1、第四章 合成纤维,2,第二节 合成纤维,合成纤维（synthetic fiber）：由低分子物质经化学合成为高分子聚合物，再经纺丝而成的纤维。 一、合成纤维的种类 (一)按分子结构分 1、碳链合成纤维：聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维等2、杂链合成纤维：聚酰胺纤维、聚酯纤维等,(二)按纤维的纵向形态分长丝、短纤维 （三）按截面形态分异形纤维、复合纤维 （四）按加工和性能特点分普通纤维、差别化纤维、功能纤维,二、聚酰胺纤维锦纶（nylon 6，PA6，结实耐磨）大分子链上有酰胺键-(CONH)-。 1. 概况1935年，杜邦公司首次合成了聚酰胺纤维（尼龙66），并于1938年开始工业化生产。同年，德国化
2、学家PSchlack制成了尼龙6，并于1941年实现工业化生产。我国聚酰胺纤维的商品名称为锦纶。锦纶也称耐纶、尼龙、卡普隆。,5,一种单体缩聚而成，单体含有一个端氨基和一个端羧基。用单体中含有的碳原子数来命名。,锦纶6:,锦纶66:,两种单体缩聚而成，一种单体含有两个端氨基，另一种含有两个端羧基。 命名：前一数字表示二元胺的碳原子数，后一数字表示二元酸的碳原子数。,普通锦纶纵、横向形态,2. 形态,锦纶由熔体纺丝制成，截面近似圆形，纵向无特殊结构。,根据纺丝孔的形状可制成异形锦纶:,异形锦纶纵、横向形态,7,3.性质（1）密度较小，1.14 g/cm3，服装制品穿着轻便，且有良好的防水防风性能
3、。 （2）热学性质耐热性差，随温度的升高强力下降，收缩率增大。安全使用温度：低于93（PA6），低于130 （锦纶66）。,8,（3）机械性质 强伸性：强度是普通纤维中最大的，手指粗的一根丝可吊起一辆大卡车；断裂伸长率较高； 回弹性：在普通纤维中最好，拉伸3完全回复，拉伸10%回复90（涤纶67%，粘胶32）。 耐磨性：六大纶中最好（棉的10倍，羊毛的20倍），可做袜子、刷子。 初始模量：初始模量低，故手感柔软，但织物保形性差。,9,（4）耐光性耐光性差（端基对光、热、氧敏感），久晒变黄，强度下降。日晒16周后强度有光锦纶下降23，无光锦纶下降50。 有光锦纶：光泽强，发亮，长丝一般是有光的。
4、 无光锦纶：添加消光剂（二氧化钛），减少或消除过强的光泽。,10,（5）吸湿染色性因大分子链上含有亲水基团，具有中等的回潮率，（在合纤中位居第二，回潮率4.5%），染色性能好。 （6）化学性质耐碱性优良但不耐酸。,11,4、锦纶的应用服装：袜子、羽绒服面料等产业用：轮胎帘子线、鱼网、运输带。,12,三、聚酯纤维（涤纶polyester, PET）挺括不皱,（一）概况涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的中国商品名，英国的商品名为Terylene，美国商品名为Dacron。涤纶是合成纤维的一大类属和主要品种，其产量居所有化学纤维之首。涤纶的发展最快，可仿各种天然纤维。,13,普通涤纶纵、横向形态,14,
5、（二）制造1.纺丝液的制备切片（聚对苯二甲酸乙二酯）干燥加热熔融 2.纺丝和后加工 短纤维初生丝（空气固化）集束拉伸（4-4.5倍，取向度）热定形（消除内应力）卷曲切断 长丝：初生丝拉伸定形加捻（或变形）打包,15,（三）涤纶的分子结构特征聚对苯二甲酸乙二酯，涤纶,polyester,PET。 线性分子链，没有大的侧基和支链，故涤纶大分子间相互结合紧密。,16,（四）性质1、吸湿染色性分子中几乎没有亲水基团，结晶度高，因此 吸湿性差（W=0.4%）：染色困难；湿、干态性质接近；易洗快干；紧密织物穿着闷热。 2、热学性质耐热性好，150度处理1000h强度下降50，其它普通纤维200300h完全
6、破坏。,17,3、机械性质 (1)强度和伸长强度高伸长大，干湿强度相当。根据工艺条件可生产出：高强低伸型、低强高伸型、中强中伸型。 (2)弹性和耐磨性苯环的存在，使弹性好于其它合成纤维，与羊毛接近，因此织物挺括抗皱，尺寸稳定。耐磨性仅次于锦纶。,18,4、洗可穿性洗可穿性好体现在：易洗、快干、免烫。涤纶织物吸湿率性低、不易变形、弹性回复率高，因此洗可穿性好。 5、化学性质对无机酸和有机酸都较稳定，70%的硫酸处理72小时，强度基本不变。用酸处理涤棉包芯纱可制成涤棉烂花织物。耐弱碱不耐强碱。热碱使大分子水解，纤维水解由表及里，一层层剥落，用于仿丝绸加工（即碱减量处理）。,19,碱减量处理：在较高
7、的温度下利用浓碱腐蚀涤纶表面，纤维细度变细，织物重量减轻(失重2025)，光泽柔和，重量减轻，从而形成真丝绸的外观和手感的工艺过程。对氧化剂、还原剂和常用的有机溶剂稳定。 6、起毛起球现象纤维抱合力差，易从短纤维织物中抽出，摩擦成球后，因涤纶强度大而难以脱落，故织物起球现像严重。,20,7、静电现象吸湿性差，易积聚静电荷，易吸灰。 8、其他性质 燃烧性：接触火焰熔融燃烧，产生黑烟，留下黑色硬球；遇火星易熔孔。 微生物的作用：不霉不蛀。 耐光性：耐光性好，仅次于腈纶，曝晒1000小时，强力保持60%-70%。 9、密度小于棉大于羊毛，1.38g/cm3。,21,四、聚氨酯弹性纤维（氨纶）,（一）
8、概况具有优良的延伸性和弹性，又称为弹力纤维。我国的商品名为氨纶，最著名的商品名称是美国杜邦公司生产的“莱卡” 。氨纶可用于制造各种内衣、游泳衣、紧身衣、牛仔裤、运动服等。氨纶制成的服装，穿着舒适，能适应身体各部分变形的需要，并能减轻服装对身体的束缚感。,22,（二）氨纶的弹性体结构大分子中含有两种链段： 软链段：非结晶，外力作用容易变形，使纤维易被拉伸； 硬链段：结晶，刚性大，横向交联，外力作用不易变形，防止大分子滑移，赋予纤维较好的回弹性。,23,（三）氨纶的性质 （1）密度密度小，1.20-1.21g/cm3 。 （2）吸湿性较差（ W=0.8-1%）。 （3）机械性质强度最差，伸长率最大
9、（500%-800%），弹性特别好，弹性回复率90%。 （4）光学性质日光照射稍发黄，强度稍有下降。 （5）具有较好的耐酸碱性、染色性,24,（四）氨纶的应用氨纶一般以长丝的形式使用，且不单独使用，常将氨纶丝与其它纤维纺成包芯纱（2-10）后使用。 可用于制造各种内衣、游泳衣、紧身衣、牛仔裤、运动服等。,25,五、聚丙烯纤维 丙纶（propylene，PP）,1.概况丙纶是等规聚丙烯纤维的中国商品名。1955年研制成功，1957年由意大利开始工业化生产。丙纶的品种较多，有长丝、短纤维和膜裂纤维等。 2.形态结构熔体纺丝，截面呈圆形，纵向光滑无条纹。,26,3. 性质 （1）密度0.91g/cm
10、3，是最轻的纤维。 （2）吸湿性几乎不吸湿性（常见化纤中最小），有独特的芯吸能力，使织物导汗透气。 （3）热学性质熔点低，加工和使用时温度不能过高。,27,（4）机械性质强度较高，伸长较大，初始模量较高，弹性和耐磨性均好。 （5）染色染色性很差，常采用原液着色（聚丙烯切片中加入色母粒共熔） （6）化学稳定性很好；耐化学品性优；不霉不蛀。 （7）耐光性耐光性较差，暴晒强度降低（加入抗老化剂）。,28,六、聚丙烯腈纤维 腈纶（acrylic, PAN，膨松耐晒）,1.概况腈纶是聚丙烯腈纤维的中国商品名，产量仅次于涤纶和锦纶。纯粹的丙烯腈纤维，由于内部结构紧密，服用性能差，所以它是由85%以上的丙烯
11、腈和其他第二、第三单体共聚的高分子聚合物纺制的合成纤维。腈纶手感柔软、弹性好，有“合成羊毛”之称,也称奥纶、开司米纶、爱克兰。,29,2.腈纶的结构特征 （1）化学组成纯粹的聚丙烯腈结晶度高，不易染色，手感和弹性及差。因此丙烯腈在聚合时加入其它的单体。丙烯腈85%以上，称为第一单体； 第二单体5%-10%，用于改善纤维的手感和弹性（改变了内部结构），称为结构单体。 第三单体0.5%-3%，用于改善染色性能，称染色单体。,30,（2）形态结构 横向形态 湿法纺丝：不同的凝固浴截面形状不同，圆形或花生果形。 干法纺丝：花生果形。 纵向形态粗糙，似树皮状。 （3）聚集态结构大分子呈不规则的螺旋形构象
12、，且没有严格的结晶区，但有高序区与低序区之分，称之为准晶结构。(大分子横向有序，纵向无序),31,3.腈纶的性能 （1）机械性质 强度比涤纶、锦纶低，断裂伸长率则与之相当，多次拉伸后，剩余伸长率较大，尺寸稳定性差（领口等易松弛）；易起球。 （2）热学性质具有热弹性，即在热的状态下进行拉伸，再在张紧状态下进行冷却，纤维在具有较大内应力的情况下固定下来，这种纤维潜伏着受热后的收缩性。利用这一性质可生产腈纶膨体纱。,32,（3）燃烧性燃烧时没有熔融粘流（因熔融前已分解）。不会产生熔孔现象。 （4）吸湿染色性吸湿性较差（w=1.2%-2%）,易积聚静电；因加入了第二、第三单体染色性较好。 （5）耐晒性
13、六大纶中最好，因吸收紫外光转变为热能。 （6）化学性质耐酸也耐碱。 （7）其他性质不怕虫蛀和霉烂。,33,4.腈纶的应用腈纶蓬松柔软，质轻，保暖，易洗易干，不怕虫蛀和霉烂，适于编织毛衣、腈纶毛毯，也可加工成人造毛皮等。 腈纶耐晒性很高，适于制作室外用织物。但耐磨性、耐碱性差，洗涤时不要用力搓洗，不要用碱性太强的肥皂或洗涤剂。,34,七、聚乙烯醇缩甲醛纤维 维纶（ vinylon, PVA）,1.概况维纶是聚乙烯醇纤维的中国商品名，日本和朝鲜称为“维尼龙”。未经处理的聚乙烯醇纤维溶于水，用甲醛或硫酸钛处理后可提高其耐热水性。维纶于1940年6月进行工业化生产，产品以短纤维为主，也有少量可溶性长丝
14、。维纶在性能上与棉花相似，有合成棉花之称。,35,2、结构 湿法纺丝的维纶成皮芯层结构，皮层紧密芯层有空隙； 横截面为腰圆形；纵面形态1-2根沟槽。,维纶纵、横向形态,36,3.性质 （1）吸湿性合成纤维中最好（W=5.0%）。 （2）机械性质强伸性比棉好，但差于其他合成纤维，耐磨性较好，50/50棉/维混纺织物强度比纯棉的高60，耐磨性可提高100。 （3）热学性质耐干热而不耐湿热（收缩）。耐热水性差，115以上收缩变形，煮沸34小时，织物变形或部分溶解。（耐湿热性能和缩醛化的程度有关）,37,（4）染色性染色性差，色泽不鲜艳，因纤维皮层结构紧密，影响染料向纤维内部的扩散。 （5）化学稳定性
15、较好，较耐碱不耐强酸；耐腐蚀，不怕霉蛀。长期放于海水或土中均无影响，棉浸渍海水中20天，强力消失，维纶仅损失12。 （6）耐日晒性能较好，棉和维纶织物同晒6个月，棉强力下降48，维纶强力下降23。,38,（7）保暖性热传导系数低，保暖性较好。可溶性维纶：不缩醛化的聚乙烯醇纤维可溶于温水，称可溶性维纶。可用于纺制超细纱线（与普通纤维混纺成纱后将维纶溶解掉）,39,八、聚氯乙烯纤维（Polyvinyl cholride,PVC）,1.概况氯纶是聚氯乙烯纤维在我国的商品名称。氯纶的原料丰富，生产流程短，是合成纤维中生产成本最低的一种。 氯纶短纤维可以制成棉絮、毛线及针织内衣裤等，由于氯纶的保暖性非常
16、好，织物经摩擦后容易产生静电，用其做成内衣对患有风湿性关节炎的人有一定的辅助治疗作用。此外，氯纶可以加工成具有各种特殊用途的阻燃纺织品，如沙发布、安全性帐篷等。,40,2.性质 （1）形态纵面平滑或有12根沟槽，截面接近圆形。（2）燃烧性能 具有难燃性，常见纤维中最难燃烧（含大量氯原子），离开明火后会立刻熄灭。 （3）强伸性 强度接近棉，断裂伸长大于棉，弹性比棉好，耐磨性也强于棉,但在合成纤维中属较差者。,41,（4）吸湿性和染色性 几乎不吸湿，染色困难,常用原液着色。（5）化学稳定性 耐酸碱、氧化剂和还原剂的性能极佳。（6）保暖性、耐热性等 保暖性比棉、羊毛好，易产生静电，且耐热性能差，适宜的使用温度为4050。,
