纺织材料学 化学纤维共129页文档
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化学纤维基本知识(名词术语)纤维和纺织纤维人们把长度比其直径大很多倍,并具有一定柔性的纤细物质,称为纤维,通常把经过纺织加工后可做成各种纺织品的纤维称为纺织纤维,纺织纤维的长度与直径比一般大于1000:1。
化学纤维用天然的或合成的高分子为原料,经化学方法处理,再经过机械加工而制成的纤维,称为化学纤维。
按照高分子化合物原料来源和加工方法的不同可分为两大类:一类为再生纤维;另一类为合成纤维。
再生纤维用天然的聚合物为原料,经化学方法处理再经过机械加工与原聚合物在化学组成上基本相同的化学纤维,称再生纤维。
再生纤维素纤维以纤维素为原料经过一系列化学与机械加工制成的,结构与纤维素相同的纤维称再生纤维素纤维。
所谓纤维素,就是由多个失水b-葡萄糖组成的一种天然高分子化合物,如含有纤维素的木材、芦苇、甘蔗渣、棉短绒等。
粘胶纤维以自然界中含纤维素的农林副产物为原料,用粘液法纺丝而制成的再生纤维素,称为粘胶纤维。
其品种有长丝、短纤维和帘子线。
市场上见到的人造丝、人造毛等大都是粘胶纤维的产品。
铜氨纤维(铜铵纤维)以松散的纤维素溶解在氢氧化铜或碱性铜盐的浓氨溶液内,经纺丝,凝固成形而成的纤维,谓之铜氨纤维。
再生蛋白质纤维用天然蛋白质为原料制成的再生纤维。
其品种有酪素纤维、玉米蛋白纤维等。
醋酯纤维用纤维素与醋酸为原料,经化学方法转化成醋酯纤维素酯制成的化学纤维。
醋酸酯纤维的基本原料为棉短绒、木材以及醋酸或醋酸酐。
合成纤维用单体经人工合成获得的聚合物为原料制成的化学纤维。
所谓“单体”,就是用化学方法合成高分子化合物时所用的低分子物质。
合成纤维的品种很多,常见的有:涤纶、锦纶、丙纶、腈纶、维纶、氯纶、氨纶等。
无机纤维主要成分是由无机物构成的纤维。
(注:不属于化学纤维范围)玻璃纤维主要成分是铅、钙、镁、硼等硅酸盐混合物所构成的无机纤维。
金属纤维由金属制成的无机纤维。
纤维纤维材料包括两大类: 一类是天然纤维, 包括植物纤维棉、麻等和动物纤维羊毛、蚕丝等;另一类是化学纤维, 包括人造纤维和合成纤维.我国的丝绸很早就闻名於世.从公元前2世纪起, 我国的丝绸沿着横贯中亚的"丝绸之路"出口到欧、亚、非洲, 促进了我国和世界各国的交往和交流.到了北宋时期, 著名的女纺织革新家黄道婆改进了纺织技术, 使棉纺织业在我国得到了发展.天然纤维资源有限, 每亩良田年产皮棉不过50公斤左右, 一只蚕茧只能抽生丝0.5克左右, 而世界人口不断增加, 对纤维的需求也在增加, 但又不能用大量的良田去种植桑麻棉, 因为人們要种粮吃饭.解决粮棉争地矛盾的出路就在於发展化学纤维.现代的合成纤维工业以石油、天然气为原料, 产品性能优异, 花样繁多, 深受广大消费者喜爱.(1)人造纤维人造纤维也叫再生纤维, 是用一些本身含有纤维的物质, 如木材、棉籽短绒、棉秆、甘蔗渣等, 或含有蛋白质的物质, 如大豆、花生、玉米等, 经过化学处理和一系列的机械加工制成的.人造纤维具体指人造棉、人造丝、人造毛等.最早出现的人造纤维是粘胶纤维, 它是1891年人們用木材、棉绒等为原料加工得來的.用它制成的衣服穿着舒服, 透气性好, 但缩水率大, 不耐磨也不耐晒.后來人們又研制出铜氨纤维、醋酸纤维等, 但人造纤维原料有限, 产品性能不太优越, 因而逐步让位於后起之秀——合成纤维.(2)合成纤维合成纤维是把一些本身并不含有纤维素或蛋白质的物质, 如煤、石油、天然气、水、空气、食盐、石灰石等, 经过化学处理制成的纤维.合成纤维跟橡胶、塑料同属高分子化合物, 不同之处表现在:作纤维的树脂多属线型分子链, 没有或少有支链.這类树脂能溶於溶剂而抽成丝, 或者能加热熔融而抽丝, 但加热时其结构并不被破坏.這类树脂的分子间内聚力是所有高分子中最大的.合成纤维生产的第一道工序是纺丝.纺丝工序的关键是喷丝头, 它一般采用耐高温耐磨的材料制成.在一个喷丝头上钻有几十个到几万个直径为0.04~1毫米的小孔.熔融纤维从小孔喷出经冷却就得到很细的丝, 抽出的丝再经过牵伸和热定型工序就可用於生产各种产品.合成纤维具有天然纤维所没有的一系列优良性能.它强度高, 耐磨、耐虫蛀, 比重轻, 保暖性好, 一般能耐酸碱腐蚀.合成纤维以六大纶为主:①聚酰胺纤维.我国称为锦纶, 是最早上市的合成纤维.主要品种有尼龙66, 尼龙6, 尼龙610等.1940年第一批尼龙丝袜上市, 就震动了纺织市场.锦纶纤维耐磨, 强度大, 回弹性能好, 但耐热耐光性能差.锦纶大多用於制造袜子、衬衫等.工业上用作重型汽车和飞机轮胎的帘子线、绝缘材料, 也用於制造缆绳、渔网、降落伞、高级地毯等.②聚脂纤维.我国又称为涤纶(的确良), 早在1940年英国就已能合成, 但直到1946年才实现工业生产.涤纶纤维强度高、耐磨, 混纺后制成的衣服耐穿, 抗皱好洗, 因而发展迅速.到70年代初, 产量居合成纤维第一位.③聚丙烯腈纤维.我国又称为腈纶、合成羊毛.它是1950年问世的, 它的耐光性、保温性、弹性都很好, 手感柔软, 强度比羊毛高, 价格比羊毛低, 不怕虫蛀, 耐晒又耐洗, 适宜於制作衣料, 针织外衣、毛毯、工业用织物等.④聚乙烯醇纤维.我国又称为维纶, 它的性能近似於棉纤维, 耐磨性强於棉纤维, 是合成纤维中吸水性最高的一种, 但耐热性和弹性较差.⑤聚丙烯纤维.又叫丙纶, 比重小, 强度较高, 耐光照.⑥聚氯乙烯纤维.又称氯纶, 它耐化学腐蚀力强, 保暖性好, 难燃烧.合成纤维主要用於民用消费品, 但也有一部分用於工程技术.宇航、冶金、化工等部门, 不仅要求纤维综合性能优良, 而且需要耐高温和抗强腐蚀.合成纤维的出现, 正好填补了這一空缺.人們经过多年研究, 已取得不少成果.芳纶—1313纤维, 能在200℃下长期使用, 它的强度是强力锦纶的2倍.它首先被用於制造宇航服, 还大量用作登山索具、高温过滤袋、飞机轮胎帘子线等.芳纶—1414纤维, 能在290℃下长期使用, 560℃才分解.它的强度是合成纤维中的冠军, 断裂强度是锦纶的3倍, 手指粗的一条纤维绳, 就可以吊起两辆解放牌汽车.因此多采用它作复合材料的增强纤维, 特别适合於生产飞机、导弹的雷达罩.聚酰亚胺纤维能在-273℃的超低温下使用, 也能在400℃的高温中正常工作, 能承受冷热剧变而不影响强度.用聚皿氟乙烯抽丝制得的氟纶纤维, 能耐王水的腐蚀.在-160℃~280℃的温度范围内都可使用, 用它增强的复合材料作自润滑轴承在飞机上使用非常合适.(3)合成皮革和合成纸从显微结构看, 皮革和纸张都属於平面型的纤维交织物.皮革纤维是强韧的胶原蛋白纤维, 经鞣革剂作用而形成强固的网状结构.纸张的纤维是植物性纤维, 在造纸过程中, 這些植物纤维互相纠结而形成网络结构.合成革就是把树脂涂在底物布上制造出來的树脂薄膜.但它没有微气孔, 不透汗, 穿起來不舒服.后來人們在合成革中加入聚氨脂, 聚氨脂在凝固过程中就会产生微气孔.這种合成皮革具有像天然皮革一样的透气性, 但比天然皮革耐用得多, 它又可装饰成各式各样的真皮外表, 因而很受欢迎.普通纸的强度一般不高, 且易被虫蛀, 又不耐酸碱.人們用人造纤维为原料制成聚合薄膜, 再经纸化工艺, 就可得到合成纸.目前已有用於描图的描图纸, 用於印刷制版的铜版纸, 不怕日晒雨淋的广告纸问世, 用這种纸生产的军用地图和防水海图, 抗折抗皱, 不怕水, 战场使用很方便.如果用合成纤维为原料, 按传统的造纸法就可造出合成纤维纸, 它强度高, 抗腐蚀, 抗撕折, 抗霉蛀, 用作电池隔膜纸, 既能提高电池寿命, 又能改进电池性能.。
纤维:直径一般为几微米到几十微米,而长度比直径大百倍、千倍以上的物质化学纤维:利用自然界存在的低分子化合物或高分子化合物经过化学处理与机械加工得到的各种纤维的总称。
包括(合成纤维和再生纤维)纺织纤维:直径一般为几微米到几十微米,而长度比直径大百倍、千倍以上的物质,并且可用来制造纺织制品。
这类纤维称为纺织纤维。
异形纤维: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。
非圆形截面或中空的化学纤维。
差别化纤维:一般经过化学改性或物理变形,使纤维的形态结构、物理化学性能与常规纤维有显著不同,取得仿生的效果或改善提高化纤的性能。
这类对常规纤维有所创新或具有某一特性的化学纤维称为差别化纤维。
超细纤维:单丝线密度较小的纤维,又称微细纤维。
根据线密度范围可分为细特纤维和超细特纤维。
细特纤维抗弯刚度小,制得的织物细腻、柔软、悬垂性好,纤维比表面积大,吸湿好,染色时有减浅效应,光泽柔和。
高收缩纤维:沸水收缩率高于15%的化学纤维。
根据其热收缩程度的不同,可以得到不同风格及性能的产品。
如热收缩率在15%-25%的高收缩涤纶,可用于织制各种绉类、凸凹、提花织物。
复合纤维:在同一根纤维截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物,这种纤维称为复合纤维。
根据两种纤维的截面配置不同,可分为皮芯型、并列型、海岛型和裂片型等。
中空纤维:贯通纤维轴向且管状空腔的化学纤维。
可通过改变喷丝孔形状获得。
特点是密度小,保暖性强,适宜做羽绒制品特种纤维: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。
羊毛缩绒性:指羊毛纤维的集合体在一定的湿热条件下,经机械外力的反复挤压,逐渐收缩紧密、并互相穿插纠缠、交编毡化的现象。
缩绒性是毛纤维所特有的。
吸湿性:通常把纺织材料从气态环境中吸着水份的能力称为吸湿性。
吸湿滞后性:在相同大气条件下,放湿的回潮率-时间曲线和吸湿的回潮率-时间曲线最后不重叠而有滞后性,从放湿得到的平衡回潮率总高于吸湿得到的平衡回潮率。
二、按内部组成分(1)聚酯纤维:大分子中均有酯基-COO-(如聚对苯二甲酸乙二酯,涤纶,polyester,PET)(2)聚酰胺纤维:大分子链上有酰胺键-(CONH)-,如聚酰胺6(锦纶6,nylon 6,PA6)、锦纶66。
7三、按形态结构分1.长丝:纤维加工得到的连续丝条。
●单丝:一根长丝纤维。
加工轻薄质物,如透明袜、面纱巾等。
●复丝:有很多根单丝组成。
织造用丝多为复丝。
●变形丝:经过变形加工的为变形丝或弹力丝,多为复丝。
高弹丝113.复合纤维在纤维的横截面上有两种或两种以上的不相混合的组分或成分的纤维。
常用的为双组分复合纤维,有并列型、皮芯型和海岛型等。
模仿羊毛正皮质、偏皮质双边分布可形成永久卷曲的性能。
134.混合纤维:在纤维的横截面上有两种及两种以上的相混合的组分或成分的纤维。
5.异形纤维指经一定几何形状(非圆形)喷丝孔纺制的具有特殊截面形状的化学纤维。
异形纤维1415 6.粗、细、超细纤维●粗特纤维: 1.1或1.65tex以上(涤纶,31.86、39μm)●细特纤维: 0.044~0.11tex(涤纶,6.37-10μm)● 超细纤维: 0.044tex(涤纶,6.37μm)以下, 特点:织物柔软、细腻、悬垂性好,吸附性和去污能力强。
应用:制造人造麂皮、高级清洁布。
超细纤维3.纺丝纺丝液用计量泵定量供料通过喷丝孔后凝固成丝条的过程称为~。
有熔体纺丝法和溶液纺丝法。
(1)熔体纺丝法将熔融的高聚物熔体从喷丝孔喷射到空气中冷却固化。
过程简单,成本低,纺丝速度高。
涤纶、锦纶、丙纶等均采用此法。
熔体纺丝工艺流程2021(2)溶液纺丝法将高聚物溶解于适当的溶剂配成纺丝溶液,将纺丝液从喷丝孔中压出后射入凝固浴中凝固成丝条。
根据凝固浴的不同分为湿法与干法两种。
湿法纺丝(Wet spinning ):液体凝固剂固化。
纺出丝的截面多为非圆形,有皮芯结构。
腈纶、维纶、氯纶、粘胶纤维多采用此法。
湿法纺丝工艺流程干法纺丝(Dry spinning):热空气固化。
化学纤维手册一、化学纤维基本知识化学纤维是一种人造纤维,它通过化学方法将天然高分子物质(如石油、天然气等)或人工合成的高分子物质(如聚合物)进行纺丝、拉伸、变形等工艺处理而制成。
具有原料丰富、制造简便、用途广泛等特点。
二、化学纤维分类与特性化学纤维可根据原料、生产工艺、特性等进行分类。
以下是常见的化学纤维分类方式:1. 按照原料来源可分为:天然高分子化学纤维和合成高分子化学纤维。
2. 按照生产工艺可分为:再生纤维和合成纤维。
3. 按照特性可分为:棉型纤维、毛型纤维、丝型纤维等。
不同种类的化学纤维具有不同的特性,如吸湿性、透气性、保暖性、抗静电性等。
三、化学纤维生产工艺化学纤维的生产工艺主要包括以下步骤:1. 聚合:将小分子通过化学反应聚合成长链高分子的过程。
2. 纺丝:将聚合后的高分子溶液或熔体通过喷丝孔纺成丝束。
3. 拉伸:对纺出的丝束进行拉伸,以提高其强度和弹性。
4. 变形:对拉伸后的纤维进行变形处理,以获得所需形状和结构。
5. 后处理:对纤维进行脱泡、洗涤、上油等处理,以提高其品质和使用性能。
四、化学纤维材料应用化学纤维具有轻质、强度高、耐磨性好等特点,因此在纺织、服装、家居、汽车等领域得到广泛应用。
此外,化学纤维还可用于制造轮胎、橡胶制品、涂料等领域。
五、化学纤维性能测试与评估化学纤维的性能测试与评估主要包括以下方面:1. 强度和弹性:通过拉伸试验等方法测定。
2. 耐热性和耐寒性:通过热分析等方法测定。
3. 耐化学腐蚀性:通过浸泡试验等方法测定。
4. 电性能:通过电导率测试等方法测定。
化学纤维手册摘要:一、化学纤维的定义与分类1.化学纤维的定义2.化学纤维的分类二、化学纤维的生产过程1.原料的制备2.纺丝过程3.纤维的后处理三、化学纤维的性能与应用1.力学性能2.热性能3.化学稳定性4.应用领域四、化学纤维的发展趋势与挑战1.新型化学纤维的研发2.可持续发展与环保3.我国化学纤维产业的发展现状与展望正文:化学纤维是一种人造纤维,是通过化学方法将原料制成纤维。
它具有轻质、高强度、易加工等优点,广泛应用于各个领域。
一、化学纤维的定义与分类化学纤维,简称化纤,是指通过化学方法将原料制成纤维。
根据生产方法和原料的不同,化学纤维可分为聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维等。
二、化学纤维的生产过程1.原料的制备:主要包括石油化工产品和天然物质的加工。
例如,生产聚酯纤维的原料为对苯二甲酸和乙二醇。
2.纺丝过程:将制备好的原料经过熔融、过滤、喷丝等步骤,形成细丝状物质。
3.纤维的后处理:主要包括拉伸、热定型、卷曲等过程,以改善纤维的性能和外观。
三、化学纤维的性能与应用1.力学性能:化学纤维具有较高的强度和弹性,能够承受较大的拉力和压力。
2.热性能:化学纤维的耐热性和耐寒性优良,可在高温和低温环境下保持稳定的性能。
3.化学稳定性:化学纤维具有一定的耐酸、碱、盐等化学物质的性能。
4.应用领域:化学纤维广泛应用于纺织、服装、家纺、产业用纺织品等领域,满足人们对舒适性、美观性和功能性的需求。
四、化学纤维的发展趋势与挑战1.新型化学纤维的研发:随着科技的进步,越来越多具有特殊性能的化学纤维不断问世,如导电纤维、抗菌纤维等。
2.可持续发展与环保:在追求经济效益的同时,化学纤维产业需要关注环境问题,采用绿色生产工艺,减少污染排放。
3.我国化学纤维产业的发展现状与展望:近年来,我国化学纤维产业取得了长足的发展,但在产品质量和附加值方面仍有待提高。