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第三章 化学纤维
化纤是人工产品， 是可以人为改变和控制的， 可以
制得各种不同性能的纤维：
民用： 大家很熟悉， 强度高， 比重轻， 耐磨损， 不霉蛀，
易洗快干等。
工农业： 包装材料，传送带，渔网，绳索等。
交通运输： 轮胎帘子线。
医疗： 人造器管， 缝合线，消毒纱布， 卫生用品
国防： 炮衣，降落伞，军用帐蓬，各种防护服
宇航： 耐辐射，耐高低温纤维， 飞行服，宇宙飞船减速
器。
一、化纤分类
（1）按高聚物的来源分 ：
① 再生纤维： 是以天然聚合物为原料， 经过化 学和机械方法制成的，化学组成与原高聚物基 本相同的化学纤维。
② 合成纤维： 以石油、煤、天然气及一些农副 产品等低分子作为原料制成的单体后， 经人工
合成获得的聚合物纺制成的化学纤维。
（2）按形态结构分
① 长丝：化学纤维加工的到的连续丝条，不经
过切断工序的。又分为单丝、复丝与变形丝。
② 短纤维：化纤在后加工中切断成为各种长度
规格的短纤维。
③ 异形纤维：是指经一定几何形状（非圆形） 喷丝孔纺制的具有特殊截面形状的化学纤维。
④ 复合纤维： 由两种及两种以上聚合物，或具有不同 性质的同一聚合物，经复合纺丝法纺制成的化学纤 维。分并列型、 皮芯型和海岛芯等。
⑤ 超细纤维：单丝线密度较小的纤维， 又称微细纤维。
根据线密度范围又可划分为： 细特纤维(0.44~ 1.11dtex)；超细特纤维（0.011～0.44dtex）
（3） 按用途分：
① 普通纤维：
② 特种纤维： 是指具有特殊的物理化学结构、功能 或用途的化学纤维，其某些技术指标显著高于常规 纤维。
包括： 1、具有特殊力学性能的纤维
2、具有特殊热学性能的纤维
3、具有化学稳定性的纤维
4、具有特殊物理性能的纤维
5、具有特殊物化性能的纤维
6、具有特殊生物性能的纤维
如： 耐高温纤维、耐辐射纤维、高湿高模纤维等。
杜邦芳纶纤 维
玻璃纤维短切丝
东丽3K碳纤维
假发纤维
化纤是人工产品，是可以人为改变和控制的，可以
制得各种不同性能的纤维：
民用： 大家很熟悉， 强度高， 比重轻， 耐磨损， 不霉蛀，
易洗快干等。
工农业： 包装材料，传送带，渔网，绳索等。
交通运输： 轮胎帘子线。
医疗： 人造器管， 缝合线，消毒纱布， 卫生用品
国防： 炮衣，降落伞，军用帐蓬，各种防护服
宇航： 耐辐射，耐高低温纤维，飞行服，宇宙飞船减速
器。
化纤概况
种类
（一） 人造纤维：
以天然纤维素，蛋白质、无机物为原料加工而成。
1、人造纤维素纤维： 粘胶、醋酯纤维、天丝、
Modal ，Tencel，竹子纤维
2、人造蛋白质：酪素，大豆纤维
3、人造无机纤维：玻璃纤维，金属纤维， 碳纤维，陶
瓷纤维
又称醋酸纤维素纤维，分为二型醋酯纤维和三醋酯
纤维两类。通常醋酯纤维即指二型醋酯纤维。
醋酯纤维由瑞士人H.德雷富斯和C.德雷富斯兄弟
开发， 20世纪20年代投入工业生产。 1983年， 世界 产量为275kt,占人造纤维总产量的9.12％。
二型醋酯纤维长丝光泽优雅，手感柔软， 有良好
的悬垂性， 酷似真丝， 适于制作内衣、浴衣、童装、 妇女服装和室内装饰织物等，还可做香烟滤嘴。 短纤 维用于与棉、羊毛或合成纤维混纺， 但在湿态下强度 降低40％～50％； 中空纤维具有透析功能， 可用于
医疗和化工净化、分离等。
天丝（Tencel）是英国Acordis公司通过十年开发，上世纪九 十年代商业应用，是最典型的绿色环保纤维。 2004年5月由兰 精公司合并后统一生产。被称为“二十一世纪绿色纤维”，并 获得国际绿色环保证书 。
天丝兼具普通型粘胶纤维优良的吸湿性、柔滑飘逸性、舒适性 等优点外，克服了普通粘胶纤维强力低，尤其是湿强低的缺陷， 它的强力几乎与涤纶相近。
天丝
性能 大豆纤维 棉 粘胶 蚕丝
羊毛
断裂强度 (CN/dtex) 干 3.8-4.0 1.9-3.1 1.5-2.0 2.6-3.5
0.9- 1.6
湿 2.5-3.0 2.2-3.1 0.7- 1.1 1.9-2.5
0.7- 1.3
干断裂延伸度 (%) 8-21 7- 10 18-24 14-25
25-35
钩接强度(%) 75-85 70 30-65 60-80
结节强度(%) 85 92- 100 45-60 80-85
回潮率(%) 8.6 9.0 13.0 11.0
14- 16
比量（g/cm3） 1.29 1.50- 1.54 1.46- 1.52 1.34- 1.38
1.33
1、 普通合成纤维： 涤纶、锦纶、腈纶、维伦、丙纶、
氯纶等
2、 特种纤维
（1）氨纶 （莱卡） 。弹性纤维。
（2） 芳纶。耐高温、高绝缘、高强度
（3） 氟纶。耐腐蚀纤维
（4） 导电纤维。金属的，复合的
（5） 碳纤维。复合材料的骨架增强材料
防水面料
二、种类
（二） 合成纤维
化纤概况
（三） 改性纤维：
普通纤维制造简单方便， 价格也低廉， 但他们往
往在吸湿性，染色性，抗静电性，抗污性及抗起毛起 球等性能比较差，需要加以改善。
化纤概况
二、种类
（三） 改性纤维：
1、化学改性： （1）接枝，（2） 共聚， （3）纤维
化学处理。 改善纤维的吸湿，染色性， 抗静电性，难 燃性等。
2、物理改性： （1）改变喷丝孔的形状——异形纤维
（2） 改变纤维伸直为卷曲——变形纤维
（3） 不同聚合物从同一喷丝孔喷出→复合纤维
改善： 膨松性，伸缩弹性，光泽，抗污等，增强特性
或功能。
化纤概况
三、化学纤维的制造
大体分： 纺丝液的制备，纺丝成形，后加工三个过程。
（一） 纺丝液的制备
要将成纤高聚加工成纤维，则必须首先把它制成
一种粘稠的液体——纺丝液。成纤高聚物要满足三个 条件： ①线性分子结构； ②适当的分子量；③凝固后 的纤维中， 大分子间应该具有足够的结合能。
化纤概况
三、化学纤维的制造
纺丝液的制备方法最主要有熔体法和溶液法 。 为
了使纺丝液具有均匀和良好的纺丝性能， 纺丝液还必 须进行混合 ， 过滤 ， 脱泡等工序 ， 然后送去纺丝 。在 纺丝液中加入不同量的消光剂（二氧化钛）， 可生产 不同光泽的纤维： 有光， 半光， 无光 。 加入颜料，可 生产色牢度很好的有色纤维。
双层卷绕机 纺丝工程
-FDY纺丝工程 纺丝工程
① POY ② FDY ③ TCS ④ POY
④
年产1.2万吨涤纶短纤维生产线（后纺部分）
复合短纤维
生产线（前纺部分）
锦纶6工业丝生产线
不同含量的消光剂在纤维中分布
化纤概况
化学纤维的制造
涤纶
a.初生丝： 未拉伸丝（常规纺丝）（UDY） 、半预取向 丝（中速纺丝）（MOY）；
b.取向丝： 预取向丝（高速纺丝）（POY）、高取向丝 （超高速纺丝）（HOY）；
c.拉伸丝：拉伸丝（低速拉伸丝） （DY） 、全拉伸丝 （纺丝拉伸一步法）（FDY）；
d.全取丝 （纺丝一步法）（FOY）
e.变形丝：常规变形丝（DY）、拉伸变形丝（DTY）、 空气变形丝（ATY）
化学纤维的制造
大化纤： 用PET切片纺或者熔体直纺的短纤维，特点， 色泽好， 批号大， 强力稳定，疵点少， 可纺性好。
中、小化纤： 一般使用等外聚酯切片和回收后经过处 理的聚酯瓶片、 泡泡料作为涤纶短纤维的原料 ， 价格 和质量参次不齐， 适合国情，和出口到一些质量要求 不是太高的市场和领域（如填充料等）
化纤性能检验
一、长度
化纤的长度是可以人为控制的，分两大类： 等长纤
维和异长纤维
1、等长纤维（棉型化纤）的长度测定
由于加工机械不良可能使其中含有超长、倍长纤维
（解释概念）， 用它们的含有率来表示，是疵点，所以 含有率越高，说明质量越不好。
化纤性能检验
一、 长度：
测量方法：
（1） 中段切断称重法
（2） 手扯法： 用手扯法将纤维整理成两端平齐的
纤维束， 在用钢尺量取其长度。
化纤性能检验
二、细度：
1. 基本指标： Nm、Tex、 D、 d
单丝、复丝的表示方法有区别
对于异形纤维，在同样D数情况下，与圆形 截面的纤维相比粗细感不同。 纤维的光泽，
抗起球， 膨松性 ，保暖性也有很大改变。
化纤性能检验
二、细度：
最新测量方法振动测量法：对化纤较适用，纤维
两端夹持， 由仪器在纤维上施加一横向振动，使纤维 产生共振
P根250
N=
L2f2
式中： N----纤维的线密度(g/cm)； P----张力（cN）；
L----纤维的长度(cm)； f----共振频率（Hz）。
常见化纤特性简述
一、 粘胶（吸湿易染） ：
由溶液法纺丝制得，由于纤维芯层与外层的凝固速率不一
致，形成皮芯结构。
在普通化纤中吸湿最强的，染色性很好， 穿着舒适感好，
粘胶弹性差，湿态下的强度，耐磨性很差，所以粘胶不耐水 洗，尺寸稳定性差。比重大，织物重，耐碱不耐酸。
用途： 几乎所有类型的纺织品都会用到它，如长丝作衬
里、美丽绸、旗帜、飘带、轮胎帘子线等；短纤维作仿棉、
仿毛、混纺、交织等。
常见化纤特性简述
二、 涤纶（挺括不皱）：
强度高、耐冲击性好，耐热，耐腐，耐蛀，耐酸不耐碱，
耐光性很好（仅次于腈纶）， 曝晒1000小时，强力保持60- 70%， 吸湿性很差，染色困难， 织物易洗快干，保形性好 ， “洗可穿”
用途较广：长丝——常作为低弹丝，制作各种纺织品；
短纤：棉、毛、麻等均可混纺；
工业上：轮胎帘子线，渔网、绳索，滤布，缘绝材料等。
涤纶纵、横向形态
常见化纤特性简述
三、 锦纶（结实耐磨）：
最大特点是结实耐磨。 密度小，织物轻，弹性好，耐疲
劳破坏，化学稳定性也很好，耐碱不耐酸。
最大缺点是耐日光性不好，织物久晒就会变黄，强度下
降， 吸湿也不好，但比腈纶，涤纶好。
用途： 长丝， 多用于针织和丝绸工业；
短纤， 大都与羊毛或毛型化纤混纺，作华达呢，凡尼丁
等。工业：帘子线和渔网，也可作地毯，绳索，传送带， 筛网等。
锦纶及异型锦纶纵、横向形态
锦纶（Nylon）
常见化纤特性简述
四、 腈纶（膨松耐晒）：
腈纶的性能很象羊毛，所以叫“合成羊毛”。
腈纶具有很好的热弹性（可加工膨体纱），腈纶密度小，
比羊毛还小，织物保暖性好。耐日光性与耐气候性很好（居 第一位），吸湿差，染色难。
用途：主要作民用，可纯纺也可混纺，制成多种毛料、毛
线、毛毯、运动服也可；人造毛皮、长毛绒，膨体纱，水龙 带， 阳伞布等。
腈纶及双组分腈纶纵、横向形态
腈纶（Acrylic）
常见化纤特性简述
五、 维纶（价廉耐用）：
最大特点是吸湿性大，合成纤维中最好的，称“合成棉
花”。强度比锦、涤差，化学稳定性好，不耐强酸，耐碱。
耐日光性与耐气候性也很好，但它耐干热而不耐湿热（收缩）
弹性最差，织物易起皱，染色较差，色泽不鲜艳。
用途： 多和棉花混纺：细布，府绸，灯芯绒，内衣，帆
布， 防水布，包装材料，劳动服等。
维纶纵、横向形态
维纶（Vinylon)
常见化纤特性简述
六、 丙纶（质轻保暖）：
最轻的纤维。它几乎不吸湿，但具有良好的芯吸能力，强
度高， 织物尺寸稳定，耐磨弹性也不错，化学稳定性好。
热稳定性差，不耐日晒， 易于老化脆损。
用途： 可以织袜，蚊帐布，被絮， 保暖填料、尿不湿等。 工
业上：地毯、渔网，帆布，水龙带，医学上带代替棉纱布， 做卫生用品。
常见化纤特性简述
七、 氨纶（弹性纤维）
弹性最好，强度最差，吸湿差，有较好的耐光、
耐酸、耐碱、耐磨性。
纤维服用性能分析
一、外观性能
1、色泽 ：纤维表面的影响其反射光线 的强弱， 当纤维表面光滑时， 织物表 面反射光线较强，因此富有光泽。同 时， 纤维的截面形状也直接影响光的 反射。
2、刚度
纤维抵抗弯曲变形的能力影响织物 的悬垂性 。
3、弹性
4、可塑性
5、起毛起球
二、 舒适性能
1、导热性
导热性是指纤维传导热量的能力。
材料 λ(W/m ·℃) 材料
λ(W/m ·℃)
棉 0.071~0.073 涤纶
0.084
羊毛 0.052~0.055 腈纶
0.051
蚕丝 0.05~0.055 丙纶
0.221~0.302
粘胶纤维 0.055~0.071 氯纶
0.042
醋酯纤维 0.05 空气
0.026
锦纶 0.244~0.337 水
0.697
导热系数：
材料厚度为1m，表面之间温差为1℃ , 1h通过1m2 材料所传导的热量千卡数。
涤/棉/粘（60/30/10为干重混纺比）
W k %=60×0.4%+30×8.5%+10×13%=4.09%
其中：W k涤=0 . 4%;W k棉=8 . 5%; W k粘=13%
2、吸湿性
吸湿性是指纤维在空气中吸收或放出气态 水的能力。表示纤维吸湿性的常用指标有回潮 率和含水率两种。
混纺纤维W k ％计算
W混(%)=Σ Wi Pi
3、触觉感和弹性
4、体积质量
指单位体积的纤维重量，常用 g／cm3或mg／mm3
三、耐用性能
1 、强度和延伸性
纤维在各种外力的作用下会产生各种变形。
拉伸力：沿着纤维长度方向作用的外力。
拉伸变形：纤维在拉伸力作用下的伸长。
绝对强力：纤维受拉伸以致断裂所需的力。
相对强度：是指每特纤维能承受的最大的拉力。法定 单位为牛／特
屈服点：材料由弹性变形向塑性变形的转折点
初始模量（E=tgα=σ/ε)： 指纤维材料负荷－伸 长曲线上初始一段直线部分的应力应变比值
物理意义：反映了材料在受拉伸力很小时抵抗变 形的能力
2、耐气候性和耐磨性
纤维耐日光性的优劣顺序为： 腈纶＞ 麻＞棉＞羊毛＞粘胶纤维＞醋酯纤 维＞涤纶＞锦纶＞丝＞丙纶。
纤维耐磨性的顺序为： 锦纶＞涤纶＞ 氨纶＞亚麻＞腈纶＞棉＞丝＞羊毛 >粘胶纤维＞醋酯纤维。
3、耐热性
热定形
1).定义：
温度低于软化点高于玻璃化温度， 解除玻璃态约束，在材料宏观长度保 持不变或再给以拉伸的情况下，分子 链间部分价键拆开和重建，只要以后 的处理温度不超过玻璃化温度，材料 的尺寸基本保持不变，这一性能称为 热塑性，这一加工称为热定形。
2).影响因素：
温度、时间
纺材燃烧性能
极限氧指数（LOI）
将材料点燃在氧、氮大气中，维 持材料燃烧所需要的最低含 氧量的 体积百分比
LOI=［V氧/(V氧+V氮)］×100%
. 4、熔孔性
. 5、耐化学品性
四、保养性能

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