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纤维化学与物理课件第六章 合成纤维

纤维化学与物理课件第六章 合成纤维

(5)染色性能
✓常用有机溶剂如丙酮、苯、三氯甲烷、苯酚-氯仿、苯酚氯苯、苯酚-甲苯在室温下能使涤纶溶胀，在70℃-110℃下 很快溶解。
✓涤纶还能在2％的苯酚、苯甲酸或水杨酸的水溶液、0.5％ 氯苯的水分散液、四氢萘及苯甲酸甲酯等溶剂中溶胀，所 以酚类化合物常用作涤纶染色的载体。
(6)起毛起球现象
(7)静电现象
(8)低聚物及其对染色性能的影响
(9)其它理化性能--燃烧性、对微生物作用的稳定性、耐光性
三、其它聚酯纤维
❖1.阳离子可染聚酯（CDP或CDPET）纤维
▪ 在PET分子链中引进能结合阳离子染料的酸性 基团，采用共聚、接枝共聚等方法在PET大分 子链上加入第三或第四单体，即制备得阳离子 染料染色的改性涤纶
❖9.三维卷曲中空聚酯纤维
▪ 填充、保暖纤维 ▪ 四孔、七孔甚至九孔
②弹性和耐磨性：涤纶无论是承受拉伸、弯曲还是承受剪 切形变时，均具有良好的弹性回复性能。快速地加负荷， 然后去负荷，1min后涤纶的弹性回复率为：伸长2％时， 弹性回复率为97％；伸长4％时，弹性回复率为90％；伸 长8％时，弹性回复率为80％。由于涤纶的弹性模量高， 受力不易变形，又由于涤纶的弹性回复率高，变形后容易 回复，再加上吸湿性低，所以涤纶织物穿着挺括，形状稳 定性好。
5.差别化纤维 6.异形纤维
➢ 异形纤维定义 ➢ 异形纤维的特点
异形纤维具有特殊的光泽，并具有蓬松性、耐污性和 抗起球性，纤维的回弹性与覆盖性也可得到改善。如下：
✓三角形横截面的涤纶或锦纶与其它纤维的混纺织物有闪光效应； ✓十字形横截面的锦纶回弹性强； ✓五叶形横截面的涤纶长丝有类似真丝的光泽、抗起球、手感和覆盖性良好； ✓扁平、带状、哑铃形横截面的合成纤维纤维具有麻、羚羊毛和兔毛等纤维的 手感和光泽； ✓中空纤维的保暖性和蓬松性优良，某些中空纤维还具有特殊用途，如制作反 渗透膜，用于人工肾脏、海水淡化、污水处理、硬水软化、溶液浓缩等。

第六章 合成纤维ppt课件

第六章 合成纤维ppt课件
品种：双层型和多层型两大类。
双层型：并列型、皮芯型。
多层型：海岛型、木纹型、多芯型、放射型等。
几种复合纤维截面形状：见P250图6－2。
7.复合纤维
7.复合纤维
性能：根据不同聚合物的性能及其在纤维横截面上 分配的位置，可以得到许多不同性质和用途的复合纤 维。如：
并列型复合和偏皮芯型复合纤维：因两种聚合物热 塑性不同或在纤维横截面上不对称分布，在后处理过 程中产生收缩差，从而使纤维产生螺旋状卷曲，可制 成具有类似羊毛弹性和蓬松性的化学纤维。
复合纺丝设备：由螺杆挤出机、计量泵和复合纺丝 组件组成。其中复合纺丝组件是关键部件，纺丝组件 的形式改变，就可生产出各种类型的复合纤维。
8.超细纤维 纤维分类：按单纤维的线密度分类。
常规纤维：单纤维线密度1.5～4dtex。
细旦纤维：单纤维线密度0.55～1.44dtex，主要用于 仿真丝轻薄型或中厚型织物。
4.合成纤维的起始原料：石油、天然气、煤、农副产 品。 5.合成纤维的加工过程
低分子单体→聚合→纺丝成形→后加工 6.合纤的优缺点 优点：强度高、弹性好、耐穿耐用、光泽好、化学 稳定性强、耐霉腐、耐虫蛀、······ 缺点：吸湿性差、耐热性差、导电性差、防污性差 、易起毛起球、不易染色、腊状手感、······
用于纺织品的合纤：涤、锦、腈、氨、丙和氯纶等。
3.合纤发展历史：20世纪30年代末、40年代初开始。 1939年：锦纶66，美国称尼龙66。 1941年：锦纶6。 20世纪50年代：涤纶、腈纶。 20世纪40～50年代：氯纶和维纶。 20世纪60年代：丙纶。 20世纪70年代后：第二代合纤――改性纤维即新型 合成纤维（新合纤或差别化纤维）及特种纤维。
分类：干热、湿热收缩。

第五章合成纤维

第五章合成纤维

为了改善涤纶的性能，必须从改变其 大分子链结构着手，一般方法有：
（1）引入有空间阻碍的基团，降低大分子的结晶度。 （2）引入第三单体，使涤纶分子结构的规整性下降，
改变其紧密堆砌的状况，使结构变得较疏松。 （3）引入可与染料分子结合的基团，以提高其对染料
的亲和力。 （4）引入一定的吸水性基团，改善其吸湿性。 （5）改变工艺条件，增加纤维中无定形区的含量。
图5-8 假捻法加工示意图
二、锦纶的结构
锦纶的形态结构与普通涤纶相似，在显微镜下观 察，纵向光滑，横截面接近圆形。
锦纶的聚集态结构也与涤纶相似，为褶叠链和伸 直链晶体共存的体系。
锦纶的大分子主链上含有酰胺键。 锦纶的结晶度为50%～60%，最高可达70%。 锦纶纤维具有皮芯结构，一般皮层较为紧密，取
合成纤维的原料来源广泛，生产不受自然条件限制，并具 有许多优良特性，如坚牢耐磨、质轻、易洗快干、不易皱 缩、不霉不蛀等，成为很好的衣着原料。
市场上销售的涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、氨纶等都属于合 成纤维。
合成纤维的分类
聚酯类纤维——聚对苯二甲酸乙二酯纤维（涤纶）、各类 改性聚酯纤维等。
聚酰胺类纤维——聚酰胺6纤维（锦纶6）、聚酰胺66纤维 （锦纶66）、聚酰胺1010纤维（锦纶1010）、芳香族聚 酰胺纤维（芳纶）等。
目前合成纤维生产中以熔融法纺丝为主，其次 是湿法纺丝，干法纺丝使用较少。根据各种高 分子聚合物的不同性质，采用熔融法纺丝生产 的有锦纶、涤纶、丙纶等；采用湿法纺丝生产 的有腈纶短纤维；采用干法纺丝生产的有腈纶 长状有圆形、三角形、五叶形、扁 平形、中空形等各种形状。
回弹性好——锦纶大分子结构中具有大量的亚甲基—CH2—，在松 弛状态下，纤维大分子易处于无规则的卷曲状态，当受外力拉伸 时，分子链被拉直，长度明显增加。外力取消后，由于氢键的作 用，被拉直的分子链重新转变为卷曲状态，表现出高伸长率和良 好的回弹性。

合成纤维第六章锦纶

合成纤维第六章锦纶
短纤
锦纶POY.FDY系列产品
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1
第六章 锦纶
❖ 1.概述 ❖ 2.锦纶的生产 ❖ 3.锦纶的结构 ❖ 4.锦纶的性能 ❖ 5.锦纶的用途和发展前景
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2
第六章 锦纶
1.1定义
1.概述
聚酰胺纤维：polyamide fibre， PA
中国名称：锦纶；
翻译名称：“耐纶”、“尼龙”， “阿米纶”，“贝
脂的用途来确定，单丝用树脂为35h左右，帘子线用树脂为40～70h。聚合好
的熔体用齿轮泵送出，可直接纺丝，也可以铸带切片。
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11
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12
高压法 高压法是在250～260℃，0.98MPa条件下，采用直管 形反应器，助剂用0.13%的水和0.05%的己二酸，制备较高粘 度聚合（η时r间＝730.5h左左右右，。相聚对合分后子的质熔量体为用1齿8轮00泵0～送2出20，00可）直的接树纺脂丝，， 也可以铸带切片。
H
HO
O
N(C H 2)x NC(C H 2)y Cn
H
O
N (CH2)x C n
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5
1.4 品种
聚酰胺-1010
聚酰胺610
种类
聚酰胺-6
其次 29%
聚酰胺-12 聚酰胺-11
聚酰胺66
产量最大 69%
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6
2、锦纶的生产简介
1 聚酰胺-6（锦纶-6）的生产
聚酰胺-6
1938年德国的Schlack合成出了聚酰胺6，1941年 实现工业化生产。
在我国最早是锦州化纤厂开始生产尼龙的，所以称
为锦纶。
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第四章 合成纤维

第四章 合成纤维

2、成纤维高聚物具有适宜的相对分子质量 线型高 聚物分子链的长度对纤维的物理-力学性能影响很 大，尤其是对纤维的机械强度、耐热性和溶解性的 影响更大。相对分子质量的高低均不好，高者不易 加工，低者性能不好。常见的主要成纤高聚物的相 对分子质量如下表所示。
主要成纤高聚物的相对分子质量
高聚物 聚酰胺-6或-66 聚酯 聚丙烯腈 相对分子质量 16000-22000 16000-20000 50000-80000 高聚物 聚乙烯醇 全同聚丙烯 相对分子质量 60000-80000 180000-300000
四、合成纤维的分类
纤维：长径比很大，并具有一定柔韧性的纤细物 质。 纺织纤维包括天然纤维（如羊毛、蚕丝、棉花、 麻等）和化学纤维（由聚合物等材料制成）。 化学纤维是人造纤维和合成纤维的总称
人造纤维：是以天然 合成纤维：是由合成的聚合物 经纺丝而成，如聚对苯二甲酸 聚合物如纤维素和蛋 乙二醇酯纤维（涤纶）、聚酰 胺（锦纶）、聚乙烯醇缩甲醛 白质等改性而成，如 （维纶）、聚丙烯（丙纶）、 粘胶纤维、醋酸纤维、 聚丙烯腈（腈纶）、聚氯乙稀 （氯纶）、聚氨酯弹性体纤维 蛋白质纤维等； （氨纶）、芳香族聚酰胺纤维 （Kevlar）等。
二、涤纶的结构
3、聚集态结构： •结晶度和取向度
产品 初生丝 商品丝 结晶度(%) 完全无定形 40～60 取向度 差 较高 密度（克/厘米2） 1.335～1.337 1.38
•模型理论：折叠链-樱状原纤模型
三、涤纶的性能
1、热性能 2、机械性能 3、化学稳定性 4、吸湿、染色性能 5、起球现象 6、静电现象 7、燃烧性能
2、 机械性能
弹性和耐磨性 具有良好的弹性，穿着挺括，形状稳定性好，表 现在两个方面：

合成纤维第四章湿法纺丝58页PPT

合成纤维第四章湿法纺丝58页PPT
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• 需要注意的是，对于极性较高的聚合物或易 形成氢键的溶剂或聚合物，则会出现反常情 况。
• 例如：PVC（δ=9.5），丙酮（δ=10）
•虽然二者的溶度参数接近，但是溶质分子与 溶剂分子间的作用力较弱，故溶解难于进行。
相似相
溶
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二 影响溶解度的结构因素
（一） 大分子链结构的影响 大分子链的结构决定了分子间作用力的强弱，分子间作用力
强的聚合物，一般较难溶解。若减弱大分子间的作用力， 将使聚合物的溶解度有显著增加。 例如：用丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等低极性官能团的单 体与丙烯腈共聚，所得到的丙烯腈共聚体的溶解度要比丙 烯腈均聚物大得多。
原因：前者分子间的作用力较弱，后者因结晶部分分 子间的作用力较强，要使其完全溶解需较高的温度。 例如聚烯烃，一般需高温溶解，聚四氟乙烯由于高 度的结晶，即使在加热的情况下，也难溶解于任何 一种溶剂。
• 但是极性的结晶聚合物也可以在常温下溶解，这是
因为聚合物中无定形部分与溶剂混合时，二者强烈
的相互作用会释放出大量的热，致使结晶部分熔融。
∆S11、 ∆S22、 ∆S12表示大分子、溶剂以及由溶剂与
大分子的溶剂化作用引起的熵变。
8
• 通常根据聚合物—溶剂体系在溶解过程中热力学函数的 变化，可以分为两种类型的溶解情况：
• （一）由热焓变化决定的溶解过程 • 在这类体系中，溶解过程所发生的熵变与过程的热焓变
化相比非常小，可以忽略。
ΔGm
• 湿法纺丝的缺点是工艺流程复杂，投资大、纺丝速 度低，生产成本较高。一般在短纤维生产时，可采 用多孔喷丝头或级装喷丝孔来提高生产能力，从而 弥补纺丝速度低的缺陷。
4
第一节 成纤聚合物溶解的基本规律 纺丝原液的制备是湿法纺丝工艺中的一个重要环节，

1-5合成纤维工艺学PPT课件

1-5合成纤维工艺学PPT课件

（2）聚合温度： 聚合温度↑→聚合反应速度↑→达到平衡所需的时间↓ →平衡时单体含量↑（平衡时主反应放热反应） →热裂解↑（聚酰胺水解：吸热反应）→聚合物 平均分子量↓ VK管上段：升温开环和排水，吸热反应；260～270℃ VK管中段：链增长，放热反应（但反应自由能变化很 小）；260℃ VK管下段：链平衡，放热反应；230～250℃
VC501型压洗机流程示意图
5．热定型： （1）工艺：蒸汽加热定型 流程：压洗抽吸后的丝筒装在小车上→定型锅→关闭定型 锅门→抽真空（排除锅内空气，防止高温定型纤维 氧化变黄）→同时开启间接蒸汽加热→锅内真空度 ＞600mmHg→通直接蒸汽→锅内压力上升至0.8～ 1kg/cm2→定型1h→关闭直接蒸汽→抽真空→定型 完毕→关间接蒸汽→解除真空→开启定型锅 控制：注意定型前高真空或定型后低温出料
K.F.型连续聚合生产流程
2、聚合工艺控制： （1）投料比： 开环剂：蒸馏水或无离子水——3%己内酰胺 水↑→水解开环反应诱导期↓→反应速度↑→达到平衡所需 的时间↓ 反应初期：水↑（开环剂）→反应速度↑ 反应后期：水↑→聚合物平均分子量↓（水解：CONH +H2O→COOH + NH2） 分子量稳定剂：己二酸=0.15～0.4%己内酰胺；醋酸=0.025～0.13% 己内酰胺 作用：封闭己内酰胺的端基，控制分子链的增长，保证熔体粘度稳 定 分子量稳定剂↑→聚合物平均分子量↓ 保证平均分子量不变下：排水彻底，稳定剂加得越多，则聚合 物分子量稳定性越好 催化剂：尼龙66盐或ω—氨基己酸=2%己内酰胺 催化剂↑→反应速度↑→聚合周期↓ →产物的熔点↓、强度↓
双区拉神加捻机示意图 图 拉伸加捻机示意图 1—未牵伸丝筒子；2—分丝瓷棒；3—橡胶压辊；4—送丝罗拉； 5—上牵伸盘小转子；6—上牵伸盘；7—加热板；8—下牵伸盘小转子； 9—下牵伸盘；10—导丝钩；11—牵伸后的卷取筒子； 12—钢领、钢丝圈、升降钢领板；13—锭子

化学纤维PPT课件

化学纤维PPT课件
性好
D、光学性质 耐光性好，仅次于腈纶
E、耐酸不耐强碱，不霉不蛀 F、密度： 1.38 g/cm3
2、锦纶
（1）结构
分子式：H [ NH（CH2）5CO] n OH 锦纶6
H [ NH（CH2）6NHCO（CH2）4 CO] n OH 锦纶66
特征基团： 有极性集团-CONH-；-NH2；-COOH；
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, 用空气或水固化。
有色纺丝或原液纺丝：纺丝液+色母粒
（三）后加工
1.集束：将几个喷丝头喷出的丝束以均匀的张力集合 成规定粗细的大股丝束，以便于以后加工
D、耐光性差 E、耐碱不耐酸 F、密度较小：1.14 g/cm3
3、腈纶
第一单体：丙烯腈（超过85%）
第二单体：丙烯酸甲酯、甲醛丙烯酸甲酯、 醋酸乙烯酯等，改善纤维的脆性，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 染料的基团 改善纤维的染色性
（1）结构
准结晶结构
⑷耐磨性差
粘胶皮芯结构
⑸尺寸稳定性差
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： ⑴圆型截面、全皮层、不完全透明 ⑵柔软（比粘胶好），光泽柔和（圆截面） ⑶吸湿接近粘胶 ⑷染色好 ⑸湿强高于粘胶 ⑹工艺复杂（比粘胶
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2.合成纤维：
用煤、石油、天然气、农副 产品等低分子化合物, 经人工合成 与机械加工而制得的纤维(涤纶、 丙纶等）

合成纤维优秀课件

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三. 纤维的主要性能指标
a.线密度（纤度）： 线密度为表示纤维粗细程度的指标。 线密度—指一定长度纤维所具有的重量，
其单位名称为“tex”—特（克斯），1/10 称为分特（克斯），单位符号dtex 。 1000m长纤维重量的克数称为“特”。 支数—单位重量的纤维所具有的长度。对 于同一种纤维，支数越高，纤维越细。
合成纤维
教学内容
4.1 概述 4.2 通用合成纤维 4.3 高性能合成纤维 4.4 功能合成纤维
4.1 概述
一、发展概况 二、 成纤高分子物条件
三、 纺丝方法 四、合成纤维分类
五、其它纤维
一、纤维的概述
1938年美国杜邦公司的Carothers发明了尼龙66纤维后， 推动了普通合成纤维的大发展，而首先问世的特种纤维是 1954年杜邦公司的聚四氟乙烯纤维和1955年美困海军研 究室的熔喷法超细纤维，然而真正推动世界高科技纤维发 展的是l963年杜邦公司实现聚间苯二甲酰间苯二胺纤维中 试生产之后，才促进各类耐高温纤维的发展，1968年杜 邦公司发明了中空纤维分离膜和聚对苯二甲酰对苯二胺溶 致性液晶纤维并在20世纪70年代产业化，从此开始了高 科技纤维的全面发展。80年代初，发达国家开始把投资重 点转向高科技纤维，并将传统合成纤维转移至第三世界国 家，到l994年发达国家普通合成纤维的产量首次低于发展 中国家，却垄断／高科技纤维的主要品种，并在各支柱产 业如航空航天、汽车、石化、能源、新型建树、环保、电 子与信息产业、国防军工等，保持领先水平。
b. 断裂强度及断裂伸长率：
断裂强度—纤维在连续增加负荷的作用 下，直至断裂所能承受的最大负荷与纤 维的线密度之比。
断裂强度高，纤维在加工过程中不易断 头、绕辊，纱线和织物牢度高；断裂强 度太高，纤维刚性增加，手感变硬。
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2.合成纤维原料的供需预测
由于亚洲地区需求强劲，2010年世界四大合纤原料 精对苯二甲酸、乙二醇、己内酰胺、丙烯腈（PTA、 EG、CPL、AN）需求持续增长。由于聚酯产业的持 续成长，PTA产能将提高，聚酯主要原料PTA需求强 劲。特别是中国、印度的需求大幅增长，两国的同比 增长率均大于10%。随着日本、韩国、中国台湾等地 区对液晶电视的需求增长，对PET薄膜的需求大幅增 长。并且，欧洲的PET树脂生产逐渐回暖，聚酯市场 在全球范围内重现繁荣景象。
合成纤维添加剂总体发展趋势
大吨位的品种趋于大型化和集中生产
品种构成发生重大变化，低毒和高效能的 品种所占比例逐步增加 阻燃剂迅速发展
几个活跃的领域为稳定剂，阻燃剂，石油化工发展的基础上，国外添加剂的生 产随合成材料的增长不断扩大。
20世纪70年代以来，国外添加剂生产和研究进一步的发展趋于大型化和集 中生产。
中国的合成纤维添加剂生产是新中国成立初期才开始的 我国的合成纤维添加剂面临着众多的发展机遇，如果能够充分抓住这些机 遇，采取有效措施克服环境保护和相关法规的挑战，我国的合成纤维添加 剂发展会迈向新的台阶。 合成纤维助剂对印染产品的质量水平具有重要影响，新纤维的出现和染整 新技术的开发对染料及助剂提出新的要求，反过来也推动染料和助剂的发 展。
阻燃涤纶短纤维
涤纶纤维阻燃剂的展望
发展趋势
1.开发具有协同作用的阻燃剂，如P、N在分子或分子 间的结合； 2.向低毒、低烟、去卤化、高效、安全、环保方向发 展； 3.具有不同应用范围系列阻燃剂的开发，如可同时应 用于化纤、塑料和橡胶等高分子材料的阻燃剂； 4.使用阻燃剂所纺制成的涤纶纤维，比其他化纤用于 服装加工面料应具有良好的吸湿性，染色性，抗静电 性，且阻燃性能可永久保持。
涤纶纤维阻燃剂的发展
涤纶纤维阻燃剂可分为反应型和添加型，添加型根据用 途又可分为纺丝液中阻燃剂，后整理阻燃剂，和阻燃涂层剂。 涤纶纤维阻燃剂国外专利起于60年代末。美国开始的较早， 日本晚几年，但做的研究工作较多。 1971年日本专利提出含磷溴化合物作涤纶纤维的阻燃剂。 其结构为：
1972年日本专利提出磷化物作涤纶纤维的阻燃剂。
我国合成纤维行业现状
以2013年为例： 2013年1-10月全国合成纤维单体 产量累计1910.83万吨，同比增长6.3%。 当中10月当月合成纤维单体产量 2101415吨，同比增长10.1%。
2004-2013年我国合成纤维单体行业产量增长走势图
我国合成纤维单体行业产量区域集中度较高，据2013年统 计数据显示，我国合成纤维单体产量主要集中在浙 （11948115.07吨）、江苏（2961950吨）、福建 （1864334.43吨）、上海（1622679吨）以及广东（1421221 吨）等地区，产量分别占同期全国总产量的51.8%（浙江）、 12.8%（江苏）、 8.1%（福建）、 7.0%（上海）、 6.2%（广东）。 2013年我国合成纤维 单体行业产量 区域分布见下图。
国内外发展概况
合成纤维
合成纤维添加剂
世界合成纤维发展现状
1.市场综合分析
从2010年起全球纤维市场复苏，需求出现大幅度增加，而且 增长趋势有望维持若干年。 除部分先进国家及地区外，2009年下半年世界化纤生产均 进入恢复状态。中国化纤的生产恢复最为显著，生产量增加 15.7%，为2605万吨，增长率及产量远超其他国家和地区。 美国调查公司GlobalIndustryAnalysts公布关于世界合成纤 维市场的报告，预计到2015年世界合成纤维的需求量将可能超 过4900万吨。主要原因有纺织生产技术及工艺的提高、合成纤 维织物的生产性提高等。合成纤维的需求规模将高于棉纤维。
1972年日本专利中提出磷化合物作涤纶纤维的阻燃剂。 1977年获得日本专利权的有如下磷卤化物和磷卤氮化物，其结构如 下：
磷溴共聚型阻燃剂克服了种种缺点，制出的涤纶阻燃纤维极限氧 指数为33，不论阻燃性能或是物理性能都是理想的。从而对涤纶纤维 阻燃剂的研究和应用推向了更高的阶段，满足了对纤维阻燃剂的更高 要求。