搜索
化工与健康第七讲丰富多彩的纤维世界主讲：张宝华副教授zhangbh@shu.edu.cn13917021134根据瑞士纤维年公司(FiberYearGmbH,Switzerland)与奥地利兰精公司合作出版的“2012年世界纺织品&非织造布调查报告”，在2011年全球纤维使用总量中，化学纤维超过5100万吨，天然纤维近3000万吨。纤维总用量创下8100万吨历史新高，较2010年纤维用量提高1%，人均消费量接近12公斤。在近三年，化学纤维用量稳定增长，而天然纤维用量维持基本稳定，并开始下降。化工对人类贡献之丰富多彩的纤维世界天然纤维棉花、羊毛、蚕丝、麻纤维的分类化学纤维人造纤维合成纤维按来源分类化工对人类贡献之衣棉纤维麻纤维天然纤维简介包括植物纤维羊毛蚕丝动物纤维羊毛披肩麻布纯棉上衣真丝上衣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。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”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”。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。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。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。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。优秀的品牌在真丝面料染整工艺处理中，均依赖于高科技的生产工艺流程，采用环保型染料，在让人们欣赏丝绸面料独特的色彩美感的同时，保持了丝绸面料的营养性和自然性。真丝面料具有极强的亲肤力，令人感觉舒适、透气，而且有保健、润肤的功效，尤其适合过敏体质的人群。牛仔裤的生产工艺视频纺纱-织布-染色-裁剪-缝纫-水洗-烘干-打磨-成品化学纤维简介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。化工对人类贡献之衣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。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。(1).醋酸纤维（纤维素乙酸酯），不易着火，用于制胶片、香烟过滤嘴材料和服装(2).黏胶纤维（NaOH、CS2处理后所得，其中的长纤维称人造丝，短纤维称人造棉）（粘胶特别是粘胶长丝是我国化纤产品竞争力的重要品种。）纤维素纤维（C6H7O2）OHOHOHn3nCH3COOOCCH3浓硫酸3nH2O＋＋纤维素三醋酸酯（一酯、二酯和三酯）C6H7O2OOOCOOCH3COOCH3COOCH3n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。醋酯纤维醋酯纤维的性能与再生纤维素纤维有所不同，具有合成纤维的某些特征，因而被称为半合成纤维，织物易洗易干，不霉不蛀。醋酯纤维的弹性优于粘胶纤维，目前它是世界上第二大纤维素纤维；它的优点是纺丝过程中的有害溶液可以回收，因而对环境不会造成污染，所以发展速度很快。是人造纤维的主要品种，1905年工业化生产原料丰富，性能优良，特别是吸湿性和透气性好。粘胶长丝——习称人造丝，直接供给丝织厂或针织厂使用粘胶短纤维——棉型30-40mm、毛型75-150mm和中长型51-75mm富强纤维——高湿模量的粘胶纤维（采用优质原料和稀溶液和低的纺丝速度得到，性能提高）粘胶纤维还可制成有光、半光和消光三种。目前，我国90%的纤维素纤维产品仍然采用该法生产。粘胶纤维原料含天然纤维素、但不能直接纺纱的物质（木材、棉短绒，芦苇，甘蔗渣等植物，新品种有：Modal，Lycell(Tencel)，竹子纤维）经蒸煮、漂白等提纯过程制成浆粕。由浆粕制成粘胶纤维：生产过程（以湿法纺丝制成）：粘胶纤维粘胶纤维生产过程说明粘胶纺丝液的制备：碱浸渍：将浆粕+浓碱作用制成碱纤维素化学反应：CellOH+NaOH→CellONa+H2O变化：纤维素→碱纤维素黄化：将碱纤维素与二硫化碳作用生成纤维素黄酸酯。反应如下：化学反应：CellONa+CS2→CellOCS2Na+H2O变化：碱纤维素转变成纤维素磺酸酯，黄色，可溶解碱溶解：成粘胶溶液纤维素黄酸酯溶解于稀碱液中，再经过滤、脱泡等过程制成符合纺丝要求的粘胶纺丝液。粘胶纤维生产过程说明纺丝成形：经纺丝孔挤压出来的粘胶细流，进入含酸的凝固浴，纤维素黄酸酯分解，纤维素再生，成为粘胶长丝。反应如下：化学反应：CellOCS2-+H+→CellOH+CS2后处理：水洗、脱硫、漂白、上油及烘干等。短纤维是将成形后的纤维束切断后再进行上述处理。粘胶短纤维生产线粘胶纤维长丝称人造丝，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。粘胶人造丝的最大的特点是纤维光泽亮丽，因而最能体现丝绸的漂亮感，它的手感也十分柔软，吸水性能极好，穿着十分舒适，价格也远比桑蚕丝低，它在丝绸行业中被广泛采用，人造丝及其交织品占我国丝绸行业产量的一半以上。粘胶纤维粘胶人造丝和桑蚕丝等强力较好的纤维交织可以获得比较满意的效果，特别是在提花产品中，因为它的光泽亮丽，染色容易，色彩丰富，可以获得十分理想的效果。象我国有名的织锦缎，用桑蚕丝做经、色人造丝做纬，或全色人造丝做经、纬，其提出的花朵五光十色，色彩艳丽，栩栩如生，其织出的“百子图”等织锦台毯上的众多小孩个个生动活泼，表情各异，色彩自然，形象逼真，被外国友人形容为“象梦一样神秘”。织锦缎百子图靠垫套新品种粘胶纤维①Lyocell(来色尔)纤维：Lyocell纤维属于精制纤维素纤维，其生产专利归荷兰AkzoNobel公司所有，得到AkzoNobel公司短纤生产许可证的公司有：奥地利的兰精（Lazing)公司和英国的考陶尔兹（Caurtaulds)公司。生产时的溶液可以回收，因而对环境不会造成污染，被称为“环保型纤维素纤维”，而且性能更加优越，是时装、西装衬衣、内衣的理想面料。生产原料：针叶树为主的木质浆柏溶剂：N-甲基氧化吗啉(NMMNO)，N-methylmorpholine-N-oxide新品种粘胶纤维②Modal(莫代尔)纤维：Modal纤维是奥地利Lazing公司生产的新一代纤维素纤维，被称为“21世纪新一代粘胶纤维”．由山毛榉木浆粕制成。(我国的商品名称为富强纤维)Modal纤维具有棉的柔软、丝的光泽、麻的滑爽，吸水透气性都优于棉，且染色性好，色泽鲜艳明亮。新品种粘胶纤维③竹纤维：竹浆纤维：利用竹浆采用粘胶纺丝工艺制备；竹原纤维：将竹材通过处理除去木质素等杂质，直接提取天然竹纤维。竹纤维吸湿导湿性能强，透气性能好，染色性能比粘胶纤维好，具有功能性。适用于高档服装，具有特殊功能的面料。第七章合成纤维的优缺点优点：耐穿耐用、易洗快干、抗皱免烫、防霉防蛀、挺括飘逸缺点：吸湿耐热性差、导电防污性差、易起毛起球、不易染色、手感及舒适性差合成纤维雪纺涤纶布涤锦皱可乐瓶环保布1938年10月27日杜邦公司正式宣布世界上第一种合成纤维诞生了，并将聚酰胺66这种合成纤维命名为尼龙(nylon)。尼龙的强度很高，耐污、耐腐蚀的性能也很好。因此，尼龙一问世就受到了全世界的瞩目。二战期间美国陆军收购了全部尼龙产品，用以制造降落伞和百余种军事装备。而1940年尼龙长筒女袜刚一投放市场就轰动了世界，4天之内四百万双袜子一抢而空。尼龙是真正投入大规模生产的第一种合成纤维。在我国尼龙也被称为锦纶，因为在我国是锦州化工厂最早开始生产尼龙的。1940年英国首先合成聚酯(PET)纤维--涤纶(的确良)，产量在20世纪居各种纤维之冠，聚丙烯腈纤维--腈纶、聚丙烯纤维--丙纶、聚乙烯醇缩甲醛纤维--维尼纶。它们的出现，使纺织工业大为改观。合成纤维的发展聚酯纤维聚酯饱和的二元酸与二元醇通过缩聚反应制得，其基本链节之间以酯键联结而得名。产量最大的聚酯纤维为PET纤维，我国称为涤纶，熔融纺丝得到。涤纶分子结构涤纶的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。涤纶的用途既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。输送带绳索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产量最大代号：前面是胺碳数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1聚酰胺的结构、性能及用途结构用途性能腈纶纤维（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（弹性单体）：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（染色单体）：用量很少，一般低于5%，主要改进腈纶的染色性能，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。由于聚丙烯腈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。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。目前商用飞机上复合材料仅占全机重量的50%，而某些直升机早已达到90%复合材料高性能高分子材料超级跑车车身大量应用碳纤维复合材料荷兰计划研发新型绿色环保飞机外形将酷似飞碟,另一个设想就是使用复合材料，如纤维增强塑料。这种复合材料强度可与金属媲美，而重量却比金属轻得多，因此可以节省燃油。新型日光温室复合材料温室骨架和纵拉杆全部采用复合材料制成采用高分子复合材料制作浮雕和雕塑聚丙烯纤维（丙纶）是以聚丙烯树脂为原料制得的一种合成