第二章纺织纤维剖析优秀PPT.ppt

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1、其次章其次章 纺织纤维纺织纤维2.1 合成纤维合成纤维2.2 纤维素纤维纤维素纤维2.3 蛋白质纤维蛋白质纤维第一第一节 合成合成纤维合成纤维概述（合成纤维概述（成纤聚合物的基本特征、纺丝方法成纤聚合物的基本特征、纺丝方法）聚酯纤维（聚酯纤维（涤纶涤纶）聚酰胺纤维（聚酰胺纤维（锦纶锦纶）聚丙烯腈纤维（聚丙烯腈纤维（腈纶腈纶）聚丙烯纤维（聚丙烯纤维（丙纶丙纶）聚氨酯弹性纤维（聚氨酯弹性纤维（氨纶氨纶）聚乙烯醇缩醛纤维（聚乙烯醇缩醛纤维（维纶维纶）聚氯乙烯纤维（聚氯乙烯纤维（氯纶氯纶）高性能纤维（高性能纤维（碳纤维、芳纶、碳纤维、芳纶、维克特纶、氟纶维克特纶、氟纶等）合成合成结构结构性质性质应用应

2、用改性改性一、一、合成纤维概述合成纤维概述化学化学纤维可分可分为再生再生纤维和合成和合成纤维两大两大类再生再生纤维是用自然高分子化合物是用自然高分子化合物纤维素或蛋白素或蛋白质为原料原料经化学化学处理和机械加工而制得的理和机械加工而制得的纤维。合成合成纤维是以有机化合物是以有机化合物为原料，原料，经一系列的化学一系列的化学反反应合成合成为高分子化合物，再高分子化合物，再经纺丝后加工而制得后加工而制得的的纤维。合成合成纤维分分为长丝、短、短纤维、强力力丝。（一）成（一）成纤聚合物的基本特征聚合物的基本特征1.主主链链分子分子结结构：大分子构：大分子链链一般是一般是线线形的或支化度很低，没有形的或

3、支化度很低，没有浩大浩大侧侧基的聚合物。大分子基的聚合物。大分子链链在在纤维轴纤维轴向形成有序排列，增向形成有序排列，增加大分子加大分子间间作用力，作用力，能形成能形成纤维纤维内部的晶区，有内部的晶区，有较较好的物理好的物理机械性能。机械性能。成纤聚合物成纤聚合物：指能通过机械加工而制成纤维的聚合物。：指能通过机械加工而制成纤维的聚合物。成纤聚合物应具有下列成纤聚合物应具有下列基本特征基本特征：2.侧链结构：大分子中含有极性基团侧链结构：大分子中含有极性基团。全部的自然纤维和大多数成纤聚合物的分子都含有极性基团。全部的自然纤维和大多数成纤聚合物的分子都含有极性基团。w分子间作用力大，简洁结晶、

4、强度大分子间作用力大，简洁结晶、强度大Why?w影响溶解性、吸湿性、热性能、染色性影响溶解性、吸湿性、热性能、染色性聚丙烯聚丙烯聚乙烯聚乙烯4.适当高的分子量和较窄的分子量分布适当高的分子量和较窄的分子量分布。分子量过低，不能成分子量过低，不能成纤或成纤后物理机械维能很差；但过高时，使熔体或溶液粘纤或成纤后物理机械维能很差；但过高时，使熔体或溶液粘度太高，导致纺丝困难。分子量分布不能太宽度太高，导致纺丝困难。分子量分布不能太宽。3.能形成半结晶结构。能形成半结晶结构。部分晶区的存在使纤维具有确定的强度和模量，而部分非晶区部分晶区的存在使纤维具有确定的强度和模量，而部分非晶区的存在使纤维具有确定

5、的弹性、耐疲惫性和染色性。的存在使纤维具有确定的弹性、耐疲惫性和染色性。聚合物的半结晶结构聚合物的半结晶结构(包括结晶度、取向度等包括结晶度、取向度等)对纤维强度的影对纤维强度的影响比分子量的影响要大得多。响比分子量的影响要大得多。（二）聚合物的（二）聚合物的纺丝方法方法干法纺丝干法纺丝湿法纺丝：湿法纺丝：熔点相近或高于热分解温度或熔点相近或高于热分解温度或 不能熔融的高聚物不能熔融的高聚物熔体纺丝熔体纺丝：熔点低于热分解温度的高聚物熔点低于热分解温度的高聚物 溶液纺丝溶液纺丝熔体法熔体法纺丝装置装置 1螺杆螺杆挤出机出机 2喷丝板板 3吹吹风窗窗4纺丝甬道甬道 5给油油盘 6导丝盘 7卷卷绕

6、装置装置 凡能熔融或转变成粘流态而不凡能熔融或转变成粘流态而不发生显著分解的成纤聚合物都发生显著分解的成纤聚合物都可接受熔体纺丝。可接受熔体纺丝。干脆纺丝法、切片纺丝干脆纺丝法、切片纺丝熔体纺丝不用溶剂，工艺简洁，熔体纺丝不用溶剂，工艺简洁，成本低，而且纺丝速度快，高成本低，而且纺丝速度快，高达几千达几千mmin，生产实力大。，生产实力大。1熔体纺丝熔体纺丝 杂链高聚物杂链高聚物：聚酯、聚酰胺：聚酯、聚酰胺聚烯烃聚烯烃：聚丙烯：聚丙烯2、湿法、湿法纺丝湿法湿法纺丝的成形的成形过程比程比较困困难，纺丝速度受溶速度受溶剂和凝固和凝固剂双双扩散速度，散速度，以及凝固液浴以及凝固液浴对流体的流体的阻力

7、等因素的限制，因阻力等因素的限制，因此湿法此湿法纺丝速度比熔体速度比熔体法法纺丝速度低得多，一速度低得多，一般般约为1060m/min。接受湿法接受湿法纺丝时，必需，必需配配备凝固浴的配制、循凝固浴的配制、循环及回收及回收设备。ll纺丝液纺丝液 2 2导丝辊导丝辊3 3导丝漏斗导丝漏斗 4 4丝饼丝饼 5 5纺丝罐纺丝罐6 6纺丝浴纺丝浴 7 7喷丝头喷丝头纺丝溶液的溶剂必需能很好地纺丝溶液的溶剂必需能很好地溶解成纤高聚物，形成真溶液。溶解成纤高聚物，形成真溶液。3、干法、干法纺丝利用利用热空气使空气使细流中的溶流中的溶 剂挥发掉而凝固成掉而凝固成纤维。1 1纺丝液纺丝液 2 2喷丝头喷丝头3

8、 3卷绕简管卷绕简管4 4热空气入口热空气入口5 5热空气出口热空气出口前段过程同湿法纺丝前段过程同湿法纺丝后段过程同熔体纺丝后段过程同熔体纺丝膜裂解法膜裂解法几种非几种非圆形形喷丝孔形孔形态及相及相应纤维横截面形横截面形态复合复合纤维的几种主要形的几种主要形态形形变变玻璃态玻璃态柔韧态柔韧态粘流态粘流态TgTs Tm 为为晶化温度晶化温度：由结晶态由结晶态向粘流态转变的温度。向粘流态转变的温度。Tm软化态软化态（三）（三）成纤聚合物的力学状态成纤聚合物的力学状态 Ts为为软化温度软化温度：由非晶区由非晶区的高弹态向粘流态转变的温的高弹态向粘流态转变的温度。度。二、聚酯纤维二、聚酯纤维聚聚酯纤

9、维：是指大分子：是指大分子链通通过酯键(CO-O-)连接起来接起来 的一的一类合成合成纤维。主要主要为涤纶（Dacron）：聚：聚对苯二甲酸乙二（醇）苯二甲酸乙二（醇）酯 n为80150，分子量，分子量为18000-25000左右左右 相相对分子分子质量分布指数（量分布指数（d2）（一）聚对苯二甲酸乙二酯的合成（一）聚对苯二甲酸乙二酯的合成 a 酯交换法酯交换法(EG)O C H2CH2COOOCH2CH2OHHn nOCH2CH2OHOOCO CH2C H2OCHOC聚对苯二甲酸乙二（醇）酯聚对苯二甲酸乙二（醇）酯对苯二甲酸双羟乙酯对苯二甲酸双羟乙酯(对苯二甲酸乙二酯，对苯二甲酸乙二酯，BH

10、ET)（一）聚对苯二甲酸乙二酯的合成（一）聚对苯二甲酸乙二酯的合成 a 酯交交换法法 (TPA)(DMT)对苯二甲酸双苯二甲酸双羟乙乙酯(对苯二甲酸乙二苯二甲酸乙二酯)O C H2CH2COOOCH2CH2OHHn nOCH2CH2OHOOCO CH2C H2OCHOCC O OHHOOCCH3OH+2H2SO4OOCCH3OCOCH3+H2O(EG)聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯b 干脆干脆酯酯化法化法c 环环氧乙氧乙烷烷加成加成酯酯化化缩缩聚法是用聚法是用EO代替代替EG，干脆，干脆与与TPA进进行加成行加成酯酯化。化。酯酯交交换缩换缩聚法生聚法生产产技技术术最成熟最成熟 干脆干

11、脆酯酯化化缩缩聚法工聚法工艺过艺过程程简洁简洁，但必需接受高，但必需接受高纯纯度度的的TPA（二）聚对苯二甲酸乙二酯的结构（二）聚对苯二甲酸乙二酯的结构含有含有刚性基因性基因()柔性基柔性基团（CH2-CH2-）分子分子链中中酯基基(CO-O-)(极性很弱，属疏水性极性很弱，属疏水性纤维)。酯基与苯基与苯环间形成形成共共轭体系体系，成，成为刚性基性基团的整体，的整体，稳定性好。定性好。大分子大分子为线型分子，没有大的型分子，没有大的侧基和支基和支链分子分子链沿沿纤维轴拉伸拉伸方向平行排列、方向平行排列、紧密堆砌，形成密堆砌，形成结晶。晶。顺式顺式构象：构象：非晶非晶态态反式反式构象：构象：结晶

12、结晶态态 （三）涤纶的性能和用途（三）涤纶的性能和用途1、物理性能、物理性能（1）断裂断裂强强度和断裂伸度和断裂伸长长（断裂（断裂强强力、断裂力、断裂强强度、断裂伸度、断裂伸长长）纤纤度度(旦旦)：9000m长长的的纤维纤维所含有的重量。所含有的重量。断裂断裂强强力力(gf)：纤维纤维断裂断裂时时所能承受的最大所能承受的最大负负荷。荷。断裂伸断裂伸长长(%)：纤维纤维断裂断裂时时的的长长度比原来度比原来长长度增加的百分数。度增加的百分数。强度高（结晶度、取向度高强度高（结晶度、取向度高）干湿态强度完全相等干湿态强度完全相等聚酯纤维弹性好，挺爽（因为有很多苯环，分子不易旋转，聚酯纤维弹性好，挺爽

13、（因为有很多苯环，分子不易旋转，能马上回复变形能马上回复变形；涤纶两相结构的存在。；涤纶两相结构的存在。P28）聚酯纤维的耐磨性好，仅次于聚酰胺纤维（因为强度、延长聚酯纤维的耐磨性好，仅次于聚酰胺纤维（因为强度、延长度、弹性都好度、弹性都好）耐冲击性好耐冲击性好 (2)吸湿性能吸湿性能 涤纶的吸湿性在合成纤维中较差，公定回潮率仅为0.4%。在相对湿度为 95%的条件下，最高吸湿率为 0.7%。因为大分子链中不含亲水性基团，且涤纶的结晶 度高。织物易洗快干，简洁积聚静电而吸附灰尘。(3)密度密度：由于分子：由于分子链紧链紧密密敛敛集，集，结结晶度和取向度高，晶度和取向度高，密度最大。密度最大。平

14、均密度平均密度为为1.36g/cm3 (4)起毛起球起毛起球 一是聚一是聚酯纤维圆酯纤维圆滑、光滑，很滑、光滑，很简洁简洁从从纺纺好的好的纱线纱线中滑出，中滑出，经经摩擦后摩擦后纤维纤维相互相互缠结缠结而成球。而成球。二是聚二是聚酯纤维简洁产酯纤维简洁产生静生静电电，吸附灰，吸附灰尘污尘污物附着在球粒物附着在球粒上，更助上，更助长长了起球。了起球。三是聚三是聚酯纤维酯纤维强强度高，起毛起球后的球粒不度高，起毛起球后的球粒不简洁简洁从从织织物物上断裂脱落。上断裂脱落。加强烧毛、热定型，进行树脂整理加强烧毛、热定型，进行树脂整理(5)电性能电性能：易产生静电：易产生静电 涤纶的比电阻在涤纶的比电阻

15、在 1014cm 以上，摩擦电压在以上，摩擦电压在 1000V 以上，半以上，半衰期可达数小时。衰期可达数小时。需用抗静电剂来消去静电需用抗静电剂来消去静电（6）涤纶的的热性性质 A 涤纶涤纶的的热热性能常数：性能常数：Tm=265 Tg=67-81 Ts=238-240 (Ts为软为软化温度化温度)合成合成纤维纤维中，中，涤纶涤纶的耐的耐热热性最好性最好。可在。可在-70170之之间间运用运用 B 涤纶涤纶的的热热收收缩缩和和热热定型定型 热热收收缩缩:热处热处理理过过程中程中发发生的明生的明显显收收缩现缩现象象 热收缩现象热收缩现象100热空气，热空气，30min，收缩，收缩8%100沸水

16、中，沸水中，5min，收缩，收缩14%130-135热空气，热空气，5min，收缩，收缩14%，达到稳定长度，达到稳定长度纤维热收收缩分分为两个两个阶段：段：（1）无定形区分子）无定形区分子链的解取向，的解取向，纤维快速收快速收缩。（2）当）当纤维明明显收收缩后，分子后，分子链卷卷缩而而发生折叠生折叠结晶。晶。涤纶纤维在出厂前确定要在出厂前确定要热定型，消退定型，消退纤维的内的内应力，力，使使织物有物有较好的形好的形态稳定性。定性。热收缩现象的缘由热收缩现象的缘由：强制拉伸定向，松弛时间强制拉伸定向，松弛时间 成纤时间，内部应力不匀成纤时间，内部应力不匀整整，聚集态结构不稳定，加热到，聚集态结

17、构不稳定，加热到 Tg以上，链段运动以上，链段运动调整结构。调整结构。热定型：在确定张力和温度下，使纤维或织物加热热定型：在确定张力和温度下，使纤维或织物加热 确定时间的过程。确定时间的过程。2、聚、聚酯纤维的化学性的化学性质酯键是唯一的反是唯一的反应性基性基团，可以被酸碱等催化水解，可以被酸碱等催化水解 有有较高的高的结晶度和定向度，因此，化学晶度和定向度，因此，化学试剂不易不易扩散散入内，所以仍有相当好的化学入内，所以仍有相当好的化学稳定性定性热裂解（热氧化裂解）热裂解（热氧化裂解）酸酸碱碱氨氨氧化剂氧化剂 还原剂还原剂染色性染色性化学改性化学改性 热裂解裂解过程程热氧化裂解氧化裂解：氧存

18、在：氧存在时，分子中乙二醇基部分形成，分子中乙二醇基部分形成过氧化物，氧化物，加快分解，使加快分解，使酯基断裂基断裂。水解也能使酯键断裂水解也能使酯键断裂 水解、热裂解、热氧化裂解的异同：水解、热裂解、热氧化裂解的异同：相同点：均为酯键断裂，使相同点：均为酯键断裂，使-COOH含量增加，依据酸性增加，含量增加，依据酸性增加，可推断损伤程度。可推断损伤程度。不同点不同点：不同温度下，三者反应速度相差很大。：不同温度下，三者反应速度相差很大。室温下，均不明显。室温下，均不明显。50-100，水解、热裂解和热氧化裂解；，水解、热裂解和热氧化裂解；100-120，V水解水解=10000V热裂解热裂解=

19、5000V热氧化裂解热氧化裂解 高温下，热氧化裂解高温下，热氧化裂解水解水解热裂解热裂解（1）热裂解和热氧化裂解）热裂解和热氧化裂解（2）酸）酸对聚聚酯纤维的作用的作用涤纶耐酸性耐酸性较好，反好，反应方程式：方程式：耐硫酸，耐硫酸，盐酸酸损坏的坏的织物在干燥后物在干燥后发脆。脆。(3)碱对聚酯纤维的作用碱对聚酯纤维的作用耐碱性稍差，发生水解。耐碱性稍差，发生水解。碱减量加工碱减量加工：烧碱对涤纶的损伤：烧碱对涤纶的损伤是由表及里，逐步进行的，使纤是由表及里，逐步进行的，使纤维直径变细，重量减轻。维直径变细，重量减轻。有有“剥剥皮皮”现象，也成为聚酯纤维的剥现象，也成为聚酯纤维的剥皮反应。高浓度

20、短时间处理，损皮反应。高浓度短时间处理，损伤较小。伤较小。(4)氨氨对聚聚酯纤维的作用的作用 发生氨解发生氨解氨解可以深化到纤维内部，使纤维无定形区和晶区氨解可以深化到纤维内部，使纤维无定形区和晶区表面分子中酯键同时受到作用，遭到破坏，纤维强表面分子中酯键同时受到作用，遭到破坏，纤维强力下降力下降。涤纶对氧化氧化剂、还原原剂比比较稳定定由于氧化裂解，由于氧化裂解，产生老化生老化(5)氧化剂、还原剂对聚酯纤维的作用氧化剂、还原剂对聚酯纤维的作用 染色较困难，一般染料不易着色。染色较困难，一般染料不易着色。涤纶为疏水性纤维，结构紧密，除端羟基外无强极涤纶为疏水性纤维，结构紧密，除端羟基外无强极性基

21、团，吸湿性差。性基团，吸湿性差。常用分散染料染色，并需在高温、高压或膨化剂的帮常用分散染料染色，并需在高温、高压或膨化剂的帮助下进行。助下进行。要求染料分子结构简洁、体积较小。要求染料分子结构简洁、体积较小。高温染色法、载体染色法。高温染色法、载体染色法。(6)染色性染色性碱减量碱减量处理理 易染改性：易染改性：单体体对苯二甲酸改用苯二甲酸改用间苯二甲酸苯二甲酸 仿真仿真丝改性改性(变更二元醇更二元醇)：引引进醚键代替部分代替部分酯键，增加分子，增加分子链的柔的柔顺性。性。PBT(变更二元醇更二元醇)：丁二醇代替：丁二醇代替PET的乙二醇制的乙二醇制备的聚的聚酯纤维，具有，具有优越的回越的回弹

22、性，手感松性，手感松软，染色明，染色明丽。对羟基苯甲酸对羟基苯甲酸环氧乙烷环氧乙烷（6）对于涤纶的化学改性）对于涤纶的化学改性三、聚酰胺纤维三、聚酰胺纤维聚聚酰胺胺纤维（nylon）：是指大分子）：是指大分子链通通过酰胺胺键（CO-NH-）连接起来的一接起来的一类合成合成纤维。锦纶锦纶锦纶锦纶6 6锦纶锦纶6666锦纶锦纶9 9锦纶锦纶1111（一）聚（一）聚酰胺胺6和和66的合成的合成由己由己内酰胺内酰胺作原料水解开环聚合得到的，其通式为：作原料水解开环聚合得到的，其通式为：H NH(CH2)xCOn OH1、聚酰胺、聚酰胺6的合成的合成氨基己酸氨基己酸加聚加聚加聚加聚聚合体聚合体进入平衡入

23、平衡阶段，同段，同时发生生链交交换、缩聚和水解聚和水解等反等反应，使分子量重新分布，使分子量重新分布。最。最终依据反依据反应条件而条件而达到确定的达到确定的动态平衡，不能完全平衡，不能完全变成聚合物。成聚合物。聚己内聚己内酰胺的分子量胺的分子量为1600022000。一般接受抽真空的方法或将聚合体制成切片用一般接受抽真空的方法或将聚合体制成切片用热水萃水萃取的方法除去小分子（取的方法除去小分子（单体、低聚物，体、低聚物，约为10左右左右）。）。是由二元胺和二元酸是由二元胺和二元酸缩聚而成的，其通式聚而成的，其通式为：H NH(CH2)xNHCO(CH2)yCO n OH先制得己二酸与己二胺的中

24、性先制得己二酸与己二胺的中性盐(66盐)聚聚酰胺胺66的分子量的分子量为2000030000。不不须要脱小分子（小于要脱小分子（小于1）2、聚酰胺、聚酰胺66的合成的合成（二）聚酰胺的结构（二）聚酰胺的结构聚聚酰胺是没有浩大胺是没有浩大侧链的的线形高分子。形高分子。大分子由大分子由-(CH2)n-短短链通通过酰胺胺键连接而成，接而成，C-C单键易内旋易内旋转，使大分子，使大分子链柔柔顺性性较好。好。大分子呈平面大分子呈平面锯齿状，状，酰胺胺键之之间简洁形成形成氢键，分之，分之间作作用力大，用力大，简洁取向和取向和结晶。晶。分子内的分子内的羰基和基和亚氨基也易形成氨基也易形成氢键，分子，分子结构

25、构规整整紧密，密，形成形成结晶晶酰胺胺键易易发生酸碱性和高温水解。生酸碱性和高温水解。1、锦纶的化学结构、锦纶的化学结构2、锦纶的形态结构、锦纶的形态结构 熔融纺丝得到横截面为圆形熔融纺丝得到横截面为圆形，简洁形成皮芯层结构。？，简洁形成皮芯层结构。？缘由：锦纶玻璃化转变温度低，缘由：锦纶玻璃化转变温度低，50，在冷却固化和牵伸，在冷却固化和牵伸时，大分子链段冻结速度较慢，外层纤维先固化，取向度高，时，大分子链段冻结速度较慢，外层纤维先固化，取向度高，结晶度低，形成皮层；而内层纤维固化速度慢，取向度低，结结晶度低，形成皮层；而内层纤维固化速度慢，取向度低，结晶度高，形成芯层。晶度高，形成芯层。

26、分子分子间可通可通过C=O和和-NH-（亚胺基）形成大量的胺基）形成大量的氢键。聚酰胺聚酰胺66 聚酰胺聚酰胺6晶区的分子链构象晶区的分子链构象3、锦纶的聚集态结构、锦纶的聚集态结构（二）聚（二）聚酰胺的胺的结构构锦纶锦纶6：由于单体两端基团不同，使分子具有方向性，：由于单体两端基团不同，使分子具有方向性，逆平行排列时所形成的氢键数目是顺平行排列时所形成氢键数逆平行排列时所形成的氢键数目是顺平行排列时所形成氢键数目的两倍。目的两倍。w锦纶锦纶66，由于单体两端基团相同，使分子没有方向性。，由于单体两端基团相同，使分子没有方向性。不论分子间怎样排列，都能最大限度形成氢键。不论分子间怎样排列，都能

27、最大限度形成氢键。w因此锦纶因此锦纶66中氢键数目比锦纶中氢键数目比锦纶6中多，锦纶中多，锦纶66大分子间大分子间作用力大于锦纶作用力大于锦纶6的大分子间作用力。的大分子间作用力。（三）聚酰胺纤维的性能和用途（三）聚酰胺纤维的性能和用途(1)密度密度:大分子大分子链中中亚甲基多，密度甲基多，密度较小，小，1.041.14 g/cm3(2)吸湿性吸湿性:吸湿性吸湿性较高，高，仅次于次于维纶 锦纶66 3.55.0 1、聚酰胺纤维的物理性质、聚酰胺纤维的物理性质(3)机械性能机械性能:断裂强度和断裂伸长断裂强度和断裂伸长:高。结晶度和取向度比较高高。结晶度和取向度比较高，分子间，分子间作用力大。作

28、用力大。受外力易变形受外力易变形,强力、耐磨性好强力、耐磨性好 回弹率回弹率:伸长伸长10的回弹率达到的回弹率达到99，高。，高。挺刮性差挺刮性差。耐磨性耐磨性:聚酰胺纤维的耐磨性最好。聚酰胺纤维的耐磨性最好。聚酰胺聚酰胺6纤维比聚酰胺纤维比聚酰胺66纤维性能（强力、耐磨性、熔点）纤维性能（强力、耐磨性、熔点）差一些。差一些。(4)电性能电性能:电导率很低电导率很低,随着湿度的增加导电性能提高。随着湿度的增加导电性能提高。(5)锦纶的的热性性质锦纶的耐热性不好，当温度上升时，锦纶的耐热性不好，当温度上升时，强度和延长度均降低，收缩率增加。强度和延长度均降低，收缩率增加。锦纶锦纶6锦纶锦纶66涤

29、纶涤纶Tg()35-5047-5067-81Ts()170-180235238-240Tm()215-220250-265255-2602、聚、聚酰胺胺纤维的化学性的化学性质（1）酸、碱）酸、碱对聚聚酰胺胺纤维的作用的作用酰胺胺键的水解在通常状况下的水解在通常状况下进行很慢。行很慢。锦纶的耐碱性比的耐碱性比较好好,50%NaOH溶液几乎没有影响。溶液几乎没有影响。锦纶对酸的作用酸的作用较为敏感，敏感，7HCl、20H2SO4，10HNO3缓慢水解。慢水解。（2）氧化剂）氧化剂对聚酰胺纤维的作用对聚酰胺纤维的作用锦纶的耐氧化性较差，可被如锦纶的耐氧化性较差，可被如KMnO4、H2O2、NaClO

30、（次）等（次）等氧化剂破坏。氧化剂破坏。可接受可接受NaClO2（亚）或过醋酸进行漂白。（亚）或过醋酸进行漂白。分散性染料分散性染料;酸性染料酸性染料:氨端基接受质子成为阳离子氨端基接受质子成为阳离子阳离子染料：羧端基可失去质子成为阴离子阳离子染料：羧端基可失去质子成为阴离子(水洗和耐晒牢度差水洗和耐晒牢度差)（3）染色性较好）染色性较好高温下，高温下，纤维发生裂解，即生裂解，即 加加热分解分解：与端与端-NH2缩合，生成黄色吡咯合，生成黄色吡咯结构构 光和氧光和氧（4）热裂解）热裂解链长变短；短；-COOH下降，下降，-NH2增加；增加；吡咯吡咯结构构导致泛黄。致泛黄。热降解结果热降解结果：

31、锦纶锦纶66比锦纶比锦纶6耐热，允许运用温度分别为耐热，允许运用温度分别为135和和93。加入热稳定剂加入热稳定剂(如三溴化磷如三溴化磷)，提高其耐热性能。，提高其耐热性能。为什么锦纶为什么锦纶6与锦纶与锦纶66软化温度和熔点相差近软化温度和熔点相差近50？用芳香环或脂肪环取代脂肪链，提高聚酰胺纤维用芳香环或脂肪环取代脂肪链，提高聚酰胺纤维的热稳定的热稳定。如脂环族聚酰胺纤维。如脂环族聚酰胺纤维(奎阿钠奎阿钠)（5）耐光性）耐光性较差差聚聚酰胺胺纤维的的 酰胺胺键光敏感光敏感,泛黄泛黄,吡咯吡咯类杂环 3 3、聚酰胺纤维的改性、聚酰胺纤维的改性 （1）变更二元酸或者二元胺更二元酸或者二元胺（2

32、）交）交联和接技和接技提高其熔点、耐提高其熔点、耐热性、防性、防缩、防、防皱和吸温性等。和吸温性等。可以利用甲可以利用甲醛进行交行交联。（。（亚氨基和氨基端基）氨基和氨基端基）羟甲基衍生物、二异甲基衍生物、二异氰酸酸酯、三聚、三聚氯氰酸等交酸等交联。引引进二硫二硫键，制造卷曲，制造卷曲纤维。接枝：接枝：环氧乙氧乙烷、丙、丙烯酸。酸。环氧乙氧乙烷接枝聚合后，使接枝聚合后，使纤维具有很好的具有很好的柔柔韧性和性和亲水性水性。优点：强度高、弹性好、密度小、耐磨性、耐疲惫性优点：强度高、弹性好、密度小、耐磨性、耐疲惫性 好、耐微生物作用。好、耐微生物作用。缺点：易变形、耐光性、耐热性、抗静电性较差等。

33、缺点：易变形、耐光性、耐热性、抗静电性较差等。4、用途各种机各种机织、针织品，工品，工业用途广泛。用途广泛。锦纶的的弹性高、耐磨性好，最适宜于袜性高、耐磨性好，最适宜于袜类制品的生制品的生产。四、聚丙烯腈纤维四、聚丙烯腈纤维聚丙聚丙烯腈纤维(腈纶PAN)：是由以丙是由以丙烯腈为主体的共聚物主体的共聚物纺得的得的纤维。CH2=CH (CH2-CH)n|CN CN共聚丙共聚丙烯腈纤维：是指由是指由丙丙烯腈重量占重量占85以上以上的共聚物的共聚物制得的一制得的一类碳碳链纤维，其他的乙，其他的乙烯基系共聚基系共聚单体的重量不超体的重量不超过15。第一单体：丙烯腈，第一单体：丙烯腈，(CH2-CHCN)

34、85%其次单体其次单体：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或醋酸乙烯酯等：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或醋酸乙烯酯等 5-10%作用：减弱聚丙烯腈大分子间的作用力，提高纤维的柔顺性。作用：减弱聚丙烯腈大分子间的作用力，提高纤维的柔顺性。第三单体第三单体：具有亲染料基团：具有亲染料基团 1-3%作用：改善纤维的染色性能，使离子型染料能对纤维染色。作用：改善纤维的染色性能，使离子型染料能对纤维染色。共聚丙共聚丙烯腈纤维的商品名和化学的商品名和化学组分分 商商 品品 名名 称称化化 学学 组组 分分腈纶腈纶、考旦、考旦尔尔腈纶腈纶腈纶腈纶、爱爱克斯克斯纶纶DKDK奥奥纶纶4242奥奥纶纶8181阿克利阿克利纶

35、纶开士米开士米纶纶特拉特拉纶纶阿克利阿克利别别尔尔丙丙烯腈烯腈、丙、丙烯烯酸甲酸甲酯酯、衣康酸、衣康酸钠盐钠盐丙丙烯腈烯腈、丙、丙烯烯酸甲酸甲酯酯、丙、丙烯烯磺酸磺酸钠钠丙丙烯腈烯腈、丙、丙烯烯酸甲酸甲酯酯、甲基丙、甲基丙烯烯磺酸磺酸钠钠丙丙烯腈烯腈、丙、丙烯烯酸甲酸甲酯酯、苯乙、苯乙烯烯磺酸磺酸钠钠丙丙烯腈烯腈丙丙烯腈烯腈、醋酸乙、醋酸乙烯酯烯酯、乙、乙烯烯吡吡啶啶丙丙烯腈烯腈、丙、丙烯烯酸甲酸甲酯酯、甲基丙、甲基丙烯烯磺酸磺酸钠钠丙丙烯腈烯腈、甲基丙、甲基丙烯烯酸甲酸甲酯酯、甲基丙、甲基丙烯烯磺磺酸酸钠钠丙丙烯腈烯腈、甲基丙、甲基丙烯烯酸甲酸甲酯酯、酸性第三、酸性第三单单体体（一）丙烯腈共

36、聚物的合成（一）丙烯腈共聚物的合成1、第一、第一单体的合成：丙体的合成：丙烯氨氧化法氨氧化法 丙丙烯在氨、空气与水的存在下，用在氨、空气与水的存在下，用钼酸酸铋与与锑酸双酸双氧氧铀作催化作催化剂，在沸，在沸腾床上于温度床上于温度为 450、压力力为 150kPa下反下反应：丙烯腈共聚物合成机理丙烯腈共聚物合成机理：丙烯腈的聚合反应系丙烯腈的聚合反应系自由自由基链式反应。基链式反应。引发剂引发剂：偶氮二异丁腈：偶氮二异丁腈 2、共聚物的合成、共聚物的合成第三单体为丙烯磺酸钠第三单体为丙烯磺酸钠第三单体为第三单体为甲基丙烯磺酸钠甲基丙烯磺酸钠第三单体为第三单体为2乙烯基吡啶乙烯基吡啶 其次单体其次

37、单体第一单体第一单体（二）丙烯腈共聚物的结构（二）丙烯腈共聚物的结构类氢键类氢键：氰基强极性使氰基所连接的：氰基强极性使氰基所连接的C原子的原子的H-C键极化，因键极化，因而形成强的类氢键作用。而形成强的类氢键作用。HCNCNCN氢键氢键偶极键偶极键聚丙稀腈具有较大刚性（聚丙稀腈具有较大刚性（Tg=104）难于溶解，难于染色，纤）难于溶解，难于染色，纤维很脆。维很脆。三类单体组成的共聚物的三类单体组成的共聚物的Tg为为85,柔性增大。柔性增大。聚丙烯腈的超分子结构聚丙烯腈的超分子结构腈纶大分子大分子为侧向二向二维有序有序（分子（分子链间排列排列紧密，密，-CN极性相极性相反而相吸）而反而相吸）

38、而纵向无序向无序（一条大分子（一条大分子链内，内，-CN极性相同而相极性相同而相斥）的斥）的结构，又称构，又称为准晶准晶态结构构,用用侧序度序度的概念来描述的概念来描述。侧序度序度:超分子超分子结构中大分子排列的构中大分子排列的规整度。整度。高高侧序度、中序度、中侧序度和低序度和低侧序度序度 聚丙聚丙烯腈分子分子链的构象不是像的构象不是像 聚乙聚乙烯那那样的平面的平面锯齿形，形，也不是像等也不是像等规聚丙聚丙烯那那样 有有规则的螺旋状，而是一种的螺旋状，而是一种 具有不具有不规则曲折和扭曲折和扭转的螺旋状的螺旋状。P41湿法纺丝所得纤维截面是圆形的，干法纺丝所得纤维截面是湿法纺丝所得纤维截面是

39、圆形的，干法纺丝所得纤维截面是花生果形。纵向粗糙，象树皮状，有沟槽。花生果形。纵向粗糙，象树皮状，有沟槽。均相溶液聚合，非均相聚合均相溶液聚合，非均相聚合（三）聚丙烯腈纤维的性能和用途（三）聚丙烯腈纤维的性能和用途1、聚丙、聚丙烯腈纤维的物理性的物理性质（1）密度）密度:与与锦纶相近相近（2）吸湿性）吸湿性：1.02.5，低于，低于锦纶而略高于而略高于涤纶。（3）断裂强度和断裂伸长）断裂强度和断裂伸长 强度不高强度不高,不如涤纶和锦纶不如涤纶和锦纶,比羊毛高，湿态有所降低比羊毛高，湿态有所降低腈纶的伸长率很高，干态断裂伸长一般为腈纶的伸长率很高，干态断裂伸长一般为2546。（4）回弹率：腈纶的

40、拉伸弹性不如聚酰胺纤维、聚酯）回弹率：腈纶的拉伸弹性不如聚酰胺纤维、聚酯纤维和羊毛，但比其他自然纤维和化学纤维都好。由纤维和羊毛，但比其他自然纤维和化学纤维都好。由于没有结晶，易产生塑性形变，穿着易变形。于没有结晶，易产生塑性形变，穿着易变形。（5）耐磨性：腈纶的耐磨性高于自然纤维，但比聚酰）耐磨性：腈纶的耐磨性高于自然纤维，但比聚酰胺纤维、聚酯纤维差得多。胺纤维、聚酯纤维差得多。低侧序度区链段运动温度为：低侧序度区链段运动温度为：Tg1=80-100中侧序度区链段运动温度为：中侧序度区链段运动温度为：Tg2=140-150高侧序度区链段运动温度为：高侧序度区链段运动温度为：Tg3=327（即

41、熔点（即熔点Tm）（3）热性能）热性能 (泛黄，热弹性泛黄，热弹性)150下，没有下，没有损伤；150200加加热24h色色泽显著泛黄，著泛黄，强度下降度下降2030%；腈纶的热稳定性较好，随着其次、腈纶的热稳定性较好，随着其次、三单体的增加，耐热性会下降。三单体的增加，耐热性会下降。200以上：随着热处以上：随着热处理的时间延长从黄到棕理的时间延长从黄到棕色，最终成为黑色。色，最终成为黑色。因为大分子链上形成了因为大分子链上形成了较长的共轭体系，即纤较长的共轭体系，即纤维分子的长链发生重排维分子的长链发生重排和环化：和环化：（1）先）先200300的的热空气介空气介质中加中加热氧化，可得氧化

42、，可得 含碳量含碳量70的耐火聚丙的耐火聚丙烯腈纤维。（2）在惰性气体介）在惰性气体介质中于中于8001600热处理得含理得含 碳量碳量为90的碳的碳纤维。（3）于）于25003000热处理得含碳量达理得含碳量达99.9的石的石 墨墨纤维。聚丙烯腈纤维可制备耐高温的碳纤维和石墨纤维（耐3000高温，强度是一般涤纶和锦纶的2倍）腈纶耐热性能应用腈纶耐热性能应用腈纶纤维的的热弹性模量：性模量：Tg以上模量急以上模量急剧下降下降，简洁被拉伸被拉伸，降低温度，保持拉伸，降低温度，保持拉伸，然后再升温到然后再升温到Tg以上，大分子复原成弯曲状以上，大分子复原成弯曲状态，纤维长度大度大大回大回缩。为高收高

43、收缩纤维。缘由？由？只有只有Tg，没有，没有Tm！准晶准晶态结构造成构造成热收收缩，制作膨体，制作膨体纱。与一般与一般纤维混混纺，然后，然后100 以上蒸汽或沸水中以上蒸汽或沸水中进行行热松弛松弛处理，理，腈纶猛烈收猛烈收缩，一般，一般纤维弯曲。弯曲。锦纶、涤纶弹力力纤维是通是通过加捻、定形得到的。加捻、定形得到的。腈纶纤维的热弹性腈纶纤维的热弹性 2 2、聚丙烯腈纤维的化学性质、聚丙烯腈纤维的化学性质腈纶分子中除分子中除-CN可可发生水解外，无反生水解外，无反应性的性的基基团，化学，化学稳定性良好，能耐确定定性良好，能耐确定浓度的度的强酸、酸、强碱。碱。(1)碱碱对聚丙烯腈纤维的作用：对聚丙

44、烯腈纤维的作用：水解水解适当限制氰基的水解反应适当限制氰基的水解反应，能改善纤维的亲水性、染色性。，能改善纤维的亲水性、染色性。氨氨与未水解的氰基反应，生与未水解的氰基反应，生成脒基成脒基(发色基团发色基团)而产生黄色而产生黄色(2)氧化氧化剂剂、还还原原剂对剂对聚丙聚丙烯腈纤维烯腈纤维的作用微弱，可运用的作用微弱，可运用亚氯亚氯酸酸钠钠、过过氧化氧化氢进氢进行漂白行漂白。(3)有机溶有机溶剂剂的作用：溶与乙的作用：溶与乙腈腈、二甲基甲、二甲基甲酰酰胺、二甲基胺、二甲基乙乙酰酰胺、二甲基胺、二甲基亚砜亚砜等等强强极性有机溶极性有机溶剂剂，耐一般有机，耐一般有机溶溶剂剂。(4)染色性：阳离子染料

45、是基本染料染色性：阳离子染料是基本染料(5)耐光性：最好，日光下曝晒耐光性：最好，日光下曝晒80h纤维纤维强强度毫不减退度毫不减退。腈腈基的碳氮三基的碳氮三键键能吸取能量能吸取能量较较高的紫外高的紫外线线，并把它，并把它转转化化为热为热能，从而能，从而爱护爱护了碳了碳链链。五、聚丙烯纤维五、聚丙烯纤维聚丙烯纤维聚丙烯纤维(丙纶，丙纶，PPPP)：是以丙烯聚合得到的等规：是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维。聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维。通过定向聚合反应而获得。通过定向聚合反应而获得。一般接受多相齐格勒一般接受多相齐格勒纳塔纳塔ZieglerNatta（ZN）催化）催化剂剂 含

46、有钛氯化物的结晶固态组分和助催化剂烷基铝两部分组含有钛氯化物的结晶固态组分和助催化剂烷基铝两部分组成的复合催化剂，起催化效果的是成的复合催化剂，起催化效果的是 TiC键键。茂金属催化剂茂金属催化剂：环戊二烯过渡金属化合物类：环戊二烯过渡金属化合物类，助催化剂是甲，助催化剂是甲基铝氧烷基铝氧烷。（一）聚丙烯的合成（一）聚丙烯的合成（二）聚丙烯纤维的结构（二）聚丙烯纤维的结构丙纶为全同立构聚合物，等规度一般为丙纶为全同立构聚合物，等规度一般为 85%85%97%97%，结构规，结构规整，简洁结晶。分子链呈立体螺旋构型。整，简洁结晶。分子链呈立体螺旋构型。分子量：分子量：80000 80000120

47、000 120000 丙纶的最佳结晶温度为丙纶的最佳结晶温度为 125 125135135。温度过高，不易形成晶核，结晶缓慢；温度过低，由于温度过高，不易形成晶核，结晶缓慢；温度过低，由于分子链扩散困难，结晶难于进行。分子链扩散困难，结晶难于进行。经热处理，结晶度可达经热处理，结晶度可达65%65%75%75%。（三）聚丙烯纤维的性质（三）聚丙烯纤维的性质（1）机械性能）机械性能 结晶度高，结晶度高，强度高强度高，35 53cN/tex，断裂伸长率高断裂伸长率高，在，在 15%35%，干、湿强度和断裂伸长度完全相等。干、湿强度和断裂伸长度完全相等。弹性好弹性好，伸长，伸长 3%，回复率可达，回

48、复率可达 96%100%耐磨性好耐磨性好，尤其是耐反复弯曲的寿命长，尤其是耐反复弯曲的寿命长，可经受反复挠曲，可经受反复挠曲 20 万次。万次。1、聚丙烯纤维的物理性质、聚丙烯纤维的物理性质（3）吸湿性）吸湿性 长链分子中无极性基团，长链分子中无极性基团，吸水性几乎等于零吸水性几乎等于零。（2）密度）密度 最轻的合成纤维最轻的合成纤维 聚丙烯纤维的密度为聚丙烯纤维的密度为 0.90 0.92g/cm3。（4）电性能）电性能 电阻率高电阻率高（7 1019cm），导热），导热 系数小系数小（5）热性能）热性能 耐热性差耐热性差熔点低（熔点低（170），软化点比熔点低），软化点比熔点低 1015。

49、高温有氧存在时，氧化裂解加快。高温有氧存在时，氧化裂解加快。2 2、聚丙烯纤维的化学性质、聚丙烯纤维的化学性质 主链为主链为CC键，键，而且侧链上无而且侧链上无活性基团，所活性基团，所以对酸碱等化以对酸碱等化学试剂的稳定学试剂的稳定性都好。性都好。染色性能和染染色性能和染色牢度很差色牢度很差耐光性较差耐光性较差试剂试剂浓浓度度/4 4个月后保个月后保留留强强度度/%/%酸酸盐盐酸酸硝酸硝酸硫酸硫酸蚁蚁酸酸冰醋酸冰醋酸3434666694947575100100100100100100100100100100碱碱氢氢氧化氧化钾钾氢氢氧化氧化钠钠4040404090909090溶溶剂剂三三氯氯乙乙

50、烯烯四四氯氯乙乙烯烯甲苯甲苯苯苯8080808085858080氧化氧化剂剂次次氯氯酸酸钠钠过过氧化氧化氢氢有效有效氯氯5 51212体体积积85859090 六、聚乙烯醇（缩醛）纤维六、聚乙烯醇（缩醛）纤维（PVAPVA）简称称维纶：以短：以短纤维为主主，其形，其形态很像棉很像棉，主要，主要用于与棉的混用于与棉的混纺，织成各种棉成各种棉纺织物物。主要有日本、朝主要有日本、朝鲜等少数国家等少数国家 耐耐热水性，收水性，收缩率低，但染色性差、率低，但染色性差、弹性低性低 （一）聚乙烯醇的合成（一）聚乙烯醇的合成 以以醋酸乙烯为单体进行聚合醋酸乙烯为单体进行聚合，进而醇解或水解制，进而醇解或水解制