6-通用高分子材料--纖維

1、第三節(jié) 纖維及其成型加工,第四章通用高分子材料,2,高分子材料,四大塑料“四烯”聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯合成纖維“六綸”滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸、氯綸合成橡膠“四膠” 順丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠、異戊橡膠 聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯、有機玻璃等都是經過聚合反應得到的高分子化合物。,天然纖維,,,合成纖維,凡能保持長度比本身直徑大100倍以上的均勻、線條狀或絲狀的高分子材料都稱為纖維(fiber)。,

2、67;6.3 噓寒問暖的纖維,,,滌綸,尼龍,腈綸,芳綸纖維織成的防彈衣,六大綸：滌綸、腈綸、錦綸、丙綸、維綸、氯綸,纖維名稱,六大綸腈綸 聚丙烯腈纖維丙綸 聚丙烯纖維滌綸 聚對苯二甲酸乙 二醇纖維,其他黏膠纖維：人造絲，改性纖維素醋酸纖維：二(三)醋酸纖維酯氨綸：聚酰胺氨綸纖維,氯綸 聚氯乙烯纖維 維綸 聚乙烯醇纖維 錦綸 聚酰胺纖維（尼龍）,,185

3、5年瑞士人奧蒂瑪斯把纖維素放在硝酸中得到硝化纖維素溶液，制得第一根人造纖維；1884年查唐納脫把硝化纖維素放在酒精和乙醚中得到溶液，得到人造絲；,纖維的發(fā)展,§6.3.1 纖維的加工過程,紡絲過程使成纖聚合物溶液或熔體形成絲狀物。紡絲方法 根據纖維紡絲方法不同，分為：濕法紡絲熔融（熔體）紡絲干法紡絲,一、熔融法紡絲,噴絲（使熔融狀態(tài)下高聚物轉變成纖維）,熔融（熔體）紡絲　用于滌綸、錦綸和丙綸等的紡絲設備。

4、特點熔體細流遇冷風凝固成纖維，冷風是經高效過濾器、調節(jié)閥、導流裝置后均勻地吹向細流的。紡絲速度較高，一般為600～1500米/分。,加熱切片漏斗─→螺桿擠壓機─→紡絲箱─→噴絲頭─→熔融絲窗甬道（冷卻）─→卷繞,噴絲頭,結構和流程,紡長絲紡絲機特點：多頭紡絲 即每個紡絲部位裝有2、3、4、6甚至更多的噴絲頭，以提高機器的產量；高速紡絲 紡速為3500～4000米/分,甚至高達5000米/分以上；大卷裝

5、 每一個筒子的卷裝量一般可達10公斤到數十公斤；連續(xù)化 紡絲和拉伸在一臺紡絲機上同時完成，,二、干法紡絲,干法紡絲　 聚合物溶液從噴絲孔流出的細流送入成型通道，在通道中吹入熱空氣使溶劑蒸發(fā)，細流流動轉為固態(tài)制得絲線。干法成型纖維醋酸纖維、聚氯乙稀、聚烯烴等纖維；也用于腈綸和維綸的長絲生產。,工藝流程紡絲原液由輸液管經過濾器、計量泵和噴絲頭進入甬道，形成的細流在甬道中遇到熱空氣，溶劑揮發(fā)，細流中高

6、聚物固化成纖維，絲束被卷繞成一定的卷裝。干法紡絲速度一般為200～800米／分。,三、濕法紡絲,濕法紡絲　適用于黏膠纖維、腈綸、維綸等紡絲。主要特點 聚合物溶液從噴絲孔擠出，在凝固浴槽中凝固成初生纖維，紡絲速度較低，常在100米/分以下，高速紡絲的速度達200米/分左右。分短纖維和長纖維兩種。,短纖維紡絲(1) 紡絲原液從輸液管引入，由計量泵精確計量，經過濾器過濾進入噴絲頭，(2) 從噴絲孔擠出細流進入凝固浴，凝固后

7、初生纖維經過導絲盤匯集成束再經水洗或拉伸。,短纖維紡絲特點：噴絲頭中噴絲帽（板）孔數甚多，通常為3000至數萬孔。,長絲紡絲與短纖維紡絲機不同的是增加了凝固后絲條的卷繞機構； 紡長絲用噴絲頭一般在150孔以下，紡簾子線纖維的孔數多至3000孔。,高壓靜電紡絲是制造納米纖維的基本方法納米纖維主要包括兩個概念：一是嚴格意義上的納米纖維,是指纖維直徑小于100 nm 的超微細纖維；二是將納米微粒填充到纖維中,對纖維進行改性,也就

8、是我們通常意義上的納米纖維。,四、高壓靜電紡絲,納米纖維制備方法 靜電紡絲法（電紡）；海島形雙組分復合紡絲法；分子噴絲板紡絲法；聚合過程中直接制造直徑納米纖維；以及采用直接紡絲或后整理方法將納米粉體材料與纖維復合，制備納米纖維的方法,靜電紡絲方法則能夠紡出超細的纖維，直徑最小可至1 nm。,高壓靜電紡絲過程及原理,將聚合物熔體或溶液加上幾千至幾萬伏的高壓靜電 利用紡絲溶液在靜電力作用下加速運動并分裂成細流簇，

9、 并在電場中拉伸； 溶劑揮發(fā)或冷卻后細流凝結或固化為微絲； 以無紡布的形式沉積在收集板上，形成無紡布狀的納米纖維。,靜電紡絲裝置示意圖,特點纖維直徑很細；形成的無紡布具有納米微孔的納米材料，具有很大的比表面積，有很多潛在用途。發(fā)展狀況無法獲得長絲或短纖，只能得到無紡布；產量低；靜電拉伸速率低，電紡納米纖維的強度低。,纖維,天然纖維,化學纖維,合成纖維,§6.3.2 纖維的種類,棉花、羊毛、蠶絲、麻等,再生

10、人造纖維,再生纖維素纖維和纖維素酯纖維等,錦綸、滌綸、腈綸、維綸、丙綸和氯綸等,用低分子化合物為原料，通過化學合成和機械加工而制得的均勻線條或絲狀高聚物。,以天然高分子化合物為原料，經化學處理和機械加工制得的纖維。,,,合成纖維的強度高、彈性好、耐磨和耐化學腐蝕，但它的吸水性和透氣性較差。因此，合成纖維常常與棉纖維或羊毛纖維混合紡織，使衣服穿起來既舒適又美觀。,合成纖維,性能：顯著優(yōu)點是：抗皺、保型、挺括、美觀。對熱、光穩(wěn)定性好。潤濕

11、時強度不降低，經洗耐穿，可與其他纖維混紡。年久不會變黃。缺點是不吸汗，透氣性差，易起毛，靜電，需高溫染色,,結構式:,用途：是產量最大的合成纖維，大約90%作為衣料用（紡織品為75%，紡織物為15%）。用于工業(yè)生產的只占總量的6%左右,(1) 聚對苯二甲酸乙二醇酯(滌綸、的確涼),性能：強韌耐磨、彈性高、質量輕，染色性好，較不易起皺，抗疲勞性好。吸濕率為3.5%-5.0%，在合成纖維中是較大的，吸汗性適當，但容易走樣,,用途：約一

12、半作衣料用，一半用于工業(yè)生產。在工業(yè)生產應用中，約1/3是做輪胎簾子線。尼龍－66的耐熱性比尼龍－6高，做輪胎簾子線很受歡迎,結構式:,(2) 聚己二酰己二胺纖維（錦綸－66，尼龍－66）,性能：具有與羊毛相似的特性，質輕，保溫性和體積膨大性優(yōu)良。強韌（與棉花相同）而富有彈性，軟化溫度高。吸水率低，不適宜作貼身內衣。缺點是強度不如尼龍和滌綸,,結構式:,用途：大約70%作衣料用（紡織物占60%左右），用于工業(yè)生產的只占5%左右,(3

13、) 聚丙烯腈纖維(腈綸、人造羊毛),性能：親水性好，吸濕率可達5%，和尼龍相等，與棉花（7%）相近。強度與聚酯或尼龍相近，拉伸彈性比羊毛差，比棉花好,,結構式:,用途：70%用于工業(yè)生產，其中以布和繩索居多。可代替棉花作衣料用,(4) 聚乙烯醇纖維（維綸、維尼綸）,性能：它的抗張強度與蠶絲、棉花相當，潤濕時也完全不變。最大的優(yōu)點是難燃性和自熄性。缺點是耐熱性低，染色不好,,用途：幾乎都不作衣料用，作過濾網等工業(yè)產品約占50%，室

14、內裝飾用占40%,結構式:,(5) 聚氯乙烯（氯綸）,化學纖維命名,根據我國有關部門規(guī)定：人造纖維的短纖維一律叫“纖”（如粘纖、富纖）合成纖維的短纖維一律叫“綸”（如錦綸、滌綸）如果是長纖維，就在名稱末尾加“絲”或“長絲”（如粘膠絲、滌綸絲、腈綸長絲）。,認識服裝的標簽,服裝標簽一般包括服裝的型號、面料的纖維種類及含量、洗滌熨燙說明等內容。,如果服裝面料是由一種纖維材料制成的，則用“純X”或“100％X”來表示。如“純棉”“純毛”

15、或“100％棉”“100％毛”；如果服裝是由兩種或兩種以上的纖維制成的，標簽上應注明每種纖維種類的含量，如“滌綸20％棉80％”等。,§6.4 膠黏劑及涂料基礎,1、膠黏劑（adhesive）：又稱黏合劑、黏接劑，簡稱膠。它是一種能夠把兩種同類或不同類材料緊密地結合在一起的物質。,采用膠黏劑將各種材料或部件連接起來的技術稱為膠接技術。,兩千年前的秦朝用糯米漿與石灰作砂漿粘合長城的基石，使萬里長城成為中華民族偉大文明的象征之一

16、。,秦俑博物館中出土的大型彩繪銅車馬的制造中，用了磷酸鹽無機膠黏劑。,膠黏劑的發(fā)展,公元前200年東漢時期用糯米漿糊制成棺木密封膠，配以防腐劑，使馬王堆古尸出土時肌肉及關節(jié)仍有彈性,足見中國膠接技術之高超。 到上世紀初，合成酚醛樹脂的發(fā)明，開創(chuàng)了膠黏劑的現(xiàn)代發(fā)展史。目前，與三大合成高分子材料的產量比較，膠黏劑只占第五位，但年增長速度則居第一位。,膠黏劑通常是以聚合物為基料，配以一種或多種輔料的多組分體系。,聚合物膠黏劑組成,環(huán)氧樹脂

17、膠黏劑,1927年問世，1950年商品化。粘合強度高，收縮率小，尺寸較穩(wěn)定，電性能優(yōu)良，耐介質性好，易于改性，幾乎能粘合各種材料，俗稱“萬能膠”。環(huán)氧樹脂是熱塑性線型結構，不能直接使用，必須加入固化劑，固化交聯(lián)之后，才能發(fā)揮其優(yōu)良的粘合性。固化劑種類也很多，分脂肪胺、芳香胺、改性胺、低分子聚酰胺、咪唑及其衍生物、酸酐及潛伏性固化劑等類。,酚醛樹脂,由酚類和醛類縮聚而成。有線型及可溶性酚醛樹脂兩大類。酚醛樹脂有極性大、粘合力強、耐熱性

18、好、耐老化、耐水、耐油、耐化學介質、耐霉菌、電絕緣性優(yōu)良、等特點。但脆性大，剝離強度不高，需加熱加壓固化，收縮率較大，顏色深，有酚類氣味等不足之處。酚醛-丁腈、酚醛-環(huán)氧、酚醛-聚乙烯醇縮醛類都是優(yōu)良的結構粘合劑。,36,2、涂料基礎,涂料是一種流動態(tài)物質，通過簡單施工方法，并經干燥或固化，在物體表面牢固覆蓋一層均勻的薄膜，這樣的流動態(tài)物質稱為涂料。涂料可以是液態(tài)或粉末狀態(tài)。簡單施工方法主要指刷涂、淋涂、浸涂、噴涂等，形成的薄膜

19、又叫涂層。用來對被涂物體表面起裝飾與保護作用。,涂料的作用,（1） 保護作用 金屬材料，尤其是鋼鐵，容易受到環(huán)境中腐蝕性介質、水分和空氣中氧的侵蝕和腐蝕；木材易受潮氣、微生物的作用而腐爛；塑料會受光和熱的作用而降解；混凝土易風化或受化學品的侵蝕，因此材料需要用涂層來保護。,（2） 裝飾作用 由于涂料很容易配出成千上百種顏色，色彩豐富可用來裝飾我們的環(huán)境,（3） 標志作用,（4） 特殊作用,利用色彩的明度和

20、反差強烈的特性,耐磨涂料、阻燃涂料、導電涂料等,涂料為多組分體系，由成膜物質（亦稱黏料）和顏料、溶劑、催干劑、增塑劑等組分構成,涂料的組成,,樹脂,,桐 油亞麻油豆 油,,天然樹脂：蟲膠、松香人造樹脂：硝化棉、松香衍生物合成樹脂：醇酸、酚醛、聚酯、 聚氨酯等,油脂,成膜物質,涂料按成膜物質分類,共分成18類，其中第18類為涂料用輔助材料,醇酸樹脂漆,醇酸樹脂漆是以多元醇、多元酸和干性植物油制成的醇酸樹脂為主要成膜

21、物質的一類涂料。,醇酸樹脂中殘留較多-OH、-COOH基團，涂膜耐水性差，樹脂分子鏈上的酯基也使涂膜不耐酸、堿水解作用。采用相容性硬樹脂改性，能提高漆膜硬度及耐水、耐化學性，也進一步提高了涂膜的附著力和防腐蝕性能。,附著力強，光亮，力學性能好，耐候性較好，并以中油度醇酸樹脂漆綜合性最佳。,作業(yè),1、針對自己感興趣的一種或者一類高分子材料展開論述，寫一篇2000字以上的學習報告，要系統(tǒng)體現(xiàn)材料的四要素及其之間的關系。,2、在論文的后面寫出