1、第四章: 化學纖維7/21/20221紡織與材料學院紡織工程系內容提要： 成纖高聚物特征和化學纖維制造概述。化學纖維的分類、性質及檢測； 常用化纖的特性；纖維鑒別的方法簡介。重點難點： 本章是纖維部分特性介紹的最后一章，在性能介紹中注意與前面章節的對比，突出特點的介紹，難點在于綜合性。解決方法： 采用對比、歸納教學法，突出重點，如長度、細度、強度、形態特征等內容到此建立完整的體系，使學生的理解和思維方法進一步得到提升。 7/21/20222紡織與材料學院紡織工程系第一節：化纖概況第二節：化纖性能檢驗第三節：常見化纖特性簡述（普通纖維） 第四節：紡織纖維的鑒別 7/21/20223紡織與材料學院

2、紡織工程系一、化學纖維的誕生與應用 化學纖維的問世，結束了人類幾千年來只將天然纖維作為唯一紡織原料的歷史。為紡織工業提供了一個穩定的，持續發展的原料來源。使人類的穿衣狀況得到了非常巨大的改善。 由于是人工產品，所以其性能不象天然纖維那樣性能是天生的，有限的，而是可以人為改變和控制的，可以制得各種不同性能的纖維，因而在民用、工農業、交通運輸，國防，醫療及尖端科學領域等方面具有廣闊的用途。 第一節： 化纖概況7/21/20224紡織與材料學院紡織工程系民用：大家很熟悉，強度高，比重輕，耐磨損， 不霉蛀，易洗快干等。工農業：包裝材料，傳送帶，漁網，繩索等。交通運輸：輪胎簾子線。醫療：人造器管，縫合線

3、，消毒紗布，衛生用 品國防：炮衣，降落傘，軍用帳蓬，各種防護服宇航：耐輻射，耐高低溫纖維，飛行服，宇宙 飛船減速器。 7/21/20225紡織與材料學院紡織工程系 長久以來，為了滿足人類穿著日益增長的需要，人們一直在尋找更多的纖維材料來源。蠶絲是自然界唯一可供利用的長絲，而且它的形成獨具一格由液體狀變成固體狀。我國早在南宋，就有記載，周去非的嶺外代答一書記述，廣西某縣楓樹上有“食葉之蟲”稱做“絲蟲”，它的外形“似蠶而呈赤黑色”，每當五月（農歷）間“蟲腹如蠶之熟”，當地人就捉回用醋浸漬，然后剖開蟲腹取出絲素，在醋中牽引成絲，一蟲可得絲長6-7尺，這種從野蠶身上抽絲的方法，堪稱是人類人工制絲技術最

4、早的事實。 7/21/20226紡織與材料學院紡織工程系 到十八世紀人們想到蠶吃了桑葉能吐出絲，那為什么不能用人工方法，把桑葉制成跟蠶絲相似的纖維呢？后來人們測定了蠶絲和桑葉的組成，發現：桑葉中大量含有碳、氫、氧三元素，而蠶絲中除含有上述元素外，還含有氮。這一發現，啟發人們用硝酸來處理纖維素來增加氮的部分。1884年在法國制得硝酸纖維。但因其容易燃燒，加上成本貴，又沒多少紡用價值，所以問世不久便停產了，但它畢竟是人類歷史上第一次人工制造的纖維。 7/21/20227紡織與材料學院紡織工程系 1891年在英國有人將纖維素黃酸酯溶于稀堿中制成很粘的液體紡絲，因其很粘，故稱為粘膠，制成的纖維稱為粘膠

5、纖維。它在1905年實現工業化生產。從此以后人造纖維開始走上了成功之路，發展到目前這種現狀?？梢哉f人造纖維的制造成功是仿生學的應用的成功。 7/21/20228紡織與材料學院紡織工程系二、種類和分子組成（一）人造纖維1、粘膠纖維：以木材，棉短絨，蘆葦，甘蔗渣等植物纖維素為原料制成。（簡介最近發展的幾個新品：Modal，Tencel，竹子纖維）2、人造蛋白質纖維：大豆纖維（不是純蛋白）。 7/21/20229紡織與材料學院紡織工程系（二）合成纖維 （按教材第170頁表3-1，了解制造化纖的主要原料）1、 普通合成纖維（按教材第173頁表3-2介紹類名，具體纖維名，組成單體，結構學名，商品常用名，

6、時間約10分鐘）2、 特種纖維（1）氨綸 （萊卡）。彈性纖維。（2）芳綸。耐高溫、高絕緣、高強度（3）氟綸。耐腐蝕纖維（4）導電纖維。金屬的，復合的。（5）碳纖維。復合材料的骨架增強材料 7/21/202210紡織與材料學院紡織工程系（三）改性纖維：合成纖維可按我們的需要來生產，它可制成作一般用途的普通纖維，也可制成具有特殊性能的特種纖維，普通纖維制造簡單方便，價格也低廉，但他們往往在吸濕性，染色性，抗靜電性，抗污性及抗起毛起球等性能比較差，需要加以改善。 7/21/202211紡織與材料學院紡織工程系改性方法：1、化學改性：（1）接枝，（2）共聚，（3）纖維化學處理。改善纖維的吸濕，染色性，

7、抗靜電性，難燃性等。2、物理改性：（1）改變噴絲孔的形狀異形纖維（2）改變纖維伸直為卷曲變形纖維（3）不同聚合物從同一噴絲孔噴出復合纖維改善：膨松性，伸縮彈性，光澤，抗污等，增強特性或功能。 7/21/202212紡織與材料學院紡織工程系三、化學纖維的制造大體分為：紡絲液的制備，紡絲成形，后加工三個過程。（一）紡絲液的制備 要將成纖高聚加工成纖維，則必須首先把它制成一種粘稠的液體紡絲液，但不是所有的高聚物都可加工成纖維。成纖高聚物要滿足三個條件： （1）線性分子結構；（2）適當的分子量；（3）凝固后的纖維中，大分子間應該具有足夠 的結合能。 7/21/202213紡織與材料學院紡織工程系 紡絲

8、液的制備方法：目前最主要的有熔體法和溶液法兩種。為了使紡絲液具有均勻和良好的紡絲性能，紡絲液還必須進行混合，過濾，脫泡等工序，然后送去紡絲。在紡絲液中加入不同量的消光劑（二氧化鈦），可生產不同光澤的纖維：有光，半光，無光。加入顏料，可生產色牢度很好的有色纖維。 7/21/202214紡織與材料學院紡織工程系下面的照片是不同光澤度的纖維，清晰可見消光劑。 7/21/202215紡織與材料學院紡織工程系（二）紡絲成形： 按紡絲液制備方法不同，分熔體紡絲法和深液紡絲法。1、熔體紡絲：（畫示意圖）2、溶液紡絲：（1）濕法紡絲（2）干法紡絲7/21/202216紡織與材料學院紡織工程系除了上述三種最常用

9、，最基本的方法以外還有一些新的紡絲方法。熱壓法：（加熱溫度低于熔點，使軟化，用高壓使其從孔中噴出，冷卻成形，用于熔化即分解，而暫行找不到適當溶劑的那些高分子物）。裂膜成纖法：高分子物熔融擠壓為薄膜，用切刀或針刺使之破裂成條，如丙綸扁絲。7/21/202217紡織與材料學院紡織工程系噴射紡絲：紡絲液從噴絲孔壓出后，受周圍高速氣流噴吹，并進行高倍拉伸，使纖維直徑小于0.5-3m，成超細纖維。復合紡絲：由兩種或兩種以上紡絲液，按一定比例，復合噴絲，形成多組分復合纖維。異形紡絲：改變噴絲孔形狀，得各種異性纖維。高速紡絲：POY絲 7/21/202218紡織與材料學院紡織工程系（三）后加工 經過紡絲工序

10、，高聚物已初具纖維形態，稱它“初生絲”。它必須經過一系列后處理加工（后加工）才能得結構穩定，性能優良，可以進行紡織加工的纖維。 7/21/202219紡織與材料學院紡織工程系以短纖維后加工路線為例來說明。集束拉伸（關鍵工序，產生不同力學類型纖維）上油（介紹目的作用）卷曲（解釋為什么要加卷曲）干燥熱定形（這是第一次接觸熱定型一詞，注意解釋：熱定形是為了消除纖維在拉伸時所產生的內應力，確保結構在后期使用中的穩定性，以提高纖維的尺寸穩定性，保持卷曲效果，改善機械性能和其它物理性能。）切斷、打包（按成品要求切成不同的長度規格（解釋三種類型，注意內容更新），打包入庫，準備售出） 7/21/202220紡

11、織與材料學院紡織工程系第二節 化纖性能檢驗 一、 長度：化纖的長度是可以人為控制的，分兩大類： 等長纖維和異長纖維1、等長纖維（棉型化纖）的長度測定 由于加工機械不良可能使其中含有超長、倍長纖維（解釋概念），用它們的含有率來表示，是疵點，所以含有率越高，說明質量越不好。 7/21/202221紡織與材料學院紡織工程系（1）中段切斷稱重法： 式中：Ln平均長度（mm）；W纖維總重（mg）；Wc中段重（mg）Lc中段長度（mm）。（2）手扯法：用手扯法將纖維整理成兩端平齊的纖維束，在用鋼尺量取其長度。（異長纖維不能用此法）7/21/202222紡織與材料學院紡織工程系2、異長纖維（毛型化纖）的長度

12、測定實際產品表明，具有一定長短差異的纖維，紡出的紗線品質比等長纖維紗好。（1）梳片式長度儀：方法與毛纖維的類似。（2）單根測量：測得根數加權平均長度Ln。 Lg=Ln（1+CVn2）（3）電子自動化儀器測量 7/21/202223紡織與材料學院紡織工程系二、細度： 在棉纖維細度一節中我們講過：Nm、Tex、D、M、d對于化纖除M不用外，剩下的全都可用。（單絲、復絲的表示方法有區別）。1振動測量法： 有關細度測量方法已在棉纖維、毛纖維一章中詳細介紹，均適用于化纖。 7/21/202224紡織與材料學院紡織工程系介紹一種對化纖較適用的細度測量方法。纖維兩端夾持，由儀器在纖維上施加一橫向振動，使纖維

13、產生共振，此時，可用下面的公式計算： 式中：N-纖維的線密度(g/cm)；P-張力（cN）；L-纖維的長度(cm)；f-共振頻率（Hz）7/21/202225紡織與材料學院紡織工程系 對于異形纖維，也可用Tex，D來表示細度，但在同樣D數情況下，與園形截面的纖維相比粗細感不同。（周長一定時，園的面積最大，反過來，同樣面積的情況下園的周長最?。┐送?，纖維的光澤，抗起球，抗活，膨松性，保暖性也有很大改變。 7/21/202226紡織與材料學院紡織工程系 異形程度的大小對上述性能起決定性作用，異形度的微小變化，光澤產生顯著差異，抗彎，耐磨等物理機械性能也會發生變化，在化纖生產時必須嚴格控制異形度的大

14、小和均一性，對異形纖維，異形度是主要指標之一。 同樣，中空纖維也有類似情況。 除教材第215216頁的3-15、3-16、3-17三個公式外，再增加兩個指標： 異形度（%）=（1- ）100中空度（%）：= 7/21/202227紡織與材料學院紡織工程系三、密度：密度是化纖物理性能的重要參數之一，利用它可研究纖維內部大分子的排列狀況，結果程度，化纖制造工藝是否正常及對纖維結構的影響，對紡織工藝也有一定的影響。各種纖維的密度見教材第217頁表3-8（注意“干燥”兩字）根據纖維的密度可計算出，纖維的結晶度：（教材第218頁的公式3-19） 測量密度的方法很多，常用的是密度梯度法（簡述原理）7/21

15、/202228紡織與材料學院紡織工程系四、卷曲：提高纖維間的抱合力，提高可紡性，同時也增加纖維的彈性及對織物的風格也有一定影響，表征卷曲性能的指標有以下幾個：1、卷曲數= 2、卷曲率= （%） （表示卷曲波的深度）個/厘米（表示卷曲的密度）7/21/202229紡織與材料學院紡織工程系3、剩余卷曲率或卷曲回復率= 4、卷曲彈性率= 五、其它性能檢驗： 含油，回潮，強伸度（拉伸，濕態，鉤接、打結強度），疵點等。（%） （表示卷曲的耐久牢度）（%） （表示卷曲的恢復能力）7/21/202230紡織與材料學院紡織工程系第三節 常見化纖特性簡述（普通纖維）一、 粘膠（吸濕易染）： 是人造纖維素纖維，由

16、溶液法紡絲制得，由于纖維芯層與外層的凝固速率不一致，形成皮芯結構橫截面切片可明顯看出。粘膠是普通化纖中吸濕最強的，染色性很好，穿著舒適感好，粘膠彈性差，濕態下的強度，耐磨性很差，所以粘膠不耐水洗，尺寸穩定性差。比重大，織物重，耐堿不耐酸。 用途廣泛，幾乎所有類型的紡織品都會用到它，如長絲作襯里、美麗綢、旗幟、飄帶、輪胎簾子線等；短纖維作仿棉、仿毛、混紡、交織等 7/21/202231紡織與材料學院紡織工程系二、 滌綸（挺括不皺）：強度高、耐沖擊性好，耐熱，耐腐，耐蛀，耐酸不耐堿，耐光性很好（僅次于腈綸），曝曬1000小時，強力保持60-70%，吸濕性很差，染色困難，織物易洗快干，保形性好?！跋?/p>

17、可穿”用途也較廣：長絲常作為低彈絲，制作各種紡織品；短纖：棉、毛、麻等均可混紡，工業上：輪胎簾子線，漁網、繩索，濾布，緣絕材料等。是目前化纖中用量最大的。 7/21/202232紡織與材料學院紡織工程系三、 錦綸（結實耐磨）：最大特點是結實耐磨，是最優的一種。密度小，織物輕，彈性好，耐疲勞破壞，化學穩定性也很好，耐堿不耐酸最大缺點是耐日光性不好，織物久曬就會變黃，強度下降，吸濕也不好，但比腈綸，滌綸好。用途：長絲，多用于針織和絲綢工業；短纖，大都與羊毛或毛型化纖混紡，作華達呢，凡尼丁等。工業：簾子線和漁網，也可作地毯，繩索，傳送帶，篩網等。 7/21/202233紡織與材料學院紡織工程系四、

18、腈綸（膨松耐曬）： 腈綸的性能很象羊毛，所以叫“合成羊毛”。腈綸在內部大分結構上很獨特，呈不規則的螺旋形構象，且沒有嚴格的結晶晶區，但有高序排列與低序排列之分。由于這種結構使腈綸具有很好的熱彈性（可加工膨體紗），腈綸密度小，比羊毛還小，織物保暖性好。 7/21/202234紡織與材料學院紡織工程系 腈綸：耐日光性與耐氣候性很好（居第一位），吸濕差，染色難。純粹的丙烯腈纖維，由于內部結構緊密，服用性能差，所以通過加入第二，第三單體，改善其性能，第二單體改善：彈性和手感，第三單體改善染色性。 用途：主要作民用，可純紡也可混紡，制成多種毛料、毛線、毛毯、運動服也可：人造毛皮、長毛絨，膨體紗，水龍帶，

19、陽傘布等。 7/21/202235紡織與材料學院紡織工程系五、 維綸（價廉耐用）：最大特點是吸濕性大，合成纖維中最好的，號稱“合成棉花”。強度比錦、滌差，化學穩定性好，不耐強酸，耐堿。耐日光性與耐氣候性也很好，但它耐干熱而不耐濕熱（收縮）彈性最差，織物易起皺，染色較差，色澤不鮮艷。用途：多和棉花混紡：細布，府綢，燈芯絨，內衣，帆布，防水布，包裝材料，勞動服等。 7/21/202236紡織與材料學院紡織工程系六、 丙綸（質輕保暖）： 最輕的纖維。它幾乎不吸濕，但具有良好的芯吸能力，強度高，織物尺寸穩定，耐磨彈性也不錯，化學穩定性好。但：熱穩定性差，不耐日曬，易于老化脆損。 用途：可以織襪，蚊帳布

20、，被絮，保暖填料、尿布濕等。工業上：地毯、漁網，帆布，水龍帶，醫學上帶代替棉紗布，做衛生用品。 7/21/202237紡織與材料學院紡織工程系七、 氨綸（彈性纖維）： 彈性最好，強度最差，吸濕差，有較好的耐光、耐酸、耐堿、耐磨性。 常用纖維的性能詳見教材第240251頁，課后大家多看看。 7/21/202238紡織與材料學院紡織工程系第四節 紡織纖維的鑒別 紡織纖維有共性也各有特性，進行纖維鑒別，則是利用纖維各自的特性或個性加從區別，（利用各種纖維在某些性能或外觀形態上的差異，將它們區別開來。） 鑒別纖維的方法很多，有的粗略些，有的詳盡些。 7/21/202239紡織與材料學院紡織工程系一、 手感目測法：前面我們已經做過的“纖維認識實驗”中，有一項目就是“手感目測法”這種方法相當實用，除感知材料的性能外，還可用來鑒別紡織材料。這種方法可有效地鑒別天然纖維棉、毛、絲、麻，對化學纖維則顯得無能為力