高分子材料加工工艺学-第四章-聚丙烯纤维课件.ppt

1、v聚丙烯纤维在我国简称丙纶。聚丙烯纤维在我国简称丙纶。v1954年年Ziegler和和Natta发表了等规聚丙烯的制造专发表了等规聚丙烯的制造专利，即利，即Ziegler-Natta催化剂，于催化剂，于l 957年意大利年意大利Montefibre公司实现了聚丙烯纤维的工业化生产。公司实现了聚丙烯纤维的工业化生产。以后英国、美国相继开始生产等规聚丙烯短纤维。以后英国、美国相继开始生产等规聚丙烯短纤维。v丙纶原料来源丰富，制造工艺简单、成本低廉。丙丙纶原料来源丰富，制造工艺简单、成本低廉。丙纶具有许多优良的性能，可供服装、装饰及产业用纶具有许多优良的性能，可供服装、装饰及产业用品使用，并在此三大

2、领域内有广阔的前景。品使用，并在此三大领域内有广阔的前景。v 我国近年丙纶获得了极大发展，目前产量已达百我国近年丙纶获得了极大发展，目前产量已达百万吨以上。万吨以上。v聚丙烯纤维的原料是等规聚丙烯，等规聚丙烯是以丙烯为原料，用配位阴离子作催化剂聚合而成的，下面简要介绍等规聚丙烯的制造方法v一、等规聚丙烯的合成一、等规聚丙烯的合成v 等规聚丙烯的制造，理论上可使用配位阴离子催化剂进行聚合反应，而在生产上则有独自的聚合催化体系和制造工艺。如表1v2.配位阴离子催化剂及其种类v等规聚丙烯的聚合反应，需要使用配位阴离子催化剂进行催化聚合。工业上最常用的是TiCl3和烷基化合物的组合体，具体种类如下。v

3、(1)三氯化钛：TiCl3通常是用H2、金属或金属有机化合物还原TiCl4而得。它是离子型的结晶，有、和四种晶型，其制备方法及催化作用参见表1。v烷基铝化合物通常有三乙基铝A1(C 2H 5)3和二乙基氯化铝A1 (C 2H 5)2Cl等。三乙基铝可用铝、异丁烯及H2在高温下进行反应得到三异丁基铝，再加入乙烯置换得三乙基铝；也可用氮乙烯与活化了的铝反应，再用钠还原制得v 在工业生产中除使用上述两种催化剂外，添加适当的第三组分以使其活性提高，从而使聚合物立构规整性改善。加入的第三组分包括无机化合物有机金属化合物及含有N、o、P、s或卤素等的有机化合物，它们多数是供电子体与TiCl3或烷基铝形成络

4、合物。n80年代初，德国汉堡大学年代初，德国汉堡大学 W Kaminsky等发现茂等发现茂金属在甲基铝氧烷（金属在甲基铝氧烷（MAO）的活化下可以进行）的活化下可以进行乙烯聚合且活性很高，也可使丙烯聚合产生无规乙烯聚合且活性很高，也可使丙烯聚合产生无规聚丙烯。聚丙烯。n茂金属催化剂是茂金属催化剂是20 世纪世纪90 年代以来最受关注的年代以来最受关注的烯烃聚合催化剂茂金属催化剂的工业化为生烯烃聚合催化剂茂金属催化剂的工业化为生产物理机械性能明显改进的聚丙烯树脂创造了条产物理机械性能明显改进的聚丙烯树脂创造了条件件, 如可生产超高刚性的等规聚丙烯高高明如可生产超高刚性的等规聚丙烯高高明的间规聚丙

5、烯、等规聚丙烯和间规聚丙烯的共混的间规聚丙烯、等规聚丙烯和间规聚丙烯的共混物及超高性能的聚丙烯抗冲共聚物等物及超高性能的聚丙烯抗冲共聚物等v 聚丙烯是由碳原子为主链的大分子所组成的，根据其甲基在空间排列位置的不同，存在等规、间规、无规三种立体结构形式(见图)。v （1）等规聚丙烯是一种相同构型的有规则的重复单元，侧甲基(一CH3)在主连平面的同一侧，这种有规则的结构很容易结晶。v（2）间规聚丙烯是一种相反的构型单元交替）间规聚丙烯是一种相反的构型单元交替有规则地排列，侧甲基有规则地排列，侧甲基(一一CH3)交替分布在主交替分布在主连平面的两侧，这也是一种有规则的立体结构，连平面的两侧，这也是一

6、种有规则的立体结构，容易结晶。容易结晶。v(3) 无规聚丙烯是一种无规则排列结构，侧无规聚丙烯是一种无规则排列结构，侧基基(CH3)完全无秩序地立体配置，所以结晶完全无秩序地立体配置，所以结晶困难，是一种无定形的聚合物。困难，是一种无定形的聚合物。v (4)成纤聚丙烯通常是等规聚合物，具有高成纤聚丙烯通常是等规聚合物，具有高度结晶性。度结晶性。其结晶是一种有规则的螺旋状链，其结晶是一种有规则的螺旋状链，这种三维的结晶，在链轴的直角方向也具有规这种三维的结晶，在链轴的直角方向也具有规则的链堆砌。如图则的链堆砌。如图45所示。所示。v(5) 等规聚丙烯结晶等规聚丙烯结晶有有 、 、 、 和拟六和拟

7、六方变体五种。方变体五种。其中与成其中与成形加工有关的主要有形加工有关的主要有 、 和拟六方变体。和拟六方变体。v 变体为普通的单斜变体为普通的单斜晶系晶体。晶系晶体。v 变体为六方晶系晶变体为六方晶系晶体。体。v表表43为等规聚丙烯的几种球晶特征。为等规聚丙烯的几种球晶特征。v 聚丙烯的结晶速度随结晶温度而变化。通常聚丙烯的结晶速度随结晶温度而变化。通常在在125135c时结晶速度较快。聚丙烯等规度时结晶速度较快。聚丙烯等规度高，结晶速度也高，添加少量有机金属盐，如高，结晶速度也高，添加少量有机金属盐，如苯甲酸铝等成核剂，可使结晶速度增加。表苯甲酸铝等成核剂，可使结晶速度增加。表114列举了

8、各种聚丙烯样品的结晶度。列举了各种聚丙烯样品的结晶度。v （一） 分子量及其分布 聚丙烯分子量及其分布对于熔融时的流动性质和成品纤维质量有很大的影响。v（1）聚丙烯分子量可用特性粘数来表征，特性粘数的测定常用的溶剂有十氢萘、四氢萘和1，2，4三氯代苯等，在一定的测定温度条件下特性粘数与分子量间的关系如表；v（二）等规度（二）等规度v等规聚内烯的等规度一般大于等规聚内烯的等规度一般大于95%，因此有很强的结，因此有很强的结晶能力，且结晶后可大大提高产品的力学性能。晶能力，且结晶后可大大提高产品的力学性能。v（三（三)热性质热性质 v1.文献报导的聚丙烯玻璃化温度有不同的数值，大致文献报导的聚丙烯

9、玻璃化温度有不同的数值，大致在在-35-10 范围内，无规聚丙烯范围内，无规聚丙烯-12-15 ，等规聚，等规聚丙烯而言是在丙烯而言是在-3025 随试样纯度、测定方法和条件随试样纯度、测定方法和条件而定。而定。2. 聚丙烯的熔点为聚丙烯的熔点为176，较聚乙烯高，较聚乙烯高3555，比，比聚酰胺等要低。等规度越高，熔点也越高。聚酰胺等要低。等规度越高，熔点也越高。3. 聚丙烯的导热系数是所有纤维中最低的，为聚丙烯的导热系数是所有纤维中最低的，为(8.7917.58)10 2W(mK)，用作保温材料比羊毛还好。，用作保温材料比羊毛还好。v1. 图图49为聚丙烯和为聚丙烯和几种常见熔纺高聚物的几

10、种常见熔纺高聚物的流动曲线，可以看出在流动曲线，可以看出在不同的切变应力下其粘不同的切变应力下其粘性行为的比较，等规聚性行为的比较，等规聚丙烯和高密度聚乙烯相丙烯和高密度聚乙烯相似，较为明显地显示出似，较为明显地显示出假塑性行为。而聚酯和假塑性行为。而聚酯和聚酰胺聚酰胺66则在较低的切则在较低的切变应力变应力(10410 5Pa以下以下)下显示牛顿流动性质。下显示牛顿流动性质。v2. 聚丙烯试样分子量越大，分子量分布愈宽，试样聚丙烯试样分子量越大，分子量分布愈宽，试样在较低温度在较低温度(190一一210)和切变应力较高的情况下。和切变应力较高的情况下。易产生熔体破裂，聚丙烯出现熔体破裂的临界

11、切变应易产生熔体破裂，聚丙烯出现熔体破裂的临界切变应力为力为31075l0 5Pa。v3. 在受切变应力的情况下，熔体在压缩和形变时显在受切变应力的情况下，熔体在压缩和形变时显现弹性性质，聚丙烯的弹性行为是十分显著的，熔体现弹性性质，聚丙烯的弹性行为是十分显著的，熔体在出口处产生出口胀大效应。在出口处产生出口胀大效应。v聚丙烯树脂质量对纤维性能影响很大。用分子量分聚丙烯树脂质量对纤维性能影响很大。用分子量分布较窄的树脂所得纤维的模量较高。国内纤维级聚丙布较窄的树脂所得纤维的模量较高。国内纤维级聚丙烯粘均分子量烯粘均分子量=1820万，分子量分布的多分散性系万，分子量分布的多分散性系数数6。一般

12、纺单丝用原料树脂的。一般纺单丝用原料树脂的 =2dlg，纺复丝，纺复丝用原料树脂的用原料树脂的 =1.5dLg左右。左右。v 聚丙烯大分子链上不含有极性基团，其吸水性极差，聚丙烯大分子链上不含有极性基团，其吸水性极差，所以对切片含水要求并不太严格。所以对切片含水要求并不太严格。切片含水率一般应切片含水率一般应小于小于0.1。v聚丙烯要求等规度为聚丙烯要求等规度为95%以上以上，若低于，若低于90时纺丝时纺丝困难。熔点约稳定在困难。熔点约稳定在164172C之间。灰分应小于之间。灰分应小于0.05%，铁、钛含量应小于，铁、钛含量应小于20ppm。v等规聚丙烯是一种典型的热塑性高聚物，可熔融加等规

13、聚丙烯是一种典型的热塑性高聚物，可熔融加工成为各种用途的制品。工业生产丙纶的纺丝方法一工成为各种用途的制品。工业生产丙纶的纺丝方法一般有两种，一种熔体纺丝法，一种是膜裂纺丝法。般有两种，一种熔体纺丝法，一种是膜裂纺丝法。v一、常规熔体纺丝一、常规熔体纺丝v 和聚酯纤维、聚酰胺纤维一样，聚丙烯可以用熔体和聚酯纤维、聚酰胺纤维一样，聚丙烯可以用熔体纺丝法制得长丝和短纤维。纺丝法制得长丝和短纤维。v 由于成纤聚丙烯具有较高的分子量和较高的熔体由于成纤聚丙烯具有较高的分子量和较高的熔体粘度，熔体的流动性差，故粘度，熔体的流动性差，故需采用高于聚丙烯熔点需采用高于聚丙烯熔点100 C左右或更高的挤出温度

14、（左右或更高的挤出温度（熔体温度熔体温度)才能使才能使其熔体具有必要的流动性并顺利进行纺丝。其熔体具有必要的流动性并顺利进行纺丝。v纺制长丝时，卷绕丝收集在筒管上。经热板纺制长丝时，卷绕丝收集在筒管上。经热板或热辊拉伸或热辊拉伸48倍。在拉伸之后进行热定型。倍。在拉伸之后进行热定型。并使纤维收缩至稳定结构。并使纤维收缩至稳定结构。v纺制短纤维的喷丝板采用纺制短纤维的喷丝板采用500孔或更多的孔孔或更多的孔数出生纤维集束成几十至几百万分特的丝数出生纤维集束成几十至几百万分特的丝束，在蒸汽箱中于束，在蒸汽箱中于100130 下拉伸，拉伸倍下拉伸，拉伸倍数较长丝为低，通常仅为数较长丝为低，通常仅为3

15、4倍。拉伸后的丝倍。拉伸后的丝束进行卷曲，然后进行松弛热处理，最后切断束进行卷曲，然后进行松弛热处理，最后切断成棉型或毛型短纤维。成棉型或毛型短纤维。聚丙烯纤维的纺丝设备和聚酯、聚丙烯纤维的纺丝设备和聚酯、聚酰胺纤维相似，但也有其特点。聚酰胺纤维相似，但也有其特点。通常使用大长径比单螺杆挤出机。通常使用大长径比单螺杆挤出机。l 虽然等规聚丙烯是结晶的，虽然等规聚丙烯是结晶的，但仍然像其它热塑性高聚物那样但仍然像其它热塑性高聚物那样容易挤出成型。改变纺丝条件可容易挤出成型。改变纺丝条件可获得不同取向度、结晶度、强度获得不同取向度、结晶度、强度的纤维，图的纤维，图3636为聚丙烯纤维取为聚丙烯纤维

16、取向度和结晶度对强度的影响。由向度和结晶度对强度的影响。由图可见，要得到高强度的纤图可见，要得到高强度的纤维必须进行高倍拉伸，以提高维必须进行高倍拉伸，以提高纤维的取向度和结晶度。纤维的取向度和结晶度。v1. 纺丝温度纺丝温度v纺丝温度是纺丝过程的重要工艺参数纺丝温度是纺丝过程的重要工艺参数,v 聚丙烯纺丝时，螺杆各区的温度控制也与涤纶或锦聚丙烯纺丝时，螺杆各区的温度控制也与涤纶或锦纶纺丝时一样。一、二区为预热和部分熔融区，三、纶纺丝时一样。一、二区为预热和部分熔融区，三、四区为主要加热熔融区，五区为均化和计量区。四区为主要加热熔融区，五区为均化和计量区。v（1） 树脂的分子量增大，纺丝温度也

17、要相应提高；树脂的分子量增大，纺丝温度也要相应提高；分子量分布越宽，则采用的纺丝温度也越高。分子量分布越宽，则采用的纺丝温度也越高。v（2）聚丙烯具有较高的特性粘数和熔体粘度，所以，）聚丙烯具有较高的特性粘数和熔体粘度，所以，在较低纺丝温度下，易引起取向和结晶，并形成高度在较低纺丝温度下，易引起取向和结晶，并形成高度有序的单斜晶体结构：而在较高温度下纺丝，初生纤有序的单斜晶体结构：而在较高温度下纺丝，初生纤维的预取向度低，形成不稳定的碟状液晶结构。可以维的预取向度低，形成不稳定的碟状液晶结构。可以采用较高的后拉伸获得高强力纤维。采用较高的后拉伸获得高强力纤维。v（1）成形过程中冷却速度对聚丙烯

18、纤维质量）成形过程中冷却速度对聚丙烯纤维质量有很大影响，冷却较快，纺丝得到不稳定碟状液有很大影响，冷却较快，纺丝得到不稳定碟状液晶结构的初生纤维，晶区尺寸小，有利于纤维后晶结构的初生纤维，晶区尺寸小，有利于纤维后拉伸。拉伸。如缓慢冷却，则得到的初生纤维是稳定的如缓慢冷却，则得到的初生纤维是稳定的单斜晶体结构。单斜晶体结构。v （2） 降低丝室温度，增大吹风速度有利于降低丝室温度，增大吹风速度有利于冷却，初生纤维的密度就有所下降。在实际生产冷却，初生纤维的密度就有所下降。在实际生产中丝室温度以偏低较好。采用侧吹风时丝室温中丝室温度以偏低较好。采用侧吹风时丝室温度可取度可取3040 ，送风温度为，

19、送风温度为25 ，风速，风速0.30.4m/s。v3.喷丝头拉伸喷丝头拉伸v喷丝头拉伸不仅使纤维变细，而且对纤维的喷丝头拉伸不仅使纤维变细，而且对纤维的后拉伸及纤维结构有很大影响。喷丝头拉伸过后拉伸及纤维结构有很大影响。喷丝头拉伸过大，会导致初生纤维产生稳定的单斜晶体结构，大，会导致初生纤维产生稳定的单斜晶体结构，从而使后拉伸很难进行。聚丙烯纺丝时，喷丝从而使后拉伸很难进行。聚丙烯纺丝时，喷丝头头v拉伸倍数一般以拉伸倍数一般以60倍左有为宜倍左有为宜，这样得到的，这样得到的卷绕丝具有较少稳定结构后拉伸较易进行。卷绕丝具有较少稳定结构后拉伸较易进行。表表37显示初牛纤维性质与喷丝头拉伸的依赖显示

20、初牛纤维性质与喷丝头拉伸的依赖关系关系。v聚丙烯纺丝时，由于其熔体粘度较大，且非聚丙烯纺丝时，由于其熔体粘度较大，且非牛顿性强，故挤出胀大比牛顿性强，故挤出胀大比B0要比聚酯为大。当要比聚酯为大。当B0增大时，熔体细流拉伸性能逐渐变坏，且往增大时，熔体细流拉伸性能逐渐变坏，且往往随之产生熔体破裂，使初生纤维表面发生破往随之产生熔体破裂，使初生纤维表面发生破坏有时呈锯齿形和波纹形，甚至生成螺旋丝。坏有时呈锯齿形和波纹形，甚至生成螺旋丝。v纺丝速度过高或纺丝温度偏低，至超过临界纺丝速度过高或纺丝温度偏低，至超过临界切变应力时，就出现熔体破裂影响产品质切变应力时，就出现熔体破裂影响产品质量或使卷绕不

21、能正常进行。量或使卷绕不能正常进行。v初生纤维结晶度约为初生纤维结晶度约为33一一40，其双折射约为，其双折射约为1610-3。还须经拉伸和热定型处理，赋予纤维强力。还须经拉伸和热定型处理，赋予纤维强力等性能。等性能。v 聚丙烯纤维的后拉伸温度以聚丙烯纤维的后拉伸温度以120一一130为宜，在为宜，在此温度下拉伸性能好，结晶速度也最高。此温度下拉伸性能好，结晶速度也最高。v 聚丙烯纤维的拉伸速度一般偏低些为好，这是由聚丙烯纤维的拉伸速度一般偏低些为好，这是由于过高的拉伸速度会增加拉伸断头率。于过高的拉伸速度会增加拉伸断头率。v 卷绕丝放置时间延长，纤维的结晶度有所增加，卷绕丝放置时间延长，纤维

22、的结晶度有所增加，在在24L后变化就趋于平缓。国内丙纶短纤维拉伸，一后变化就趋于平缓。国内丙纶短纤维拉伸，一般第一拉伸温度为般第一拉伸温度为60一一65c，拉伸倍数，拉伸倍数3.94.4倍，第倍，第二段拉伸温度为二段拉伸温度为135145c，拉伸倍数，拉伸倍数1.11.2倍，倍，总拉伸倍数棉型总拉伸倍数棉型4.64.8倍，毛型倍，毛型5.0一一5.5倍。倍。v在松弛状态下热定型制得的纤维具有很在松弛状态下热定型制得的纤维具有很好的尺寸稳定性，纤维的结晶度由好的尺寸稳定性，纤维的结晶度由51提高到提高到61左右。左右。v实践表明，聚丙烯纤维的热定型温度以实践表明，聚丙烯纤维的热定型温度以1201

23、30 左右为宜。热定型温度升高，左右为宜。热定型温度升高，纤维结晶度增大。纤维结晶度增大。v首先在工业上成功地由薄膜制得的纤维是聚首先在工业上成功地由薄膜制得的纤维是聚乙烯和聚丙烯割裂扁条，或称为扁丝。乙烯和聚丙烯割裂扁条，或称为扁丝。割裂割裂扁条是通过把挤出吹胀的管状薄膜或扁条是通过把挤出吹胀的管状薄膜或T型机型机头挤出平膜，用刀片切割成扁带，再经单轴头挤出平膜，用刀片切割成扁带，再经单轴拉伸，得到拉伸，得到55一一l 65tex左右的扁丝。左右的扁丝。主要用主要用于代替黄麻制做的包装袋聚丙烯有耐腐烂于代替黄麻制做的包装袋聚丙烯有耐腐烂和轻便等优点。聚丙烯切割扁丝也应用于地和轻便等优点。聚丙

24、烯切割扁丝也应用于地毯衬底织物由于它可以经受橡胶硫化时的毯衬底织物由于它可以经受橡胶硫化时的温度条件，故可用于族绒地毯的支撑用织物。温度条件，故可用于族绒地毯的支撑用织物。是将挤出或吹塑得到的薄膜，经单轴拉伸，使聚合物是将挤出或吹塑得到的薄膜，经单轴拉伸，使聚合物大分子沿拉伸方向取向，在轴向强度有很大提高，与大分子沿拉伸方向取向，在轴向强度有很大提高，与此同时，垂直于拉伸方向此同时，垂直于拉伸方向(横向横向)的强度则下降很多，的强度则下降很多，然后对薄膜施以外力，然后对薄膜施以外力，即通过针辊或齿辊等破纤装置，即通过针辊或齿辊等破纤装置，将薄膜开纤，再经物理、化学或机械作用使开纤薄膜将薄膜开纤

25、，再经物理、化学或机械作用使开纤薄膜进一步离散成纤维网状物或连续长丝。进一步离散成纤维网状物或连续长丝。另外，还有一另外，还有一种方法是在薄膜拉神前，先在其表面压纹，或先挤出种方法是在薄膜拉神前，先在其表面压纹，或先挤出一种异形薄膜，然后经后拉伸和机械处理得到类似复一种异形薄膜，然后经后拉伸和机械处理得到类似复丝一样的纤维，这可看成是介于割裂纤维和撕裂纤维丝一样的纤维，这可看成是介于割裂纤维和撕裂纤维之间的一种成纤方法。之间的一种成纤方法。撕裂纤维生产的关键是薄膜原纤化，通常有三种方法。撕裂纤维生产的关键是薄膜原纤化，通常有三种方法。v薄膜经机械原纤化得到一种网格大小不定的网薄膜经机械原纤化得

26、到一种网格大小不定的网状结构，或得到长度和宽度都不规则的单纤维。状结构，或得到长度和宽度都不规则的单纤维。v 这种方法是将聚合物薄膜扁条这种方法是将聚合物薄膜扁条在施加一定压在施加一定压力的两块橡胶板之间进行拉伸力的两块橡胶板之间进行拉伸并使它在垂直于并使它在垂直于扁条拉伸方向作横向相对滑动，使这些扁条被撕扁条拉伸方向作横向相对滑动，使这些扁条被撕裂成许多线条再将这单线条通过一个旋转的圆裂成许多线条再将这单线条通过一个旋转的圆筒形刷子的作用。使其进一步裂纤，使彼此平行筒形刷子的作用。使其进一步裂纤，使彼此平行排列。排列。v：在可调节机械原纤化生产方法中，针辊法己确认可在工业生产中使用。大量钢针

27、安装在辊筒上，针辊的旋转方向一般与薄膜运行方向相同，针辊在旋转的同时刺高薄膜，并切割一定距离。由这种方法生产的纤维主要是长方形的，裂纤后可得到一个具有一定规则的网状结构物。v 针辊切割法所得撕裂纤维的典型纤度在针辊切割法所得撕裂纤维的典型纤度在5553333dtex之间。这些制品适合于做地毯、人造草坪之间。这些制品适合于做地毯、人造草坪,包装材料以及股线、绳索等，也有用它做薄膜增强材包装材料以及股线、绳索等，也有用它做薄膜增强材料的。可调节机械原纤化网状物，能再分成狭窄的纤料的。可调节机械原纤化网状物，能再分成狭窄的纤维网，然后可进行梳理和单独加捻，或与其他天然纤维网，然后可进行梳理和单独加捻

28、，或与其他天然纤维混纺，得到普通纺织纱线，用于编织和针织加工。维混纺，得到普通纺织纱线，用于编织和针织加工。v用一个在模口模唇的一侧或两侧带有确定几用一个在模口模唇的一侧或两侧带有确定几何形状的何形状的T型模口，将热塑性熔融物挤出，得到型模口，将热塑性熔融物挤出，得到一幅宽的异型薄膜。模唇的几何形状可以是长一幅宽的异型薄膜。模唇的几何形状可以是长方形、三角形或圆形。拉伸后每根条带又可分方形、三角形或圆形。拉伸后每根条带又可分裂成多根连续长丝。长丝经过进一步热处理定裂成多根连续长丝。长丝经过进一步热处理定型，可收集在筒子上。型，可收集在筒子上。v这类聚丙烯长丝的纤度为这类聚丙烯长丝的纤度为22.

29、2327.78dtex，当完全分成单独长丝时，与熔体纺丝生产的复当完全分成单独长丝时，与熔体纺丝生产的复丝在外观上十分相似，且截面形状也很接近。丝在外观上十分相似，且截面形状也很接近。纱线主要用于优质绳索、包装和保护材料以及纱线主要用于优质绳索、包装和保护材料以及地毯与工业用织物。地毯与工业用织物。 v在聚合物熔点以下由压纹辊对薄膜进行冷压压纹。当薄膜进入夹辊时，就被压向旁侧。 改变辊筒温度和施加的压力，可得到不同厚度的连接膜，可以在纵向上完全分离，也可以是保持压纹后的薄膜为具有足够厚度和强度的连接膜，以便于处理和最后加捻裂纤。v将连接膜加热拉伸后，薄膜可分成长丝或用分丝梳分成一定纤度的丝束，

30、再用多轴卷绕。v 短程纺丝是指有冷却丝仓而无纺丝甬道的熔短程纺丝是指有冷却丝仓而无纺丝甬道的熔体纺丝方法。短程纺丝的特点是工艺流程短，体纺丝方法。短程纺丝的特点是工艺流程短，纺丝工序与拉伸工序直接相连，喷丝头孔数增纺丝工序与拉伸工序直接相连，喷丝头孔数增加，占地小，产量高，成本低的一种新工艺路加，占地小，产量高，成本低的一种新工艺路线。线。v已经开发成功的有三种技术。已经开发成功的有三种技术。v短程纺与普通纺比较，其特点为多孔低速，采用环短程纺与普通纺比较，其特点为多孔低速，采用环形喷丝板，应用内冷却成形，产量大、流程短。不需形喷丝板，应用内冷却成形，产量大、流程短。不需高层建筑纺丝装置也只要

31、一层高层建筑纺丝装置也只要一层7m高的单层建筑。高的单层建筑。纺丝与卷绕在同一层厂房内。纺速仅纺丝与卷绕在同一层厂房内。纺速仅640m/min,但但喷丝板孔数达喷丝板孔数达79万孔。工艺流程如下图。万孔。工艺流程如下图。v中速短程纺丝工艺流程与低速短程纺中速短程纺丝工艺流程与低速短程纺丝流程基本相同，但其拉伸设备为三堆丝流程基本相同，但其拉伸设备为三堆拉伸辊，因此占地更小。中速短程纺丝拉伸辊，因此占地更小。中速短程纺丝一般纺速为一般纺速为400600m/min，喷孔，喷孔3501300孔。孔。v膨体长丝的缩略代号为膨体长丝的缩略代号为BCF，是将丙纶未拉，是将丙纶未拉伸丝伸丝(UDY)经拉伸、

32、变形或再经网络加工而成经拉伸、变形或再经网络加工而成BCF长丝。该丝是三维卷曲的长丝。具有蓬松长丝。该丝是三维卷曲的长丝。具有蓬松性、弹性，并有很好的手感，给人以丰满柔和性、弹性，并有很好的手感，给人以丰满柔和的感觉。该长丝可用于地毯，家具布，装饰布的感觉。该长丝可用于地毯，家具布，装饰布等。等。v膨体长丝分一步法、两步法和三步法，一步膨体长丝分一步法、两步法和三步法，一步法生产流程为：切片输送法生产流程为：切片输送螺杆挤出螺杆挤出纺纺丝丝拉伸拉伸变形变形卷绕。见图卷绕。见图422v生产生产BCF的关的关键是在纺程上有键是在纺程上有一个膨化变形器一个膨化变形器部件，长丝进入部件，长丝进入变性器

33、之后发生变性器之后发生空气变形，形成空气变形，形成三维卷曲的长丝。三维卷曲的长丝。v影响影响BCF质量的因素主要有以下四个方面：质量的因素主要有以下四个方面：v1.长丝喂入速度对丝束膨化变形的影响长丝喂入速度对丝束膨化变形的影响v喂入速度增加丝束膨化变形加大，丝束卷曲喂入速度增加丝束膨化变形加大，丝束卷曲收缩率增加，如图收缩率增加，如图4-23所示。（见所示。（见P118)v2.压缩空气温度对丝束膨化变形的影响压缩空气温度对丝束膨化变形的影响v3.压缩空气压力对丝束膨化变形的影响压缩空气压力对丝束膨化变形的影响v压缩空气压力增加丝束膨化变形加大，丝束压缩空气压力增加丝束膨化变形加大，丝束卷曲收

34、缩率增加，如图卷曲收缩率增加，如图4-25所示。（见所示。（见P119)v4.长丝束的丝束特性对丝束膨化变形的影响长丝束的丝束特性对丝束膨化变形的影响v非圆形截面丝的蓬松效果好，细特丝的蓬松非圆形截面丝的蓬松效果好，细特丝的蓬松效果好，含油率过大蓬松效果差。效果好，含油率过大蓬松效果差。v非织造布又称非织布、非织造织物、无纺织非织造布又称非织布、非织造织物、无纺织布、无纺织物或无纺布，是纺织工业中最年轻布、无纺织物或无纺布，是纺织工业中最年轻而最有发展前途的新产品。非织造布生产已在而最有发展前途的新产品。非织造布生产已在纺织工业中形成一个新的行业纺织工业中形成一个新的行业 。v非织造布的生产方

35、法，有干法、纺丝成网法、非织造布的生产方法，有干法、纺丝成网法、湿法、射流喷网法及组合法湿法、射流喷网法及组合法(不同方法组合）等。不同方法组合）等。图图20是按纤维成网方法对无纺布进行的分类。是按纤维成网方法对无纺布进行的分类。v纺粘法的工艺流程，包纺粘法的工艺流程，包括切片熔融喷丝、牵伸、括切片熔融喷丝、牵伸、分丝成网和粘合，如图分丝成网和粘合，如图5所示。它的纺丝部分完全所示。它的纺丝部分完全相同于化学纤维熔融纺丝，相同于化学纤维熔融纺丝，喷丝后仍要进行拉伸，以喷丝后仍要进行拉伸，以使纤维获得强度。牵伸后使纤维获得强度。牵伸后的纤维散乱地铺落在行进的纤维散乱地铺落在行进的网帘上，然后进行

36、粘合，的网帘上，然后进行粘合，可以使用热熔粘合法、化可以使用热熔粘合法、化学粘合法以及针刺粘合法学粘合法以及针刺粘合法等。等。v 与化纤纺丝相比，纺粘法不同的地方在分丝成网部与化纤纺丝相比，纺粘法不同的地方在分丝成网部分，这也是纺粘法的关键性工艺部分。纺粘法分丝成分，这也是纺粘法的关键性工艺部分。纺粘法分丝成网的方式有多种，日前在商业性生产中应用最广泛的网的方式有多种，日前在商业性生产中应用最广泛的是高速气流分丝成网和静电分丝成网。是高速气流分丝成网和静电分丝成网。 图图22是一种高是一种高速气流分丝成网装置。速气流分丝成网装置。v该方法的具体过程是：切片熔融后挤入一含该方法的具体过程是：切片

37、熔融后挤入一含6000孔孔的长方形纺丝板，经过纺丝板喷丝，受到高速气流的的长方形纺丝板，经过纺丝板喷丝，受到高速气流的作用，进行第一次拉伸。牵伸时作用，进行第一次拉伸。牵伸时，有一侧面冷却系，有一侧面冷却系统进行冷却。然后，纤维在高速气流中进行第二次牵统进行冷却。然后，纤维在高速气流中进行第二次牵伸。所有气流均从底网上吸走，经牵伸后的纤维迅速伸。所有气流均从底网上吸走，经牵伸后的纤维迅速吸到底网上，气流的速度为吸到底网上，气流的速度为200ms，纤维网的均匀，纤维网的均匀性由喷丝板上喷丝孔的排列来控制，而网厚则由底网性由喷丝板上喷丝孔的排列来控制，而网厚则由底网走速来控制，出来的纤维网再经过热

38、压辊粘合。成无走速来控制，出来的纤维网再经过热压辊粘合。成无纺布。纺布。v3.纺粘法的工艺条件纺粘法的工艺条件v纺粘法的工艺参数包括切片熔融挤压条件；纺丝工纺粘法的工艺参数包括切片熔融挤压条件；纺丝工艺条件：如纺丝温度、压力、冷却等条件；气流拉伸艺条件：如纺丝温度、压力、冷却等条件；气流拉伸条件；铺网条件；纤维往后加工条件等。我们不再作条件；铺网条件；纤维往后加工条件等。我们不再作详细介绍。详细介绍。v1.熔喷法是一种超细纤维成网法，它是在熔喷法是一种超细纤维成网法，它是在1951年美年美国研究所研究的基础上发展起来的。所谓超细纤维，国研究所研究的基础上发展起来的。所谓超细纤维，是指直径在是指

39、直径在0.015 m的纤维，一股用得较多的是直的纤维，一股用得较多的是直径在径在13 m的纤维。用烯烃类纤维制作出的非织造的纤维。用烯烃类纤维制作出的非织造布手感柔软、过滤性好，但强度较低，日前多应用布手感柔软、过滤性好，但强度较低，日前多应用于过滤。于过滤。v2.熔喷成网的工艺原理，如图熔喷成网的工艺原理，如图23所示。所示。v成网过程是，在通道成网过程是，在通道A喷出的高温、高压气流作用喷出的高温、高压气流作用下，从通道下，从通道B挤出的熔融高分子物变成长短粗细不一挤出的熔融高分子物变成长短粗细不一致的超细纤维，吸聚在凝聚帘子或转筒上而成网输致的超细纤维，吸聚在凝聚帘子或转筒上而成网输出。

40、出。v3.影响熔喷非织造布质量的因素主要有以下几个方影响熔喷非织造布质量的因素主要有以下几个方面面v（1）纺丝温度）纺丝温度 纺丝温度高有利于喷出，但温度纺丝温度高有利于喷出，但温度过高会引起纤维结块，对成网不利。过高会引起纤维结块，对成网不利。v（2）热空气流速）热空气流速 热空气的压力在热空气的压力在343kPa，气流，气流速度可达速度可达500ms。v（3）热气流温度）热气流温度 热空气气流温度过低，易结块，热空气气流温度过低，易结块，过高，易熔断，一般要求热气流温度比模头高过高，易熔断，一般要求热气流温度比模头高10 OC左右。左右。v一、聚丙烯纤维的性能一、聚丙烯纤维的性能v 1断裂

41、强度断裂强度 断裂强度随温度升高而降低，断裂强度随温度升高而降低，聚丙烯鬃丝和复丝的强度范围为聚丙烯鬃丝和复丝的强度范围为3.14.5cNdtex；绳索和渔网丝的强度可达；绳索和渔网丝的强度可达5.0一一6.4cNdtex。v 2断裂伸长断裂伸长 不同产品要求断裂伸长在不同产品要求断裂伸长在15一一35之间。之间。v 3杨氏模量杨氏模量 伸长伸长l0时复丝杨氏模量为时复丝杨氏模量为6l.6792cNdtex。v4回弹性回弹性 伸长伸长5%时，聚丙烯复丝的回弹率时，聚丙烯复丝的回弹率为为88一一98。v5吸湿性和密度吸湿性和密度 在整个合成纤维品种中是最在整个合成纤维品种中是最小的，回潮率小于小

42、的，回潮率小于0.03%。密度为。密度为0.900.92。v6染色性染色性 聚丙烯染色相当困难，常用纺前着聚丙烯染色相当困难，常用纺前着色的方法着色。色的方法着色。v7.耐光性耐光性 聚丙烯纤维的耐老化性比较差。可聚丙烯纤维的耐老化性比较差。可以使用有机紫外光吸收剂，吸收聚丙烯最为敏以使用有机紫外光吸收剂，吸收聚丙烯最为敏感的波长为感的波长为300一一560nm紫外光。紫外光。 8化学性能化学性能 聚丙烯耐化学性优良，在常温聚丙烯耐化学性优良，在常温下有很好的酸碱性能。优于所有其它合成纤维。下有很好的酸碱性能。优于所有其它合成纤维。v1.产业用途产业用途v(1)绳索和缆绳；绳索和缆绳；(2)渔

43、具：如渔网，拖网和钓鱼纤维渔具：如渔网，拖网和钓鱼纤维等；等；(3)汽车安全带：汽车安全带： (4)缝纫线：缝纫线：(5)过滤布：过滤布：(7)涂层涂层织物：织物：(8)电缆包皮：电缆包皮：(9)人造草坪人造草坪(10)造纸用毡和纸造纸用毡和纸的增强材料。的增强材料。v2室内装饰用途室内装饰用途 如地毯；装饰织物；毯子和絮料。如地毯；装饰织物；毯子和絮料。v3服装用途如运动服，针织内衣，游泳衣，儿童服装用途如运动服，针织内衣，游泳衣，儿童外衣。外衣。v4其他用途其他用途v(1)土工用纤维；土工用纤维；(2)香烟过滤嘴填料；香烟过滤嘴填料；（3）植物防）植物防晒网。晒网。v聚丙烯纤维具有许多优良

44、的性能，但也有蜡感强、手感偏硬、难染色、易积聚静电等缺点。因此对其进行改性，开发新品种已成为聚丙烯纤维发展的主要方向。聚丙烯纤维的改性包括化学改性和物理改性v化学改性包括改善聚丙烯纤维对热和光降解的稳定性、本体着色以及聚丙烯纤维的开发。及抗静电性、防燃性、抑菌性、耐光性、耐磨性、防污性以及纤维摩擦性能的改善。v物理改性如共混改性、复合、异型、超细等改性。v烯烃有相类似的物理化学性能，通过共聚或共烯烃有相类似的物理化学性能，通过共聚或共混得到的烯烃共聚物或混合体系仍具有良好的混得到的烯烃共聚物或混合体系仍具有良好的可纺性，用烯烃共聚物或混合体系纺丝可改善可纺性，用烯烃共聚物或混合体系纺丝可改善单

45、种烯烃纤维的性能。使不同单种烯烃纤维的性能。使不同MI的聚丙烯或聚的聚丙烯或聚丙烯与不同烯烃丙烯与不同烯烃(较常用的为聚乙烯较常用的为聚乙烯)混合，能得混合，能得到各种特色的聚丙烯纤维，如日本窒素公司用到各种特色的聚丙烯纤维，如日本窒素公司用PEPP、改性、改性PEPP、改性、改性PPPP的复合的复合纤维生产的纤维生产的ES纤维、纤维、EA纤维、纤维、Epc纤维等。纤维等。v (2)喷纺成形和闪蒸纺丝；喷纺成形是将空气和聚合喷纺成形和闪蒸纺丝；喷纺成形是将空气和聚合物的混合物，经喷嘴喷到一个移动的筛网上。物的混合物，经喷嘴喷到一个移动的筛网上。 闪蒸纺闪蒸纺丝法是喷纺工艺的一种变化。先把聚合物

46、溶解在高挥丝法是喷纺工艺的一种变化。先把聚合物溶解在高挥发性溶剂中，然后使聚合物溶液通过喷纺形成超细液发性溶剂中，然后使聚合物溶液通过喷纺形成超细液流，进入蒸发室，在蒸发室里随着溶剂的挥发，超细流，进入蒸发室，在蒸发室里随着溶剂的挥发，超细纤维被收集在移动着的筛网或其他收集装置上。纤维被收集在移动着的筛网或其他收集装置上。v (3)不相容混合物纺丝；不相容混合物纺丝；v将大于将大于10的不相容的成纤聚合物与聚丙烯相混，的不相容的成纤聚合物与聚丙烯相混，经挤出机挤出后，熔体高速拉伸，最后将冷拉伸的单经挤出机挤出后，熔体高速拉伸，最后将冷拉伸的单丝碾压，并用由适当喷嘴所形成的湍流体使其弯曲，丝碾压，并用由适当喷嘴所形成的湍流体使其弯曲，借以完成原纤化。用于这个目的的不相容的成纤高聚借以完成原纤化。用于这个目的的不相容的成纤高聚物有尼龙、聚配、聚苯乙烯以及乙烯的共聚物。得到物有尼龙、聚配、聚苯乙烯以及乙烯的共聚物。得到的单丝具有由许多非常细的低旦原纤维构成的复合结的单丝具有由许多非常细的低旦原纤维构成的复合结构。这些原纤维彼此不连续，但却是互相衔接的。构。这些原纤维彼此不连续，但却是互相衔接的。