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第五节氨纶一.概述二.氨纶的化学组成和结构三.氨纶的性能四.氨纶的用途主讲人：周伟涛一.氨纶的概述氨纶纤维是以聚氨基甲酸酯为主要成分的一种嵌段共聚物制成的纤维。—简称氨纶弹性纤维“莱卡（Lycra）”“尼奥纶（Neolon、日本）”“多拉斯坦（Dorlastan、德国）”1.定义氨纶长丝氨纶纤维共有两个品种：1）由芳香二异氰酸酯和含有羟基的聚酯链段的嵌段共聚物（简称聚酯型氨纶）；2）由芳香二异氰酸酯与含有羟基的聚醚链段的嵌段共聚物（简称聚醚型氨纶）。2.品种聚酯型氨纶先取过量的二元醇与己二酸反应，生成相对分子量1000~5000，端基为羟基的聚酯xHOOC(CH2)4COOH+HOCH2CH2OH(x+1)x+2xH2OHOCH2CH2OOC(CH2)4COOCH2CH2OH芳香二异氰酸酯MDIorTDI含－N=C=O的预聚物扩链剂嵌段共聚物聚氧乙烯、聚氧丙烯、四氢呋喃聚醚型氨纶开环聚合相对分子量1500~3500的聚醚芳香二异氰酸酯含－N=C=O的预聚物扩链剂嵌段共聚物常用的是乙二胺、丙二胺和环己二胺二、氨纶的化学组成和结构作用力主要为范德华力，不能形成氢键，作用很弱分子链间的亚氨基和碳基可形成较强的氢键结合1.化学组成2.聚集态结构分子聚集态刚性链段形成的结晶区分布在柔性链段形成的无定形区之中。交联点(a)化学交联“点作用”(b)物理交联“区作用”硬链段软链段(结晶区)(无序区)弹性段3.结构和弹性氨纶弹性很高，伸长率大于400%聚合物是由脲基结构的硬链段通过氨基甲酸酯(-NHCO-O-)与软链段交替相接的大分子硬链段短，软链段长。硬链段起结点作用，阻止受力时分子链产生滑移；软链段间分子作用力小，易运动，链段往往弯曲不规则，是产生弹性的必要条件之一。氨纶的弹性结构模型(伸长200%)分子链中的硬链段相互整齐排列，形成晶区;软链段的分子链未受到外力作用的部分呈松弛状态(弯曲或卷曲)，在受到外力作用后，纤维伸长200%的状态下，部分软链段分子链段被拉伸，也整齐排列，甚至发生结晶，不过这种状态，当外力消除后，由于分子链间作用力弱，这种被拉伸的分子链又会自由滑动变成松弛状，回缩到应力最小状态，表现出高弹性。4.弹性结构模型5.纺丝方法氨纶的纺丝方法干法纺丝湿法纺丝熔体纺丝反应纺丝熔体纺丝由于一般聚氨酯在高温停留时间稍长就会发生过量交联生成凝胶，还会发生异氰酸酯逆反应，使产品物理机械性能变差，因此很少被采用。反应纺丝也称化学纺丝，在纺丝液转化成固态纤维时，必须经过化学反应，由单体或预聚物形成高聚物的过程与成纤过程同时进行，目前世界采用该法生产氨纶占总产量的10%左右。湿法纺丝和腈纶湿法纺丝类似，生产氨纶较少使用不常用预聚合嵌段共聚物共聚物溶液纺丝原液二异氰酸酯原液细流在热空气中成型/上油卷绕丝产品聚酯/聚醚干法纺丝：是目前被广泛采用的方法，产量占世界总产量的80%。生产的氨纶质量优良。其生产流程示意图如下：6.形态结构截面：圆形蚕豆形纵向：表面暗深呈不清晰骨形条纹1吸湿性：在20℃和65%的相对湿度下，聚氨酯的弹性纤维的回潮率为1.1%，比棉、羊毛和锦纶（4%）小，但优于涤纶（0.4%）、丙纶（0.03%）三、氨纶的性能2机械性质：断裂强度干态为0.44～0.88cN/tex,湿态为0.35～0.88cN/tex。高伸长，高弹性，弹性恢复性好是橡胶丝的3~5倍。耐磨性好，比锦纶还要好！当纤维受到拉伸,伸长到最大长度时,纤维变细,在这个细度下测出的强度为有效强度3弹性：氨纶的弹性模量较小，丝的柔软性较好。随着软链段部分分子量的增大,其伸长率可达400%～800%,伸长500%的回弹率为95%～99%。第三节氨纶的结构和性能4耐热性：氨纶的软化点为205～210℃,在95~150℃时纤维不会被损，超过150℃时纤维变黄，190℃发粘，强度下降。氨纶织物一般的定形温度以不超过175～180℃为宜5化学稳定性：氨纶的化学稳定性一般较好，对氧稳定，也较耐酸，加有改性剂多胺化合物的氨纶，不论是聚醚类或聚酯类均有吸酸的能力。聚酯型的不耐强碱，在热碱溶液中快速水解降解，这在染整加工时要特别注意。氨纶耐氧化剂性因氧化剂不同而异，一般来说，它们只能在稀的过氧化物溶液中漂白，或进行还原漂白，而不耐氯漂白剂，在次氯酸盐溶液中会形成氮一氯结合而使纤维损伤，聚醚型的损伤更严重。第三节氨纶的结构和性能6染色性能对于包芯纱、包覆纱以及合捻纱,因为染色后氨纶几乎全部被外相纤维所覆盖,所以一般不用考虑氨纶的染色与否,但氨纶本身可用直接染料、还原染料、酸性染料、分散染料、铬媒染料、金属络合染料、活性染料等染色。大生产中使用较多的是金属络合染料,用它染色的氨纶织物各项性能均优于其他染料.第三节氨纶的结构和性能包芯纱包覆纱合捻纱7、耐光性氨纶的耐光性虽然比常规合成纤维差，但比橡胶丝的稳定性要好。氨纶丝越细，损伤越大。第三节氨纶的结构和性能四、氨纶的用途应用领域：聚氨酯弹性纤维在针织或机织的弹力织物中得到广泛应用。应用形式主要有以下四种：裸丝包芯纱包覆纱合捻纱裸丝裸丝是最早开发的聚氨酯弹性纤维品种。裸丝的拉伸与回复性能好，且不用纺纱加工便可用于生产，因此具有成本低的优点。由于裸丝的摩擦系数大，滑动性差，直接用于织造织物的不多，一般适宜在针织机上与其它化纤长丝交织。主要纺织产品有：紧身衣、运动衣、护腿袜、外科用绷带和袜口、袖口等。包芯纱以聚氨酯弹性纤维为芯纱，外包一种或几种非弹力短纤维(棉、毛、腈纶、涤纶等)纺成的纱线。芯层提供优良的弹性，外围纤维提供所需要的表面特征。例如棉包芯纱，除了弹性好以外，还保持了一般棉纱的手感和外观，其织物具有棉布的风格、手感和性能，可以制出多种棉型织物。毛包芯纱的服装面料不仅具有一般毛织物的外观和良好的保暖性，而且织物的回弹性好，穿着时伸缩自如，增强了舒适感，并能显现出优美的体型。包芯纱是聚氨酯弹性纤维中应用最广泛的纱线品种。包覆纱包覆纱又称包缠纱。它是以聚氨酯弹性纤维为芯，用合成纤维长丝或纱线以螺旋形的方式对其予以包覆而形成的弹力纱。包覆纱的手感比较硬挺，纱线较粗，织造的面料比较厚实。包覆纱又可分为单包覆纱和双包覆纱。单包覆纱是在聚氨酯弹性纤维外层包上一层长丝或纱线。由于施加于芯纱上的包覆圈数较少，在高伸长的弹性织物上有时会出现露芯现象，主要用于袜子、纬编内衣等弹力织物。双包覆纱是在聚氨酯弹性纤维外层包覆两层长丝或纱线，且两层包裹方向相反。由于外层纤维以相反的螺旋角对称包裹，纱线不用再加捻就可以达到成纱弹力的平衡。双包覆纱的加工费用较高，主要用于护腿、弹力带、袜子口、连袜裤等弹力织物。合捻纱合捻纱又称合股纱。它是在对聚氨酯弹性纤维牵伸的同时，与其它无弹性的两根纱并合加捻而成。退捻这种纱线，在使张力减弱的同时对整个纱线施加较轻的冲击，使各纱线间相对移动达稳定状态，最后导致弹性纤维进入纱芯中，其它无弹性的纱成为外包层。合捻纱多用于织造粗厚织物，如弹力劳动布、弹力单面华达呢等。优点是条干均匀，产品洁净。缺点是手感稍硬，弹性纤维有的露在外面，使染色时容易造成色差。一般不用于深色织物。常见化纤特性：一、涤纶————挺括不皱二、锦纶————结实耐磨三、腈纶————膨松耐晒四、丙纶————质轻保暖五、氨纶————弹性纤维常用纤维的性能比较：耐磨性————耐日光性———最轻—————弹性最好———易染色————难染色————锦纶腈纶丙纶氨纶锦纶丙纶、涤纶