1、合成纤维 　　 纤维材料主要供纺织工业用。按产品使用范围，可分为工业用和民用。按来源可分为两类：一类是天然纤维，如棉、毛、丝、麻等；另一类是化学纤维。化学纤维又分为人造纤维和合成纤维。人造纤维是利用自然界中不能直接纺织的纤维素（如木材、棉短绒），经过化学处理与机械加工制得的纤维，如人造丝、人造棉等。合成纤维是以石油、天然气为原料，通过人工合成的高分子化合物经纺丝和后加工而制得的纤维，如涤纶等。合成纤维工业是20世纪40年代初开始发展起来的，最早实现工业化生产是聚酰胺纤维（锦纶），随后腈纶、涤纶等陆续投入工业生产。合成纤维性能优异，原料来源丰富，随着工业技术的不断发展，短短几十年间，世界合成纤维的产量已接近天然纤维，成为纺织纤维的重要原料。1996年，世界合成纤维产量为1900万吨，我国合成纤维产量为291万吨。与此相应，世界棉花总量为1900万吨。根据化学组成，合成纤维可分为聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维澄。它们习惯被称为锦纶（或尼龙）、涤纶、腈纶、丙纶、维纶。除上述几种之外，常见的合成纤维还有氨纶。做为民用纤维，人们力求使合成纤维制品能保持天然纤维制品的优点，克服性能和产量的不足。 　　2.生产合成纤维的原料 　　 生产合成纤维的基本原料源于石油。炼油厂的重整装置和烃类裂解制乙烯时副产的苯、二甲苯、丙烯，经过加工后制成合成纤维所需原料（通称为单体）。以石油为原料制取合成纤维的途径可表示如下：还有一些特种合成纤维不使用石化产品作原料，但它们产量少，不在日常生活中使用。 　　3.合成纤维的生产方法 　　 合成纤维的生产首先是将单体经聚合反应制成成纤高聚物，这些聚合反应原理、生产过程及设备与合成树脂、合成橡胶的生产大同小异，不同的是合成纤维要经过纺丝及后加工，才能成为合格的纺织纤维。高聚物的纺丝主要有熔融纺丝方法主要决定于高聚物的性能。熔融纺丝是将高聚物加热熔融成熔体，然后由喷丝头喷出熔体细流，再冷凝而成纤维的方法。熔融纺丝速度高，高速纺丝时每分钟可达几千米。这种方法适用于那些能熔化、易流动而不易分解的高聚物，如涤纶、丙纶、锦纶等。溶液纺丝又分为湿法纺丝和干法纺丝两种。 湿法纺丝是将高聚物在溶剂中配成纺丝溶液，经喷丝头喷出细流，在液态凝固介质中凝固形成纤维。干法纺丝中，凝固介质为气相介质，经喷丝形成的细流因溶剂受热蒸发，而使高聚物凝结成纤维。溶液纺丝速度低，一般每分钟几十米。溶液纺丝适用于不耐热、不易熔化但能溶于专门配制的溶剂中的高聚物，如腈纶、维纶。熔融纺丝和溶液纺丝得到的初生纤维，强度低，硬脆，结构性能不稳定，不能使用。只有通过一系列的后加工处理，才能使纤维符合纺织加工的要求。不同的合成纤维，其后加工方法不尽相同。 　　按纺织工业要求，合成纤维分长丝和短纤维两种型式。所谓长丝，是长度为千米以上的丝，长丝卷绕成团。短纤维是几厘米至十几厘米的短纤维。 短纤维后处理过程主要为：初生纤维---集束---拉伸---热定型---卷曲---切断---打包---成品短纤维。 长丝后处理过程主要为：初生纤维---拉伸---加捻---复捻---水洗干燥---热定型---络丝---分级---包装---成品长丝。从上述可以看出， 初生纤维的后处理主要有拉伸、热定型、卷曲和假捻。 拉伸可改变初生纤维的内部结构，提高断裂强度和耐磨性，减少产品的伸长率。热定型可调节纺丝过程带来的高聚物内部分子间作用力，提高纤维的稳定性和其他物理－机械性能、染色性能。卷曲是改善合成纤维的加工性（羊毛和棉花纤维都是卷曲的），克服合成纤维表面光滑平直的不足。假捻是改进纺织品的风格，使其膨松并增加弹性。合成纤维因具有强度高，耐磨、耐酸、耐碱、耐高温、质轻、保暖、电绝缘性好及不怕霉蛀等特点，在国民经济的各个领域得到了广泛的应用。合成纤维在民用上，既可以纯纺， 也可以与天然纤维或人造纤维混纺、交织。 用它做衣料比棉、毛和人造纤维都结实耐穿；用它做被服，冬装又轻又暖。锦纶的耐磨性优异，有某些天然纤维的特色，如腈纶与羊毛相似，俗称人造羊毛；维纶的吸水性能与棉花相似；锦纶经特种加工，制品与蚕丝相似等。在工业上，合成纤维常用做轮胎帘子线、渔网、绳索、运输带、工业用织物（帆布、滤布等）、隔音、隔热、电气绝缘材料等。在医学上，合成纤维常用作医疗用布、外科缝合线、止血棉、人造器官等。 在国防建设上， 合成纤维可用于降落伞、军服、军被， 一些特种合成纤维还用于原子能工业的特殊防护材料、飞机、火箭等地结构材料。 　　涤纶 　　涤纶学名为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。1953年美国工业化生产了这种商品名为达可纶的涤纶纤维。在合成纤维中，涤纶是比较理想的纺织材料，世界涤纶纤维的产量1996年为1247万吨，占当年合成纤维总产量的65.5％。我国涤纶纤维产量1996年为210万吨。预计2000年世界涤纶产量达到1600万吨。 　　1.涤纶的生产 　　 生产涤纶的主要原料是对苯二甲酸或对苯二甲酸酯、乙二醇。工业上生产对苯二甲酸乙二醇的工艺路线主要分为酯交换法和直接酯化法两大类。可采取连续法、半连续法和间歇法生产。 　　酯交换缩聚法： 酯交换法反应条件缓和，对原料和设备的要求不高，工艺上易于操作和控制，是最早工业化的方法，至今还在应用，但生产步骤多（包括生产对苯二甲酸二甲酯）。直接酯化法反应工序少，原材料消耗少，产品质量较高，但对原料， 设备和操作控制的要求较高，是当今的主要生产方法。 　　2.涤纶纤维的特点及用途 　　· 强度： 涤纶纤维的强度比棉花高近1倍，比羊毛高3倍，因此涤纶织物结实耐用。 　　· 耐热性： 可在70～170C使用，是合成纤维中耐热性和热稳定性最好的。 　　· 弹性： 涤纶的弹性接近羊毛，耐皱性超过其他纤维，织物不皱，保形性好。 　　· 耐磨性： 涤纶的耐磨性仅次于锦纶，在合成纤维中居第二位。 　　· 吸水性： 涤纶的吸水回潮率低，绝缘性能好，但由于吸水性低，摩擦产生的静电大，染色性能较差。 　　涤纶作为衣用纤维，其织物在洗后达到不皱、免烫的效果。常将涤纶与各种纤维混纺或交织，如棉涤、毛涤等，广泛用于各种衣料和装饰材料。涤纶在工业上可用于传送带、帐篷、帆布、缆绳、渔网等，特别是做轮胎用的涤纶帘子线， 在性能上已接近锦纶。涤纶还可用于电绝缘材料、耐酸过滤布、医药工业用布等。 　　腈纶 　　腈纶是聚丙烯腈纤维在我国的商品名。腈纶具有优良的性能，由于其性质接近羊毛，故有“合成羊毛”之称。 自1950年工业生产以来，已得到很大发展。1996年世界腈纶总产量为252万吨，我国产量为29.7万吨，今后我国将大力发展腈纶生产。腈纶虽然通常称为聚丙烯腈纤维，但其中丙烯腈（习惯称第一单体）只占90％～94％，第二单体占5％～8％，第三单体为0.3％～2.0％。这是由于单一丙烯腈聚合物制成的纤维缺乏柔性，发脆，染色也非常困难。为了克服聚丙烯腈的这些缺欠，人们采用加入第二单体的方法，使纤维柔顺；加入第三单体，提高染色能力。 　　1.腈纶的生产 　　腈纶的原料为石油裂解副产的廉价丙烯：由于聚丙烯腈共聚物加热到230℃以上时，只发生分解而不熔融，因此，它不能 像涤纶、锦纶纤维那样进行熔融纺丝，而采用溶液纺丝的方法。纺丝可采用干法，也可用湿法。干法纺丝速度高，适于纺制仿真丝织物。十分纺丝适合制短纤维，蓬松柔软，适用制仿毛织物。 　　2.腈纶的性能及用途 　　· 弹性： 它的弹性较好，仅次于涤纶，比锦纶高约2倍。有较好的保形性。 　　· 强度：腈纶的强度虽不及涤纶和锦纶，但比羊毛高1～2.5倍。 　　· 耐热性： 纤维的软化温度为190～230℃，在合成纤维中仅次于涤纶。 　　· 耐光性： 腈纶的耐光性是所有合成纤维中最好的；露天暴晒一年，强度仅下降20％。 　　腈纶耐酸、氧化剂和一般有机溶剂，但不耐碱。腈纶的制成品蓬松性好、保暖性好，手感柔软，有良好的耐气候性和防霉、防蛀性能。腈纶的保暖性比羊毛高15％左右。腈纶可与羊毛混纺，产品大多用于民用方面， 如毛线、毛毯、针织运动服、蓬布、窗帘、人造毛皮、长毛绒等。腈纶还是高科技产品碳纤维的原料。 　　 丙纶 　　丙纶是聚丙烯纤维的商品名称。丙纶于1957年开始工业生产，由于原料只需丙烯，来源极为丰富、价廉，生产工艺简单，是目前最为廉价的合成纤维。丙纶性能良好，发展速度较快，在世界范围内其产量仅次于涤纶、锦纶、腈纶而居于第四位。 　　1.丙纶的生产 　　生产丙纶纤维的聚丙烯采用溶液聚合方法制成。其热分解温度为350～380℃，熔点为150～176℃，故采用柔软纺丝法。 　　2.丙纶的特点及用途 　　· 相对密度：丙纶是所有合成纤维中相对密度最小的品种，因此它质量最轻，单位重量的纤维能覆盖的面积最大。 　　· 强度：丙纶的强度与合成纤维中高强度品种涤纶、锦纶相近，但在湿态时强度不变化，这一点优于锦纶。 　　· 耐磨性：丙纶的耐平磨性仅次于锦纶，但耐曲磨性稍差。耐腐蚀性：对无机酸、碱有显著的稳定性。 　　· 吸湿性：丙纶的吸湿性极小，织品缩水率小。 　　· 缺点：耐光性差，染色性差，静电性大，耐燃性差。 　　此外，丙纶同其它合成纤维一样，不易发霉、腐烂，不怕虫蛀。丙纶主要用于地毯（包括地毯底布和绒面）、装饰布、土工布、无纺布、各种绳索、条带、渔网、建筑增强材料、包装材料等。其中丙纶无纺布由于其在婴儿尿布、妇女卫生巾的大量应用而引人注目。丙纶还可与多种纤维混纺制成不同类型的混纺织物， 经过针织加工制成外衣、运动衣等。 由丙纶中空纤维制成的絮被，质轻、保暖、弹性良好。 　　二十、维纶 　　维纶是聚乙烯醇缩醛纤维的商品名称，也叫维尼纶。其性能接近棉花，有“合成棉花”之称，是现有合成纤维中吸湿性最大的品种。维纶在30年代由德国制成，但不耐热水，主要用于外科手术缝线。1939年研究成功热处理和缩醛化方法，才使其成为耐热水性良好的纤维。生产维纶的原料易得，制造成本低廉，纤维强度良好，除用于衣料外，还有多种工业用途。但因其生产工业流程较长，纤维综合性能不如涤纶、锦纶和腈纶，年产量较小，居合成纤维品种的第5位。 　　1.维纶的生产 　　 维纶的主要成分是聚乙烯醇，但乙烯醇不稳定，一般是以性能稳定的乙烯醇醋酸酯（即醋酸乙烯）为单体聚合，然后将生成的聚醋酸乙烯醇解得到聚乙烯醇，纺丝后再用甲醛处理才能得到耐热水的维纶。聚乙烯醇的熔融温度（225～230℃）高于分解温度（200～220℃），所以只能用溶液纺丝法纺丝。 　　2.维纶的特点及用途 　　· 吸湿性：维纶是合成纤维中吸湿性最大的品种， 吸湿率为4.5 ~ 5，接近于棉花（8％）。维纶纺织布穿着舒适，适宜制内衣。 　　· 强度：维纶的强度稍高于棉花， 比羊毛高很多。 　　· 耐腐蚀性和耐光性：在一般有机酸、醇、酯及石油烃溶剂中不溶解，不易霉蛀，在日光下暴晒强度损失不大。 　　· 缺点：耐热水性不够好，弹性较差，染色性较差。 　　 维纶的柔软及保暖性好，它的相对密度比棉花要小，因此与棉花相同重量的维纶能织出更多的衣料。它的热传导率低，因而保暖性好。维纶的耐磨性和强度也比棉花要好，因此维纶在很多方面可以与棉混纺以节省棉花。 维纶主要用于制作外衣、棉毛衫裤、运动衫等针织物，还可用于帆布、渔网、外科手术缝线、自行车轮胎帘子线、过滤材料等。 　　二十一、纤维改性和特种纤维 　　随着合成纤维产量的迅速增加，科学技术的不断进步和人民生活水平的提高，人们对纺织纤维的性能要求越来越多样化。为了满足这些需求，得到更高附加价值的纤维，各厂家纷纷研究开发有更新性能的纤维，而其重点，则是对常规化学纤维的改性，也叫差别化。国际上差别化纤维的产量已占合成纤维产量的30％以上。差别化纤维，是指在现有合成纤维的基础上进行化学改性或物理改性的合成纤维。化学改性是通过分子设计，改变已有成纤高聚物的结构，达到改善纤维性能的目的。物理改性则是在不改变成纤高聚物基本结构的情况下，通过改变纤维的形态结构而改善纤维的性能。目前差别化纤维的主要发展方向为： 　　1.仿天然纤维 　　通过异型纺丝/开发细丝/复合纺丝, 生产具有仿真效果的合成纤维. 如具有丝的光泽/良好的手感和悬垂性的仿丝型纤维; 具有羊毛的自然卷曲及弹性/柔软的光泽和良好的缩绒性的仿毛纤维; 具有麻的爽滑透凉性的仿麻纤维等。 　　2.赋予纤维新的性能 　　 合成纤维受其本身的影响，在一些性能上还不尽人意，如染色性、吸湿性、阻燃性等，需要不断地加以研究、改进。主要方法有：通过原液着色法、共混法、共聚法、复合法等改善合成纤维的染色性能。通过对纤维大分子的亲水性单体的接枝改性、与亲水性组分共混及组成复合纤维，使纤维具有多孔结构、表面粗糙化及纤维截面异形化等处理，改善合成纤维的亲水性能。通过共混、共聚引入阻燃剂，提高成纤高聚物的热稳定性； 通过后处理改性 织物阻燃整理等赋予合成纤维阻燃性。通过表面活性剂的表面加工处理，把具有抗静电性能的亲水性聚合体与成纤高聚物共混的方法，改善纤维的抗静电性能。也可通过开发金属纤维、金属镀层纤维、导电性树脂涂层纤维、导电性树脂复合纤维等，改善纤维的导电性能。采用特殊的纺丝和拉伸工艺，共聚改性，异形截面等生产高收缩合成纤维，改善纤维的蓬松性、染色性等。 　　3.赋予纤维优良的物理机械性能 　　如生产具有高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀等性能的合成纤维等。除了在现有合成纤维的基础上进行改性，以开发人们所希望的性能外，人们也研究制备具有特殊功能的新型纤维，如高强度、高模量纤维、 耐高温纤维、耐腐蚀纤维、弹性体纤维、医用功能纤维等。 　　1）高强度、高模量纤维 　　主要为芳香族聚酰胺系列，如聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯二甲酰对氨基苯甲酰胺；高取向的聚烯烃纤维系列，如聚乙烯、聚丙烯。高强度、高模量纤维主要用于防弹背心、防弹帽，制成各种复合材料用于飞机、宇航器材代替铝合金；用于体育器材方面，如网球拍线、赛车服等。 　　2）碳纤维 碳纤维是由元素碳组成的纤维状物质。碳纤维可以多种形式与各种基质构成复合材料，用于制造飞机零部件，不但能满足苛刻的环境要求，还大大减轻部件的重量，满足宇航、导弹、航空等部门的要求，还可用于汽车、高尔夫球棒等。 　　3）弹性纤维如聚氨酯弹性纤维，具有相对密度小、染色性好、伸长率大、回弹性好、耐磨、耐扰曲、耐化学试剂等优点，主要用于袜子口、胸罩、腰带、茄克衫、医用内衣等。 　　4）耐高温纤维 主要有聚四氟乙烯纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚酰胺酰亚胺纤维等。 　　5）塑料光导纤维按光纤芯的组成可分为聚甲基丙烯酸甲酯类、聚苯乙烯类、重氢化聚甲基丙烯酸甲酯类等。其特点是不受静电、电磁感应的影响，重量轻，柔韧性好，数值孔径大，线径粗，易于光器件耦合连接，用于可见光的传输，可靠性容易确定，价格便宜。可用于光学仪器、汽车、家用电器、计算机、广告显示装置、日用品、玩具等方面。

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