维”的主要制备流程
有关“化学纤维”的主要制备流程如下:
1.成纤高聚物的提纯或聚合:这是制备化学纤维的第一步,目的是获得一定质量和性能的
高分子物质。
2.纺丝流体的制备:这一步是将提纯或聚合的高分子物质制成纺丝熔体或溶液。
3.纺丝成形:将制备好的纺丝流体通过喷丝头(板)挤出成为液态细流,接着凝固成为纤
维。
此时的纤维称为初生纤维,其力学性能很差,不能直接应用,必须经过一系列后加工工序才能符合纺织加工和使用的要求。
4.后加工工序:主要包括拉伸和热定形等,以提高纤维的力学性质和尺寸稳定性。
这一步
骤对纤维的质量和性能至关重要,是保证最终产品符合要求的关键环节。
化学纤维制造1. 简介化学纤维是通过合成或改性自然纤维而来的人工合成纤维,广泛用于纺织、服装、医疗和建筑等领域。
化学纤维制造是一个复杂的过程,包括纤维原料的选择、聚合物化学反应、纺丝和后续处理等环节。
本文将探讨化学纤维制造的过程以及不同类型的化学纤维。
2. 纤维原料化学纤维的原料包括天然纤维和合成纤维。
天然纤维如棉花、亚麻和丝绸等来源于植物或动物。
合成纤维则采用石油、天然气和煤等化石燃料为原料,经过化学处理得到。
常见的合成纤维包括聚酯、尼龙和丙纶等。
3. 聚合物化学反应化学纤维制造的关键步骤是聚合物化学反应。
在实际制造过程中,常见的聚合物化学反应有溶剂法聚合和浆料法聚合两种。
3.1 溶剂法聚合溶剂法聚合是将聚合物溶解于匹配的溶剂中,然后通过化学反应将聚合物形成。
这种方法适用于生产聚酯纤维和腈纶。
溶剂法聚合具有工艺简单、成本低的优点,但溶剂的回收和废物处理是一个挑战。
3.2 浆料法聚合浆料法聚合是将聚合物直接悬浮在溶剂中,通过加入交联剂或冷却快速凝固形成纤维。
这种方法适用于生产丙纶和腈纶等纤维。
浆料法聚合具有生产速度快、纤维质量一致的优点,但对原料和工艺条件要求较高。
4. 纺丝纺丝是将聚合物形成纤维的过程,分为干法纺丝和湿法纺丝两种。
4.1 干法纺丝干法纺丝是将聚合物直接融化,通过高速气流将熔融聚合物拉伸成纤维。
这种方法适用于生产丙纶和聚酯纤维等。
干法纺丝具有生产效率高、纤维强度高的优点,但纤维质量容易受到环境条件的影响。
4.2 湿法纺丝湿法纺丝是将聚合物溶解在溶剂中,再通过旋转盘、离心或喷丝等方法形成纤维。
这种方法适用于生产腈纶和尼龙纤维等。
湿法纺丝具有纤维质量稳定、纤维细度均匀的优点,但工艺复杂、能耗较高。
5. 后续处理经过纺丝后,化学纤维需要进行后续处理步骤,以提高其性能和外观。
5.1 拉伸拉伸是将纺丝得到的纤维进行拉伸,以增加其强度和延伸性。
拉伸后的纤维具有更好的耐磨性和抗拉断强度。
5.2 热定型热定型是将纤维暴露在高温下,使其保持特定形状和尺寸。
纤维: 通常是指长宽比在103倍以上、粗细为几微米到上百微米的柔软细长体。
化学纤维: 是指用天然的或合成的高聚物为原料,经过化学和机械方法加工制造出来的纤维。
再生纤维:以天然聚合物为原料,经过化学和机械方法制成的,化学组成与原高聚物基本相同的化学纤维。
合成纤维:以石油、煤、天然气及一些农副产品等低分子作为原料制成的单体后,经人工合成获得的聚合物纺制成的化学纤维。
差别化纤维: 通常是指在原来纤维组成的基础上进行物理或化学改性处理,使性状上获得一定程度改善的纤维。
工艺纤维:单纤维很短,不能采用单纤维纺纱,而是以许多植物单细胞藉胶质粘合集束而成的束纤维作为纺纱用纤维,称为工艺纤维。
异形纤维:是指经一定几何形状(非圆形)喷丝孔纺制的具有特殊截面形状的化学纤维。
复合纤维: 由两种及两种以上聚合物,或具有不同性质的同一聚合物,经复合纺丝法纺制成的化学纤维。
分并列型、皮芯型和海岛芯等。
特种纤维:是指具有特殊的物理化学结构、功能或用途的化学纤维,其某些技术指标显著高于常规纤维。
超细纤维: 单丝细度<0.9dtex的纤维称为超细纤维高收缩纤维:是指纤维在热或热湿作用下的长度有规律弯曲收缩或复合收缩的纤维吸水吸湿纤维:是指具有吸收水分并将水分向临近纤维输送能力的纤维功能纤维:是满足某种特殊要求和用途的纤维,即纤维具有某特定的物理和化学性质棉纤维成熟度degree of maturity: 即纤维胞壁的增厚的程度。
成熟系数:指棉纤维中断截面恢复成圆形后相应于双层壁厚与外径之比的标定值手扯长度:用手扯法整理出一端平齐、纤维平整、没有丝和杂质的小棉束,放在黑绒板上量取的纤维束长度。
熔体纺丝:将高聚物加热至熔点以上的适当温度以制备熔体,熔体经螺杆挤压机由计量泵压出喷丝孔,使成细流状射入空气中,经冷凝而成为细条。
湿法纺丝:将纺丝溶液从喷丝孔中压出、在液体凝固剂中固化成丝。
干法纺丝:将纺丝液从喷丝孔中压出,在热空气中使溶剂挥发固化成丝。
1.\2.\纤维是一种细而长的物质,直径从几微米到十几微米,长度则从几毫米几十毫米甚至上千米,长径比很大3.化学纤维是指用天然的或合成的高聚物为原料,经过化学和机械方法加工制造出来的纤维。
4.合成纤维以石油、煤、天然气及一些农副产品等低分子作为原料制成的单体后,经人工合成获得的聚合物纺制成的化学纤维。
5.再生纤维以天然聚合物为原料,经过化学和机械方法制成的,化学组成与原高聚物基本相同的化学纤维。
6.差别化纤维: 通常是指在原来纤维组成的基础上进行物理或化学改性处理,使性状上获得一定程度改善的纤维7.棉纤维的成熟度纤维细胞壁的增厚程度,胞壁越厚,成熟度越好8.溶液纺丝湿法纺丝:将纺丝溶液从喷丝孔中压出、在液体凝固剂中固化成丝。
干法纺丝:将纺丝液从喷丝孔中压出,在热空气中使溶剂挥发固化成丝。
9.纤维大分子链的柔曲性指纤维大分子在一定条件下,通过内旋转或振动而形成各种形状的难易程度的特性。
10.纤维结晶度: 是指纤维中结晶部分占纤维整体的比率11.取向度大分子排列方向与纤维轴向吻合的程度称作取向度12.两相结构纤维中存在明显边界的晶区和非晶区,大分子可以穿越几个晶区和非晶区,晶区尺寸很小,为10nm数量级,分子链在晶区规则排列,在非晶区完全无序堆砌。
13.主体长度纤维中含量最多的纤维长度14.品质长度比主体长度长的那部分纤维的平均长度。
15.滑脱长度短纤纱拉断时,从纱的断面中抽拔出的纤维的最大长度。
16.特克斯(tex): 简称特,表示千米长的纤维或纱线在公定回潮率时的质量克数。
17.平衡回潮率: 是指纤维材料在一定大气条件下,吸、放湿作用达到平衡稳态时的回潮率。
18.公定回潮率: 业内公认的纤维所含水分质量与干燥纤维质量的百分比.19.吸湿滞后性: 纤维材料所具有的从放湿得到的平衡回潮率总是高于从吸湿得到的平衡回潮率的性质.20.初始模量指纤维拉伸曲线的起始部分直线段的应力与应变的比值,或伸长率为1%时对应的强力。