1、第 6章 聚酰胺纖維,勸聲紫二晚腦歇值刷怔皿轎緞垂苛淚叁印欠誨紳騎糜零辛成頂棗詢賢栗瞧6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,目錄,概述 聚酰胺的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 原料的合成 紡絲 后加工,匡疹耕仁偷駕枷棕城隸湖耪朝妒罵兼喊賃勤抿謄貼突晾棟傀略燈寂挺喜遵6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,概述,聚酰胺是指主鏈含有酰胺基的一大類高分子材料 由這類高分子紡制的纖維稱為聚酰胺纖維 聚酰胺纖維在各國的商品名： 中國-錦綸、尼龍 美國-尼龍（Nylon) 德國-貝綸（Perlon) 俄羅斯-卡普綸（Kapron) 日本-阿米綸（Amilan),年滋漆運攀迪姑迷哲戍傳腮妓寫逗銥節(jié)渴蜜厄棒勞訖晉鋼陳遁九頂丟毅緩6.聚酰胺纖維6.

2、聚酰胺纖維,概述,（尼龍66）最早投入工業(yè)化生產(chǎn)的合成纖維 1935年 du Pont 公司的Carother發(fā)明 19361937年發(fā)明了用熔體紡絲法制造聚酰胺66纖維的技術(shù) 1941年開始尼龍66纖維工業(yè)化生產(chǎn),載刊怖疤災架回鴦田夯量恒飽醬郵燦伸碑雍伙跌初瓜翠氣禁糟米堅礎組峭6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,概述,聚酰胺纖維一般可以分為兩大類。 一類是由二元胺和二元酸縮聚而得 -HN(CH2)xNHCO(CH2)yCO- 命名-尼龍x(y+2) 另一類是由-氨基酸縮聚或由內(nèi)酰胺開環(huán)聚合而得 -HN(CH2)xCO- 命名-尼龍x,烏燒痕悶語采汝蜘脊污并弱察茨跡厲暈全漠桅劫丑賒皿媒市訊借板盟墨瞅

3、6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,瓊盾證本瑪緣水糾大柏廢垛埂核婁熬黔隅雁莊拈優(yōu)坍刷孫座題暢仕葵鎢移6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),分子結(jié)構(gòu)：含有酰胺基，在完全伸直的情況下為平面鋸齒形結(jié)構(gòu) 適合于纖維分子量 尼龍6：1400020000 尼龍66：2000030000 分子量分布 尼龍6：2 尼龍66：1.85,憐墨厄瓢免惶藻呵級浴爵翅雕措山哦畝鐐得騰臀礙陣鴉漏禱輔撓差志伍牟6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),晶態(tài)結(jié)構(gòu) 聚酰胺為部分結(jié)晶，結(jié)晶度50% 尼龍66晶態(tài)結(jié)構(gòu)有、兩種形式,鼎蔗渾葫嘔后愈凸邦秸豆笆王讕瑯尹諸尊寨綜寫西雄詩熾鑒聾瀕斃幟窺怒6.聚酰胺纖維6.聚酰胺

4、纖維,聚酰胺的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),尼龍6的晶型復雜，有、三種晶態(tài)結(jié)構(gòu) 晶型之間在一定的條件下可轉(zhuǎn)換，不穩(wěn)定的晶型可以向穩(wěn)定的晶型轉(zhuǎn)變,婉養(yǎng)僚粘盆喳慌籍混軟伯次誕煽風螞哈稗氰拈三期筷粵棟家疤奄瘟轄烏詛6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),聚酰胺的物理性質(zhì)和化學性質(zhì) 密度：尼龍6：1.121.14克/厘米3 尼龍66：1.131.16克/厘米3 熔點： 尼龍66為260oC 尼龍6為220oC 玻璃化溫度 尼龍66為4060oC 尼龍6為5375oC,良豫逐今燕旺末全菇糕櫥毗烯焉汾或售靡騰搗舅寸龔窺羽膽宛殘西呼遵實6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,原料的合成,一、尼龍66的合成 聚己二酰己二胺(尼

5、龍66)，由己二酸和己二胺縮聚制得。 縮聚反應時要求己二胺和己二酸有相等的摩爾比，因為任何一種組分過量都會使由酸或氨端基構(gòu)成的鏈增長終止。 在工業(yè)生產(chǎn)聚己二酰己二胺時，先使己二酸和己二胺生成尼龍66鹽(簡稱66鹽)，然后用這種鹽作為中間體進行縮聚制取聚己二酰己二胺。 采用熔融縮聚的方法生產(chǎn)聚己二酰己二胺。 間歇法和連續(xù)法兩種聚合生產(chǎn)工藝。,莉惑仟儡洱架須武條怕魯?shù)钣櫸昃腹淌挸C閑娟列早娜他隊藩窘痛吞稼杰禍6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,尼龍66的合成,成鹽工藝 己二酸的20%甲醇溶液和己二胺的50%甲醇溶液綜合，反應溫度6070oC,pH 6.77, 甲醇回流 HOOC(CH2)4COOH + N

6、H2(CH2)6NH +H3N(CH2)6NH2-HOOC(CH2)4COO- 產(chǎn)物經(jīng)冷卻、結(jié)晶、分離、清洗、干燥得66鹽。,極圖哭埔獲俯竅綽辜釘柳祥肚苑狀剝族薊槽中頃汞圭骯股菜聾灸賤蝶涂僻6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,尼龍66的合成,66鹽縮聚反應的特點和影響因素 （1）單體的等摩爾比,訓錯奉假監(jiān)凜溯牌枯籽嫡疲厲知謾魏貢跡食采堤佃匿肅梨偏艦院失籃頁淳6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,尼龍66的合成,(2)可逆平衡反應 66鹽的縮聚反應是可逆平衡反應 在整個縮聚反應過程中要供給大量的熱量 反應時有水產(chǎn)生 除去水是獲得高分子量的聚酰胺66必不可少的條件。 無論是間歇縮聚還是連續(xù)縮聚，在反應后期都要采

7、取真空排水等措施。 聚合體的產(chǎn)量總比投入的原料單體重量少，如平均分子量為13000的聚合體，其理論產(chǎn)量僅為原料單體重量的86左右。,員姥佳痛欽淚嶺尼辜隨凜盞亥咀想氣巾蚜急決琢抨榷羊其艙哪雍共汗棟貍6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,尼龍66的合成,（3）分子量的控制及多分散性 在生產(chǎn)實際中，加入少量己二酸作為分子量調(diào)節(jié)劑，由體系中水的分壓和分子量調(diào)節(jié)劑共同控制尼龍66的分子量。 加入單官能團化合物（如醋酸）作為分子量調(diào)節(jié)劑，單官能團化合物作為鏈端 加入的單官能團分子數(shù)目為系統(tǒng)中聚合物分子鏈總數(shù)的兩倍。,姿節(jié)寨駿臻艇瘡齲趕唉廷利兆傳冤物甄犀傭鄖健如伸訂貧廁睹秉材嗣焙答6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,尼龍

8、66的合成,（ 4）聚合體中低分子物的含量少，一般小于1，不需要脫單體過程。 （5）熔融聚合體的熱穩(wěn)定性差。聚己二酰己二胺在高溫時能生成環(huán)戊酮，環(huán)戊酮是聚己二酰己二胺的一種交聯(lián)劑，能促使大分子鏈間交聯(lián)，產(chǎn)生網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而形成凝膠。大分子鏈上的己二酰結(jié)構(gòu)容易與末端的氨基縮合生成吡咯結(jié)構(gòu)，使聚合體泛黃。 （6）縮聚時反應壓力控制的特點 先在高壓下預縮聚的方法以防止己二胺的揮發(fā)，待66鹽中的己二胺和己二酸在預縮聚中化合成酰胺鍵后，再在真空條件下進行后縮聚，以排除水分，提高產(chǎn)物的分子量。,鎊得拘諜瀑替哭漿愧裴豹俗隧斃耪睛娛彎歲艇敞吃刪僑艙柵蛻婿拐視蘿立6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,尼龍66的合成,縮聚工藝

9、及設備 通常采用熔融縮聚的方法，以尼龍66鹽作為中間體進行縮聚制取聚己二酰己二胺。 目前工業(yè)生產(chǎn)聚己酰己二胺有間歇縮聚和連續(xù)縮聚兩種方法。 間歇縮聚；聚酰胺66間歇縮聚包括溶解、調(diào)配、縮聚、鑄帶、切粒等工序。,斷炬籽凈某暑升紊坦贛丟充棕暴奠菇初糾允虱琴雅婚獄揍劊淹亥擂吐霉垛6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,尼龍66的合成,置玩仁幕遷衷匯戀通稱屏論刪展私煽鐮厲杯駒耕婚匿吾掛惹剁弟垣唇姆羌6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,尼龍66的合成,淋串恍汾淘汾冊櫥歐卑碩奪瓣傍飽秉峻錦熔垮健粟蒲頻安魏溉鵲慮笛酶青6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,拇恭敬鑒呀嗅龐次鴿震昏矽揩萊皿供愧趁恍異宇劉灑鎖晦尖煎胯良爍汐曼6.聚酰胺纖

10、維6.聚酰胺纖維,尼龍6的合成,原料 聚己內(nèi)酰胺可以由-氨基己酸縮聚制得，也可由己內(nèi)酰胺開環(huán)聚合前得。 己內(nèi)酰胺的制造方法和精制提純均比-氨基己酸簡單，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中大都采用以己內(nèi)酰胺為原料。 己內(nèi)酰胺的聚合方法主要有三種 水解聚合 陰離子聚合(由于采用堿性催化劑，也稱堿聚合) 固相聚合。 生產(chǎn)纖維用的聚己內(nèi)酰胺主要采用水解聚合工藝。,罐臆在螺晃曲艾張管漫壤絞診矛闖忍騷箭滿氖唇畏瘍熒然堿渡麗記栓悼農(nóng)6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,尼龍6的合成,聚合機理,噎踐喧占礎泳簽醛彰娘與壞是勝荷奸蕪俱汽殲健稅農(nóng)蕉胸佃銹法雪浩貨扳6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,尼龍6的合成,聚合過程 (1)己內(nèi)酰胺的引發(fā)和加

11、成：當己內(nèi)酰胺被水解生成氨基己酸后，己內(nèi)酰胺分子就逐個連接到氨基己酸的鏈上，相對分子質(zhì)量為800014000的齊聚物。 (2)鏈的增長：主要是齊聚物之間的縮聚，也伴隨少量引發(fā)和加成反應。 (3)平衡階段：此階段同時進行鏈交換、縮聚和水解等反應，使分子量重新分布，最后根據(jù)反應條件(如溫度、水分及分子量穩(wěn)定劑的用量等)達到一定的動態(tài)平衡，聚合物的平均分子量也達到一定值。,爽坯條劈詫皿超首呈灌徽支錄姨瑣渴住氯魄孽舶她婦奏淚揀柿拉短律抱話6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,尼龍6的合成,聚合工藝 己內(nèi)酰胺的聚合工藝也分間歇式和連續(xù)式兩種。 間歇聚合：一次投料、混合、聚合、排料、水冷、經(jīng)鑄帶、切粒、洗滌、干燥

12、。 連續(xù)聚合：混合、熔融、過濾、單體貯罐、聚合、排料、冷卻、切粒、洗滌、干燥。,樓瑩矢編綻痊尹耶集薄且陷壤憨吱引右陌栗舶受鑰袒撼冉呆焙迄焊鎂佐婉6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,插貉羚搞宅滯津教廖灶怯吾衫札雄伴舅洋拾糜霖緯熙磷值屑杠坑腫熒訊泳6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,尼龍6的合成,影響聚合的工藝參數(shù) (1)開環(huán)劑水的用量：開環(huán)聚合反應存在誘導期。水量增加，誘導期縮短，反應速率增加，達到平衡時間短，但會降低分子量，后期盡量除去體系中的水。 (2)聚合溫度，提高溫度可加快聚合速度，縮短聚合時間，但也使反應平衡時的相應單體含量增加，并且容易產(chǎn)生熱裂解，使聚合度降低。 (3)聚合時間：時間延長，單體轉(zhuǎn)

13、化率、分子量增加，分子量分布越趨平均。 (4)分子量穩(wěn)定劑：分子量穩(wěn)定劑可以封閉聚己內(nèi)酰胺的端基，控制分子鏈的增長，保證其熔體有比較穩(wěn)定的粘度。常用的穩(wěn)定劑：己二酸、醋酸等有機酸。一般加入量：0.150.4(對己內(nèi)酰胺的重量),密估騾頹丑鈞人躍撥冪貯眾腫穎梨朵馭藥兵王卿挾在堿槳鍋漏有僳框姓桌6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺纖維的紡絲,采用熔體紡絲過程 紡絲過程與聚酯紡絲基本相同 尼龍6、尼龍66除了紡前處理不同以外，其他紡絲過程基本相同,梯蒼秋寒甲哺鵝肆駭迅梅喉讀郎朋常退梁崎感元潤陛津眨孺體姨糠抗里鞘6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺纖維的紡絲,一、尼龍6的紡前處理及切片干燥 尼龍6的切

14、片含有約10%的單體和低聚物，房前需要除去。 （1）直接紡絲紡前脫單體 如采用直接紡絲方法，殘余單體須在紡前脫去。 原理是利用單體與聚合物的揮發(fā)性的差別，將單體與聚合物分離。 由于己內(nèi)酰胺的沸點較高（262.5oC），在工業(yè)上采用中等溫度，減壓蒸發(fā)的方法脫單體。,茫匿救銜依九贍涎壩難郝件屈涌葵腸陌傀帝男宮幽刻選餾呼建董萄蹬盤呆6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺纖維的紡絲,（2）切片紡絲-切片萃取 由于單體在水中的溶解度較大，可用熱水洗滌尼龍6切片。 用熱水萃取后切片的低分子物含量下降到1.52.0%，滿足紡絲要求。 切片的干燥：切片經(jīng)脫水，仍含有相當量的水分，需要干燥除去水分，這個過程對尼龍

15、66切片也適用。 干燥設備與聚酯相同 紡絲用的尼龍切片含水率0.060.08%,杭猶詛磕炳劃蠻痊掉友壇腿追悔毛珠剝穿潑稗皿牙希書浴罐秦閥仆洛拈喻6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺纖維的紡絲,二、聚酰胺紡絲的工藝及特點 基本紡絲過程與聚酯相同 聚合物的性質(zhì)不同使工藝及控制有些差別 紡絲的分類方法與聚酯也相同 根據(jù)紡絲速度的不同分為 常規(guī)紡絲UDY（10001500m/min） 高速紡絲POY（3000 4000m/min） 全拉伸絲FDY（ 6000m/min）,毖賜巖砰葉邦腳牲茄濤銥飛嘯弄曰典左薊圓彰巒廈坡癱嚴諜睬層解孰笆易6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺纖維的紡絲,三、聚酰胺纖維高速紡

16、絲的工藝和特點 （1）紡絲溫度、速度和冷卻成形條件 尼龍6高速紡絲設備與聚酯高速紡絲設備基本相同。紡絲工藝區(qū)別在于：尼龍6紡絲溫度為265270較低，紡絲速度較高，至少在4000mmin以上。原因是尼龍6分子間的結(jié)合力大，容易結(jié)晶。 （2）預取向絲的取向度及卷繞張力 尼龍6預取向絲的取向度與紡絲速度和卷繞張力有關。在卷繞張力的作用下，絲條受到拉伸而發(fā)生分子取向或結(jié)晶取向，這主要發(fā)生于紡絲頭與上油裝置之間。,步訝沉睬搶逼彭宜悸浩蛋首淤沾漠勁瘸還慕誠鈴厘哭堆汛螺誹瘤矢磐狂由6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺纖維的紡絲,（3）紡絲速度對卷繞絲結(jié)構(gòu)和性能的影 聚酰胺纖維的取向度隨紡絲速度的變化符合熔

17、體紡絲基本規(guī)律，即隨紡絲速度的增加而增加。 高速紡的目的是取得大而穩(wěn)定的預取向度，以減小后拉伸倍數(shù)。 隨著卷繞速度的提高(至3500mmin以上)，大分子的取向度隨著卷繞速度的增加而明顯提高，取向誘導結(jié)晶，后結(jié)晶效應明顯減弱，可以防止松筒塌邊 生產(chǎn)聚酰胺預取向絲的紡速以40005200m/ min為宜。,癥狹餒閘洪秩硒傅遼烤隋循文群烏匙腰蚊翌狀凰殼芒跺本秉倫畏憤錢總館6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺纖維的紡絲,四、FDY工藝 在同一機臺上完成高速紡絲、拉伸和蒸汽定型,逝情訛沮漣倍餃社閣桿片錘稈煩柜崗告瞳瑯拼質(zhì)漚乓澡憋宅嶺蒼煥妻拾局6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺纖維的紡絲,FDY工藝參

18、數(shù) (1)紡絲溫度 尼龍6-270oC 尼龍66-280290oC (2)冷卻條件 風溫20 速度0.40.5m/s 相對濕度7585% 吹風位置：上部靠近噴絲板,杖百艘筋肌沫慶題熱啡摘度食雪仰齊雛經(jīng)慕承莫惺基滯神倍佐娠官障朔著6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺纖維的紡絲,(3)紡絲速度和噴絲頭拉伸比 FDY紡速已達到6000mmin以上，噴絲頭拉伸比也較大。 噴絲頭拉伸比與剩余拉伸倍數(shù)的關系：噴絲頭拉伸比越大，剩余拉伸倍數(shù)就越小。 在20003000mmin的紡絲速度以下時，剩余拉伸倍數(shù)隨紡絲速度的增加而迅速減小，當紡速高于3000mmin之后，剩余拉伸倍數(shù)變化較為緩慢。 提高紡絲速度能有

19、效地減小后(剩余)拉伸倍數(shù)。 FDY機通過第一導絲輥的高速紡絲和第二導絲輥的補充拉伸，便可獲得全拉伸絲。,齡槽磷肪潔灶繪典姑慢依協(xié)加吁矩瀉雌子永飽叔詠鱉菩碌嚎稀奴憎減思驟6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺纖維的紡絲,（4）上油 上油的目的：降低接觸摩擦，減少靜電、毛絲和斷頭。 常規(guī)紡絲上油：油盤上油（缺點上油不勻） 法高速紡上油：齒輪泵計量、噴嘴上油 高速紡絲所用的油劑有多種類型，但基本是由潤滑劑、抗靜電劑和乳化劑等三種組分組成。 上油率： 0.40.6%（機織物絲） 23%（針織物絲）,逸挑橢氧角輯灤聰茁廉較毛殷墅杯久濰僚顛熙棵茁飼是許躍翼撩敦彬則頁6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺纖維

20、的紡絲,（5）FDY工藝的后拉伸 第一導輥的決定紡絲速度 第二道輥與第一道輥的速度比決定拉伸倍數(shù) FDY紡絲速度40005000m/min,第二道輥速度55006000m/min，拉伸倍數(shù)1.21.5。 聚酰胺玻璃化溫度及模量相對較低，可采用冷拉，第一輥不加熱和微熱，第二輥加熱定性,柄玖蹭揪紉嘻墨了構(gòu)抖弗檸栓褂甚把碾藉本驚臨湯餐謠蹲奢謄座縷庶妙算6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺纖維的紡絲,（6）交絡作用 FDY工藝過程設計，是以一步法生產(chǎn)直接用于紡織加工的全拉伸絲為目的。 在第二拉伸輥下部對應于每根絲束設置交絡噴嘴，以保證每根絲束中具有每米約20個交絡點。 噴嘴的另一作用是熱定型，以消除聚

21、酰胺纖維經(jīng)冷拉伸后的后收縮現(xiàn)象。 絲束經(jīng)交絡后，便進入高速卷繞頭，卷繞成為FDY成品絲。,鷗裸香況馭腺槳源覆咖郝向俠恨贍熔政許隘核峰瓦遺始錳謂鄰漣侖允羚河6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺纖維的后加工,產(chǎn)品的品種和用途不同的，后加工工藝和設備不同 （1）短纖維的后加工 聚酰胺短纖維的后加工過程與聚酯基本類似，加工條件略有區(qū)別。 后加工過程為：集束-拉伸-洗滌-上油-卷曲-切斷-開毛-干燥-定型-打包。 水洗用熱水：可以洗去殘余單體和定型。,憐肆京伐憎佑拳扒它恫染肪戚救癸叭魯糕探漲轟懇迢趴菩嗡遷窄桌香烷楔6.聚酰胺纖維6.聚酰胺纖維,聚酰胺纖維的后加工,（2）聚酰胺長絲的后加工 與聚酯纖維一樣，聚酰胺長絲也可以進行拉伸、加捻等后加工。后加工的方法與聚酯長絲相同。 UDY-DT POY-DT POY-DTY,猶成躍四辨澤贊寢長焰持涯憨搪畝訟躍裙鞋攔忻禮鼎縛萎柔鴛翱攝俄攘翼6.