第八章 合成纤维的成型(一)
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在进行合成纤维的纺丝成形之前,需要进行充分的准备工作。
合成纤维的制备方法放肆的目的在于将固体聚合物材料制成纤维。
将高分子聚合物材料制成纤维需要经过以下步骤:首先将固态聚合物材料转变成液态;接着,迫使液态聚合物从喷丝板上的细孔中排出成流态纤维状;最后,流态纤维因为空气冷却等方法而固成纤维。
根据聚合物的熔化方法,可将纺丝方法分成两大类:也是利用溶剂的溶液纺丝法;二是利用加热实现聚合物熔化的熔融纺丝法。
一、熔融纺丝法熔融纺丝法也称熔体纺丝法。
首先,粒状聚合物原料经料斗进入螺旋挤出机中,并且由螺旋输送,一边受到加热至熔融状态;接着,由作为计量泵的齿轮泵精密的控制流量,并迫使流态原料通过喷丝板上的细孔喷出,陈伟半熔融态长丝。
计量泵的作用是等量、均与的输送聚合物熔体,迫使其通过喷丝板上的细孔进行纺丝。
这样便保证了流量无波动、长丝线密度均匀。
丝束线密度均匀。
度当熔体纤维从喷丝板刚刚喷出时,立即被快速牵离喷丝孔,以便在冷凝前对其进行拉伸。
接着,版熔融状态长丝在纺丝筒中受到横向冷却风的冷却,成为固化纤维。
冷却风的速度和温度是恒定的,以确保长丝沿长度方向的均匀度。
固化后的长丝在喷丝板下方1-10m处集束。
集束的长丝在经过油剂辊时,吸取了棍子表面的油剂,实现了润湿上油。
接着,丝束经过导丝辊。
导丝辊的速度决定着纺丝的速度。
导丝辊的速度应与喷丝速度互相配合,以调节纺出丝的粗细。
如果导丝辊的速度恒定,则纤维的粗细均匀。
若是给导丝辊加热,并且使后面的导丝辊的速度稍高于前面的导丝辊,那么就实现了对丝束的拉伸。
拉伸能提高聚合物大分子的取向度,从而提高了丝束的强度。
卷绕辊的速度影响着导丝辊的速度和丝束的张力,施加小的张力有利于丝束卷绕成型。
应当指出,在喷丝板的上游必须设置过滤器,否则聚合物中的杂质微粒和胶块可能堵塞喷丝孔,也可能混在长丝中造成纤维结构的不连续,导致使用中发生断裂。
纺丝前进行过滤还会起混合作用,这有助于降低熔体温度、黏度的不不均匀性、消除“螺纹记忆”。
“螺纹记忆”是由螺旋挤出机的螺杆旋转,造成长链分子聚合物扭曲取向而引起的。
纤维成型工艺一纤维的种类(一)根据生产条件区分1.天然纤维天然纤维是自然界存在的,可以直接取得的纤维。
根据其来源分成植物纤维和动物纤维两类:(1)植物纤维:植物纤维是由植物的种籽、果实、茎等处得到的纤维,是天然纤维素纤维。
从植物韧皮得到的纤维如亚麻、黄麻、罗布麻等;从植物叶上得到的纤维如剑麻、蕉麻等。
植物纤维的主要化学成分是纤维素,故也称纤维素纤维。
(2)动物纤维:动物纤维是由动物的毛或昆虫的腺分泌物中得到的纤维。
从动物毛发得到的纤维有羊毛、兔毛等;从动物腺分泌物得到的纤维有蚕丝等。
动物纤维的主要化学成分是蛋白质,故也称蛋白质纤维。
2.化学纤维化学纤维是经过化学处理加工而制成的纤维。
可分为人造纤维和合成纤维两类。
(1)人造纤维:人造纤维是用含有天然纤维或蛋白纤维的物质,如木材、甘蔗、芦苇、大豆蛋白质纤维等及其他失去纺织加工价值的纤维原料,经过化学加工后制成的纺织纤维。
人造纤维也称再生纤维。
主要的用于纺织的人造纤维有:黏胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维。
(2)合成纤维:合成纤维不是用含天然纤维素或含蛋白质的物质作原料,而是用石油、天然气、煤等为原料,先合成单体,再聚合而制成的纺织纤维。
常见的合成纤维有聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙燃腈纤维、聚丙燃纤维、聚氯乙烯纤维等。
(二)根据纤维的用途区分1.民用纤维:使用于日常生活用品的纤维。
比如,使用于服装、装饰布等的纤维。
2.工业纤维:使用于工业生产的纤维。
如:轮胎帘子线、过滤布等。
3.特种纤维:具有特种性能的纤维,此种纤维使用于生产特种的产品,如军用防弹衣,航天用材料等。
二成纤高聚物的特征1.大分子链必须是线性的,能伸直的分子,支链尽可能少,没有庞大的侧基。
所有的天然聚合物和大多数成纤聚合物的侧链都含有极性基团。
极性基团的存在对于大分子链间的相互作用和纤维的溶解性、热性能、吸湿性、染色性等都有很大的影响。
2.聚合物应具有适当的相对分子质量和较窄的相对分子量分布,过高不易加工,过低则性能不好。