纤维化学与物理全面版课件.ppt

1、第四章 纤维素纤维纤维素纤维的分类：第一节：棉纤维的形态结构与组成（一）生长1.分类2.生长阶段 棉纤维是从棉籽表皮上细胞突起成长而成的。每根棉纤维就是一个细胞，棉纤维的生长、发育、成熟分作三个阶段：（1）延长生长阶段 生长期：第1525天 形态：薄壁；圆形小管；内部充满原生质 （2）胞壁增厚阶段 生长期：第3050天 形态：胞壁增厚；胞腔缩小；原生质转变为纤维素 （3）成熟收缩阶段：脱水收缩；纵向扭曲；圆形变成腰子形（二）棉纤维的形态结构 棉纤维为多层状带中腔结构，稍端尖而封闭，中段较粗，尾端稍细而敞口，呈扁平带状，有天然的扭转，称“转曲”。截面常态腰圆形，中腔呈干瘪状。（三）棉纤维的组成

2、棉纤维的主要组成物质是纤维素。成熟正常的棉纤维纤维素含量约为94%。此外，含有少量的多缩戊糖、蛋白质、脂肪、腊质、水溶性物质和灰分等。第二节 纤维素的分子链结构和链间结构（一）、纤维素分子结构的重要性纤维素是纤维素纤维的主要成分,决定纤维素纤维的化学性质,影响纤维素纤维的机械物理性能,是纤维素纤维染整加工的依据。（二）纤维素的基本结构1、分子式(C6H10O5)n2、结构式：结构描述：（1）多糖类（碳水化合物）（2）高分子物 （3）由-d-葡萄糖剩基彼此以1,4甙键连结而成，相邻两个剩基相互扭转180度，大分子对称性良好，结构规整。（4）含有大量羟基，可发生醇类的反应。分子间可形成氢键。纤维素

3、分子中的每一个葡萄糖剩基上有三个自由羟基，2、3位上接两个仲醇羟基，6位上接伯醇羟基。（5）两个末端基的性质是不同的。一个是具有还原性隐性醛基，另一端存在仲醇羟基，因此大分子具有极性并呈现出方向性。（6）重复单元数不等于聚合度。(7)相对分子质量具有不均一性和多分散性。二、纤维素大分子的远程结构二、纤维素大分子的远程结构 构型是构型是-d-葡萄糖，纤维素的D-吡喃式葡萄糖基的构象为椅式。（见P160）三、纤维素纤维的聚集态结构 1.纤维素大分子的结晶结构 2、纤维素的微细纤维结构酚类化合物可作涤纶染色的载体(3)有可能发生“潜在损伤”方法：用单宁酸处理蚕丝聚氨酯弹性纤维在针织或机织的弹力织物中

4、得到广泛应用。第一节 蛋白质的基础知识涤纶在170以下短时间受热所引起的强度损失，在温度降低后可以恢复；溶胀温度控制丝素原纤的结构维纶基牛奶纤维2 聚丙烯腈纤维的生产原理二硫键：对酸很稳定，整加工尽量在酸性条件下进行。涤纶、锦纶、丙纶等均采用此法(3)产物一般是混合物其他元素：S、P拉伸倍数70%-完全转变（如能形成新的稳定的交联键则构象变化不可逆）分子链紧密，染料难进入纤维内部。（二）碱对二硫键的作用我国是双峰骆驼的主要产地，双峰骆驼的含绒量高达70%以上。3、纤维素纤维聚集态结构 第三节：纤维素纤维的物理性质一、吸湿性 吸湿机理，吸湿后的强度变化二、溶胀与溶解 *纤维素纤维的溶胀 有限溶胀

5、（两种）无限溶胀 *纤维素纤维溶液的特性 纤维素的含水溶剂 纤维素的非水溶剂 第四节第四节 纤维素纤维的化学性质纤维素纤维的化学性质 从纤维素化学结构来看，它至少可能以下两类化学反应：降解反应、与羟基相关的反应 可及度可及度 一、碱对纤维素的作用 丝光 水溶胀与浓碱溶胀的区别 与碱作用的两种可能产物 水合离子 溶胀温度控制 二、液氨对纤维素的作用 纤维素与液氨相互作用，可生成两种复合物：氨纤维素、氨纤维素。氨能进入结晶区内，引起纤维剧烈溶胀。氨纤维素经蒸发氨后成为氨纤维素。三、铜氨氢氧化物对纤维素的作用 铜氨溶液铜氨溶液或者铜乙二胺溶液铜乙二胺溶液能使纤维直接溶解。常用值表示化学反应进行的程度

6、。四、酸对纤维素纤维的作用 2.反应机理：甙键的水解反应:酸是水解的催化剂在反应过程中，酸的浓度保持不变 3.酸降解对纤维素纤维的影响 (1)聚合度降低 (2)末端增加：潜在醛基增加；还原性增加铜值增加。(3)强度下降 4.酸损伤的测定 碘值：指1克干燥纤维能还原碘溶液的的毫升数 铜值：指100克干燥纤维能使二价铜还原成一价铜的克数。5.酸降解的影响因素五、氧化剂对纤维素纤维的作用1.氧化产物 (1)剧烈氧化：CO2和H2O (2)缓和氧化：氧化纤维素 6位羟基醛基、羧基 2，3位羟基 酮基、醛基、羧基 (3)产物一般是混合物 (4)氧化纤维素类型 (5)还原型（酮、醛）(6)羧酸型2.纤维素

7、纤维氧化反应的特点 (1)氧化主要发生在中间的醇羟基和末端的甙羟基上 (2)表面上看分子链未断裂，分子量不下降，强力不下降 (3)有可能发生“潜在损伤”（2）“潜在损伤”机理分裂（3）分裂条件 -C上接负电性强的基团 -C上有H -C上有醚键 碱性条件六、热对纤维素纤维的作用 纤维的耐热性 纤维的热稳定性 七、光对纤维素纤维的作用 光解作用 光敏作用 八、纤维素纤维的酯化、醚化作用 纤维素的酯化：纤维素硝酸酯、纤维素醋酸酯 纤维素的醚化反应：氯乙烷在碱性条件下生成乙基纤维素；氯乙酸生成CMC 第五节 其他天然纤维素纤维一、彩棉纤维 彩色棉是天然生长的非白色的棉花。彩色棉附加价值高（是白棉的35

8、倍），加工成本低，代表纤维发展的方向。彩色棉纤维的 性能特点二、麻纤维 麻纤维的分类 苎麻 亚麻 黄麻 剑麻 凤梨1、麻纤维的表观形态2、麻的化学组成三、天然竹纤维 竹纤维是以天然竹子为原料制取的纤维。竹纤维分为原生竹纤维和再生竹纤维两种。第六节：再生纤维素纤维第六节：再生纤维素纤维一、粘胶纤维二、Lyocell三、Modal四、再生竹纤维五、铜氨纤维第七节：醋脂纤维第七节：醋脂纤维本章重点回顾1、棉纤维的形态结构2、纤维素大分子的化学结构特点3、纤维素纤维的聚集态结构（结晶结构、微细纤维结构、结构模型）4、纤维素纤维的吸湿性及溶胀性5、概念：碱纤维素、氨纤维素、铜氨人造纤维、分裂6、光、热对

9、纤维素纤维的作用7、各种再生纤维素的异同点 第五章 蛋白质纤维蛋白质纤维的分类蛋白质纤维的分类 第一节第一节 蛋白质的基础知识蛋白质的基础知识一、蛋白质的化学组成及分子结构概况一、蛋白质的化学组成及分子结构概况1.元素组成元素组成蛋白质是有机含氮高分子物，分子量很高，结构复杂，但是，蛋白质是有机含氮高分子物，分子量很高，结构复杂，但是，组成蛋白质的元素为：组成蛋白质的元素为：主要元素：主要元素：C、H、O、N 其他元素：其他元素：S、P 微量元素：微量元素：Fe、Cu、Zn、I 2.氨基酸组成氨基酸组成 蛋白质完全水解的最终产物是氨基酸，而且在水解蛋白质完全水解的最终产物是氨基酸，而且在水解过

10、程中羧基与氨基又是等当量增加的，因此蛋白质的基本过程中羧基与氨基又是等当量增加的，因此蛋白质的基本组成单位是氨基酸。组成单位是氨基酸。天然蛋白质中的氨基酸主要有天然蛋白质中的氨基酸主要有20种左右，它们的共同种左右，它们的共同特点都是特点都是-氨基酸，可用下列通式表示：氨基酸，可用下列通式表示：-氨基酸通式：氨基酸通式：3、氨基酸的构型、氨基酸的构型 L构型 D构型 外消旋混合物 基本氨基酸分类表（所列数值为每l00g蛋白质中分析得出的氨基酸克数）基本氨基酸分类表（所列数值为每l00g蛋白质中分析得出的氨基酸克数）三、蛋白质分子的结构层次 一次结构 二次结构 三次结构四、维系蛋白质分子构象的化

11、学键 五、蛋白质的主要性质 n蛋白质两性性质和膜平衡 *等电点 *膜平衡原理 n 蛋白质溶液的胶体性质 透析、盐析n 蛋白质的变性 n 蛋白质的紫外吸收 n 蛋白质的显色反应第二节 羊毛纤维一、毛纤维的形态结构 羊毛鳞片结构n由片状细胞组成，根部附着于毛干，梢部张开并指向毛尖。鳞片覆盖形式有三种：环状、瓦状、龟裂状。n细羊毛鳞片密度高（单位面积上的鳞片数多），鳞片 张角大，多呈环状。鳞片主要保护毛干，会影响羊毛的 光泽、手感和缩绒性。皮质层 皮质层是羊毛的主要组成部分。一般由两种皮质细胞组成：正皮质，结构松散；偏皮质，结构紧密。绵羊毛的两种皮质分居纤维的两侧，且沿长度方向改变位置，形成双侧结构

12、。由于力学性质的差异，形成了羊毛的天然卷曲。皮质层的比例越大，羊毛的性能越好。髓质层 结构松散，使羊毛的强度、弹性、卷曲、染色性都变差。一般羊毛越粗，髓质层的比例越大。n细绒毛：直径30m，无髓质层n两型毛m 直径20%-开始转变 拉伸倍数35%-明显转变 拉伸倍数70%-完全转变（如能形成新的稳定的交联键则构象变化不可逆）五、羊毛的聚集态结构皮质细胞、微原纤和基原纤模型图六、羊毛纤维的性能六、羊毛纤维的性能1、吸湿性和水的作用良好的吸湿性条件激烈，肽键水解，纤维失重，机械性能恶化 二硫键变化（沸水中长时间处理）2、拉伸与回复性能断裂强力不高，断裂延伸率高，断裂功较大n拉伸时-螺旋构象变成-伸

13、直构象，形变大；放松时，伸直的分子链可通过内旋转再恢复螺旋状，弹性大(这种形变回复称为熵弹性熵弹性)n 当纤维发生形变时，二硫键被拉伸，内能升高；放松时，二硫键具有较强的回复力(这种形变回复称为内能弹性内能弹性)n 羊毛的弹性包括两部分，即熵弹性和内能弹性。羊毛二者都高，所以弹性好。3、可塑性指羊毛在湿热条件下，可使其内应力迅速衰减，并右按外力作用改变现有形态，再经冷却或烘干使形态保持下来。n 过缩-二硫键拆散但未重建；可自由收缩 n 暂时定型-二硫键拆散并在新位置部分重建；不稳定，部分回缩 n 永久定型-二硫键拆散并在新位置重建；不易再回缩4、缩绒性指羊毛在湿热条件下经外力的反复作用，纤维之

14、间互相穿插纠缠，纤维集合体逐渐收缩变得紧原因：顺鳞片方向和逆鳞片方向的摩擦系数不同。5、导电性6、耐热性7、耐光性 耐光性较好，但是长时间日光照射会：n 破坏鳞片层；n 改变羊毛的组成和结构；n 使羊毛较易溶胀和溶解，可及度提高。8、碱的作用、碱的作用（一）碱对肽键的作用 n 1、作用机理：催化肽碱水解，使蛋白质溶解 n 2、测定碱损伤程度的方法：纤维在碱中的溶解百分率 n 3、影响碱作用大小的因素：n 碱的种类：强碱如苛性碱作用强烈，其它弱碱可不致造成明显损伤。n 碱液浓度：浓碱对蛋白质的损伤较大n 碱液温度：高温下损伤较大 n 处理时间：时间越长，损伤越严重 电解质总浓度：n 电解质总浓度

15、越高，水解越剧烈；添加中性盐也会增加纤维的损伤（二）碱对二硫键的作用n二硫键的碱性水解与再交联n 1、二硫键的拆散n2、产生新的交键n3、胱氨酸含量降低，含硫量开始降低以后变化不大，新的交键比较稳定，具有定型效果 9、酸的作用、酸的作用 蛋白质耐酸性较好n 肽键：一般条件影响不大；高温、高浓强酸、长时间处理可使肽键水键；n 二硫键：对酸很稳定，整加工尽量在酸性条件下进行。10、氧化剂的作用、氧化剂的作用 羊毛不耐氧化，强氧化剂在高温下作用更为剧烈，如：n 高锰酸钾：将丝分解成氨、草酸、脂肪酸和芳香酸等 n 双氧水：氧化作用较缓和，可小心用于漂白 n 次氯酸盐和氯气：氧化作用较剧烈且生成黄色氯胺

16、类化合物，不能用于漂白；并且破坏鳞片层，这一特性可用于羊毛防毡缩处理11、还原剂的作用、还原剂的作用（一）羊毛中的二硫键易被还原，碱性条件下更剧烈1、硫化钠（同时具有碱和还原剂的双重作用）碱的作用：肽键水解、纤维溶胀 还原作用：胱氨酸转变为半胱氨酸（P-S-）：大量P-S-生成，促使羊毛溶胀；P-S-可进一步反应，生成新交键。2、亚硫酸盐3、巯基乙酸用途：羊毛定型 羊毛定型作用原理：变形时原来的分子间作用力被拆散；在新的位子重建新的分间键作用力，将形变固定-定型；羊毛定型过程对蛋白质有一定损伤。（巯基较长时间暴露在空气中，或者结果过氧化氢等处理，会很容易被氧化形成二硫键。）第三节 蚕丝纤维蚕丝

17、的特点n 明亮的光泽n 平滑和柔软的手感n 较好的吸湿性n 轻盈的外观蚕丝的分类n 家蚕丝：桑蚕丝（真丝）n 野蚕丝：柞蚕丝、蓖麻蚕丝 一、蚕丝的形成和形态 蚕丝是蚕体内绢丝腺分泌出的丝液经吐丝口吐出后凝固而成的纤维，称为茧丝。每一根茧丝由两条主体为丝素的平行单丝组成，丝素的外面被丝胶包围。蚕茧主要分为三层：外层茧衣：丝细而脆弱，可作绢纺原料；中间层茧层：茧层的丝粗细均匀，占全部丝重的7080，经缫丝而获得的长丝称为生丝，可直接用于织造；靠近蚕蛹体的部分蛹衬：丝细而脆弱，可作绢纺原料二、蚕丝的组成和结构1、蚕丝的组成 蚕丝主要由丝素与丝胶两部分组成，它们占茧丝总重量的90%以上，此外还含有少量

18、的无机物、脂腊、色素和碳水化合物。2、丝素的结构（进程、远程、聚集态结构）丝素原纤的结构丝素原纤的结构3、丝胶的结构三、蚕丝的主要性能1、吸湿性 吸湿性比较高，吸湿后纤维膨胀，直径大幅增加，蚕丝遇水迅速膨化，以至部分溶解，丝素由于结晶区与无定形区网状分布，只能有限膨化，而不能溶解。但是在比较强烈的条件下会使肽链水解。2、力学性能结构：蛋白质组成-侧基极小，结构规整；大分子构象-伸直状（-构象）；无二硫键；取向度高；（由于吐丝口有挤压和抽伸作用）结晶度高。性能：强度高、模量高、延伸度小、弹性差3、热性能和耐光性 蚕丝对热的抵抗力较强；（光氧化、光泛黄、光摧损光氧化、光泛黄、光摧损）现象：纤维明显

19、收缩 4、盐的作用 促进蚕丝纤维的溶胀或溶解 盐缩盐缩 所用盐类：浓CaCl2，Ca(NO3)2 原理：钙离子具有较强的水合能力，在较高的温度下，钙离子引起的溶胀作用可破坏丝素蛋白质大分子间的盐键、氢键和范德华力等各种结合力。在无张力的作用下，丝素纤维内蛋白质大分子链的构象发生变化，产生自由卷曲，宏观上表现为纤维剧烈收缩。铜铵、铜乙二胺等盐类可使丝纤维溶胀或溶解 5、酸的作用、酸的作用 耐酸性较好，一般条件下对肽键影响不大；高温、高浓强酸、长时间处理可使肽键水键。1、酸缩 现象：浓无机酸处理蚕丝很短时间，蚕丝发生显著收缩 原因：酸拆散分子间力，破坏了晶格，使大分子链解取向 应用：生产皱缩织物

20、2、丝鸣 方法：用弱酸（醋酸、酒石酸等）处理蚕丝 效果：改善光泽、手感，产生特殊声响-丝鸣 3、增重 方法：用单宁酸处理蚕丝 效果：重量增加 6、碱的作用、碱的作用 蚕丝纤维对耐碱性差，但比羊毛的耐碱性好 1、作用机理：催化肽碱水解，使蛋白质溶解 2、测定碱损伤程度的方法：纤维在碱中的溶解百分率 3、影响碱作用大小的因素：碱的种类：强碱如苛性碱作用强烈，其它弱碱可不致造成明显损伤。碱液浓度：浓碱对蛋白质的损伤较大 碱液温度：高温下损伤较大 处理时间：时间越长，损伤越严重 pH影响 第四节：其他动物纤维一、蜘蛛丝 是迄今发现最细的丝；分三种类型：捕捉丝、径向丝、圆周网丝，其中径向丝强度很高；耐低

21、温。二、兔毛 用于纺织的兔毛主要为安哥拉兔毛。安哥拉兔毛为长毛兔毛，有不同品系。中国的安哥拉品系兔叫中国白兔，兔毛年收购量达800010000t，占世界总产量的90%左右，出口量世界第一。三、马海毛 马海毛是安哥拉山羊毛（土耳其安哥拉省）的音译商品名（Mohair）。南非、土耳其和 为马海毛的三大产地。四、山羊绒n山羊绒是山羊的抓毛。山羊绒又叫“开司米”。我国、伊朗、蒙古、阿富汗为山羊绒主要产地。n 我国年产山羊绒约6000吨，占世界产量的60%左右，主要分布在四个地区：西北，内蒙，山西、河南、河北的农牧交错区和山东省。n山羊绒颜色有白、紫、青色，我国紫色较多。五、骆驼毛 我国是双峰骆驼的主要

22、产地，双峰骆驼的含绒量高达70%以上。骆驼绒的平均直径为14 23m，平均长度为40135mm。骆驼绒带有天然的杏黄、棕褐等颜色，鳞片边缘较光滑，不易毡缩。骆驼毛可做衣服衬絮，具有优良的保暖性，骆驼绒可织制高级服用织物和毛毯。六、牦牛毛 牦牛主要分布在中国、阿富汗、尼泊尔等9个亚洲国家。我国牦牛总头数及其毛、绒产量均为世界首位。牦牛绒(毛)大多是黑色、褐色。牦牛绒由鳞片层与皮质层组成，髓质层极少。牦牛绒鳞片呈环状，边缘整齐，紧贴于毛干上，纵向有无规则卷曲，缩绒性与抱合力较小。牦牛绒产品不易掉毛、蓬松、丰满，手感滑软、光泽柔和，是毛纺行业的高档原料，可织制各类针织、机织衣料等。第五节 蛋白复合纤

23、维一、大豆蛋白复合纤维 二、牛奶蛋白复合纤维 腈纶基牛奶纤维腈纶基牛奶纤维 维纶基牛奶纤维维纶基牛奶纤维三、蚕蛹蛋白复合纤维 作业P244 第9、14、18题 第六章 合成纤维 第一节 合成纤维概述。具备一定的分子结构具备一定的分子结构(线形或支化度很低线形或支化度很低)超分子结构具有取向并部分结晶超分子结构具有取向并部分结晶具有一定的耐热性具有一定的耐热性具有一定的机械物理性能具有一定的机械物理性能具有一定的化学稳定性具有一定的化学稳定性具有一定的染色性具有一定的染色性 优点：强度高、弹性好、耐穿耐用、光泽好、优点：强度高、弹性好、耐穿耐用、光泽好、化学稳定性强、耐霉腐、耐虫蛀化学稳定性强、

24、耐霉腐、耐虫蛀 缺点：吸湿性差、耐热性差、导电性差、防缺点：吸湿性差、耐热性差、导电性差、防污性差、易起毛起球、不易染色、腊状手感。污性差、易起毛起球、不易染色、腊状手感。三、常用基本概念1 1、短纤维：、短纤维：a.a.棉型棉型b.b.毛型、毛型、c.c.中长纤维中长纤维2 2、长丝：、长丝：a.a.单丝单丝 b.b.复丝复丝 c c 帘子线帘子线3 3、复合纤维、复合纤维 两种或两种以上成纤高分子物的熔体分别输入同一喷丝头，在喷丝头的适当部位相遇后，从同一喷丝孔中喷出，成为两组份或多组份粘并的一根纤维。根据不同聚合物的性能及其在纤维横截面上分配的位置，可以得到许多不同性质和用途的复合纤维。

25、例如 n通过并列型复合和偏皮芯型复合由于两种聚合物热塑性不同或在纤维横截面上不对称分布，在后处理过程中产生收缩差，从而使纤维产生螺旋状卷曲，可制成具有类似羊毛弹性和蓬松性的化学纤维。n皮芯型纤维是兼有两种聚合物特性或突出一种聚合物特性的纤维。如将锦纶作皮层，涤纶作芯层，可制得染色性好、手感柔中有刚的纤维；利用高折射率的芯层和低折射率的皮层可制成光导纤维。n若利用岛组分连续分散于海组分中形成海岛型复合纤维，再用溶剂溶去海组分，剩下连续的岛组分，就成为非常细的极细纤维。n裂离型复合纤维在纺丝成型和后加工过程中每一根较粗的长丝容易分裂成许多根丝。橘瓣型复合纤维，裂离后纤维横截面为三角形，裂片型复合纤

26、维，裂离后成为扁丝。这种裂离型复合纤维生产技术在超细纤维的制造中已被广泛采用。5 5、异形纤维：、异形纤维：在合成纤维成形过程中采用非圆形孔眼的喷丝在合成纤维成形过程中采用非圆形孔眼的喷丝板，制成的非圆形截面或中空的纤维。可改善手板，制成的非圆形截面或中空的纤维。可改善手感、回弹性、抗起球性及光泽等。主要有三角形、感、回弹性、抗起球性及光泽等。主要有三角形、四角形、五角形、扁平形、中空形等。四角形、五角形、扁平形、中空形等。n异形纤维具有特殊的光泽，并具有蓬松性、耐污性和抗起球性，纤维的回弹性与覆盖性也可得到改善。如下：n三角形横截面的涤纶或锦纶与其他纤维的混纺织物有闪光效应；n十字形横截面的

27、锦纶回弹性强；n 五叶形横截面的涤纶长丝有类似真丝的光泽、抗起球、手感和覆盖性良好；n 扁平、带状、哑铃形横截面的合成纤维具有麻、羚羊毛和兔毛等纤维的手感和光泽；n 中空纤维的保暖性和蓬松性优良，某些中空纤维还具有特殊用途，如制作反渗透膜，用于人工肾脏、海水淡化、污水处理、硬水软化、溶液浓缩等。6、超细纤维 由于单纤维的粗细对于织物的性能影响很大，所以化学纤维也可按单纤维的粗细(线密度)分类，一般分为常规纤维、细旦纤维、超细纤维和极细纤维。n 常规纤维的线密度为7dtex；n 细旦纤维的线密度为，主要用于仿真丝类 的轻薄型或中厚型织物；n 超细纤维的线密度为，可以用双组分复合裂离法生产，主要用

28、于高密度防水透气织物和人造皮革、仿桃皮绒织物等；n 极细纤维的线密度在以下，可通过海岛纺丝法生产，主要用于人造皮革和医学滤材等特殊领域。7、纳米纤维 通常把直径小于100nm的纤维称为纳米纤维，具有特殊的物理和化学性能；超高强、超柔韧，具有表面效应、小尺寸效应等特性；纳米纤维制备方法 静电纺纳米纤维Morphologies of nanofibersScanning electron images of nanofibers(a)cylindrically shaped(not aligned),(b)cylindrically shaped(aligned),(c)beaded-shaped

29、,(d)wrinkled,(e)foamed(highly porous),and(f)ribbon-shapedPolymer Nanofibers Electrospinning of water-soluble polymersElectrospinning of organo-soluble polymersElectrospinning of melt-electrospun polymersElectrospinning of bio-erodible polymersCeramic NanofibersSEM images of electrospun SiO2 ceramic

30、nanofibers pyrolyzed at 600(A),800(B),1000(C),1200(D)and 1400 C(E)for 6 hoursCarbon NanofibersTEM images of carbon nanotubes grown on the electrospun PAN-based carbon nanofibers四、纺丝方法四、纺丝方法合成纤维的纺丝方法，目前主要分为以下三种：合成纤维的纺丝方法，目前主要分为以下三种：还有些新方法，如乳液纺丝、悬浮纺丝、液晶纺丝等分类纺丝液制备凝固方法应用举例湿法纺丝溶于水或水溶液凝固浴凝固成型维纶、腈纶干法纺丝溶于非水

31、溶剂蒸发溶剂凝固成型醋酸纤维熔融法纺丝加热熔融冷却凝固成型锦纶、涤纶、丙纶1熔融纺丝法n纺丝液是熔体，纺出的丝在空气中固化。n熔融纺丝的纺丝速度高，目前一般的纺丝速度为10002000m/min，采用高速纺丝时，可达3000 6000m/min 或更高。n熔融纺丝加工成本低，但喷丝板孔数少，丝的截面多为圆形。n涤纶、锦纶、丙纶等均采用此法 熔融纺丝工艺流程熔融纺丝工艺流程n2湿法纺丝湿法纺丝纺出的丝在溶液中固化这种方法纺丝速度低，一般速度18380m/min。湿法纺丝加工成本高且对环境污染较严重，纺出丝的截面多为非圆形，有皮芯结构。腈纶、维纶、氯纶、粘胶纤维多采用此法。工艺流程3干法纺丝干法纺

32、丝纺出的丝在空气中固化这 种 方 法 目 前 一 般 的 纺 丝 速 度 为2 0 0 5 0 0 m/m i n，高 者 可 达10001500m/min。干法纺丝溶剂挥发易污染环境，成本高，但丝的质量好，此法多用于制作长丝。干法纺丝工艺流程干法纺丝工艺流程其他元素：S、P合成纤维的纺丝方法，目前主要分为以下三种：其中与成型加工有关的主要有、和拟六方变体。P244 第9、14、18题死毛：除鳞片层外，几乎全为髓质层Morphologies of nanofibers在水中软化温度高于115的维纶，在沸水尺寸稳定性良好。拉伸倍数35%-明显转变3 聚丙烯纤维形态结构和聚集态结构裂离型复合纤维在

33、纺丝成型和后加工过程中每一根较粗的长丝容易分裂成许多根丝。二、纤维素大分子的远程结构铜值：指100克干燥纤维能使二价铜还原成一价铜的克数。断裂强力不高，断裂延伸率高，断裂功较大 第二节 聚酯纤维n1 概述 聚酯纤维既宜于纺制成长丝，又宜于制成短纤维，前者适宜制作变形纱和帘子线，而后者可纯纺或与其他天然纤维和化学纤维混纺制成服用性能优良的织物，如“棉的确良”、“毛的确良”等，其纤维制成品以挺括著称。采用熔融纺丝法制成的一般聚酯纤维，其横截面是圆形的，纵向均匀而无条痕。2、生产原理3、结构特征 结晶度和取向度结晶度和取向度模型理论：折叠链模型理论：折叠链-樱状原纤模型樱状原纤模型产品结晶度(%)取

34、向度密度（克/厘米2）初生丝完全无定形差1.3351.337商品丝4060较高1.384、涤纶的性能（1）吸湿性 吸湿性较差原因：极性基团太少，缺少吸湿中心，结晶度高，结构紧密，孔隙小（2）热性能n几种主要合成纤维的耐热性，以涤纶为最好。涤纶在170以下短时间受热所引起的强度损失，在温度降低后可以恢复；腈纶在150、锦纶在120下短时间受热，其强度损失可以恢复。大部分碳链纤维在高于8090下受热要发生变形，其强度损失很难恢复。n涤纶的热稳定性在几种主要的合成纤维中也是最好的。涤纶在150下受热168h后，强度损失不超过3，而锦纶在150下受 热5h即变黄，纤维强度大幅度下降。（3）力学性能 强

35、度和延伸度 弹性和耐磨性（4）化学性能 对酸和碱的稳定性 对氧化剂和还原剂的稳定性涤纶对氧化剂和还原剂的稳定性很高，因此，染整加工中漂白剂（次氯酸钠、亚氯酸钠、双氧水）、还原剂（粉、二氧化硫脲）都可使用。耐溶剂性涤纶可溶解在一些有机溶剂中，如：丙酮、苯、苯酚-四氯乙烷（6:4）涤纶可在一些有机物的水溶液中溶胀，如酚类酚类化合物可作涤纶染色的载体 （5）染色性能 涤纶的染色较困难，易染性较差：分子链紧密，染料难进入纤维内部。无特定染色基团，缺乏亲水性，在水中膨化程度低，不易与水溶性染料结合。极性小，染料无法与纤维发生共价键结合。（6）起毛起球现象（7）静电现象（8）其他理化性能三、其他聚酯纤维三

36、、其他聚酯纤维 第三节 聚酰胺纤维n 1 概述 n聚酰胺纤维是指其分子主链由酰胺键(-CONH-)连接起来的一类合成纤维。n一类是由二元胺和二元酸缩聚制成的，其通式为：n 另一类是由内酰胺开环聚合而得，其通式为：聚酰胺纤维具有一系列优良性能，如 n 其耐磨性居纺织纤维中最好的；n 断裂强度较高；回弹性和耐疲劳性优良；n 聚酰胺纤维密度小，是除乙纶和丙纶外的最轻的纤维；n 吸湿性低于天然纤维和再生纤维，但在合成纤维中其吸湿性仅次于维纶；n 染色性能好等。聚酰胺纤维也有一些缺点，如 n 耐光性较差，在长时间的日光或紫外光照射下，强度下降，颜色发黄；n 聚酰胺纤维的耐热性也较差；n 聚酰胺纤维的初始

37、模量比其他大多数纤维都低，因此在使用过程中容易变形。2 聚酰胺纤维的生产原理3 聚酰胺纤维的结构特征 (1)分子结构 (2)形态结构和聚集态结构 锦纶是经过熔融纺丝制成的，在显微镜下观察的形态与涤纶差不多，截面接近圆形，纵向无特殊结构。聚酰胺的聚集态结构与涤纶相似，都是折叠链和伸直链晶体共存的体系。4聚酰胺纤维的性质 （1）密度 （2）热性能(3)机械性质 (4)耐光性 (5)吸湿与染色性能 锦纶大分子的两端含有氨基和羧基，在酸性介质中带有阳电荷，可用酸性染料染色，而在碱性介质中带有阴电荷，所以可用阳离子染料染色。当然这些端基的数量受缩聚时分子量稳定剂的影响。一般说来，以醋酸为分子量稳定剂，锦

38、纶6大分子的氨基端基数量为纤维，而锦纶66为纤维，因此用酸性染料在同一条件下染色，锦纶6容易染成浓色。（6）化学性能 第四节 聚丙烯腈纤维(腈纶)1 概述 n 聚丙烯腈(PAN)纤维通常指含丙烯腈在85以上的丙烯腈共聚物或均聚物纤维，国内简称腈纶。丙烯腈的含量在3585之间的共聚物纤维则称为改性聚丙烯腈纤维或改性腈纶。n 聚丙烯腈纤维具有许多优良性能，如纤维柔软，保暖性好，密度比羊毛小（腈纶相对密度，羊毛相对密度），广泛地用于代替羊毛，制造膨体绒线、腈纶毛毯、腈纶地毯，故有“合成羊毛”之称。2 聚丙烯腈纤维的生产原理 目前我国腈纶生产是以硫氰酸钠水溶液为溶剂，聚合、纺丝连续进行的湿纺工艺。3

39、聚丙烯腈纤维的结构特征 (1)化学组成 由于均聚丙烯腈制得的聚丙烯腈纤维不易染色，手感及弹性都较差，还常呈现脆性，不适应纺织加工和服用的要求，为了改善纤维的性能，聚合时加入少量其他单体。一般的成纤聚丙烯腈大多采用三元共聚体。n(2)形态结构 n聚丙烯腈纤维的截面随溶剂及纺丝方法不同而不同。用通常的圆形纺丝孔，采用硫氰酸钠为溶剂的混纺聚丙烯腈纤维的截面是圆形的，而以二甲基甲酰胺为溶剂的干纺聚丙烯腈纤维的截面是花生果形的。聚丙烯腈 纤维的纵向一般都较粗糙似树皮状。n混纺聚丙烯腈纤维的结构中存在着微孔，微孔的大小及多少影响着纤维的机械及染色性能。微孔的大小与共聚体的组成、纺丝成型的条件等有很大关系。

40、n(3)聚集态结构 n 由于侧基-氰基的作用，聚丙烯腈大分子主链呈螺旋状空间立体构象。在丙烯腈均聚物中引入第二单体、第三单体后，大分子侧基有很大变化，增加了其结构和构象的不规则性。n腈纶不能形成真正的晶体的原因可以认为是：聚丙烯腈大分子上具有体积较大和极性强的侧基氰基（-CN），同一大分子上相邻的氰基因极性方 向相同而相斥，相邻大分子间因氰基极性方向相反而相互吸引。聚丙烯腈分子间的相互作用 4 聚丙烯腈纤维性能 (1)机械性能 (2)玻璃化温度 聚丙烯腈纤维不像涤纶、锦纶那样有明显的结晶区和无定形区，而只存在着不同的侧序度区，所以聚丙烯腈纤维没有明显的熔点，而其软化温度在190240之间，软化

41、温度范围比较宽，但250以上则出现热分解。n(3)热弹性 n(4)热稳定性 n(5)燃烧性 n(6)吸湿性和染色性 n(7)化学稳定性 n(8)耐光、耐晒和耐气候性 第五节 聚丙烯纤维(丙纶)1 概述 2 聚丙烯纤维生产原理 3 聚丙烯纤维形态结构和聚集态结构 等规聚丙烯结晶有、和拟六方变体五种。其中与成型加工有关的主要有、和拟六方变体。等规聚丙烯的结晶形态为球晶结构。虽然等规聚丙烯结晶变体较多，但纺丝拉伸后的晶体变体。等规聚丙烯纤维的聚集态结构也属于折叠链和伸直链晶体共存的体系。4 聚丙烯纤维性能 n (1)密度 n (2)吸湿性 n (3)热性能 n (4)机械性能 n (5)染色性 n

42、(6)化学稳定性 n (7)耐光性 n (8)其他性能 第六节 聚氨酯弹性纤维(氨纶)1 概述 聚氨酯弹性纤维是指以聚氨基甲酸酯为主要成分的一种嵌段共聚物制成的纤维，简称氨纶。国外商品名有Lycra()、Neolon()、Dorlastan(德国)等。聚氨酯弹性纤维可制各种内衣、游泳衣、松紧带、腰带等，也可制作袜口及绷带等。飞行服和航天服的紧身部分通常也用这种纤维编织。聚氨酯弹性纤维在针织或机织的弹力织物中得到广泛应用。归纳起来其使用形式主要有以下四种：裸丝、包芯纱、包覆纱、合捻纱。n2 聚氨酯弹性纤维的生产原理 3 聚氨酯弹性纤维的结构及弹性4 聚氨酯弹性纤维的性能 n (1)密度和线密度

43、n (2)吸湿性 n (3)机械性能 n (4)耐热性 n (5)化学稳定性 n (6)染色性 第七节 聚乙烯醇缩醛纤维（维纶）1 概述 聚乙烯醇纤维是合成纤维的重要品种之一，其常规产品是聚乙烯醇缩甲醛纤维，简称维纶。2 维纶的生产原理 (1)聚乙烯醇的制备(2)维纶制备 n聚乙烯醇在分解之前，无明显的熔融状态，故采用溶液纺丝，并且多采用以水为溶剂的湿法纺丝。维纶制备过程包括纺丝液的制备、纺丝及后处理。n 纺丝液的制备：经过水洗精制后的聚乙烯醇溶解在8098的热水中，制成浓度为15%16%的纺丝液。n 纺丝：纺丝液从喷丝孔压出后在凝固浴中凝固成纤维。凝固剂常用脱水能力较强的硫酸铵等电解质溶液。

44、n 后处理：其过程包括：后拉伸热处理切断（短纤维）缩醛化水洗上油干燥等。n 凝固后的纤维经过拉伸和热处理，纤维的机械强度、结晶度获得很大提高，为缩醛化工序创造条件。缩醛化处理 3 维纶的结构 用硫酸钠为凝固浴成型的维纶，截面是腰子形的，有明显的皮芯结构，皮层结构紧密，而芯层有很多空隙。空隙与成型条件有关。n 一般经热处理后纤维的结晶度为60%70%，经缩醛化后纤维的X射线衍射图像基本不变，说明缩醛化主要发生在无定形区及晶区的表面。n 聚乙烯醇大分子链中大部分都是头-尾结构，但也含少量头-头结构或尾-尾结构。羟基分布影响聚乙醇的结晶性能，而羟基分布与醋酸乙烯聚合温度有关。要提高聚乙烯结构的规整性

45、，醋酸乙烯聚合的温度不宜过高。4 聚乙烯醇纤维的性能(1)耐热水性 维纶耐热水性能与缩醛化度有关。随着缩醛化度的提高，耐热水性能明显提高。在水中软化温度高于115的维纶，在沸水尺寸稳定性良好。例如在沸水中松弛处理1h，纤维收缩仅为1%2%。(2)耐干热性 n维纶在高温处理时，纤维发黄，有人认为是发生氧化脱水后分子链上形成双链的缘故，反应如下：（3)耐日晒性能 (4)耐海水性能 (5)染色性 第八节 聚氯乙烯纤维第九节 高性能合成纤维作业1、简述腈纶纤维形成热弹性的原理，并在此基础上说明腈纶的高收缩纤维和腈纶膨体纱的制备过程。2、用化学反应 方程式表达聚乙烯醇单体聚合及其缩醛化过程。3、P302第15题4、P302第24题