第10章 聚烯烃纤维.ppt

第 10章 聚烯烃纤维 目录 聚丙烯纤维 概述 聚丙烯的结构与性质 原料的合成 纺丝 后加工 聚乙烯纤维 聚丙烯纤维-概述 聚丙烯(PP)纤维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，我国简称为丙纶。 1954年Ziegler和Natta发明了Ziegler—Natta催化剂并制成等规聚丙烯。 1957年由意大利的Montecatini公司实现了等规聚丙烯的工业化生产。 1958～1960年该公司又将聚丙烯用于纤维生产，开发商品名为Meraklon的聚丙烯纤维。 聚丙烯纤维-概述 1964年，开发出捆扎用的聚丙烯膜裂纤维，并由薄膜原纤化制得纺织用纤维及地毯用纱等产品。 70年代采用短程纺工艺与设备改进了丙纶生产工艺。一步法BCF纺丝机、空气变形机与复合纺丝机的发展，特别是非织造布的出现和迅速发展，使聚丙烯纤维的发展与应用有了更广阔的前景。 1992年世界聚丙烯产量为1276万吨，聚丙烯纤维产量已近300万吨。 2003年我国生产聚丙烯纤维27.5万吨，比2002年增长2.38% 聚丙烯纤维的主要产品有普通长丝、短纤维、膜裂纤维、膨体长丝、烟用丝束、工业用丝、纺粘和熔喷法非织造布等。 聚丙烯纤维-概述 聚丙烯纤维的用途 产业用途：用于绳索、渔网、安全带、箱包带、缝纫线、过滤布、电缆包皮、造纸用毡和纸的增强材料等产业领域。 室内装饰用途：地毯、沙发布和贴墙布等装饰织物及絮棉等 服装用途：聚丙烯纤维可制成针织品，如内衣、袜类等；可制成长毛绒产品，如鞋衬、大衣衬、儿童大衣等；可与其它纤维混纺用于制作儿童服装、工作服、内衣、起绒织物及绒线等。 其它用途：聚丙烯烟用丝束可作为香烟过滤嘴填料；聚丙烯纤维的非织造布可用于一次性卫生用品，如卫生巾、手术衣、帽子、口罩、床上用品、尿片面料等；聚丙烯纤维可制成土工布，用于土建和水利工程。 聚丙烯纤维的结构与性能 聚丙烯纤维的性能 质轻：聚丙烯纤维的密度为0.90~0.92g／cm3，在所有化学纤维中是最轻的，它比聚酰胺纤维轻20％，比聚酯纤维轻30％，比粘胶纤维轻40％，因而聚丙烯纤维质轻、覆盖性好。 强度高，耐磨、耐腐蚀性好：聚丙烯纤维强度高(干、湿态下相同)，耐磨性和回弹性好；抗微生物，不霉不蛀；耐化学性优于一般化学纤维。 电绝缘性和保暖性好：聚丙烯纤维电阻率很高（7×1019??cm），导热系数很小，因此，与其它化学纤维相比，聚丙烯纤维的电绝缘性和保暖性最好。 聚丙烯纤维的结构与性能 耐热及耐老化性能差：聚丙烯纤维的熔点低(165～173℃)，对光、热稳定性差。 吸湿性及染色性差：聚丙烯纤维的吸湿性和染色性在化学纤维中最差，回潮率小于0.03％，普通的染料均不能使其着色，有色聚丙烯纤维多数是采用纺前着色生产。 聚丙烯纤维的结构与性能 聚丙烯纤维的结构与性能 聚丙烯的结构 分子结构 聚丙烯纤维的结构与性能 聚丙烯纤维的结构与性能 聚丙烯纤维的结构与性能 等规聚丙烯的结晶结构 等规聚丙烯结晶有?、?、?、?和拟六方变体五种。其中与成形加工有关的主要有?、?和拟六方变体。 ?变体为普通的单斜晶系晶体，在138℃左右产生，结构稳定、致密，熔点180℃，密度0.963g／cm3。 ?变体属六方晶系，在128℃以下产生，其稳定性较单斜晶系差，在一定温度下处理会转变成?变体，密度为0.939g／cm3。 拟六方变体是一种准晶或近晶结构的碟状液晶，将等规聚丙烯材料熔融后骤冷至70℃以下，或在70℃以下进行冷拉伸，即形成这种拟六方结晶，密度为0.88g／cm3。拟六方结晶最不稳定，有利于进行纤维的后拉伸。 聚丙烯纤维的结构与性能 分子量及其分布 纤维级聚丙烯的平均分子量为18～30万，比聚酯或聚酰胺的分子量(2万左右)高得多。 特性粘数与分子量间的关系可利用以下经验式求定： [?]＝1.07X10-4M0.80(溶剂：十氢萘；温度：135℃) [?]＝0.90X10-4M0.80(溶剂：四氢萘；温度：135℃) 等规聚丙烯分子量分布的多分散性较大，一般分子量分布的多分散性系数为4～7 聚丙烯纤维的结构与性能 成纤聚丙烯的质量要求 纤维级聚丙烯的粘均分子量18～20万 熔融指数约为6~15,一般纺单丝时聚丙烯的[?]为2dL／g左右，纺复丝时[?]为1.5dL／g左右 分子量分布指数≤6。 聚丙烯等规度95％，若低于90％则纺丝困难； 熔点约在164~172℃之间 灰分应小于0.05％ 含水率0.01％。 等规聚丙烯的合成 单体-丙烯 聚合时采用Ziegler-Natta催化剂 基本工序：丙烯的制备、催化剂的制备、丙烯聚合、聚丙烯的提纯和精处理。 聚合方法：溶液聚合、淤浆聚合、本体聚合、气相聚合等方法，目前工业生产主要采用淤浆聚合。 等规聚丙烯的合成 淤浆聚合使用的反应