2.1合成纤维案例.ppt

第二章 纺织纤维 本章知识点： 2.1 合成纤维 2.2 纤维素纤维 2.3 蛋白质纤维 重点：聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯等纤维的合成、结构和理化性质，纤维素和蛋白质的基础知识，棉、麻、蚕丝、羊毛纤维的结构和理化性质。 难点：聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯等纤维的合成，蚕丝、羊毛的化学加工。 学习目的要求 　 掌握纺织纤维的分类与特征；初步掌握棉、麻、丝、毛、聚酯纤维、锦纶纤维、腈纶纤维、聚丙烯纤维的生产技术、结构、性能及应用。 纺织纤维概述 纤维是指柔韧、纤细，具有相当长度、强度、弹性和吸湿性的丝状物。大多数是不溶于水的有机高分子化合物，少数是无机物。 典型的纺织纤维的直径为几微米至几十微米，而长度超过25mm。 　　 纤维的分类 再生纤维：以天然高聚物为原料，经过化学处理与机械加工而制得的纤维。 纤维的分类 合成纤维：以石油、天然气、煤及农副产品等为原料，经过一系列化学反应合成高分子，再加工制得纤维。 2.1 合成纤维 2.1.1合成纤维概述 一、成纤聚合物的结构特征 高聚物的品种很多，但并不是所有高聚物都能用于纺丝，而是具有如下特征的高聚物都能进行纺丝。 成纤高聚物均为线型高分子 主链分子结构线型或支化度很低，没有庞大侧基的聚合物，用这类高分子纺制的纤维能沿纤维纵轴方向拉伸而有序排列。当纤维受到拉力时，大分子能同时承受作用力，使纤维具有较高的拉伸强度和适宜的延伸度及其他物理-力学性能。 3. 侧链结构 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。 二、聚合物的纺丝方法 1、熔体纺丝 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可采用熔体纺丝。 三、成纤聚合物的力学状态 合成纤维一般都具有机械强度高、耐磨性能好、密度轻、耐酸、耐碱、耐氧化剂以及不易霉蛀等特点，但也存在吸湿低、透气性差、容易产生静电、易沾污、不易染色等缺点，为了提高纤维的使用性能，必须了解各种纤维的结构和性能。 2.1.2 聚酯纤维 聚酯是制造聚酯纤维、涂料、薄膜及工程塑料的原料，是由饱和的二元酸与二元醇通过缩聚反应制得的一类线性高分子缩聚物。这类缩聚物的品种因随使用原料或中间体而异，故品种繁多数不胜数。但所有品种均有一个共同特点，就是其大分子的各个链节间都是以酯基“－COO－”相联，所以把这类缩聚物通称为聚酯。以聚酯为基础制得的纤维称为涤纶，是三大合成纤维（涤纶、锦纶、腈纶）之一，是最主要的合成纤维。 2.1.2 聚酯纤维PET 一、聚对苯二甲酸乙二醇酯的合成 （1）酯交换聚酯路线（酯交换聚酯法） 　　 最早（1953年）实现工业的聚酯路线，技术最成熟，目前大型涤纶生产商基本采用此法。 是将对苯二甲酸二甲酯与乙二醇按1∶2.5（摩尔比）比例混合，在醋酸锌、醋酸锰和醋酸钴催化剂的作用下，发生酯交换反应，生成对苯二甲酸双羟乙酯。 （2）对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线（直接酯化聚酯法），目前发展很快。 二、PET的结构与相对分子质量 1、结构 PET是具有对称苯环结构，没有支链的线型分子，除了两端含有-OH外，不含有亲水性基团，故吸湿性染色性差； 聚酯纤维的结构为高度对称芳环的线型聚合物，没有大的侧基和支链，易于取向和结晶，具有较高的强度和良好的成纤性及成膜性，结晶度为40%～60%，结晶速度慢。 PET大分子中酯键的存在使涤纶分子具有一定的化学反应能力，由于苯环和亚甲基的稳定性较好，涤纶的化学稳定性较好； 结构单元中含有一个刚性基团-苯环，阻碍了大分子内旋转，使主链刚性增加，又有一个柔性基团（-CH2CH2-），使涤纶大分子结构刚柔并济。涤纶具有弹性优良、挺括、尺寸稳定性好等优异品质。 2、相对分子质量分布 聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合度n一般为80-150，相对分子质量为18000-25000。 3、PET纤维的物理性能 聚酯纤维一般为乳白色，相对密度为1.38～1.4，回潮率很低，具有易洗快干的特性。聚酯纤维的熔点为255～265℃，软化温度230～240℃。遇明火能燃烧，有黑烟并有芳香气味，离火后自熄。 　　 聚酯纤维在承受外力时不易发生变形，纺织品尺寸稳定性好，使用过程中褶裥持久。耐磨性仅次于聚酰胺纤维。　　 4、PET纤维的化学性质 对丙酮、苯、卤代烃等有机溶剂较稳定，但在酚类及酚类与卤代烃的混合溶剂中能溶胀。 在室温下，聚酯纤维能耐弱酸、弱碱和强酸，但不耐强碱； 烂花布、碱减量处理。见课本。 5、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的染色性能 染色性差：因为吸水性差、缺少极性基团