1."合成纤维
主讲教师：张立新
第五章
" 2."第五章　合成纤维
知识目标
1.学习掌握纤维的分类、性能及应用；
2.掌握聚酯纤维、锦纶纤维、腈纶纤维、聚丙烯纤维的生产技术、结构、性能及应用。
教学目标
能力目标

能根据需要正确选择生产方法，并指导具体生产过程，合理确定工艺条件。
" 3."第一节　概 述
纤 维
指柔韧、纤细，具有相当长度、强度、弹性和吸湿性的丝状物。
典型的纺织纤维的直径为几微米至几十微米，而长度超过25mm。
" 4."第一节　概 述
天然纤维
棉花、
羊毛、
蚕丝、
麻
等……
一、纤维的分类
化学纤维
人造纤维
合成纤维
按来源分类
" 5."第一节　概 述
一、纤维的分类
人造纤维
再生蛋白质纤维
再生纤维素纤维
粘胶纤维
铜氨纤维
再纤维素纤维
二醋酯纤维
三醋酯纤维
" 6."第一节　概 述
一、纤维的分类
合成纤维
杂纤维
聚酰胺纤维
聚酯纤维
聚氨酯纤维
等……
碳链纤维
聚丙烯睛纤维
聚乙烯醇缩醛纤维
等……
" 7."第一节　概 述
一、纤维的分类
人造纤维
以天然高聚物为原料，经过化学处理与机械加工而制得的纤维。
合成纤维
由合成的高分子化合物加工制成的纤维。根据大分子主链的化学组成，又分为杂链纤维和碳链纤维两类。
" 8."第一节　概 述
二、三大合成纤维
1.涤纶（聚酯为基础，产量第一位）
（1）抗皱性、保形性、耐热性、电绝缘，织物易洗、快干、免熨。
（2）不需混纺，不起球。
（3）染色比锦纶差。
2.锦纶（聚酰胺，第二位）
易染色
3.腈纶（聚丙烯腈）
性质类似羊毛（合成羊毛），用途广，来源丰富，发展快。
" 9."第一节　概 述
三、成纤高聚物的特征
具有较高的拉伸强度和适宜的延伸度。
线型高分子
" 10."第一节　概 述
三、成纤高聚物的特征
过高不易加工，过低者性能不好。
具有适宜相对分子质量
主要成纤高聚物的相对分子质量
" 11."第一节　概 述
三、成纤高聚物的特征
分子间次价力越大，纤维的强度越高。
分子链间必须有足够的次价力
" 12."第一节　概 述
三、成纤高聚物的特征
将高聚物溶解或熔融成溶液或熔体，再经纺丝、凝固或冷却形成纤维。
具有可溶性和熔融性
" 13."棉纤维
麻纤维
第二节 天然纤维
包括
植物纤维
羊毛
蚕丝
动物纤维
" 14."第二节 天然纤维
棉纤维

主要成分是纤维素、水分、脂肪、蜡质、蛋白质、果胶及灰分等。
性质
强度较低，延伸率较低，但湿强度较高。
" 15."第二节 天然纤维
麻 纤 维
以苎麻纤维和亚麻纤维为主。
“轻如蝉翼，薄如宣纸，平如水镜，细如罗绢”
" 16."第二节 天然纤维
麻 纤 维
苎麻是中国特有的以纺织为主要用途的农作物，是我国国宝，我国的苎麻产量约占全世界苎麻产量的90%以上，在国际上称为“中国草”。
" 17."第二节 天然纤维
毛 纤 维
以羊毛纤维为主，主要成分是蛋白质。
纺织用的羊毛是从绵羊身上剪下的，按纤维细度、长度分级。
羊毛一般呈圆柱形，从根部到顶梢逐渐变细，具有螺旋卷曲。好羊毛多数呈白色或奶油色。
" 18."第二节 天然纤维
毛 纤 维
性 能
羊毛比棉轻，强度比棉低，但弹性好，即在小变形之后能恢复到原来形状，故其织物挺括或不易折皱。羊毛的湿强低于干强，耐酸不耐碱，受碱破坏后强力下降而颜色发黄。
" 19."第二节 天然纤维
毛 纤 维
应 用
羊毛是宝贵的纺织原料，能制织四季衣着，所织冬季织物质地厚实，手感柔软，保暖性好；春秋季织物质地丰满，光泽柔和，挺括；夏季织物质地薄细、滑爽。
山羊绒是开司米山羊换毛时脱落下来的绒毛，山羊绒极细，用于生产高档织物，手感柔软，悬垂性好。
" 20."第二节 天然纤维
蚕 丝
又称为天然丝。生丝是由两根丝纤朊（约75%～82%）被丝胶朊（约18%～25%）粘合而成。丝胶朊能溶于热水或弱碱性溶液。除去丝胶朊而得的丝纤朊，俗称熟丝，白色，柔软有光泽，强度高，是热和电的不良导体。
" 21."第三节 人造纤维
是以天然聚合物为原料，经过化学处理与机械加工而制得的化学纤维。
具有与天然纤维相似的性能，有良好的吸湿性，透气性和染色性，手感柔软，富有光泽，是一类重要的纺织材料。
" 22."第三节 人造纤维
是以含纤维素量较高（约为45%～95%）的木材、棉短绒、甘蔗渣、芦苇为原料，以湿法纺丝制成的。
粘胶纤维
" 23."第三节 人造纤维

粘胶短纤维生产线　
" 24."第三节 人造纤维
用 途
粘胶纤维
①纺织品：长丝称人造丝，可织成各种平滑柔软的丝织品，如人造丝绸。短纤维俗称人造毛，是毛纺厂不可缺少的原料。棉型粘胶短纤维俗称人造棉，可以织成各种色彩绚丽的人造棉布，适用于做内衣、外衣以及各种装饰织物。
②工业上：轮胎的帘子线、帘子布。
③发展：高湿模量粘胶纤维（富强纤维），干、湿强度都比普通粘胶纤维高，同时缩水率相应降低，在坚牢度、耐水洗性、抗皱性和形状稳定性方面更接近优质棉。
" 25."第三节 人造纤维
又称醋酸纤维素纤维，是以醋酸纤维素为原料经纺丝而制得的人造纤维。
醋酯纤维
" 26."第三节 人造纤维
二醋酯纤维
醋酯纤维
长丝光泽优雅，手感柔软，酷似真丝，制作织物，用于衣服及室内装饰，也可用于香烟滤嘴材料。短纤维用于与棉、毛或合成纤维混纺，但湿态强度低。而中空纤维具有透析功能，可用于医疗化工净化与分离等。
" 27."第三节 人造纤维
三醋酯纤维
醋酯纤维
三醋酯纤维耐热性较好，，但湿态强度低，回潮率仅为3.2%，耐磨性差。
" 28."第三节 人造纤维
又称铜氨纤，是经提纯的纤维素溶解于铜氨溶液（氯化铜的氨溶液）中，纺制而成的一种再生纤维素纤维。
铜氨纤维
铜氨纤维颜色洁白、光泽悦目、手感柔软，与蚕丝很近似，它的柔韧性大，富有弹性和极好的悬垂性。
铜氨纤维适于织成薄如蝉衣的织物和针织内衣，穿用舒适。
" 29."第三节 人造纤维
简称蛋白质纤维，是用动物或植物蛋白质为原料制成。
再生蛋白质纤维
主要品种
酪蛋白质纤维、大豆蛋白质纤维、玉米蛋白质纤维和花生蛋白质纤维。
与羊毛相近似，染色性能很好。但一般强度较低，湿强度更差，因而应用不广泛。通常切断成短纤维。可在毛纺机上纯纺或与羊毛、粘胶纤维和锦纶短纤维等混纺。
" 30."第四节 聚酯纤维
聚酯
饱和的二元酸与二元醇通过缩聚反应制得的一类线性高分子缩聚物。
涤纶
以聚酯为基础制得的纤维。
常见
对苯二甲酸乙二醇酯
（简称PET）
" 31."第四节 聚酯纤维
主要
原料
TPA
DMT
环氧乙烷
乙二醇
对苯二甲酸
对苯二甲酸二甲酯
一、主要原料
" 32."第四节 聚酯纤维
二、聚酯纤维的生产原理与工艺
1．聚酯合成的工艺路线
酯交换聚酯路线
对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线
环氧乙烷酯化聚酯路线
" 33."第四节 聚酯纤维
二、聚酯纤维的生产原理与工艺
1．聚酯合成的工艺路线
（1）酯交换聚酯路线
（酯交换聚酯法）
是最早（1953年）实现工业的聚酯路线。工艺技术成熟，所以至今在工业生产中仍占有相当的地位。
" 34."第四节 聚酯纤维
二、聚酯纤维的生产原理与工艺
1．聚酯合成的工艺路线
（2）对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线
（直接酯化聚酯法）
消耗定额低，无甲醇回收，生产控制稳定，流程短，投资低等优点，发展迅速。目前国内用的比较多。
" 35."第四节 聚酯纤维
二、聚酯纤维的生产原理与工艺
1．聚酯合成的工艺路线
（3）环氧乙烷酯化聚酯路线
（环氧乙烷法）
该路线是1973年开始工业化生产的。
　　该路线具有成本低；产物低聚物少，容易精制；设备利用率高，辅助设备少等优点。如采用高纯度的对苯二甲酸和环氧乙烷进行反应，其产物可不经过精制就可以直接用于缩聚成聚酯。
" 36."＋ n HOCH2CH2OH
HOCH2CH2COOC－　　－COOCH2CH2OH
（n＋1）
Sb2O3
HOCH2CH2COOC－　　－CO－
OCH2CH2COOC－　　－CO－OCH2CH2OH
第四节 聚酯纤维
二、聚酯纤维的生产原理与工艺
1．聚酯合成的工艺路线
（4）聚合原理
缩聚反应:使反应完全，必须采用真空及强力搅拌，以排出低分子副产物。
一般产品的平均相对分子质量不低于20000，用于制造纤维、薄膜的相对分子质量约为25000。
" 37."第四节 聚酯纤维
二、聚酯纤维的生产原理与工艺
1．聚酯合成的工艺路线
（4）聚合原理
DMT(液体)

乙
二
醇
回
收
　TPA料仓
　 EG单批
DMT槽 料仓
　浆料混合器
　　熔化槽
　 水分馏塔
　　酯　化
　　酯交换
　甲醇分馏塔
　　预缩聚
中等粘度缩聚
排出蒸汽冷凝
　 结晶干燥
　　造　粒
高粘度的最终反应器
熔融挤压机
　 结 晶
纺丝长丝加工
成　型
　 固相缩聚
中粘度切片
料仓
高粘度切片
料仓
成　型
纺丝拉伸
短纤维
织物和工业
用丝
薄膜片基
瓶　子
容　器
塑　料
帘子线和
高强度纱线
成型
　TPA
　EG
　＋cat
DMT(固体)
水
废乙二醇
甲醇
废液
" 38."第四节 聚酯纤维
二、聚酯纤维的生产原理与工艺
2．聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺
直接酯化法聚酯连续法比间歇法的成本低20%；酯交换法聚酯连续比间歇的成本低10%。
" 39."第四节 聚酯纤维
二、聚酯纤维的生产原理与工艺
2．聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺
（1）酯交换法连续生产聚酯工艺
酯交换法连续生产聚酯工艺包括酯交换、预缩聚、缩聚等过程。
" 40."第四节 聚酯纤维
二、聚酯纤维的生产原理与工艺
2．聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺
（1）酯交换法连续生产聚酯工艺
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
DMT
EG
催化剂
去甲醇
贮　槽
回收EG
接真空系统
去包装
14
15
" 41."第四节 聚酯纤维
二、聚酯纤维的生产原理与工艺
2．聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺
（2）直接酯化聚酯生产工艺
工艺过程包括酯化反应与缩聚。
　　直接酯交换法中一般要加入了磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯等稳定剂，所以聚酯产物的热稳定性和聚合度都比酯交换法聚酯高，可以作为生产轮胎帘子线的高质量纤维。
" 42."第四节 聚酯纤维
二、聚酯纤维的生产原理与工艺
3．聚酯的纺丝
3．聚酯的纺丝
熔融纺丝法
将聚酯树脂切片经过真空干燥吸附的微量水分，并使树脂由无定型变为结晶形后，在惰性气体的保护下加热成熔体。再在一定压力下定量压出喷丝孔，冷却后形成纤维，再经拉伸、卷曲、切断等工序成为一定规格的可纺短纤维；或在拉伸后进行加捻、定型等后处理工序，成为符合各项指标的长纤维。
" 43."第四节 聚酯纤维
三、聚酯纤维的结构、性能及用途
结构
聚酯纤维的结构为高度对称芳环的线性聚合物，易于取向和结晶，具有较高的强度和良好的成纤性及成膜性，结晶度为40%～60%，结晶速度慢。
" 44."第四节 聚酯纤维
三、聚酯纤维的结构、性能及用途
性能
聚酯纤维一般为乳白色，回潮率很低，具有易洗快干的特性。在纺织时，容易产生静电，纺织品尺寸稳定性好，使用过程中褶裥持久。耐磨性仅次于聚酰胺纤维。
" 45."第四节 聚酯纤维
三、聚酯纤维的结构、性能及用途
用途
即可以纯纺也或以与其他纤维混纺制成各种机织物和针织物。聚酯长丝可用于织造薄纱女衫、帷幕窗帘等，与其他纤维混纺可制成各种棉型、毛型及中长纤维纺织品。
　　聚酯纤维在工业上可作为轮胎帘子线、制作运输带、篷帆、绳索等。
" 46."第五节 锦纶纤维
锦纶纤维
是由饱和的二元酸与二元胺通过缩聚反应制得的线性高分子缩聚物。
第二位
" 47."第五节 锦纶纤维
聚酰胺-1010
聚酰胺-6
聚酰胺-66
聚酰胺-11
种类
聚酰胺-12
聚酰胺-610
产量最大
" 48."第五节 锦纶纤维
1
聚酰胺-6（锦纶-6）的生产
聚酰胺-6
由已内酰胺或ω-氨基已酸经缩聚反应而制得的合成纤维
锦纶-6
尼龙-6
卡普隆
" 49."第五节 锦纶纤维
1
聚酰胺-6（锦纶-6）的生产
主要原料:已内酰胺
生产原理:高温；惰性气体保护；
水作引发剂；Mn=15000～23000
生产工艺:有常压法、高压法、
常减压并用、固相缩聚等
聚酰胺-6
" 50."第五节 锦纶纤维
1
聚酰胺-6（锦纶-6）的生产
采用直管形反应器，助剂为水和已二酸，制备较高粘度的树脂。聚合后的熔体可直接纺丝，也可铸带切片。
主要用于生产相对粘度较低的聚酰-6树脂，所用的反应器为直形VK管和U形VK管。
常压
高压
常减压
固相缩聚
将常压法制备树脂，经苯萃取除去单体和低分子物，经回转式真空干燥鼓，在190～200℃下，用高纯度氮气保护进行聚合。
所用的反应器是两直形管，前者供纺丝用，后
者供注塑成型用。
" 51."第五节 锦纶纤维
1
聚酰胺-6（锦纶-6）的生产
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
已内酰胺
纺丝或
铸带
去纺丝
引发剂与调节剂　
已内酰胺
助剂
常压法
" 52."第五节 锦纶纤维
1
聚酰胺-66（锦纶-66）的生产
聚酰胺-66
是已二酸与已二胺的缩聚物，是最早实现工业生产的聚酰胺品种，也是产量最大。。
" 53."第五节 锦纶纤维
主要原料:已二酸、已二胺
生产原理:需要严格控制两种单体
配料比，才能得到高相对分子质量
的高聚物。
生产上采用：缩聚反应前，
先制成盐，再缩聚。
聚酰胺-66
1
聚酰胺-66（锦纶-66）的生产
" 54."第五节 锦纶纤维
1
聚酰胺-66（锦纶-66）的生产
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
固体66盐
空气
N2
聚酰胺-66
间歇溶液缩聚法
" 55."第五节 锦纶纤维
1
聚酰胺-66（锦纶-66）的生产
连续溶液缩聚法
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
66盐
" 56."第五节 锦纶纤维
1
聚酰胺的纺丝
熔融纺丝
直接纺丝
将聚酰胺切成片状颗粒，再进行纺丝；主要包括纺丝和纤维的后加工两在基本操作过程。
纺丝过程包括熔体制备、熔体从喷丝孔挤出、丝条拉伸、冷却固化及丝条上油和卷绕等。
熔体直接纺丝，该法具有省去铸带、切片、萃取、熔融等工序和设备，缩短生产周期，提高劳动生产率，成本低等优点。
" 57."多用于作衣料和轮胎帘子线
具有耐磨性好、耐疲劳强度和断裂强度高、抗冲击负荷性能优异、容易染色及与橡胶的附着力好等突出性能。
酰胺基的存在，大分子形成氢键，使分子间作用力增大
第五节 锦纶纤维
1
聚酰胺的结构、性能及用途
结构
用途
性能
" 58."第六节 腈纶纤维
腈纶纤维
（聚丙烯腈纤维）是以丙烯腈为主要单体（含量大于85%）与少量其他单体共聚而得的高聚物。
合成羊毛
" 59."第六节 腈纶纤维
丙烯腈：分子中含有碳-碳双键
和腈基，化学性质很活泼
第二单体：丙烯酸酯、甲基
丙烯酸酯、醋酸乙烯酯等为，用
量5%～10%，可减少 聚丙烯腈分
子间力，消除其脆性，从而可纺
制成具有适当弹性的合成纤维
——腈纶纤维。
第三单体：用量很少，一般
低于5%，主要改进腈纶纤维的染色
性能，多是带有酸性基团的乙烯基
单体如乙烯基苯磺酸、甲基丙烯酸
、甲叉丁二 酸等；或是带有碱性基
团的乙烯基单体如2-乙烯基吡啶、
2-甲基-5－乙烯基吡啶等。
主要原料
" 60."第六节 腈纶纤维
生产原理
聚合机理
自由基
共聚合反应
有机化过氧化物、无机过氧化物和偶氮类化合物
溶液聚合法（一步法）、
水相沉淀聚合法（ 二步法）
引发剂
工业聚合方法
" 61."第六节 腈纶纤维
一步法：用油溶性引发剂，反应热容易控制，产品均一，可以连续聚合、连续纺丝；要有溶剂回收工序。
二步法：用水为介质，采用水溶性引发剂，聚合产物不溶解于水相而沉淀出来，其优点在于，反应温度低，产品色泽洁白；可以得到相对分子质量分布窄的产品；聚合速度快，转化率高，无溶剂回收工序等；但在纺丝前，要进行聚合物的溶解工序。
生产原理
" 62."第六节 腈纶纤维
生产工艺
1
2
3
4
6
7
8
9
10
12
5
11
12
13
14
15
15
15
AIBN
TUD
溶剂及
衣康酸
　丙烯腈
丙烯酸甲酯
异丙醇
聚合物溶液
溶液聚合生产工艺—工艺流程
" 63."第六节 腈纶纤维
生产工艺
溶液聚合生产工艺—主要设备
聚合釜来
去单体喷
淋冷凝器
进料
出料
冷水
冷水
热水
热水
排污
热水
热水
排污
夹套
视镜
视镜
伞
搅拌器
电动机
进料温度控制器
夹套用蒸汽
盘管加热
去浆液混合贮槽
聚合釜
" 64."第六节 腈纶纤维
生产工艺
连续水相沉淀聚合生产—工艺流程
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
洗涤水
聚合体
低压蒸汽
聚合体淤浆
回收单体
NaOH
水溶液
含单体的
聚合物浆液
" 65."第六节 腈纶纤维
生产工艺
连续水相沉淀聚合生产—工艺特点
可以采用水溶性氧化-还原引发体系引发，使聚合在30～50℃之间甚至更低温度下进行，所得产物色泽较白；反应热容易移出，便于控制聚合温度，产物相对分子质量分布较窄；聚合速度快，粒子大小均一，聚合转化率比较高，聚合物含水率低，浆液好处理，对纺丝溶剂-硫氰酸钠浓水溶液纯度的要求低于一步法，回收工序简单。
" 66."第六节 腈纶纤维
纺丝
共聚物纺丝
湿法纺丝
干法纺丝
生产长丝
生产短丝
" 67."第六节 腈纶纤维
性能
用途
　 通过共聚、混合
纺丝、复合纺丝等
方法可以改进聚丙
烯腈纤维的染色性、
耐热性、蓬松性与
提高回弹性等性能。
由于聚丙烯纤维
具有优良的耐光、
耐气候性，所以除作
衣着及毛毯之外，最
适宜作室外织物，
如帐篷、苫布等。
　
" 68."第六节 腈纶纤维
性能
用途
将聚丙烯腈纤维（共聚组分尽量少）经过高温处理可得到碳纤维和石墨纤维。
聚丙烯腈纤维
目前已知的热稳定性最好的纤维之一，可耐3000℃的高温。 在高温下能经久不变形，并具有很高的化学稳定性，良好的导电性和导热性。
石墨纤维
碳纤维
是宇宙飞行、火箭、喷气技术以及工业一耐高温、防腐蚀领域的良好材料。在医疗上，还可以用于人工肋骨和肌腱韧带等。
" 69."第七节 聚丙烯纤维
聚丙烯纤维（丙纶纤维）
是以聚丙烯树脂为原料制得的一种合成纤维。
" 70."第七节 聚丙烯纤维
丙 烯
CH2＝CH－CH3 　
主要原料
" 71."第七节 聚丙烯纤维
聚合机理：配位聚合
引发剂：齐格勒-纳塔引发剂
溶剂：烷烃化合物，已烷、庚烷及混合物等
相对分子质量调节剂：氢或甲烷
丙烯的聚合原理
" 72."第七节 聚丙烯纤维
聚丙烯的生产工艺
气相聚合
淤浆法
聚丙烯的生产方法
液相聚合法
引发剂配制
淤浆聚合
引发剂的洗除
干
燥
" 73."第七节 聚丙烯纤维
聚丙烯的生产工艺
1
2
3
4
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
17
16
18
19
20
21
22
水
废引发剂
醇
不挥发物
溶剂
溶剂
溶剂循环
引发剂
循环丙烯
5
" 74."第七节 聚丙烯纤维
聚丙烯的生产工艺
熔融纺丝
熔融纺丝的温度控制在220～280℃，纺丝用聚丙烯相对分子质量一般为120000左右。
纺丝方法
" 75."第七节 聚丙烯纤维
间同立规聚丙烯
全同立构聚丙烯
聚丙烯
线形结构
无规立构聚丙烯
" 76."第七节 聚丙烯纤维
聚丙烯纤维的性能
聚丙烯纤维密度小、强度高、吸湿性小、耐酸、耐碱、耐磨、电性能好，但染色性和耐光性差。
" 77."第七节 聚丙烯纤维
聚丙烯纤维可与棉、毛、粘胶纤维等混纺作衣料用，在工业上聚丙烯纤维主要用途绳索、网具、滤布、帆布等；在医疗上用作纱，作外科手术衣服而耐高温高压消毒。
聚丙烯纤维的用途
" 78."Thank You !
"