合成纖維

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合成纖維(Synthetic Fibre)

目錄

什麼是合成纖維[1]

  合成纖維是指以合成高分子材料為主要原料製成的纖維,主要品種有聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯醇縮甲醛纖維、聚氯乙烯纖維等。

合成纖維的特征[2]

  ①是線形高分子化合物;

  ②高分子化合物的聚集狀態既要有晶區,又要有非晶區;

  ③高分子化合物的分子量分佈要比較窄,即分子量大小不能相差太大;

  ④分子鍵之間作用力比較大,高分子鏈上要有極性基團,最好有可形成氫鍵的一OH羥基或一NH一氨基。

合成纖維的分類[3]

  合成纖維可從不同的幾個方面來進行分類。

  1.按其分子結構分類

  可分為碳鏈合成纖維和雜鏈合成纖維。碳鏈合成纖維有:聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇縮甲醛纖維、聚氯乙烯纖維、聚氟乙烯纖維等。雜鏈合成纖維有聚酰胺纖維、聚酯纖維等。

  2.按合成纖維的縱向形態特征分類

  可分為長絲短纖維兩大類。化學纖維加工得到的連續絲條,不經過切斷工序的稱為長絲。長絲可分為單絲復絲,單絲中只有一根纖維,復絲中包括多根單絲,單絲用於加工細薄織物或針織物,如透明襪、面紗巾等。一般用於織造的長絲,大多為復絲。

  化纖在紡絲後加工中可以切斷成各種長度規格的短纖維,長度基本相等的稱為等長纖維,長度形成一個分佈的稱為不等長纖維,短纖維按長度區分為棉型(33mm、35ram、38mm、41mm)、中長型(45mm、5lmm、60mm、65mm)、毛型(76~150mm),一部分毛型化纖採用牽切法加工成不等長纖維,使加工得到的產品更具有毛型的風格。

  3.按照化學纖維的截面形態結構分類

  可分成異形纖維複合纖維。異形是相對圓形而言的,採用非圓形噴絲板孔加工的非圓形截面形狀的纖維,稱為異形纖維。複合纖維是將兩種或兩種以上的高聚物或性能不同的同種聚合物通過一個噴絲孔紡成的纖維。通過複合,在纖維同一截面上可以獲得併列型、皮芯型、海島型等其他複合方式的複合纖維,複合纖維是模仿羊毛正、偏皮質雙邊分佈的永久卷曲和麻纖維的原纖一基質結構等產生的。

  4.按照化學纖維的加工及性能特點分類

  可分為普通合纖、差別化纖維功能性纖維。普通合成纖維的命名,以化學組成為主,並形成學名和縮寫代碼,商品名為輔,或稱俗名。國內以“綸”的命名,屬商品名,主要是指傳統的六大綸,即滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸和氯綸。其中前三種纖維在近半個世紀中發展成為大宗類纖維,以產量排序為滌綸、錦綸及腈綸,它們作為主要的服裝用材料。差別化纖維是相對於常規纖維具有某些性能、獲得改進及具有某些特點的纖維,主要通過物理方法或化學改性以改善常規化學纖維的服用能。纖維的差別化加工處理起因於普通合成纖維的一些不足,大多採用模仿天然纖維的特征進行形態或性能的改進。功能性纖維是具有特定功能(如吸水、高彈、防紫外線、抗菌、抗靜電等性能)的纖維。

合成纖維的發展概況[4]

  合成纖維工業是在20世紀30年代末、40年代初發展起來的。雖然合成纖維問世時間不長,但由於它們具有某些獨特的、天然纖維所難比擬的性能,在短短的幾十年間,發展速度超過了其他任何纖維。合成纖維的品種很多,用於紡織品的主要有滌綸、錦綸、腈綸、丙綸和氨綸等。其中以滌綸、錦綸和腈綸的產量最大,約占合成纖維總產量的90%以上。

  世界上第一個實現工業化生產的合成纖維是錦綸66。由於它結實耐磨、富有彈性,自1940年問世以來,產量一直居合成纖維之首,直到1972年才讓位於滌綸,居第二位。20世紀50年代,滌綸和腈綸先後投入工業化生產,由於滌綸具有優良的性能,發展速度特別快,在合成纖維中已居於遙遙領先的地位。腈綸具有良好的仿毛性能,目前為合成纖維的第三大品種。

  20世紀40—50年代,氯綸和維綸也相繼開始工業化生產。並得到一定的發展,但與其他合成纖維相比,氯綸和維綸並沒有特別優良的性能,故發展受到一定的限制。

  20世紀60年代,丙綸實現了工業化生產。通過幾十年的研究,採用纖維改性等方法,在吸濕性和可染性方面不斷取得進展,使丙綸的性能不斷得到提高,並且由於其原料成本低,已成為合成纖維中的後起之秀。

  進入20世紀70年代後,人們對紡織纖維需求範圍越來越大,功能要求越來越高,使合成纖維的產量迅速增長,且市場競爭日趨激烈,常規合成纖維已不能滿足市場需要。此時隨著高分子合成技術和纖維材料科學的不斷發展,科學家利用化學改性和物理改性的手段,製造出改性合成纖維——新型合成纖維(新合纖)。與原有合成纖維相比,新合纖在吸濕性、染深色性、抗起毛起球性、蓬鬆保暖、手感、視覺風格等方面有較大改善,並具有抗菌防臭、防紫外線、抗靜電等特殊功能。採用新合纖生產的仿棉、仿麻、仿毛、仿絲的新一代模擬(仿天然纖維)產品也相繼問世,並投人工業化生產。現在新合纖在合成纖維中的比例正迅速增加,在一些發達國家,新合纖的產量已占其全部合成纖維產量的50%以上。

  隨著合成纖維應用領域的不斷擴大,具有特殊性能的合成纖維不斷問世,如高強度、高模量的聚對苯二甲酰對苯二胺纖維,強度可達19~22dN/tex、模量為460~850dN/tex;耐高溫的聚間苯二甲酰問苯二胺纖維,在304℃下連續加熱1000h,強度仍可保持原來的64%,在火焰中難燃,並具有自熄滅性;高彈性的聚氨酯彈性纖維,伸長率為500%~600%時,彈性回覆率可達97%~98%;耐高溫耐腐蝕的聚四氟乙烯纖維,在天然及化學纖維中化學穩定性最好;電絕緣纖維—2,6一二苯基對苯醚纖維,在175℃的熱空氣中穩定、耐超高電壓500kV以上;具有微孔結構的中空纖維膜,在壓力差、濃度差或電位差的推動下,可進行反滲透、超濾、透析等。

  我國的合成纖維工業是從1958年以後發展起來的。我國石油化學工業的發展為合成纖維提供了日益豐富的原料,並陸續建立起許多工業化生產基地。目前我國的合成纖維產量已居世界前列。在新合纖的研究和開發中,新產品不斷投產。其中有色纖維、網路絲、細旦絲、高強低伸縫紉線等的年產量已超過萬噸;高收縮纖維、異形纖維、滌綸陽離子可染改性纖維、三維立體卷曲滌綸、空氣變形絲、遠紅外纖維、中空仿羽絨纖維、抗靜電纖維等的年產量也已超過千噸。目前已建成規模可批量生產的新合纖有:高強高模維綸、高吸水滌綸、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)彈性聚酯纖維、阻燃纖維、複合腈綸、導電纖維、水溶性纖維、低熔點纖維、抗起毛起球纖維等。另外還有很多正在研製或小批量生產的高性能、功能性纖維。

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參考文獻

  1. 梁紅寧主編.建築工程造價工作手冊.化學工業出版社,2007.3.
  2. 本書編委會編著.註冊化工工程師執業資格考試公共基礎考試複習教程.天津大學出版社,2010.06.
  3. 汪秀琛主編.第三章 服用纖維種類 服裝材料基礎與應用.中國輕工業出版社,2012.02.
  4. 杭偉明主編.第五章 合成纖維 全國紡織高職高專規劃教材纖維化學及面料.中國紡織出版社,2005年11月第1版.
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