1、第五章 化學(xué)纖維,一、化學(xué)纖維的制造 紡絲液的制備，紡絲成形，后加工。 （一）紡絲液的制備 成纖高聚物要滿足三個(gè)條件：,（1）線性分子結(jié)構(gòu)； （2）適當(dāng)?shù)姆肿恿浚?（3）凝固后的纖維中，大分子間應(yīng)該具有足夠 的結(jié)合能。,1、熔體法：將高聚物加熱到熔點(diǎn)以上，使其熔融成較穩(wěn)定的粘性流動(dòng)的紡絲熔體。 如滌綸、錦綸、丙綸、乙綸。 原因：熔融溫度分解溫度,（二）紡絲成形： 紡絲：模仿蠶吐絲過程，將紡絲熔體或紡絲液通過噴絲孔擠出后凝固成絲條的過程；按紡絲液制備方法不同，分熔體紡絲法和溶液紡絲法。 1、熔融紡絲（melt spinning） 紡絲液為熔體，紡出的絲在空氣中固化。 特點(diǎn)：紡絲速度高，一般為10

2、00 2000 m / min，高速紡絲可達(dá)3000 6000 m / min 或更高。加工干凈、成本低，通常絲的截面為圓形。 滌綸、錦綸、丙綸等均采用此法。,2、溶液紡絲（solution spinning） 紡絲液是溶解的高聚物溶液，紡出的絲的固化方式分為濕法與干法兩種。 （1）濕法紡絲（wet spinning） 紡出的絲在溶液中固化，紡絲速度低，一般為18 380 m / min。 濕法紡絲污染重、加工成本高，紡出絲的截面多為非圓形，有皮芯結(jié)構(gòu)。 腈綸、維綸、氯綸、粘膠纖維多采用此法。 （2）干法紡絲（dry spinning） 紡出的絲在空氣中固化，紡絲速度一般為200 500 m

3、/ min，高者可達(dá)1000 1500 m / min。 干法紡絲溶劑揮發(fā)極易污染環(huán)境，成本高，但絲的質(zhì)量好，此法多用于制作溶液紡絲的長(zhǎng)絲。,3、其他紡絲方法 （1）熱壓法 加熱溫度低于熔點(diǎn)，使軟化，用高壓使其從孔中噴出，冷卻成形，用于熔化即分解，而暫時(shí)找不到適當(dāng)溶劑的那些高分子物 （2）裂膜成纖法 高分子物熔融擠壓為薄膜，用切刀或針刺使之破裂成條,（3）噴射紡絲 （4）復(fù)合紡絲 （5）高速紡絲 （6）液晶紡絲,（三）后加工 短纖維：集束牽伸（關(guān)鍵工序，產(chǎn)生不同力學(xué)類型纖維）上油卷曲干燥熱定形切斷、打包入庫，準(zhǔn)備售出 長(zhǎng)絲： 集束、牽伸、上油、干燥熱定形、加捻、絡(luò)筒,牽伸：改變纖維的取向度，進(jìn)

4、而改變纖維的力學(xué)性質(zhì)。 干燥定形：除去水分，消除纖維內(nèi)部的應(yīng)力，提高結(jié)晶度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少蠕變和沸水收縮率，提高纖維的尺寸穩(wěn)定性。,二、再生纖維(regenerated fiber) （一）、再生纖維素纖維(regenerated cellulose fiber) （二）、再生蛋白質(zhì)纖維(regenerated protein fiber),漿粕,浸漬,壓榨,粉碎,堿纖維素,（老成）,黃化,纖維素黃酸酯,溶解,粘膠,混合,過濾,（熟成）,脫泡,紡絲,硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅 （凝固液）,堿液,粘膠纖維制造工藝流程,CS2,C6H9O4ONa,后加工,2NaOH+H2SO4 Na2SO4+H2O,

5、熟成過程,纖維素黃酸酯,再生過程,普通粘膠纖維(viscose，rayon) 化學(xué)組成與棉纖維相同 聚合度300 400，結(jié)晶度較小（40 50），取向度低，結(jié)構(gòu)中空隙含量大。 截面呈不規(guī)則的鋸齒形，有明顯的皮芯結(jié)構(gòu)。 吸濕性好、易染色，色譜全、色澤艷、染色牢度好，對(duì)酸與氧化劑比棉敏感，對(duì)堿的穩(wěn)定性不及棉。 濕強(qiáng)度低、初始模量低、彈性恢復(fù)性差，織物易變形起皺。,富強(qiáng)纖維(polynosic rayon) 如日本的虎木棉或波里諾西克（Polynosic） 熟成度低，纖維素黃酸酯酯化度高，近全芯層結(jié)構(gòu)。 高濕模量粘膠纖維(high wet modulus rayon) 如歐美50年代的HWM、Vi

6、ncel和7080年代的莫代爾（Modal）纖維等。 以加強(qiáng)溶劑緩沖析出和凝固作用，增加纖維的皮層結(jié)構(gòu)和分子間的微晶物理交聯(lián)作用。 強(qiáng)力粘膠 如粘膠簾子線、強(qiáng)力粘膠和Tenasco等 以提高分子的取向度和改善結(jié)晶顆粒尺寸與分布的方式，形成全皮層結(jié)構(gòu)的粘膠纖維。,圖1- 5 各種粘膠纖維的拉伸特征比較,Lyocell纖維（新溶劑法黏膠纖維） 加工過程所用溶劑N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)可接近100的回收。 比強(qiáng)度高，為38 cN/tex 42 cN/tex 濕強(qiáng)損失低，小于15% 手感柔軟、懸垂性好 有原纖化傾向，纖維表面易發(fā)生分裂小纖維絨,銅氨纖維(cuprammonium fibre

7、),銅氨纖維是將纖維素漿粕溶解在銅氨溶液中制成紡絲液，再經(jīng)過濕法紡絲而制成的一種再生纖維素纖維。 銅氨溶液是深藍(lán)色液體，它是將氫氧化銅溶解于濃的氨水中制得。將棉短絨(或木材)漿粕溶解在銅氨溶液中，可制得銅氨纖維素紡絲液，紡絲液中含銅約為4、氨約為29、纖維素約為10。,1銅氨纖維的結(jié)構(gòu)特征 由于銅氨纖維紡絲液的可塑性很好，可承受高度拉伸，因此可制成很細(xì)的纖維，其單纖維線密度為0.44-l.44dtex。銅氨纖維的橫截面是結(jié)構(gòu)均勻的圓形無皮芯結(jié)構(gòu)，縱向表面光滑，如圖5-3所示。,2銅氨纖維的性能 (1)吸濕性和染色性： 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，銅氨纖維的回潮率約為1213.5，吸濕性比棉纖維好，與黏膠纖維

8、相近，但吸水量比黏膠纖維高20左右，吸水膨脹率也較高。 銅氨纖維的無皮層結(jié)構(gòu)使其對(duì)染料的親和力較大，上色較快，上染率較高。,(2)力學(xué)性質(zhì)： 銅氨纖維的斷裂比強(qiáng)度較黏膠纖維稍高，干態(tài)斷裂比強(qiáng)度為2.6-3.0cNdtex，濕干強(qiáng)度比為6570。這主要是因?yàn)殂~氨纖維的聚合度較高，而且銅氨纖維經(jīng)過高度拉伸，大分子的取向度較好。此外，銅氨纖維的耐磨性和耐疲勞性也比黏膠纖維好。,(3)光澤和手感： 銅氨纖維的單纖維很細(xì)，制成的織物手感柔軟光滑。并且由于其單纖維的線密度小，同樣線密度的長(zhǎng)絲紗中可有更多根單纖維，使成紗散射反射增加，光澤柔和，具有蠶絲織物的風(fēng)格。,(4)其他性能： 銅氨纖維的密度與棉纖維及

9、黏膠纖維接近或相同，為1.52gcm。 銅氨纖維的耐酸性與黏膠纖維相似，能被熱稀酸和冷濃酸溶解；遇強(qiáng)堿會(huì)發(fā)生膨化并使纖維的強(qiáng)度降低，直至溶解。 銅氨纖維一般不溶于有機(jī)溶劑，但溶于銅氨溶液。,3銅氨纖維的應(yīng)用 (1)銅氨纖維一般制成長(zhǎng)絲，用于制作輕薄面料和仿絲綢產(chǎn)品，如內(nèi)衣、裙裝、睡衣等。 (2)銅氨纖維面料也是高檔服裝里料的重要品種之一，銅氨纖維與滌綸交織面料、銅氨纖維與黏膠纖維交織面料是高檔西裝的常用里料。銅氨纖維里料特點(diǎn)為滑爽、懸垂性好。,三、再生蛋白質(zhì)纖維 如再生大豆蛋白纖維、酪素纖維、玉米蛋白纖維、仿蜘蛛絲纖維 一種是將蛋白質(zhì)的溶液與其他高聚物材料進(jìn)行共混紡絲（高再生蛋白質(zhì)含量） 另一

10、種辦法是將蛋白質(zhì)與其他高聚物進(jìn)行接枝共聚（低再生蛋白質(zhì)含量）。 分子量偏低，分子不易伸直取向排列，而造成纖維的低強(qiáng)度；耐熱性差；纖維自身發(fā)黃，染色后色澤不好,(一)大豆蛋白復(fù)合纖維,大豆蛋白復(fù)合纖維是由大豆中提取的蛋白質(zhì)混合并接枝一定的高聚物(如聚乙烯醇)配成紡絲液，用濕法紡制而成。大豆蛋白復(fù)合纖維是已產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的新型纖維。 大豆蛋白復(fù)合纖維的結(jié)構(gòu)大豆蛋白復(fù)合纖維橫截面呈扁平狀啞鈴形、腰圓形或不規(guī)則三角形，縱向表面呈不明顯的凹凸溝槽，纖維具有一定的卷曲。,大豆蛋白復(fù)合纖維的性能,(1)基本規(guī)格：短纖維常規(guī)線密度為1.672.78dtex，切斷長(zhǎng)度為384mm。 (2)力學(xué)性能：大豆蛋白復(fù)合纖維

11、的干態(tài)斷裂比強(qiáng)度接近于滌綸，斷裂伸長(zhǎng)與蠶絲和黏膠纖維接近，但變異系數(shù)較大。大豆蛋白復(fù)合纖維吸濕之后，強(qiáng)力下降明顯與黏膠纖維類似。因此，在紡紗過程中應(yīng)適當(dāng)控制其含濕量，保證紡紗過程的順利進(jìn)行。 (3)卷曲性能：大豆蛋白復(fù)合纖維的初始模量較小，彈性回復(fù)率較低，卷曲彈性回復(fù)率亦低，在紡織加工中，有一定困難。,(4)吸濕透氣性：大豆蛋白復(fù)合纖維的標(biāo)準(zhǔn)回潮率在4左右，放濕速率較棉和羊毛快，這是影響織物濕熱舒適性的關(guān)鍵因素。大豆蛋白纖維的熱阻較大，保暖性能優(yōu)于棉和黏膠纖維，具備照好的熱濕舒適性。 (5)導(dǎo)電性能：大豆蛋白復(fù)合纖維的電阻率接近于蠶絲，明顯小于合成纖維，在抗靜電劑適當(dāng)時(shí)，靜電不顯著，對(duì)生產(chǎn)無明

12、顯影響。,(6)摩擦性能：由于大豆蛋白復(fù)合纖維的摩擦因數(shù)相對(duì)其他纖維低，且動(dòng)、靜摩擦因數(shù)差異小，從而使紡出的紗條抱合力差，松散易斷，所以在紡紗過程中應(yīng)加入一定量的油劑，以確保成網(wǎng)、成條、成紗質(zhì)量。又因其摩擦因數(shù)低，皮膚接觸滑爽、柔韌，親膚性良好，但易起球。,(7)溶解性：大豆蛋白復(fù)合纖維中，蛋白質(zhì)在接枝不良時(shí)，洗滌中會(huì)溶解逸失。因此，在染整加工中增加固著技術(shù)，防止蛋白質(zhì)逸失。 (8)染色性能：大豆蛋白復(fù)合纖維本色為淡黃色。它可用酸性染料、活性染料染色。尤其是采用活性染料染色時(shí)，其產(chǎn)品色彩鮮艷而有光澤。同時(shí)其耐日曬、汗?jié)n色牢度較好。,酪素復(fù)合纖維,酪素復(fù)合纖維俗稱牛奶蛋白復(fù)合纖維，由于100kg

13、牛奶只能提取4kg蛋白質(zhì)，所以其制造成本高。20世紀(jì)末采取與其他高聚物接枝或混抽，復(fù)合形成纖維，將液態(tài)牛奶去水、脫脂，利用接枝共聚技術(shù)將蛋白質(zhì)分子與丙烯腈分子制成含牛奶蛋白的漿液，再經(jīng)濕紡絲工藝制成復(fù)合纖維。日本生產(chǎn)的牛奶蛋白復(fù)合纖維含蛋白質(zhì)約4。,1酪素復(fù)合纖維的結(jié)構(gòu)特征纖維橫截面呈腰圓形或近似啞鈴形，縱向有溝槽。 2酪素復(fù)合纖維的性能 (1)物理性能：牛奶蛋白復(fù)合纖維初始模量較高，斷裂比強(qiáng)度較高，鉤接和打結(jié)強(qiáng)度較高，抵抗變形能力較強(qiáng)；質(zhì)量比電阻高于羊毛，低于蠶絲；具有一定的卷曲、摩擦力和抱合力；具有良好的吸濕性及透氣性。另外，牛奶蛋白復(fù)合纖維腰圓型或啞鈴型的橫截面和縱向的溝槽也有利于吸濕導(dǎo)

14、濕性和透氣性的增加。,(2)化學(xué)性能：牛奶蛋白復(fù)合纖維具有較低的耐堿性，耐酸性稍好；經(jīng)紫外線照射后，強(qiáng)力下降很少，說明纖維具有較好的耐光性；由于化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)不同于羊毛、蠶絲等蛋白質(zhì)纖維，適用的染色劑種類較多，上染率高且速度快，染色均勻，色牢度較好。 (3)生物性能：牛奶蛋白復(fù)合纖維具有天然抗菌功效，不會(huì)對(duì)皮膚造成過敏反應(yīng)；對(duì)皮膚具有一定的親和性，所制成的紡織品、服裝舒適性良好。,(4)紡紗性能：牛奶蛋白復(fù)合纖維表面光滑柔軟，在紡紗過程中的抱合力差，容易粘附機(jī)件，表現(xiàn)為清棉成卷困難、各工序纖維斷裂嚴(yán)重和粗紗斷頭率高。由于牛奶蛋白復(fù)合纖維比重大、細(xì)度細(xì)、長(zhǎng)度長(zhǎng)、含異狀纖維較多、表面光滑、抱合力差

15、、靜電嚴(yán)重、纖維卷曲少、易出現(xiàn)破網(wǎng)等問題，在生產(chǎn)中，纖維條定量應(yīng)適當(dāng)偏重控制。在紡紗過程中為滿足成紗的需要，必須采取添加抗靜電劑等措施進(jìn)行預(yù)處理，以提高其抗靜電能力。,3酪素復(fù)合纖維的應(yīng)用及存在問題 牛奶蛋白復(fù)合纖維制成的面料光澤柔和、質(zhì)地輕柔，手感柔軟豐滿，具有良好的懸垂性，給人高雅、瀟灑、飄逸之感，可以制作多種高檔服裝(襯衫、T恤、連衣裙、套裙等)面料及床上用品。,牛奶蛋白復(fù)合纖維耐熱性差，在濕熱狀態(tài)下輕微泛黃，在高熱狀態(tài)下，120oC以上泛黃，150以上變褐色。因此洗滌溫度不要超過30，熨燙溫度不要超過120，最好使用低溫(80120)熨燙。牛奶蛋白復(fù)合纖維的化學(xué)穩(wěn)定性較低，耐堿性與其他

16、蛋白質(zhì)纖維相類似，不能使用漂白劑漂白。同時(shí)它的抗皺性差，具有淡黃色澤，不宜生產(chǎn)白色產(chǎn)品。,醋酯纖維(acetate fiber) 二醋酯、三醋酯，理論上：以纖維素大分子上的3個(gè)-OH被醋酯取代（乙?；┑膫€(gè)數(shù)命名。 實(shí)際：二醋酯纖維，74% 92的羥基被乙酰化；三醋酯纖維，92的羥基被乙?；?。 紡織用纖維基本為三醋酯纖維素纖維。結(jié)構(gòu)對(duì)稱性和規(guī)整性好 二醋酯纖維素纖維一般作為濾材，如香煙濾嘴材料,其他再生纖維 如甲殼素（殼聚糖）纖維、海藻纖維,第二節(jié) 半合成纖維,一、醋酯纖維 醋酯纖維俗稱醋酸纖維，即纖維素醋酸酯纖維，是一種半合成纖維。纖維素和醋酸酐作用，羥基被乙酰基置換，生成纖維素醋酸酯。 三

17、醋酯纖維素溶解在二氯甲烷溶劑中制成紡絲液，經(jīng)于法紡絲制成三醋酯纖維。三醋酯纖維素在熱水中發(fā)生皂化反應(yīng)，生成二醋酯纖維素。將二醋酯纖維素溶解在丙酮溶劑中進(jìn)行紡絲，可制得二醋酯纖維。,(一)醋酯纖維的結(jié)構(gòu)特征,纖維素分子上的羥基被乙?；〈陌俜?jǐn)?shù)稱為酯化度。二醋酯纖維的酯化度一般為7580，三醋酯纖維的酯化度為93100。 醋酯纖維無皮芯結(jié)構(gòu)，橫截面形狀為多瓣形葉狀或耳狀，如圖5-7所示。二醋酯纖維素大分子的對(duì)稱性和規(guī)整性差，結(jié)晶度很低。三醋酯纖維的分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱性和規(guī)整性比二醋酯纖維好，結(jié)晶度較高。二醋酯纖維的聚合度為180200；三醋酯纖維的聚合度為280300 。,(二)醋酯纖維的性能,1吸

18、濕性與染色性醋酯纖維由于纖維素分子上的羥基被乙?；〈?，因而吸濕性比黏膠纖維低得多，在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，二醋酯纖維的回潮率為6.07.0，三醋酯纖維約為3.03.5。醋酯纖維的染色性較差，通常采用分散性染料染色和特種染料染色。 2力學(xué)性能醋酯纖維斷裂比強(qiáng)度較低，二醋酯纖維的干態(tài)斷裂比強(qiáng)度僅為1.11.2cNdtex。三醋酯纖維為1.01.1cNdtex，濕、干態(tài)比強(qiáng)度比為6777。醋酯纖維容易變形，也易恢復(fù)，不易起皺，柔軟，具有蠶絲的風(fēng)格。斷裂伸長(zhǎng)率為25左右，濕態(tài)伸長(zhǎng)率為35左右，且當(dāng)產(chǎn)生1.5的伸長(zhǎng)變形時(shí)，其回復(fù)率為100。,3熱學(xué)性能醋酯纖維耐熱性較差，二醋酯纖維在150左右表現(xiàn)出顯著的熱

19、塑性，195205oC時(shí)開始軟化，加熱至230左右時(shí)，會(huì)隨著熱分解而熔融。三醋酯纖維有較明顯的熔點(diǎn)，一般在290300oC熔融，其玻璃化溫度為186oC。 4其他性能醋酯纖維耐酸堿性比較差，在堿的作用下，會(huì)逐漸皂化而成為再生纖維素；在稀酸溶液中比較穩(wěn)定，在濃酸溶液中會(huì)因皂化和水解而溶解。其耐光性與棉纖維接近。醋酯纖維密度小于黏膠纖維，二醋酯纖維為1.32g/cm3，三醋酯纖維為1.30g/cm3。醋酯纖維的電阻率較小，抗靜電性能較好。,(三)醋酯纖維的應(yīng)用,醋酯纖維表面平滑，有絲一般的光澤，適合于制作襯衣、領(lǐng)帶、睡衣、高級(jí)女裝等，同時(shí)還用于卷煙過濾嘴。 三醋酯纖維近年來發(fā)展較快。其他以纖維素為

20、基礎(chǔ)的半合成纖維還有1845年被發(fā)現(xiàn)的纖維素硝酸酯(cellulose nitrate)，經(jīng)過紡絲之后再經(jīng)過脫硝后為硝酸纖維，并用于賽璐珞、火藥、漆等。但三硝化物具有起火性、爆炸性，所以其使用受到嚴(yán)格管理和控制。,二、聚乳酸纖維,從玉米、木薯等一些植物中提取的淀粉經(jīng)酸分解后得到葡萄糖，再經(jīng)乳酸菌發(fā)酵生成乳酸，乳酸分子中的羧基和羥基的反應(yīng)性較高，在適當(dāng)條件下容易合成高純度的聚乳酸。 聚乳酸的合成方法包括直接聚合法和間接聚合法兩種，直接聚合法的過程是：乳酸低聚物聚乳酸；間接聚合法的過程是：乳酸丙交酯聚乳酸。,(二)聚乳酸纖維的性能,1聚左旋乳酸纖維的物理力學(xué)性能 聚左旋乳酸纖維與聚酯和聚酰胺纖維的

21、物理力學(xué)性能比較見表5-3。由于聚左旋乳酸纖維具有較高的結(jié)晶性和取向性，因此具有較高的耐熱性。,2聚乳酸纖維的生物降解性,聚乳酸纖維及其共聚物有良好的生物相容性和生物降解性，在人體內(nèi)可逐漸降解為二氧化碳和水，對(duì)人體無害、無積累。 聚乳酸有各種用途，其生物降解性可通過多種方法測(cè)定，如土埋、在海水或河水中浸漬或通過活性污泥處理以及標(biāo)準(zhǔn)肥料堆制法等進(jìn)行測(cè)試。 在標(biāo)準(zhǔn)肥料堆制實(shí)驗(yàn)中，由于實(shí)驗(yàn)時(shí)較高的濕度和溫度(58)，聚乳酸織物在40天內(nèi)就完全降解。,3聚乳酸纖維的吸濕性和染色性,聚乳酸纖維的吸濕性差，其回潮率與聚酯纖維相近，但導(dǎo)濕性能比聚酯纖維好。聚乳酸纖維的染色性比一般的紡織纖維要差，通常要采用分

22、散染料，但染色溫度不需要高溫高壓，這一點(diǎn)優(yōu)于聚酯纖維，染色的耗能低于聚酯纖維，此外聚乳酸纖維的折射率較低，容易染得深色。,4其他性能,聚乳酸纖維的密度為1.27g/cm3。聚乳酸纖維具有很好的抗紫外線的功能，在紫外線的長(zhǎng)期照射下，其斷裂比強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均變化不大。聚乳酸纖維還具有較好的抗污性能和抑菌性能。,(三)聚乳酸纖維的應(yīng)用,1服裝用紡織品 (1)內(nèi)衣面料; (2)運(yùn)動(dòng)衣和外衣面料 2家用紡織品聚乳酸纖維具有耐紫外線、穩(wěn)定性良好、發(fā)煙量少、燃燒熱低、耐洗滌性好的特點(diǎn)，特別適合制作室內(nèi)懸掛物(窗簾、帷幔等)、室內(nèi)裝飾品、地毯等產(chǎn)品。,3產(chǎn)業(yè)用紡織品聚乳酸纖維由于具有自然降解性能，廢棄之后對(duì)

23、環(huán)境不會(huì)造成污染，所以在農(nóng)業(yè)(保溫膜、捆綁繩、防蟲網(wǎng))、林業(yè)(防草袋、防獸網(wǎng))、漁業(yè)(漁網(wǎng)、線纜、釣魚線)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。也可以用于垃圾袋、尿布、衛(wèi)生材料以及汽車裝飾材料等。 4. 在醫(yī)療器械領(lǐng)域，聚乳酸纖維用于制作手術(shù)縫合線，由于聚乳酸纖維具有身體吸收性能，聚乳酸纖維還可以用于制作修復(fù)骨缺損的器械和生物工程組織(包括骨、血管等)制作支架材料。藥物緩釋材料是聚乳酸纖維在醫(yī)療領(lǐng)域的又一個(gè)廣泛應(yīng)用的用途，尤其是緩釋蛋白質(zhì)類和多肽類藥物具有特別的優(yōu)越性。,第三節(jié) 合成纖維,合成纖維的種類 合成纖維(synthetic fiber)是由低分子物質(zhì)經(jīng)化學(xué)合成的高分子聚合物，再經(jīng)紡絲加工而成的纖維

24、。合成纖維可從不同的幾個(gè)方面來進(jìn)行分類： 按其分子結(jié)構(gòu)，可分為碳鏈合成纖維，如聚乙烯(polyethylene)纖維、聚氟乙烯(polyvinyl fluoride)纖維等；雜鏈合成纖維，如聚酰胺(polyamide)纖維、聚酯(polvescer)纖維等。 按合成纖維的縱向形態(tài)特征，可分為長(zhǎng)絲和短纖維兩大類； 按照化學(xué)纖維的截面形態(tài)和結(jié)構(gòu)，又可分成異形纖維和復(fù)合纖維。 按照化學(xué)纖維的加工及性能特點(diǎn)又可分為普通合纖、差別化纖維及功能性纖維。,長(zhǎng)絲和短纖維,化學(xué)纖維加工得到的連續(xù)絲條，不經(jīng)過切斷工序的稱為長(zhǎng)絲。長(zhǎng)絲可分為單絲、復(fù)絲，單絲中只有一根纖維，復(fù)絲中包括多根單絲，單絲用于加工細(xì)薄織物或針

25、織物，如透明襪、面紗巾等。一般用于織造的長(zhǎng)絲，大多為復(fù)絲。 化纖在紡絲后加工中可以切斷成各種長(zhǎng)度規(guī)格的短纖維，長(zhǎng)度基本相等的稱為等長(zhǎng)纖維，長(zhǎng)度形成一個(gè)分布的稱為不等長(zhǎng)纖維，短纖維按長(zhǎng)度區(qū)分為棉型(33mm、35 mm、38mm、41mm)、中長(zhǎng)型(45mm、51mm、60mm、65mm)、毛型(76150mm)，一部分毛型化纖采用牽切法加工成不等長(zhǎng)纖維，使加工得到的產(chǎn)品更具有毛型的風(fēng)格。,一、普通合成纖維 1滌綸（Polyester，PET） 2錦綸 (polyamide, PA) 3腈綸 (acrylic fiber, Polyacrylic, PAN) 4丙綸 (polypropylene

26、 fiber, PP) 5維綸 (vinylon, Polyvinyl alcohol, PVA) 6氯綸 (polyvinyl chloride fiber, PVC),對(duì)苯二甲酸,甲酯化,對(duì)苯二甲酸 二甲酯,酯交換,對(duì)苯二甲酸 雙羥乙酯,初生纖維,拉伸 定形 卷曲 切斷,拉伸 定形 加捻 變形,短纖維,長(zhǎng)絲,熔體紡絲,聚酯纖維生產(chǎn)流程示意圖,聚對(duì)苯二甲 酸乙二酯,表1- 7常用合成纖維的名稱及代號(hào),滌綸或聚酯纖維 (PET),聚酯纖維分子有剛性鏈苯環(huán)和柔性亞甲基鏈-CH2-CH2，其間由酯基連接，是典型的剛?cè)嵝约鎮(zhèn)涞木€型大分子，且以剛性為主。側(cè)基上沒有極性基團(tuán)，吸濕和染色差。晶胞屬于三斜晶

27、系（abc；）。,滌綸纖維的分子及晶格示意圖,滌綸纖維縱橫向照片,平滑、圓形,滌綸（挺括不皺）： 1、強(qiáng)度高、耐沖擊性好，耐熱，耐腐，耐蛀，耐酸不耐堿，耐光性僅次于腈綸，吸濕性差，染色困難，織物易洗快干，保形性好， “洗可穿” 。 2、用途較廣：目前化纖中用量最大。 長(zhǎng)絲常作為低彈絲，制作各種紡織品；短纖：棉、毛、麻等均可混紡。,錦綸纖維 (PA),主要特征：大分子鏈由酰胺鍵(CONH)連接 主要品種：錦綸6和錦綸66,酰胺鍵：極性基團(tuán)，能形成穩(wěn)定的氫鍵作用，既可使分子間產(chǎn)生相互作用構(gòu)成晶區(qū)，又可與水分子作用形成一定的吸濕性。 亞甲基：疏水性的非極性基團(tuán)，個(gè)數(shù)越多，構(gòu)象越多，分子柔性則越大。,

28、錦綸（結(jié)實(shí)耐磨）： 1、最大特點(diǎn)是結(jié)實(shí)耐磨，是最優(yōu)的一種。密度小，彈性好，耐疲勞破壞，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐堿不耐酸 2、耐日光性不好，吸濕也不好，但比腈綸，滌綸好。 3、用途： 長(zhǎng)絲，多用于針織和絲綢工業(yè)； 短纖，大都與羊毛或毛型化纖混紡，作華達(dá)呢等。 工業(yè)：簾子線和漁網(wǎng)，地毯，繩索，傳送帶等。,腈綸纖維 (PAN),主要重復(fù)單元：CH2CH(CN) ；聚集態(tài)結(jié)構(gòu)：側(cè)向有序，軸向無序的準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu),分子側(cè)向強(qiáng)作用的氰基（CN）可形成穩(wěn)定的相互作用和排列，導(dǎo)致纖維變脆，故通過加入第二單體（含有酯基的化合物，59），改善彈性和手感，加入第三單體（1左右）改善纖維的染色性。,腈綸纖維縱橫向照片,腈綸表面不光

29、滑，有樹皮狀溝槽紋路。腈綸內(nèi)部有一定的微孔，截面基本圓形或腰圓形，隨紡絲加工方法而異。,腈綸（膨松耐曬）： 1、 “合成羊毛”。具有很好的熱彈性（可加工膨體紗），腈綸密度羊毛小，織物保暖性好。耐日光性與耐氣候性居第一位，吸濕差，染色難。 2、用途：主要作民用：人造毛皮、長(zhǎng)毛絨，膨體紗，水龍帶，陽傘布等。,維綸纖維 (PVA),維綸分子中的羥基是極性基團(tuán)，是維綸優(yōu)良吸濕性的主要作用部位?？s醛化后產(chǎn)生的醚鍵是維綸耐水和穩(wěn)定的部分,維綸纖維的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖,聚乙烯醇的晶胞屬單斜晶系，晶胞含有兩個(gè)單元鏈節(jié)，晶格參數(shù)為a=7.81，b=2.52 ，c=5.51 ，=9142，常規(guī)維綸的結(jié)晶度約為30%。

30、,維綸（價(jià)廉耐用）： 1、吸濕性是合成纖維中最好的，稱“合成棉花”。 2、強(qiáng)度比錦、滌差，化學(xué)穩(wěn)定性好，不耐強(qiáng)酸，耐堿。耐日光性與耐氣候性好，耐干熱而不耐濕熱（收縮）彈性最差，織物易起皺，染色較差，色澤不鮮艷。 2、用途：多和棉花混紡：細(xì)布，府綢，燈芯絨，內(nèi)衣，帆布，防水布，包裝材料，勞動(dòng)服等。,聚丙烯纖維(PP)屬最輕的纖維，幾乎不吸濕，但具有良好的芯吸能力，強(qiáng)度高，織物尺寸穩(wěn)定，耐磨彈性好，化學(xué)穩(wěn)定性好。 其化學(xué)單基式為：CH2CH(CH3),丙綸纖維(PP),丙綸纖維分子螺旋構(gòu)型,根據(jù)甲基在鏈上的排列位置不同，形成不同的立體構(gòu)型，分為等規(guī)，間規(guī)、和無規(guī)，等規(guī)和間規(guī)能形成規(guī)則有序的排列，導(dǎo)

31、致纖維的結(jié)晶。 等規(guī)形式，其空間構(gòu)型是螺旋結(jié)構(gòu)，通過三維有序堆砌，構(gòu)成完整結(jié)晶形式，有、及擬六方變形等晶型 。,聚丙烯纖維的構(gòu)型示意圖,丙綸（質(zhì)輕保暖）： 1、最輕的纖維。幾乎不吸濕，但芯吸能力強(qiáng)，強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定，耐磨彈性和化學(xué)穩(wěn)定性好，熱穩(wěn)定性差，不耐日曬，易于老化脆損。 2、用途：可以織襪，蚊帳布，被絮，保暖填料、尿布濕等。工業(yè)上：地毯、漁網(wǎng)，帆布，水龍帶等。,氯綸（阻燃纖維） 1、強(qiáng)度與棉相接近，耐磨性、保暖性、耐日光性比棉、毛好。 2、抗無機(jī)化學(xué)試劑的穩(wěn)定性好，耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿，耐腐蝕性能強(qiáng)，隔音性好，但對(duì)有機(jī)溶劑的穩(wěn)定性和染色性能比較差。 3、主要用于裝飾與產(chǎn)業(yè)用紡織品。,氨綸聚氨基甲酸

32、酯纖維（Polyurethane， PU ） 1、纖維來源：1945年由美國杜邦公司開發(fā)成功，商品名為“萊 卡”（Lycra），也稱高彈纖維。 2、性能： 1）具有高彈性，高回復(fù)性和尺寸穩(wěn)定性，伸長(zhǎng)68倍，彈性恢復(fù)率可達(dá)100%。因此用于彈性織物、運(yùn)動(dòng)服、襪子等。產(chǎn)品以包芯紗或與其它纖維合股出現(xiàn)。 2）耐熱性差熨燙溫度90110 ，低溫快速燙。 3）染色性好，色牢度好。 4）耐酸堿性較好。,二、差別化纖維(differential fiber) 1基本定義 通常是指在原來纖維組成的基礎(chǔ)上進(jìn)行物理或化學(xué)改性處理，使性狀上獲得一定程度改善的纖維。 2. 獲得方法 物理改性 ：改進(jìn)聚合與紡絲條件 化

33、學(xué)改性 ：共聚、接枝、交聯(lián)、溶蝕、電鍍等 表面物理化學(xué)改性 ：高能射線（射線、射線）、低溫等離子體對(duì)纖維進(jìn)行表面改性處理,3. 差別化纖維類型 （1）變形絲(textured yarn) 變形加工：一般是指通過機(jī)械作用給予長(zhǎng)絲(或纖維)二度或三度空間的卷曲變形，并用適當(dāng)?shù)姆椒?如熱定形)加以固定，使原有的長(zhǎng)絲(或纖維)獲得永久、牢固的卷曲形態(tài)。,（2）異形纖維(profile fiber) 指纖維截面形狀不是實(shí)心圓形的纖維。 一般采用非圓形孔眼噴絲板紡絲制得，或膨化粘著法、復(fù)合纖維分離法、熱塑性擠壓法和變形加工法等。 目的：改善合成纖維的手感、光澤、抗起毛起球性、蓬松性等特性,差別化纖維 異形

34、與多孔,(a)為單開孔，以增加表面積和內(nèi)凹蓄水和快速導(dǎo)水，但受壓后易于反滲水；,(b)為中空帶微孔，若微孔與中空相通，則可以形成導(dǎo)水和擴(kuò)散；,(c)為變異三葉形，大凹反射光性能優(yōu)良和減少接觸，葉頂小溝槽有利于導(dǎo)水和點(diǎn)狀接觸；,(d)為表面多坑結(jié)構(gòu)，可柔和光澤和增加表面積極蓄水點(diǎn)。可以有效地改善紡織品的光澤、手感、抗起毛起球、耐污性等。,（3）復(fù)合纖維 (composite fiber) 將兩種或兩種以上的高聚物或性能不同的同種聚合物通過一個(gè)噴絲孔紡成的纖維。 可解決纖維的永久卷曲和彈性，可通過多組分的連續(xù)覆蓋作用，提供纖維易染色、難燃、抗靜電、高吸濕等特性。,典型復(fù)合纖維的結(jié)構(gòu)示意圖 （a）（

35、b）并列型 （c）（d）皮芯型 （e）海島型 （f）（g）離裂型,（4）超細(xì)纖維 (ultra-fine fiber) 細(xì)度小于0.9dtex的纖維，可直接紡絲，如熔噴紡絲、靜電紡絲；分裂剝離法和溶解去除法等方法得到。 抗彎剛度小, 織物手感柔軟、細(xì)膩、具有良好的懸垂性、保暖性和覆蓋性，但回彈性低、膨松性差。比表面積大，吸附性和除污能力強(qiáng)。,使帶電荷的高分子溶液或熔體在靜電場(chǎng)中流動(dòng)與變形，然后經(jīng)溶劑蒸發(fā)或熔體冷卻而固化,（5）高收縮纖維 在熱或熱濕作用下的長(zhǎng)度有規(guī)律彎曲收縮或復(fù)合收縮的纖維。 收縮率20% 50%，一般纖維沸水收縮率 5% 廣泛應(yīng)用于仿毛產(chǎn)品的改性，泡縐織物、立體圖形織物、提花

36、織物、高密織物、膨體織物、人造麂皮等織物的生產(chǎn)。,（6）易染纖維： 易染色是指可用不同染料染色，且色澤鮮艷、色譜齊全、色調(diào)均勻、色牢度好、染色條件溫和(常溫、無載體)等。 易染色合成纖維主要是指滌綸的染色改性纖維，如陽離子可染改性滌綸(CDP)，常溫常壓陽離子可染滌綸(ECDP)，酸性染料可染滌綸，酸性或堿性染料可染滌綸，酸性染料可染腈綸，深色酸性可染錦綸，陽離子可染錦綸等。,（7）吸水吸濕纖維： 是指具有吸收水分并將水分向臨近纖維輸送能力的纖維。纖維吸濕性差會(huì)帶來諸如靜電、易臟等問題同時(shí)，嚴(yán)重地影響了這些纖維服裝的穿著舒適性和衛(wèi)生性。 吸水吸濕纖維主要用于功能性內(nèi)衣、運(yùn)動(dòng)服、訓(xùn)練服、運(yùn)動(dòng)襪和

37、衛(wèi)生用品等。,（8）混纖絲： 是指由幾何形態(tài)或物理性能不同的單絲組成的復(fù)絲?；炖w絲的目的在于提高合成纖維的自然感。 異形混纖絲是由截面形狀不同的單絲組成的混纖絲，在纖維之間存在空隙及毛細(xì)管結(jié)構(gòu)，可降低纖維間的摩擦因數(shù)，其織物具有良好的蓬松性、吸濕性和回彈性。 多異混纖絲是指將具有不同的線密度、截面形狀、熱收縮率、伸長(zhǎng)率、單絲粗細(xì)不勻等多種特征差異纖維的組合，目的是使之更接近天然纖維的風(fēng)格。,三、功能性纖維(functional fiber) 功能纖維是滿足某種特殊要求和用途的纖維，即纖維具有特定的物理和化學(xué)性質(zhì)。 1抗靜電(antistatic fiber） 主要指通過使用表面活性劑來提高纖維

38、表面的吸濕性。 抗靜電性依賴于使用環(huán)境濕度（40%） 2.導(dǎo)電纖維（conductive fiber ) 包括金屬纖維，金屬鍍層纖維，炭粉、金屬氧化、硫化、碘化物摻雜纖維，絡(luò)合物導(dǎo)電纖維，導(dǎo)電性樹脂涂層與復(fù)合纖維，本征導(dǎo)電高聚物纖維等,3蓄熱纖維(thermal storage fiber)和遠(yuǎn)紅外纖維(far-infrared fiber) 蓄熱纖維：將陽光轉(zhuǎn)換為遠(yuǎn)紅外線； 遠(yuǎn)紅外纖維：低溫(接近體溫)下輻射遠(yuǎn)紅外線。 4阻燃纖維(flame retardant fiber) 從提高纖維材料的熱穩(wěn)定性、改變熱分解產(chǎn)物、阻隔和稀釋氧氣、吸收或降低燃燒熱等方面著手來達(dá)到阻燃目的。 多采用磷系阻燃

39、劑,5光導(dǎo)纖維(optical fiber) 簡(jiǎn)稱光纖：石英光纖；氟化物玻璃光纖；高聚物光纖 6彈性纖維(elastic fiber) 400700的斷裂伸長(zhǎng)率，接近100%的彈性恢復(fù)能力，初始模量很低。 分為橡膠彈性纖維和聚氨酯彈性纖維。,表1- 8 氨綸性能表,7抗菌防臭纖維(anti-bacterial fiber) 8變色纖維(color change fiber) 光敏變色纖維 ，熱敏變色纖維；多用于登山、滑雪、游泳、滑冰等運(yùn)動(dòng)員以及救生、軍用隱身的著裝。 9香味纖維(perfumed fiber) 10相變纖維(phase-change fiber) 是指含有相變物質(zhì)（PCM）能起

40、到蓄熱降溫、放熱調(diào)節(jié)作用的纖維，也稱空調(diào)纖維。,四、高性能纖維(high performance fiber) 高性能纖維（HPF）主要指高強(qiáng)、高模、耐高溫和耐化學(xué)作用纖維，是高承載能力和高耐久性的功能纖維。,主要高性能纖維的基本分類與構(gòu)成,1對(duì)位和間位芳綸,對(duì)位芳綸：芳綸1414，1965年發(fā)明，1971年美國杜邦公司的商品化命名為Kevler。 纖維強(qiáng)度高、模量高、密度輕、柔性，化學(xué)性能穩(wěn)定，除無機(jī)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿外，能耐多種酸、堿及有機(jī)溶劑的侵蝕。 間位芳綸：芳綸1313，是杜邦1967年商品化的芳族聚醚胺纖維，商品名為Nomex。 芳綸1313耐熱性能好，可在260高溫下持續(xù)使用1000h。

41、阻燃性好，能耐大多數(shù)酸的作用，對(duì)堿的穩(wěn)定性好（不能與強(qiáng)堿長(zhǎng)期接觸），具有良好的抗輻射性能。,芳綸纖維的應(yīng)用領(lǐng)域示意圖,2PBO纖維 芳香族雜環(huán)高聚物，簡(jiǎn)稱聚苯并噁唑。美國空軍基地Wright 研發(fā)中心于20世紀(jì)60年代研究，美國空軍斯坦福研究所生產(chǎn)。 PBO纖維耐燃性高，熱穩(wěn)定性比芳綸纖維更高，有非常好的抗蠕變、耐化學(xué)和耐磨性能；但耐光或耐光熱復(fù)合作用的性能較差 主要用于要求既耐火和耐熱，又要高強(qiáng)高模的柔性材料的領(lǐng)域中。,3PEEK纖維 PEEK統(tǒng)稱為聚醚酮醚，半結(jié)晶的芳香族熱塑性聚合物，可以高溫熔體紡絲,玻璃化溫度143,耐濕熱性極其優(yōu)良,PEEK纖維在加壓蒸汽中7天的的強(qiáng)度保持率,4聚四氟乙烯纖維（PTFE） 是已知最為穩(wěn)定的耐化學(xué)作用和耐熱的纖維材料。分子式為（CF2-CF2）n，是化學(xué)惰性的物質(zhì),聚四氟乙