聚合物直接成网法非织造布课件.pptx

1、聚合物直接成网法非织造布2一、非织造材料的定义： 非织造布、非织造物、无纺织物、无纺布或不织布 国标GB/T5709-1997定义： 定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘合或者这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或絮垫。 美国材料试验协会（ASTM）定义： A structure produced by bonding of mechanical, chemical, thermal, or solvent means and the combination thereof. The terms does not include paper or fabrics that are wo

2、ven, knitted, tufted or those made by wool or other felting processes. 3二、非织造材料二、非织造材料的分类的分类 非织造布的加工方式有多种，其产品分类也多种多样；非织造布的加工方式有多种，其产品分类也多种多样； 主要分类方法有：主要分类方法有： 非织造布加工路线分类非织造布加工路线分类 纤网形成方法分类纤网形成方法分类 纤网的形式分类纤网的形式分类 产品用途分类产品用途分类 使用次数分类：用即弃产品、耐久型产品使用次数分类：用即弃产品、耐久型产品 贸易中按定重分类：薄型产品、厚型产品贸易中按定重分类：薄型产品、厚型产品4三

3、、非织造材料三、非织造材料的特点的特点非织造布是纺织、化工、塑料、造非织造布是纺织、化工、塑料、造纸工业的交叉边缘产品。纸工业的交叉边缘产品。非织造布产品外观、结构多样化。非织造布产品外观、结构多样化。非织造布使用范围广。非织造布使用范围广。5四、非织造材料四、非织造材料的结构的结构在组织结构上与传统织物（机织物在组织结构上与传统织物（机织物/针针织物）有区别织物）有区别机织物：机织物：结构稳定，缺乏弹性；结构稳定，缺乏弹性；针织物：针织物：纱线以圈状结构联结，弹性良纱线以圈状结构联结，弹性良好；好；非织造布：非织造布：纤网结构纤网结构加固而成。加固而成。6非织造布的几种典型结构非织造布的几种

4、典型结构纤网中部分纤维得到加固的结构：纤网中部分纤维得到加固的结构：靠纤维的缠结得以加固：靠纤维的缠结得以加固：针刺法、射针刺法、射流喷网法；流喷网法；由纤维形成线圈结构得以加固：由纤维形成线圈结构得以加固：机械机械缝编方法，从纤网中抽取部分纤维束，缝编方法，从纤网中抽取部分纤维束，编结成规则线圈结构；编结成规则线圈结构；7纤网中由粘合作用得到加固的结构：纤网中由粘合作用得到加固的结构：由粘合剂加固：由粘合剂加固：点粘合结构、片膜状点粘合结构、片膜状粘合结构、团块状粘合结构、局部粘粘合结构、团块状粘合结构、局部粘合结构。合结构。由热粘合作用加固：由热粘合作用加固：热熔纤维粘合，热熔纤维粘合，包

5、括点粘合结构（包括点粘合结构（多用双组分纤维多用双组分纤维）、）、团块状粘合结构、局部粘合结构；但团块状粘合结构、局部粘合结构；但无片膜状粘合结构。无片膜状粘合结构。8五、非织造的五、非织造的基本原理基本原理（过程）（过程） 纤维（原料）的选择纤维（原料）的选择； 成网成网；干法成网、湿法成网、聚合物挤压成网。干法成网、湿法成网、聚合物挤压成网。 纤网加固（成形）纤网加固（成形）； 后整理与成形；后整理与成形； 非织造布测试；非织造布测试； 非织造产品应用。非织造产品应用。9第一章第一章 概述概述1. 聚合物直接成网法的概念、分类聚合物直接成网法的概念、分类 2. 纺黏法和熔喷法的现状纺黏法和

6、熔喷法的现状3. 纺黏法和熔喷法的技术特点纺黏法和熔喷法的技术特点 4. 聚合物直接成网法产品的应用领域聚合物直接成网法产品的应用领域101. 聚合物直接成网法的定义聚合物直接成网法的定义 利用化学纤维纺丝原理，在聚合物纺丝成形过程中使利用化学纤维纺丝原理，在聚合物纺丝成形过程中使纤维直接铺置成网，然后纤网经机械、化学或热方法纤维直接铺置成网，然后纤网经机械、化学或热方法加固而成非织造布。加固而成非织造布。111. 聚合物直接成网法的分类聚合物直接成网法的分类 1、纺丝成网法：、纺丝成网法：（1）熔融纺丝直接成网法（纺黏法为主要纺丝成网法）熔融纺丝直接成网法（纺黏法为主要纺丝成网法）在熔融纺丝

7、的同时，边抽丝边使连续的长丝铺网，再经加固而在熔融纺丝的同时，边抽丝边使连续的长丝铺网，再经加固而形成非织造布。形成非织造布。（2）干法纺丝直接成网法（闪纺法）美国杜邦公司）干法纺丝直接成网法（闪纺法）美国杜邦公司将高聚物溶解在溶剂中，然后由喷丝孔挤出，使溶剂迅速挥发将高聚物溶解在溶剂中，然后由喷丝孔挤出，使溶剂迅速挥发而成为纤维，同时采用静电分丝法使纤维分离后凝聚成网，经而成为纤维，同时采用静电分丝法使纤维分离后凝聚成网，经热轧加固形成非织造布。热轧加固形成非织造布。（3）湿法纺丝直接成网法）湿法纺丝直接成网法高聚物纺丝溶液通过喷丝孔挤出，再进入凝固浴中形成纤维后高聚物纺丝溶液通过喷丝孔挤出

8、，再进入凝固浴中形成纤维后得到纤网，经加固后制成非织造布。得到纤网，经加固后制成非织造布。122、熔喷法：、熔喷法： 在抽丝时，采用在抽丝时，采用高速热空气高速热空气对挤出的细丝进行拉对挤出的细丝进行拉伸，使其成为伸，使其成为超细纤维超细纤维，再凝聚到多孔滚筒或网，再凝聚到多孔滚筒或网帘上形成纤网，然后经自黏合或热黏合加固而制帘上形成纤网，然后经自黏合或热黏合加固而制成非织造布。成非织造布。3、膜裂法（原纤化技术成网法）：、膜裂法（原纤化技术成网法）： 将聚合物吹塑成纤维片状膜，再经针割或刀切方将聚合物吹塑成纤维片状膜，再经针割或刀切方法，让纤维片状膜形成孔洞，在牵伸时，膜变成法，让纤维片状膜

9、形成孔洞，在牵伸时，膜变成纤维状而成为膜裂纤网。纤维状而成为膜裂纤网。132. 纺黏法和熔喷法的现状纺黏法和熔喷法的现状 纺黏法非纺黏法非织造技术是目前发展最快的一种生产方法。织造技术是目前发展最快的一种生产方法。 闪纺法、熔喷法、膜裂法闪纺法、熔喷法、膜裂法等各种聚合物成网法非织造等各种聚合物成网法非织造技术发展也较快。技术发展也较快。14世界纺丝成网法发展简况：世界纺丝成网法发展简况： 1959年美国年美国Dupont公司首先成功开发聚酯纺丝成网法公司首先成功开发聚酯纺丝成网法非织造材料，同时期研制成功的，还有德国的非织造材料，同时期研制成功的，还有德国的Freudenberg公司，德国的

10、公司，德国的Lurgi公司也是该技术的先驱公司也是该技术的先驱者之一。者之一。 近十几年工艺技术取得突破性的发展，产品性能有很近十几年工艺技术取得突破性的发展，产品性能有很大的提高，如产量提高，纺丝速度提高，单丝强度提大的提高，如产量提高，纺丝速度提高，单丝强度提高，纤维细度降低，双组份纺粘以及高，纤维细度降低，双组份纺粘以及SMS、SMMS复合复合材料等。材料等。 目前产量超过目前产量超过80万吨，占世界非织造材料总产量的万吨，占世界非织造材料总产量的30%。加工能力主要集中在西欧、美国、日本和中国。加工能力主要集中在西欧、美国、日本和中国。15预测预测2012年全球非织造布产量年全球非织造

11、布产量(按工艺分布按工艺分布)16我国纺丝成网法工艺的发展情况：我国纺丝成网法工艺的发展情况：1、我国自我国自1986年开始陆续从国外进口纺丝成网年开始陆续从国外进口纺丝成网法生产线，虽然起步较晚，但发展迅速。法生产线，虽然起步较晚，但发展迅速。2001年为止，拥有纺丝成网法生产线超过年为止，拥有纺丝成网法生产线超过70条，总条，总生产能力约为生产能力约为23万吨万吨/年。年。2、与国外先进水平相比，我国纺丝成网法工艺与国外先进水平相比，我国纺丝成网法工艺技术尚存一定的差距，尤其是在产量、纺丝速技术尚存一定的差距，尤其是在产量、纺丝速度、成网宽度、成网均匀度及纤维细度方面的差度、成网宽度、成网

12、均匀度及纤维细度方面的差距还很大，有待于进一步提高。距还很大，有待于进一步提高。17中国非织造中国非织造加工工艺加工工艺2006年与年与2008年的对比年的对比183.1 纺黏法非织造布的技术特点纺黏法非织造布的技术特点 1、工艺流程短，生产能力高；年产量高达、工艺流程短，生产能力高；年产量高达100010000吨；吨； 2、产品力学性能好；、产品力学性能好； 3、生产成本低；、生产成本低； 4、自动化程度高，生产便于管理；控制聚合、自动化程度高，生产便于管理；控制聚合物挤出量和成网速度便可精确控制产量；物挤出量和成网速度便可精确控制产量； 5、改换品种难，只适合大批量单一品种生产，、改换品种

13、难，只适合大批量单一品种生产，纤维均匀度较差。纤维均匀度较差。19纺丝成网法土工织物与干法针刺土工织物纺丝成网法土工织物与干法针刺土工织物的技术经济指标对比的技术经济指标对比(%)：203.2 熔喷法非织造布的技术特点熔喷法非织造布的技术特点 1、工艺流程短，生产效率高；工艺流程短，生产效率高； 2、纤网由极细短纤维组成，均匀度好，手感柔软，过纤网由极细短纤维组成，均匀度好，手感柔软，过滤性能优良，吸液性能良好，但纤网强度低；滤性能优良，吸液性能良好，但纤网强度低； 3、生产能源消耗大。生产能源消耗大。214. 聚合物直接成网法产品的应用领域聚合物直接成网法产品的应用领域 1、聚合物成网法大部

14、分采用自黏合或热黏合加固，没聚合物成网法大部分采用自黏合或热黏合加固，没有加入化学黏合剂，产品手感好，广泛用于医疗卫生有加入化学黏合剂，产品手感好，广泛用于医疗卫生领域（手术衣、手术帽、病人服、病床用品等）；领域（手术衣、手术帽、病人服、病床用品等）； 2、纺黏法产品具有良好的力学性能，可用于水利土木纺黏法产品具有良好的力学性能，可用于水利土木建筑领域（土工布、防水材料基布、农用丰收布、人建筑领域（土工布、防水材料基布、农用丰收布、人造革基布、保鲜布、贴墙布、包装材料、汽车内装饰造革基布、保鲜布、贴墙布、包装材料、汽车内装饰材料、工业用过滤材料）；材料、工业用过滤材料）；22家用装饰产品23医

15、疗保健产品24车用材料25土工合成材料26 3、熔喷法非织造布熔喷法非织造布应用于液体及气体的过滤材料、医应用于液体及气体的过滤材料、医疗卫生材料、环境保护吸油材料、保暖用服装材料、疗卫生材料、环境保护吸油材料、保暖用服装材料、工业防护服等领域。工业防护服等领域。27休闲、旅行用产品28过滤材料29作业与思考题作业与思考题 1、非织造布的定义？非织造布的定义？ 2、聚合物直接成网法包括哪几种方法？聚合物直接成网法包括哪几种方法？ 3、纺丝成网法包括哪几种生产方法？纺丝成网法包括哪几种生产方法？ 4、纺黏法非织造布生产技术的特点？、纺黏法非织造布生产技术的特点？ 5、聚合物直接成网法非织造布的主

16、要应、聚合物直接成网法非织造布的主要应 用领域？用领域？30第二章第二章 纺丝成网工艺纺丝成网工艺和原理和原理2-1 成纤成纤聚合物熔（溶）体基本性质聚合物熔（溶）体基本性质 2-2 聚合物熔融纺丝成网工艺聚合物熔融纺丝成网工艺2-3 溶液纺丝成网工艺溶液纺丝成网工艺 312-1 成纤聚合物基本性质成纤聚合物基本性质成纤聚合物的主要性质成纤聚合物的主要性质各种成纤方法各种成纤方法32一、一、 成纤聚合物概念成纤聚合物概念 1、纺丝成网非织造技术是传统纺丝工艺的延续，因、纺丝成网非织造技术是传统纺丝工艺的延续，因此，从理论上讲，任何成纤聚合物均可用于纺丝此，从理论上讲，任何成纤聚合物均可用于纺丝

17、成网工艺。但考虑到纺丝性能、生产成本以及产成网工艺。但考虑到纺丝性能、生产成本以及产品性能等因素，目前较多采用聚丙烯、聚酯、聚品性能等因素，目前较多采用聚丙烯、聚酯、聚乙烯和聚酰胺。乙烯和聚酰胺。2、成纤聚合物、成纤聚合物-通过化学和机械加工而制成的纤通过化学和机械加工而制成的纤维高聚物，其含义是高聚物不仅具有形成纤维的维高聚物，其含义是高聚物不仅具有形成纤维的能力，而且形成的纤维性能指标具有使用价值。能力，而且形成的纤维性能指标具有使用价值。33二、二、 成纤聚合物的基本性质成纤聚合物的基本性质 纺丝成网法生产过程中聚合物经历了复杂的物纺丝成网法生产过程中聚合物经历了复杂的物理变化，聚合物本

18、身的性质对最终产品的质量理变化，聚合物本身的性质对最终产品的质量起到至关重要的作用。纺丝成网法聚合物原料起到至关重要的作用。纺丝成网法聚合物原料基本性质通常包括以下几个方面：基本性质通常包括以下几个方面： 聚合物分子量及其分布聚合物分子量及其分布 高分子链结构对成纤高聚物性质影响高分子链结构对成纤高聚物性质影响 成纤高聚物分子间的作用力成纤高聚物分子间的作用力 高分子结构与结晶能力高分子结构与结晶能力 成纤高聚物的热性质成纤高聚物的热性质 不同聚合物原料还有不同的要求，如聚丙烯原不同聚合物原料还有不同的要求，如聚丙烯原料的等规度和熔融指数，聚酯原料的粘度等。料的等规度和熔融指数，聚酯原料的粘度

19、等。341、聚合物相对分子量及其分布、聚合物相对分子量及其分布 聚合物原料的分子量体现其聚合度的高低，聚合物原料的分子量体现其聚合度的高低，分子量及分子量分布对加工性能和成纤后的性分子量及分子量分布对加工性能和成纤后的性能等具有明显的影响。能等具有明显的影响。 分子量过高过低，均不利于丝束强力的提分子量过高过低，均不利于丝束强力的提高，因此高，因此纺丝成网工艺要求聚合物原料的分子纺丝成网工艺要求聚合物原料的分子量适中。量适中。 分子量分布对纤维结构的均一性有很大的分子量分布对纤维结构的均一性有很大的影响，分子量分布宽时，内部取向杂乱，表面影响，分子量分布宽时，内部取向杂乱，表面存在不均匀裂痕。

20、分子量分布越宽，熔体粘弹存在不均匀裂痕。分子量分布越宽，熔体粘弹性越显著，挤出膨大现象越严重。因此性越显著，挤出膨大现象越严重。因此纺丝成纺丝成网工艺要求聚合物原料的分子量分布要窄。网工艺要求聚合物原料的分子量分布要窄。35 成纤高聚物的平均分子量和分子量分布是表征该高聚物远程成纤高聚物的平均分子量和分子量分布是表征该高聚物远程链结构的重要参数，它对于该高聚物的加工性能及所得纤网链结构的重要参数，它对于该高聚物的加工性能及所得纤网的性能等具有明显的影响。当平均分子量相近时，分子量分的性能等具有明显的影响。当平均分子量相近时，分子量分布宽度对流动曲线亦有明显的影响。布宽度对流动曲线亦有明显的影响

21、。分子量分布宽度分子量分布宽度剪切速率剪切速率非牛顿区负斜率非牛顿区负斜率 36 数均分子量数均分子量 粘均分子量粘均分子量 重均分子量重均分子量 Z均分子量均分子量nMMwMzM典型分子量分布微分曲线典型分子量分布微分曲线 37 熔体指数（熔体指数（MFI）是纺丝成网、熔喷实际生产中对原料性是纺丝成网、熔喷实际生产中对原料性能的主要指标，其定义为：在一定的温度下，熔融状态的能的主要指标，其定义为：在一定的温度下，熔融状态的高聚物在一定负荷下，高聚物在一定负荷下，10分钟内从规定直径和长度的标准分钟内从规定直径和长度的标准毛细管中流出的重量，单位为毛细管中流出的重量，单位为g/10min，熔体

22、指数越大，流熔体指数越大，流动性越好。动性越好。38不同不同MFI聚丙烯切片的熔体粘度与切变率的关系聚丙烯切片的熔体粘度与切变率的关系 39分子量分布相似时，平均分子量对流动曲线的影响分子量分布相似时，平均分子量对流动曲线的影响 402、高分子链结构对成纤高聚物性质影响、高分子链结构对成纤高聚物性质影响 主链结构：主链结构： 当聚合物主链结构引入双键时，由于诱导效应或共轭当聚合物主链结构引入双键时，由于诱导效应或共轭效应，而改变链中原子间的相互作用。引入与主链原子效应，而改变链中原子间的相互作用。引入与主链原子不同价的原子、双键或环结构，则会改变链的柔性。高不同价的原子、双键或环结构，则会改变

23、链的柔性。高聚物链的结构变化，均会改变分子间相互作用力的大小，聚物链的结构变化，均会改变分子间相互作用力的大小，和改变链的构型和晶格，以及分子间距离。和改变链的构型和晶格，以及分子间距离。大分子链中侧基的性质大分子链中侧基的性质 ： 改变大分子链中侧基的性质，使分子中的电子云密度改变大分子链中侧基的性质，使分子中的电子云密度重新分布，改变键的长度、能量和极性。由于未结合原重新分布，改变键的长度、能量和极性。由于未结合原子和基团相互作用而引起大分子链的柔性发生改变，同子和基团相互作用而引起大分子链的柔性发生改变，同时对大分子链的平衡构型、分子间的相互作用力和晶格时对大分子链的平衡构型、分子间的相

24、互作用力和晶格产生显著影响。产生显著影响。 41高聚物特性支配的纤维性质高聚物特性支配的纤维性质(-影响影响) 423、成纤高聚物分子间的作用力成纤高聚物分子间的作用力 分子间的作用力包括范德华力（静电力、诱导力和色分子间的作用力包括范德华力（静电力、诱导力和色散力）和氢键。散力）和氢键。 静电力静电力是极性分子之间的引力，极性分子都具有永久是极性分子之间的引力，极性分子都具有永久偶极，永久偶极之间的静电相互作用的大小与分子偶偶极，永久偶极之间的静电相互作用的大小与分子偶极的大小和定向程度有关。极的大小和定向程度有关。 诱导力诱导力是极性分子的永久偶极与它在其他分子上引起是极性分子的永久偶极与

25、它在其他分子上引起的诱导偶极之间的相互作用力。的诱导偶极之间的相互作用力。 色散力色散力是分子瞬时偶极之间的相互作用力。是分子瞬时偶极之间的相互作用力。 大分子间的相互作用以大分子间的相互作用以氢键氢键为最强。氢键可以在分子为最强。氢键可以在分子间形成，如极性的液体水、醇、氢氟酸和有机酸等都间形成，如极性的液体水、醇、氢氟酸和有机酸等都有分子间的氢键，在极性的高聚物如聚酰胺、纤维素、有分子间的氢键，在极性的高聚物如聚酰胺、纤维素、蛋白质等中，也都有分子间的氢键。蛋白质等中，也都有分子间的氢键。 434、高分子结构与结晶能力高分子结构与结晶能力 高聚物应具有一定规律性的化学结构和空间结构，使高聚

26、物应具有一定规律性的化学结构和空间结构，使可能形成最佳超分子结构的纤维。为制得具有最佳综可能形成最佳超分子结构的纤维。为制得具有最佳综合性能的纤维，成纤高聚物应有形成半结晶结构的能合性能的纤维，成纤高聚物应有形成半结晶结构的能力。高聚物中力。高聚物中无定型区的存在，决定了纤网中纤维的无定型区的存在，决定了纤网中纤维的柔软性、染色性、吸收性等。柔软性、染色性、吸收性等。 成纤高聚物的结晶能力非常重要，成纤高聚物的结晶能力非常重要，结晶度在很大程度结晶度在很大程度上影响纺丝成网纤维的物理机械性能上影响纺丝成网纤维的物理机械性能，通过结晶作用，通过结晶作用，纤维中的大分子与其聚集体沿着纤维轴向排列的

27、取向纤维中的大分子与其聚集体沿着纤维轴向排列的取向状态才能固定下来。状态才能固定下来。 445、成纤高聚物的热性质、成纤高聚物的热性质 高聚物制造纺丝成网非织造材料的可能性和纤维的性高聚物制造纺丝成网非织造材料的可能性和纤维的性质与高聚物的热性质关系密切，高聚物的热性质取决质与高聚物的热性质关系密切，高聚物的热性质取决于分子链结构。高聚物在受热过程中将产生两类变化。于分子链结构。高聚物在受热过程中将产生两类变化。 物理变化：物理变化：软化、熔融。软化、熔融。 化学变化：化学变化：环化、交联、降解、分解、氧化、水解等。环化、交联、降解、分解、氧化、水解等。 表征这些变化的温度参数是：玻璃化温度（

28、表征这些变化的温度参数是：玻璃化温度（Tg）、）、熔熔点温度（点温度（Tm）和热分解温度（和热分解温度（Td）。）。从非织造材料应用从非织造材料应用的角度来看，聚合物耐高温的要求不仅是能耐多高温的角度来看，聚合物耐高温的要求不仅是能耐多高温度的问题，还必须同时给出耐温的时间，使用环境以度的问题，还必须同时给出耐温的时间，使用环境以及性能变化的允许范围。及性能变化的允许范围。 45典型成纤高聚物的典型成纤高聚物的Tm和和Td 462-1 聚合物原料基本性质（聚合物原料基本性质（补充内容补充内容） 6、聚合物降解、聚合物降解 聚合物降解有助于修正聚合物熔体粘度和分子量分布。聚合物降解有助于修正聚合

29、物熔体粘度和分子量分布。通常有三种降解方式：化学、机械剪切和热降解。纺丝通常有三种降解方式：化学、机械剪切和热降解。纺丝成网工艺可采用氧或过氧衍生物来实现化学降解，增加成网工艺可采用氧或过氧衍生物来实现化学降解，增加挤压速率、热量和熔体滞留时间均可达到机械剪切降解挤压速率、热量和熔体滞留时间均可达到机械剪切降解和热降解的目的。和热降解的目的。 对于聚合物熔体来说，要求均匀发生降解，避免聚对于聚合物熔体来说，要求均匀发生降解，避免聚合物熔体降解不一致而造成粘度不均匀，分子量分布离合物熔体降解不一致而造成粘度不均匀，分子量分布离散。同时还要求不能过度降解。散。同时还要求不能过度降解。 477、含杂

30、含杂 聚合物原料中铝、钛、铁及灰分含量的增加，聚合物原料中铝、钛、铁及灰分含量的增加，将影响纤维的耐气候性能，同时缩短纺丝组件的将影响纤维的耐气候性能，同时缩短纺丝组件的使用周期，引起生产成本上升。使用周期，引起生产成本上升。 因此，改善聚合物切片原料生产环境，优化因此，改善聚合物切片原料生产环境，优化切片生产工艺，降低切片含杂量，可提高产品性切片生产工艺，降低切片含杂量，可提高产品性能，有效延长能，有效延长纺丝组件纺丝组件更换周期，减少耗能，降更换周期，减少耗能，降低产品生产成本。低产品生产成本。 48三、成纤聚合物三、成纤聚合物常用原料常用原料（补充内容补充内容） (一一)聚丙烯聚丙烯(P

31、P) 聚丙烯是聚丙烯是纺丝成网纺丝成网工艺常用的一种聚合物，主要工艺常用的一种聚合物，主要性能参数有等规度、熔融指数性能参数有等规度、熔融指数( (MFI)MFI)和灰分。和灰分。 纺丝成网纺丝成网工艺工艺要求聚丙烯的等规度在要求聚丙烯的等规度在95%以上，若以上，若低于低于90%则纺丝困难。聚丙烯的结构式为：则纺丝困难。聚丙烯的结构式为： CH2CH n CH3 在聚合过程中，因甲基在立体空间所取位置不同，在聚合过程中，因甲基在立体空间所取位置不同，可产生三种构型的聚合物。可产生三种构型的聚合物。49(二二)聚酯聚酯(PET) 聚酯纤维工业化生产始于聚酯纤维工业化生产始于1953年，其性能优

32、良，强年，其性能优良，强度和弹性模量较高，耐热和耐日晒性能高超，度和弹性模量较高，耐热和耐日晒性能高超，纺丝成纺丝成网网工艺应用较多的原料。工艺应用较多的原料。 聚酯的熔点比聚丙烯要高得多，纯聚酯的熔点比聚丙烯要高得多，纯PET的熔点为的熔点为267。工业化生产的。工业化生产的PET熔点略低，一般在熔点略低，一般在255264之间。熔点是之间。熔点是PET切片的一项重要指标，如熔点切片的一项重要指标，如熔点波动较大，则波动较大，则纺丝成网纺丝成网工艺中的加热温度条件要适当工艺中的加热温度条件要适当调整。调整。PET切片的熔点对纤维成形过程的影响不如分子切片的熔点对纤维成形过程的影响不如分子量的

33、影响大。量的影响大。 50 熔体粘度是熔体粘度是PET熔体流变性能的表征，与纤维成形好熔体流变性能的表征，与纤维成形好坏密切相关。坏密切相关。影响熔体粘度的因素有温度、压力、聚影响熔体粘度的因素有温度、压力、聚合度和切变速率等。合度和切变速率等。 PET熔体粘度与切变速率有密切关系。通常，切应力熔体粘度与切变速率有密切关系。通常，切应力在在9.65105达因达因/cm2以下为牛顿流动，以上为非牛顿流以下为牛顿流动，以上为非牛顿流动。当切片的分子量增大时，牛顿区变窄变长，且温动。当切片的分子量增大时，牛顿区变窄变长，且温度对粘度的影响增大。度对粘度的影响增大。 熔体粘度与分子量有关。分子量低于熔

34、体粘度与分子量有关。分子量低于20000的的PET，其熔体粘度与温度呈明显的线性函数关系，而分子量其熔体粘度与温度呈明显的线性函数关系，而分子量超过超过20000时，则呈非线性函数关系。纤维级的时，则呈非线性函数关系。纤维级的PET的的分子量通常为分子量通常为1500022000。 随着温度的升高，熔体粘度依指数函数关系而降随着温度的升高，熔体粘度依指数函数关系而降低。随着低。随着PET分子量的提高，在相同温度下的熔体粘度分子量的提高，在相同温度下的熔体粘度增加。而在不同温度下，熔体温度每增减增加。而在不同温度下，熔体温度每增减10，大约相，大约相当于特性粘数减增当于特性粘数减增0.05，这一

35、点对生产控制很有现实意，这一点对生产控制很有现实意义义。 51 PET可能发生的降解有三种：热降解、热氧化降解可能发生的降解有三种：热降解、热氧化降解和水解。由于和水解。由于PET分子结构中存在酯基，在熔融时极易分子结构中存在酯基，在熔融时极易水解，使分子量下降，影响纤维质量。因此，熔喷前，水解，使分子量下降，影响纤维质量。因此，熔喷前，PET切片必须进行干燥，使其含水率从切片必须进行干燥，使其含水率从0.4降到降到0.01以下。以下。PET切片干燥的目的不仅仅是除去水分，还可提切片干燥的目的不仅仅是除去水分，还可提高切片的结晶度和软化点。高切片的结晶度和软化点。PET切片造粒时，其熔体铸切片

36、造粒时，其熔体铸带是在水中急剧冷却的，所得到的切片是无定形结构，带是在水中急剧冷却的，所得到的切片是无定形结构，软化点较低。这种切片如不经过干燥，进入螺杆挤压软化点较低。这种切片如不经过干燥，进入螺杆挤压机后，会很快软化粘结，造成环结阻料。机后，会很快软化粘结，造成环结阻料。PET切片干燥切片干燥后，因发生结晶，使其软化点大大提高，切片变得坚后，因发生结晶，使其软化点大大提高，切片变得坚硬，且熔程狭窄，熔体质量均匀，不再发生粘结阻料硬，且熔程狭窄，熔体质量均匀，不再发生粘结阻料现象。现象。 PET切片干燥后应密封充氮保护，以防止切片重新吸切片干燥后应密封充氮保护，以防止切片重新吸湿。湿。 52

37、PET干切片的吸湿性能干切片的吸湿性能 53(三三)聚乙烯聚乙烯 美国美国Dupont公司溶剂纺丝成网公司溶剂纺丝成网工艺采用线性工艺采用线性聚乙烯聚乙烯(LPE)，与聚丙烯相比，其结构没有长链与聚丙烯相比，其结构没有长链分枝，而且分枝，而且MWD分布较窄，因此更容易获得较分布较窄，因此更容易获得较细的纤维。此外，细的纤维。此外， LPE 通常具有较好的耐气候通常具有较好的耐气候性，溶剂纺丝成网性，溶剂纺丝成网工艺工艺制成的非织造材料具有制成的非织造材料具有高强度、抗撕裂、耐穿刺、防水透气、可印刷高强度、抗撕裂、耐穿刺、防水透气、可印刷等特点。等特点。 54(四四)聚酰胺聚酰胺(PA) 聚酰胺

38、纤维是世界上最早投入工业化生产的合成纤维。聚酰胺纤维是世界上最早投入工业化生产的合成纤维。聚酰胺聚酰胺66发明于发明于1935年，通过进一步的研究，年，通过进一步的研究，Carothers等人于等人于19361937年又发明了用熔体纺丝法制年又发明了用熔体纺丝法制造造PA66纤维的技术。纤维的技术。1938年，德国的年，德国的Schlack发明了制发明了制取取PA6及生产纤维的技术，及生产纤维的技术，PA6纤维于纤维于1941年开始工业年开始工业化生产。化生产。 纺丝成网纺丝成网工艺所用的聚酰胺主要是工艺所用的聚酰胺主要是PA6，但用量不及，但用量不及PPPP和和PETPET。 对于聚合物，结

39、晶固体才有鲜明的熔点，无定形对于聚合物，结晶固体才有鲜明的熔点，无定形固体只有熔融温度范围或软化温度范围，部分结晶的固体只有熔融温度范围或软化温度范围，部分结晶的聚合物根据其结晶度而有宽或窄的熔融温度范围。聚聚合物根据其结晶度而有宽或窄的熔融温度范围。聚酰胺是一种部分结晶高聚物，具有较窄的熔融范围。酰胺是一种部分结晶高聚物，具有较窄的熔融范围。差热分析表明，差热分析表明，PA6的熔点范围为的熔点范围为220226，PA66为为261269。 55 聚酰胺的熔体粘度与温度、剪切速率以及单聚酰胺的熔体粘度与温度、剪切速率以及单体含量等因素密切相关。随着水萃取物含量的增体含量等因素密切相关。随着水萃

40、取物含量的增加，加，PA熔体粘度呈下降趋势。熔体粘度呈下降趋势。 和聚酯一样，聚酰胺在和聚酯一样，聚酰胺在纺丝成网工艺纺丝成网工艺前必前必须进行干燥，以防止聚酰胺熔融时发生水解。通须进行干燥，以防止聚酰胺熔融时发生水解。通常，干燥可使聚酰胺的含水率从常，干燥可使聚酰胺的含水率从0.20.4下降下降到到0.06，同时伴随着聚合物内部结构的变化。，同时伴随着聚合物内部结构的变化。为了防止切片泛黄，为了防止切片泛黄，PA6干燥温度不得超过干燥温度不得超过135，宜采用宜采用115130。 56四、聚合物成纤四、聚合物成纤的主要方法的主要方法熔体纺丝熔体纺丝溶液纺丝溶液纺丝57（一）熔体纺丝（一）熔体

41、纺丝 定义：将高聚物通过加热使其成为熔融状态而进行纺丝的方定义：将高聚物通过加热使其成为熔融状态而进行纺丝的方法。法。 直接纺丝：直接纺丝：直接将聚合或缩聚得到的高聚物熔体送去纺丝。直接将聚合或缩聚得到的高聚物熔体送去纺丝。 切片纺丝（间接纺丝）：切片纺丝（间接纺丝）：将聚合或缩聚得到的高聚物熔体制将聚合或缩聚得到的高聚物熔体制成切片，然后在纺丝机上重新熔融进行纺丝。成切片，然后在纺丝机上重新熔融进行纺丝。58锦纶长丝熔体纺丝工艺流程：锦纶长丝熔体纺丝工艺流程： 直接纺丝：直接纺丝：单体己内酰胺单体己内酰胺熔融聚合熔融聚合聚己内酰胺熔聚己内酰胺熔体体纺丝纺丝初生纤维初生纤维拉伸拉伸加捻加捻复捻

42、复捻压洗压洗定定型型平衡平衡络丝络丝成品丝成品丝 切片纺丝：切片纺丝：己内酰胺己内酰胺熔融熔融聚合聚合切粒切粒聚己内酰聚己内酰胺切片胺切片萃取萃取切片干燥切片干燥熔融纺丝熔融纺丝初生纤维初生纤维拉拉伸伸加捻加捻复捻复捻定型定型平衡平衡络丝络丝成品丝成品丝59（二）溶液纺丝（二）溶液纺丝 定义：定义：将高聚物溶解在特定的溶剂中制成纺丝溶液，将高聚物溶解在特定的溶剂中制成纺丝溶液，然后进行纺丝。然后进行纺丝。 一步法：一步法：直接利用聚合得到的高聚物溶液做纺丝原液。直接利用聚合得到的高聚物溶液做纺丝原液。 二步法：二步法：先制成颗粒状或粉末状的成纤高聚物，然后先制成颗粒状或粉末状的成纤高聚物，然后

43、再溶解制成纺丝原液。再溶解制成纺丝原液。 一步法在简化工艺和提高效率上比二步法有利，但在一步法在简化工艺和提高效率上比二步法有利，但在纤维质量各有利弊。纤维质量各有利弊。60根据纤维形成过程不同：根据纤维形成过程不同：1、湿法纺丝：、湿法纺丝： 纺丝溶液经混合、过滤和脱泡等纺前准备送入纺丝机，纺丝溶液经混合、过滤和脱泡等纺前准备送入纺丝机，通过纺丝计量，经过烛形过滤器、连接管而进入喷丝头，通过纺丝计量，经过烛形过滤器、连接管而进入喷丝头，从喷丝头毛细孔中压出的原液细流进入凝固浴，原液细流从喷丝头毛细孔中压出的原液细流进入凝固浴，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的沉淀剂向原液细流内中的溶剂

44、向凝固浴扩散，凝固浴中的沉淀剂向原液细流内部扩散，高聚物在凝固浴中析出，形成纤维。部扩散，高聚物在凝固浴中析出，形成纤维。 湿法纺丝速度低，工艺流程复杂，成本高，必须配备凝湿法纺丝速度低，工艺流程复杂，成本高，必须配备凝固浴的循环及回收设备。固浴的循环及回收设备。612、干法纺丝：、干法纺丝： 从喷丝头毛细孔中压出的原液细流不是进入凝从喷丝头毛细孔中压出的原液细流不是进入凝固浴，而是进入纺丝甬道中，由于吹入热空气流固浴，而是进入纺丝甬道中，由于吹入热空气流的作用，使原液细流中的溶剂快速挥发，同时原的作用，使原液细流中的溶剂快速挥发，同时原液细流凝固并伸长变细而形成初生纤维。液细流凝固并伸长变细

45、而形成初生纤维。 干法纺丝速度取决于溶剂的挥发速度，一般在干法纺丝速度取决于溶剂的挥发速度，一般在200500m/min；纺制细纤维时，可达；纺制细纤维时，可达7001500m/min。62（三）新型纺丝方法（三）新型纺丝方法 1、液晶纺丝、液晶纺丝 用液晶状态的溶液来纺丝的方法。主要用于制造用液晶状态的溶液来纺丝的方法。主要用于制造高强度、高模量并耐高温的刚性链芳香族聚酰胺高强度、高模量并耐高温的刚性链芳香族聚酰胺纤维。蚕丝由生物高分子液晶得到的天然纤维。纤维。蚕丝由生物高分子液晶得到的天然纤维。纺丝溶液可由一步法或二步法制备，可采用干法、纺丝溶液可由一步法或二步法制备，可采用干法、湿法进行

46、纺丝。湿法进行纺丝。 2、冻胶纺丝法（半熔体纺丝法）、冻胶纺丝法（半熔体纺丝法） 介于干法纺丝和熔体纺丝之间的一种纺丝方法将介于干法纺丝和熔体纺丝之间的一种纺丝方法将一种浓度很高的高聚物溶液或塑化的冻胶经喷丝一种浓度很高的高聚物溶液或塑化的冻胶经喷丝头而进入气体介质，在介质中丝条被冷却和固化。头而进入气体介质，在介质中丝条被冷却和固化。633 3、相分离纺丝法、相分离纺丝法 采用高聚物溶液作为纺丝溶液，通过改变温度采用高聚物溶液作为纺丝溶液，通过改变温度而使纤维固化。而使纤维固化。 溶剂具备能在高温下溶解高聚物，而在冷却时溶剂具备能在高温下溶解高聚物，而在冷却时能迅速分离成两相的特性。适合纺制

47、特别细的能迅速分离成两相的特性。适合纺制特别细的纤维和含有大量充填物的纤维。纤维和含有大量充填物的纤维。4 4、乳液或悬浮液纺丝法、乳液或悬浮液纺丝法 把高聚物分散在分散介质（载体）中，形成乳把高聚物分散在分散介质（载体）中，形成乳液或悬浮液，然后进行纺丝。液或悬浮液，然后进行纺丝。 载体通常是另一种高聚物溶液，能容易纺制纤载体通常是另一种高聚物溶液，能容易纺制纤维并在高温下被破坏掉，载体除去后，成纤高维并在高温下被破坏掉，载体除去后，成纤高聚物的粒子被烧结或熔融成连续化的纤维。聚物的粒子被烧结或熔融成连续化的纤维。64 5 5、静电纺丝法和喷射纺丝法、静电纺丝法和喷射纺丝法 静电纺丝静电纺丝

48、高聚物熔体或在挥发性溶剂中的溶液，可在高聚物熔体或在挥发性溶剂中的溶液，可在静电场中形成超细纤维，纤维收集后制成非织造布。静电场中形成超细纤维，纤维收集后制成非织造布。 喷射纺丝喷射纺丝是将纺丝溶液或熔体通过长的狭缝形模口被是将纺丝溶液或熔体通过长的狭缝形模口被挤出，然后被高速气流拉伸而得到极细纤维。挤出，然后被高速气流拉伸而得到极细纤维。 6 6、离心纺丝法、离心纺丝法 将高聚物溶液或熔体自轴心引入一快速转动的喇叭筒将高聚物溶液或熔体自轴心引入一快速转动的喇叭筒或漏斗口中央，由于离心力作用把纺丝流体抛出，在喇或漏斗口中央，由于离心力作用把纺丝流体抛出，在喇叭筒或漏斗口内形成逐渐变薄的薄膜，然

49、后薄膜被分散叭筒或漏斗口内形成逐渐变薄的薄膜，然后薄膜被分散成纤维，再干燥或冷却固化成纤维。成纤维，再干燥或冷却固化成纤维。 所得纤维性质不均匀，强度低，用于制造特殊性能的所得纤维性质不均匀，强度低，用于制造特殊性能的非织造布。非织造布。657 7、无喷丝头溶池纺丝法、无喷丝头溶池纺丝法 直接从高聚物熔体表面稳定连续地拉出单丝，直接从高聚物熔体表面稳定连续地拉出单丝，经一定长度的纺程冷却固化后得到纤维。经一定长度的纺程冷却固化后得到纤维。 节约了喷丝头等精密部件，熔体温度控制非常节约了喷丝头等精密部件，熔体温度控制非常重要。重要。8 8、膜裂纺丝法、膜裂纺丝法 利用某些成纤高聚物薄膜具有分裂成

50、条的能力利用某些成纤高聚物薄膜具有分裂成条的能力而纺制纤维的方法。而纺制纤维的方法。 膜裂纤维包括割裂纤维和撕裂纤维，薄膜经割膜裂纤维包括割裂纤维和撕裂纤维，薄膜经割裂、拉伸后变成扁条或扁丝成为割裂纤维；扁裂、拉伸后变成扁条或扁丝成为割裂纤维；扁条经原纤化后得到撕裂纤维。通常用来生产非条经原纤化后得到撕裂纤维。通常用来生产非服用纤维。服用纤维。66五、初生纤维的后加工五、初生纤维的后加工 初生纤维：初生纤维：纺丝过程中得到的纤维。纺丝过程中得到的纤维。 初生纤维结构不完善，力学性能差，必须经过后初生纤维结构不完善，力学性能差，必须经过后加工改善其结构和性能。加工改善其结构和性能。 后加工工序：