第四章_普通化学纤维

第四章普通化学纤维（chemicalfiber）2第二节再生纤维再生纤维(regeneratedfibre)也称人造纤维，是指以天然高分子化合物为原料，经过化学处理和机械加工而再生制成的纤维。再生纤维素纤维再生蛋白质纤维其它再生纤维3一、再生纤维素纤维再生纤维素纤维以自然界中广泛存在的纤维素物质(如棉短绒、木材、麻秆芯等)提取纤维素制成浆粕为原料，经过化学处理和机械加工制成的。主要包括：粘胶纤维铜氨纤维生产车间浆粕包装车间产品检验5（一）粘胶纤维(Rayon长丝/viscose短纤维)--吸湿易染1.概况粘胶纤维是再生纤维素纤维的主要品种，也是最早研制和生产的化学纤维，其化学组成与棉纤维相同。因制成的液体很粘，称为粘胶。62.制造流程（1）纺丝液的制备木材、甘蔗渣→纯净的纤维素（纤维素浆粕）→稀碱处理→碱纤维素+CS2纤维素黄酸酯+NaoH→粘胶纺丝液（2）纺丝成形（湿法纺丝）粘胶纺丝液+凝固浴（硫酸、硫酸钠、硫酸锌→纤维素再生→喷丝形成纤维根据纺丝工艺的不同，制得的粘胶纤维的性质不同。73.粘胶纤维的结构特征（1）化学组成和棉的成分相同，主要成分为纤维素，聚合度250-550（棉6000-15000）。（2）形态结构不规则的锯齿形平直有不连续的条纹普通粘胶横向形态普通粘胶纵向形态8结构特征：皮芯结构皮层（外层）和芯层（内层）的结晶度、取向度、晶粒大小、密度等不同。产生皮芯结构和锯齿形截面的原因：溶液流体表层先凝固成纤维外层，溶液内层缓慢凝固成纤维内层。拉伸时，内外层受力不同，取向和结晶的不同；外层先凝固内层后凝固，内外层不同时收缩，形成锯齿形边缘。94.粘胶纤维的性能（1）吸湿性是普通化纤中最好的（通常条件回潮率13％，比棉好）。（2）染色性好，色谱齐全，色泽鲜艳。（3）断裂强度比棉小；湿强小于干强（干强的40％～50%）,不耐水洗。（4）易燃烧（5）耐碱不耐酸（较棉差）。（6）悬垂性好，易皱，尺寸稳定性差。105.粘胶纤维的种类和用途（1）按纤维素的来源分木浆粘胶、棉浆粘胶、草浆粘胶、竹浆粘胶、麻浆粘胶。（2）按结构分普通粘胶纤维、高湿模量粘胶纤维、强力粘胶纤维、新溶剂粘胶纤维。11①普通粘胶纤维(Rayon/viscose)具有一般的物理机械性能和化学性能。长丝：理论上无限长，俗称人造丝棉型：切断成33-41mm，俗称人造棉毛型：切断成76-150mm；俗称人造毛中长型：51-65mm普通粘胶纤维可纯纺也可混纺，一般作为衣料（纯纺、混纺）、被面和装饰织物。12②高湿模量粘胶纤维模量:衡量材料变形难易程度指标，值小易变形。截面近似圆形。我国商品名称为富强纤维或莫代尔（modal），日本称虎木棉。富强纤维13莫代尔纤维是Lenzing（兰精公司）开发的高湿模量的再生纤维素纤维。原料是产自欧洲的灌木林，制成木质浆液后经过专门的纺丝工艺制作而成，所以与棉一样同属纤维素纤维，具有生物降解性，并且在纤维生产过程中不产生类似粘胶纤维的严重污染环境问题，是21世纪的新型环保纤维。14主要特点：(1)柔软顺滑、光洁，但织物挺括性差。(2)比强度3.0-3.5cN/dtex（普通粘胶1.6-2.7；1.9-3.0棉），湿强为干强的75％-80％。(3)吸湿透气性好。吸湿性比棉高50%，且速度快。(4)洗缩率低，抗皱免烫。(5)染色性能好，经多次洗涤仍柔顺亮丽、鲜艳如新。15③强力粘胶纤维强度高，耐疲劳性好，比强度3.6-5.0cN/dtex（普通粘胶1.6-2.7；1.9-3.0棉），湿强为干强的65％-70％。④Lyocell纤维(莱奥赛尔纤维)采用专用溶剂纺制而成，奥地利兰精Lenzing公司注册商标Lyocell；英、美等注册商标Tencel，在我国及台湾地区则俗称为天丝。16Lyocell纤维与其它纤维的性能比较性能指标普通粘胶高湿模量粘胶棉涤纶Lyocell纤维线密度(dtex)1.71.7/1.71.7干强(cN/tex)22-2634-3620-2440-5240-42湿强(cN/tex)10-1519-2126-3040-5234-38断裂伸长率(%)20-2513-157-944-4514-16湿态伸长率(%)25-3013-1512-1444-4516-18回潮率(%)1312.580.511.5天丝纤维，拥有棉的“舒适性”、涤纶的“强度”、毛织物的“豪华美感”和真丝的“独特触感”及“柔软垂坠”，无论在干或湿的状态下，均极具韧性。17（二）铜氨纤维将纤维素浆粕溶解在铜氨（氢氧化铜+浓氨水）溶液中制成纺丝液，再经过湿法纺丝而制成的一种再生纤维素纤维。1.铜氨纤维的结构特征（1）化学组成纤维素。（2）形态结构横截面：圆形，无皮芯结构纵向形态：表面光滑182.铜氨纤维性能（1）细度可承受较大的拉伸，可制得0.44-1.44dtex细度的纤维。（长绒棉1.2-1.4dtex）（2）吸湿性和染色性吸湿性比棉好，与粘胶相近。染色性好。（3）力学性质干强与粘胶纤维相近，但湿强要远高于粘胶纤维，耐磨性也优于粘胶纤维。（4）光泽和手感手感柔软，光泽柔和，有真丝感；193.铜氨纤维的应用铜氨纤维加工昂贵。（1）内衣铜氨纤维性能近似于丝绸，极具悬垂感。加上其具有较好的抗静电的功能，这是使之成为一直受欢迎的内衣里布的重要原因，且至今仍然处于无可取代的地位。（2）高档服装铜氨纤维作为面料它手感柔软，光泽柔和，目前铜氨纤维已从里布推向面料，成为高级套装的最佳素材。常用于和其它纤维混纺。20二、再生蛋白质纤维以天然蛋白质（乳酪、大豆、牛奶、动物毛下角料等）为原料经纺丝形成的纤维。常与其它高聚物接枝，或混抽制成纤维。接枝：在一种聚合物主链上，接上由另一种单体支链。共混：两种或两种以上不同的聚合物混合后纺制成的化学纤维。21（一）大豆蛋白复合纤维大豆中提取的蛋白质接枝高聚物配成纺丝液，用湿法纺制而成。是世界人造纤维史上第一种由中国自主开发并投入工业化应用的纤维。221、结构横截面形态：扁平状哑铃形、腰圆形或不规则三角形。纵向形态：表面有不明显的沟槽。横截面纵向形态232、性能(1)耐光性好(2)吸湿透气性好（再生纤维的一大特点）(3)卷曲弹性恢复率低(4)悬垂性好(5)滑爽3、应用常与其他纤维混纺、交织，多用于内衣、T恤等。24（二）酪素复合纤维也称牛奶蛋白复合纤维。将液态牛奶去水、脱脂，利用接枝共聚技术，将蛋白质分子与丙烯腈分子制成牛奶浆液，再经湿法纺制而成的纤维。25产品特点：亲肤保健，营养肌肤。纤维PH值呈酸性，与人体皮肤相一致，含有天然保湿因子，能起到营养肌肤，保健肌肤的作用，使皮肤更加柔润光滑。外观华贵，光泽怡人。牛奶纤维具有蚕丝般的光泽，羊绒般的手感。织物轻盈飘逸。纤维断裂强度、模量适中，伸长大。吸湿、导湿性能好抑菌保健易染色。可在常温下染色，色牢度好。26（三）蚕蛹蛋白复合纤维四川省宜宾化学纤维厂研制。以蚕蛹为原料，先提取蚕蛹蛋白，再制成蛹蛋白纺丝液，然后与粘胶纺丝原液共混，经湿法纺丝制得的复合纤维，蛹蛋白主要分布在纤维外层，内芯为纤维素，这种纤维外层完全保留蛋白质纤维的特点。这种纤维的蛋白质为动物蛋白质，对人体健康有益，纤维的吸湿性很好，目前已小批量生产。27（四）再生动物毛蛋白复合纤维将猪毛、羊毛等废毛溶解，经提纯和改性与棉浆或木浆或竹浆溶液共混，纺丝后制得。28三半合成纤维以天然高分子化合物为骨架，通过与其他化学物质反应，改变组成成分，形成天然高分子的衍生物，再生成纤维。属于改制再生。一、醋酯纤维俗称醋酸纤维，即纤维素醋酸酯纤维。属半合成纤维。以纤维素为原料，纤维素分子上的羟基-OH与醋酐作用生成纤维素醋酸酯，因保留了乙酰化时带上的醋酸根，故亦称它为醋酸纤维。根据乙酰处理的程度不同，可分为二醋酯纤维和三醋酯纤维。一般采用干法纺丝。纤维素二醋酯纤维一般约定，醋酯纤维中凡不指名是三醋酯纤维的，均为二醋酯纤维。（一）醋酯纤维的结构特征纤维素分子上的羟基被乙酰基取代的百分数称为酯化度。二醋酯纤维为75％-80％，三醋酯纤维为93％-100％。醋酯纤维无皮芯结构，截面为多瓣形叶状或耳朵状。三醋酯纤维二醋酯纤维（二）性能1.吸湿性吸湿性较粘胶纤维低得多，二醋酯回潮率6％～7％，三醋酯3％-3.5％（粘胶13％）。2.力学性能（1）强度比黏胶小，湿强比干强小的多（三醋酯湿、干强比67％-77％）。断裂伸长率比粘胶大，弹性好。（2）初始模量初始模量都较小，纤维柔软，易变形，但也易恢复，不易起皱。（3）耐磨性较差3.热性能二醋酯纤维耐热性较差，90℃加热1h强力损失2％。熨烫温度120℃，150℃；三醋酯纤维耐热性较好，熨烫温度180℃，性质更接近于合成纤维，热塑性更好（可以持久压烫、保型性好）4.化学性质耐酸碱性较差。在碱的作用下，会皂化而成为再生纤维素。在稀酸中较稳定，在浓酸中易皂化或水解而溶解。（三）应用醋酯纤维表面平滑，有丝一般的光泽，适合于制作衬衣，领带、睡衣、高级女装等。34二、聚乳酸纤维（一）概述美国卡吉尔·道（CargillDow）公司与日本钟纺纤维公司共同向世人推出了一种新型的环保型纤维----由玉米制成的聚乳酸纤维（PLA纤维）。CargillDow公司生产的PLA纤维商品名为Natureworks（2003年将该公司生产的聚乳酸纤维命名为Ingeo），而钟纺公司则命名为Lactron。聚乳酸纤维是一种可完全生物降解的纤维，它可从谷物中取得。制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用分解为二氧化碳和水，燃烧时不会散发毒气，不会造成污染。是一种可持续发展的生态纤维。35发酵丙交酯乳酸形成单体形成高聚物Polylactic(聚乳酸)高聚物转化聚乳酸产品的制造聚乳酸纤维可通过干法纺丝也可利用熔融法纺丝。36（二）聚乳酸纤维的性能1.机械性能聚乳酸纤维的强度、伸长与涤纶、锦纶差不多。聚乳酸纤维的回弹性很好，延伸5％时，弹性恢复率为93%，延伸10%时，弹性恢复率为64%，优于涤纶纤维。产品形态稳定，抗皱性好。2.阻燃性聚乳酸纤维的极限氧指数是常用纤维中最高的(26％～27％)，和羊毛的极限氧指数(24％～25％)相似，优于涤纶纤维(23％～24％)，接近于国家标准对阻燃纤维极限氧指数的要求(28%～30%)，燃烧时发热量低(只有涤纶纤维的16%)，只有轻微的烟雾释出(只有涤纶纤维的57％)，易自熄，火灾危险性小。373.吸湿性和染色性吸湿性差，和涤纶接近。染色性比一般的纺织纤维差，但染色时不需高温高压染色。4.光学性质玉米纤维具有较低的光折射指数，光泽柔和，其织物具有丝绸般的光泽，比涤纶服装更华丽美观。而且耐紫外线，经日晒500小时后，仍保持90％的强力，在氙弧光下不褪色，洗涤后基本上不变色。PLA的纤维特性5.生物降解性具有良好的生物相容性和生物降解性，在堆肥化或自然环境下，最终降解成CO2和H2O。降解机理：首先是在一定的温湿度和PH值条件下，遇水降解，然后微生物加速降解。其机理为水解降解和生物降解。生物降解方法：降解(也称混合肥中分解)：这种堆肥条件的温度为60℃，相对湿度为90％，其降解的主要机理是水解，通过温度来催化，然后由细菌对残留碎屑进行蚕食。处理前2.5个月后3个月后活性污泥中降解：主要是通过大量存在的细菌，使玉米纤维急速分解，一般只需数月，制品强力即丧失。土地埋入降解：将使用过的玉米纤维埋入地下，经过2~3年，在土中微生物的作用下玉米纤维的强力和其它性能基本上全部或大部分损失。海水浸渍降解：同土地埋入法相仿。从环保的观点看来，玉米聚乳酸纤维以其低原料能源取胜于合成纤维，并且在生物降解方面获得极高评价。我国有极其丰富的玉米原料，每年产量在12亿吨以上，占世界总产量的四分之一左右，而且由于世界市场玉米价格低迷，我国不少玉米产区经常发生“卖粮难”的问题。在急需为玉米找到良好消化渠道的我国，生产玉米纤维可谓孕育着极大的商机；尤其在减少污染加强环保方面，生产玉米纤维无疑可造福万代。