合成纤维

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合成纤维(Synthetic Fibre)

目录

什么是合成纤维[1]

  合成纤维是指以合成高分子材料为主要原料制成的纤维,主要品种有聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚氯乙烯纤维等。

合成纤维的特征[2]

  ①是线形高分子化合物;

  ②高分子化合物的聚集状态既要有晶区,又要有非晶区;

  ③高分子化合物的分子量分布要比较窄,即分子量大小不能相差太大;

  ④分子键之间作用力比较大,高分子链上要有极性基团,最好有可形成氢键的一OH羟基或一NH一氨基。

合成纤维的分类[3]

  合成纤维可从不同的几个方面来进行分类。

  1.按其分子结构分类

  可分为碳链合成纤维和杂链合成纤维。碳链合成纤维有:聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚氯乙烯纤维、聚氟乙烯纤维等。杂链合成纤维有聚酰胺纤维、聚酯纤维等。

  2.按合成纤维的纵向形态特征分类

  可分为长丝短纤维两大类。化学纤维加工得到的连续丝条,不经过切断工序的称为长丝。长丝可分为单丝复丝,单丝中只有一根纤维,复丝中包括多根单丝,单丝用于加工细薄织物或针织物,如透明袜、面纱巾等。一般用于织造的长丝,大多为复丝。

  化纤在纺丝后加工中可以切断成各种长度规格的短纤维,长度基本相等的称为等长纤维,长度形成一个分布的称为不等长纤维,短纤维按长度区分为棉型(33mm、35ram、38mm、41mm)、中长型(45mm、5lmm、60mm、65mm)、毛型(76~150mm),一部分毛型化纤采用牵切法加工成不等长纤维,使加工得到的产品更具有毛型的风格。

  3.按照化学纤维的截面形态结构分类

  可分成异形纤维复合纤维。异形是相对圆形而言的,采用非圆形喷丝板孔加工的非圆形截面形状的纤维,称为异形纤维。复合纤维是将两种或两种以上的高聚物或性能不同的同种聚合物通过一个喷丝孔纺成的纤维。通过复合,在纤维同一截面上可以获得并列型、皮芯型、海岛型等其他复合方式的复合纤维,复合纤维是模仿羊毛正、偏皮质双边分布的永久卷曲和麻纤维的原纤一基质结构等产生的。

  4.按照化学纤维的加工及性能特点分类

  可分为普通合纤、差别化纤维功能性纤维。普通合成纤维的命名,以化学组成为主,并形成学名和缩写代码,商品名为辅,或称俗名。国内以“纶”的命名,属商品名,主要是指传统的六大纶,即涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶。其中前三种纤维在近半个世纪中发展成为大宗类纤维,以产量排序为涤纶、锦纶及腈纶,它们作为主要的服装用材料。差别化纤维是相对于常规纤维具有某些性能、获得改进及具有某些特点的纤维,主要通过物理方法或化学改性以改善常规化学纤维的服用能。纤维的差别化加工处理起因于普通合成纤维的一些不足,大多采用模仿天然纤维的特征进行形态或性能的改进。功能性纤维是具有特定功能(如吸水、高弹、防紫外线、抗菌、抗静电等性能)的纤维。

合成纤维的发展概况[4]

  合成纤维工业是在20世纪30年代末、40年代初发展起来的。虽然合成纤维问世时间不长,但由于它们具有某些独特的、天然纤维所难比拟的性能,在短短的几十年间,发展速度超过了其他任何纤维。合成纤维的品种很多,用于纺织品的主要有涤纶、锦纶、腈纶、丙纶和氨纶等。其中以涤纶、锦纶和腈纶的产量最大,约占合成纤维总产量的90%以上。

  世界上第一个实现工业化生产的合成纤维是锦纶66。由于它结实耐磨、富有弹性,自1940年问世以来,产量一直居合成纤维之首,直到1972年才让位于涤纶,居第二位。20世纪50年代,涤纶和腈纶先后投入工业化生产,由于涤纶具有优良的性能,发展速度特别快,在合成纤维中已居于遥遥领先的地位。腈纶具有良好的仿毛性能,目前为合成纤维的第三大品种。

  20世纪40—50年代,氯纶和维纶也相继开始工业化生产。并得到一定的发展,但与其他合成纤维相比,氯纶和维纶并没有特别优良的性能,故发展受到一定的限制。

  20世纪60年代,丙纶实现了工业化生产。通过几十年的研究,采用纤维改性等方法,在吸湿性和可染性方面不断取得进展,使丙纶的性能不断得到提高,并且由于其原料成本低,已成为合成纤维中的后起之秀。

  进入20世纪70年代后,人们对纺织纤维需求范围越来越大,功能要求越来越高,使合成纤维的产量迅速增长,且市场竞争日趋激烈,常规合成纤维已不能满足市场需要。此时随着高分子合成技术和纤维材料科学的不断发展,科学家利用化学改性和物理改性的手段,制造出改性合成纤维——新型合成纤维(新合纤)。与原有合成纤维相比,新合纤在吸湿性、染深色性、抗起毛起球性、蓬松保暖、手感、视觉风格等方面有较大改善,并具有抗菌防臭、防紫外线、抗静电等特殊功能。采用新合纤生产的仿棉、仿麻、仿毛、仿丝的新一代仿真(仿天然纤维)产品也相继问世,并投人工业化生产。现在新合纤在合成纤维中的比例正迅速增加,在一些发达国家,新合纤的产量已占其全部合成纤维产量的50%以上。

  随着合成纤维应用领域的不断扩大,具有特殊性能的合成纤维不断问世,如高强度、高模量的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维,强度可达19~22dN/tex、模量为460~850dN/tex;耐高温的聚间苯二甲酰问苯二胺纤维,在304℃下连续加热1000h,强度仍可保持原来的64%,在火焰中难燃,并具有自熄灭性;高弹性的聚氨酯弹性纤维,伸长率为500%~600%时,弹性回复率可达97%~98%;耐高温耐腐蚀的聚四氟乙烯纤维,在天然及化学纤维中化学稳定性最好;电绝缘纤维—2,6一二苯基对苯醚纤维,在175℃的热空气中稳定、耐超高电压500kV以上;具有微孔结构的中空纤维膜,在压力差、浓度差或电位差的推动下,可进行反渗透、超滤、透析等。

  我国的合成纤维工业是从1958年以后发展起来的。我国石油化学工业的发展为合成纤维提供了日益丰富的原料,并陆续建立起许多工业化生产基地。目前我国的合成纤维产量已居世界前列。在新合纤的研究和开发中,新产品不断投产。其中有色纤维、网络丝、细旦丝、高强低伸缝纫线等的年产量已超过万吨;高收缩纤维、异形纤维、涤纶阳离子可染改性纤维、三维立体卷曲涤纶、空气变形丝、远红外纤维、中空仿羽绒纤维、抗静电纤维等的年产量也已超过千吨。目前已建成规模可批量生产的新合纤有:高强高模维纶、高吸水涤纶、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)弹性聚酯纤维、阻燃纤维、复合腈纶、导电纤维、水溶性纤维、低熔点纤维、抗起毛起球纤维等。另外还有很多正在研制或小批量生产的高性能、功能性纤维。

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参考文献

  1. 梁红宁主编.建筑工程造价工作手册.化学工业出版社,2007.3.
  2. 本书编委会编著.注册化工工程师执业资格考试公共基础考试复习教程.天津大学出版社,2010.06.
  3. 汪秀琛主编.第三章 服用纤维种类 服装材料基础与应用.中国轻工业出版社,2012.02.
  4. 杭伟明主编.第五章 合成纤维 全国纺织高职高专规划教材纤维化学及面料.中国纺织出版社,2005年11月第1版.
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