聚酰胺纤维

第二章聚酰胺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。第二位聚酰胺纤维•聚酰胺纤维是指纤维大分子主链由酰胺键（-CONH-）联结起来的一类合成纤维。•按合成路线分成两类：一类由二元胺和二元酸缩聚而成；另一类是由ω-氨基酸缩聚或内酰胺开环聚合而得。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产量最大第一节聚酰胺纤维的原料一、聚酰胺纤维原料生产简述重要的方法：熔融缩聚法、开环聚合法和低温聚合法（界面聚合和溶液聚合）。熔融缩聚法：PA-66、PA-9、PA11、MAX6活化开环聚合：己内酰胺。其中己内酰胺的水解聚合工艺占优势。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-61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。1聚酰胺-6（锦纶-6）的生产1234567891012345678910111213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。。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-661聚酰胺-66（锦纶-66）的生产1聚酰胺-66（锦纶-66）的生产123456789101112131415固体66盐空气N2聚酰胺-66间歇溶液缩聚法1聚酰胺-66（锦纶-66）的生产连续溶液缩聚法1234567891010101112131415161718192021222366盐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二聚酰胺的结构、性质和用途结构用途性能（一）聚酰胺的结构聚酰胺的分子由许多重复结构单元通过酰胺键联结起来的线性大分子，在晶体中呈完全伸展的平面锯齿形结构。通常纺织纤维用的聚己内酰胺分子量为14000~20000左右。PA-66分子量为20000~30000。PA-66的多分散指数为1.85，PA-6为2。（二）聚酰胺的性质PA-6测的密度在1.12~1.14g/cm3之间；PA-66的密度在1.13~1.16g/cm3。PA-6的熔点220℃左右，PA-66的熔点260℃左右。玻璃化转变温度：50℃左右。第二节聚酰胺的纺丝成型1一概述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。•主要采用切片熔融纺丝法•PA-6：缩聚后熔体直接纺丝法限于生产短纤维，长丝品种采用切片纺丝法。•熔融纺丝技术：由常规纺丝发展为高速纺丝(制POY)和高速纺丝拉伸一步法(制FDY)•聚酰胺纤维熔体纺丝的原理即生产设备与聚酯纤维基本相同。二、聚酰胺纤维高速纺丝的工艺和设备特点1对切片和熔体的要求切片含水小于0.08%；熔体中不允许有6μm以上的杂质。2对纺丝设备的要求增加螺杆的挤出量和提高纺丝熔体的均匀性3丝条冷却和上油方式增大纺丝窗的高度和风速上油机构不在卷绕机的板面上，而在纺丝窗下放的甬道入口处，采用油嘴上油。带有混炼头的挤出螺杆示意图三聚酰胺高速纺丝工艺纺丝温度、速度和冷却成型条件PA-6的纺丝温度:265~270℃；聚酰胺预取向丝纺速:4000~5200m/min；冷却成型条件:风温20℃，风速0.3~0.5m/s，相对湿度65~75%四聚酰胺高速纺丝拉伸一步法工艺（一）PA-6FDY生产流程1螺杆挤出机2熔体分配管3纺丝箱体4纺丝甬道5、6、7第一二三导丝辊8高速卷绕头（二）全拉伸丝生产工艺•纺丝温度：PA-6纺丝温度270℃左右；PA-66控制在280~290℃左右。•冷却条件：20℃左右露点风，风速0.4~0.5m/s，相对湿度75~80%。•纺丝速度和喷丝头拉伸倍数高速纺丝已达4000~6000m/min喷丝头拉伸倍数很高（如：4600m/min纺速条件下和给定的线密度可高达200倍）•上油齿轮泵计量、喷嘴上油法•拉伸倍数第一辊速度4000~4500m/min，温度70~90℃；第二辊速度5500~6000m/min，温度180℃左右。FDY工艺的拉伸倍数为1.2~1.3倍•交络作用每根丝束中具有20个交络点/米。第三节聚酰胺纤维的后加工一聚酰胺长丝的后加工POY丝筒→导丝器→喂入罗拉→热盘→热板→拉伸盘→钢丝圈→环锭加捻→卷绕络筒→DT丝单区拉伸机示意图长丝后加工工艺特点1拉伸（1）拉伸倍数UDY需拉伸3.5~4倍左右。POY一般为1.2~1.3倍。高强力丝及帘子线一般为5倍以上。（2）拉伸温度PA-6长丝生产一般采取室温下拉伸。PA-66因Tg约为40~60℃，需采用热拉伸。2环锭加捻环锭加捻机构有导丝钩、隔丝板、钢领、钢丝钩、锭子、筒管等组成；加捻方法：拉伸盘和小转子握持丝的一端，另一端由锭子和钢丝钩带动加以回转。捻度=锭子转速/拉伸盘出丝速度3后加捻增大长丝的捻度，一般要求100~400捻/m二PA高弹丝的后加工摩擦式拉伸变形生产高弹丝的流程1原丝（拉伸丝或POY丝）2张力器3喂入辊4热定型器5冷却器6摩擦式假捻器7卷绕辊8变形丝9变形丝卷装筒子生产工艺流程第四节聚酰胺纤维的性能、用途一性能强度高；初始模量比较低；回弹性好；耐多次变形性好；耐模性是所有纤维中最好的；吸湿性较高；密度较小；较易染色；耐光性较差；耐热性不够好。1、热性能2、机械性能3、化学性能4、吸湿染色性能5、其它性能1、热性能热转变点转变点锦纶6锦纶66涤纶玻璃化温度（℃）47～5047～5067～81软化点（℃）160～180235238～240熔点（℃）215～220250～265255～270•锦纶66熔点比锦纶6高40℃–原因如下1、热性能原因：•锦纶6晶体中氢键密度较锦纶66要低得多•锦纶6晶体中（由偶数碳原子的基本链节组成），–当大分子链反向平行时，所有的酰胺基均能形成氢键–当大分子链顺向平行时，只有一半酰胺基能形成氢键,因而熔点低，熔解热也小•锦纶66晶体中酰胺基都能形成氢键，酰胺基不受顺向或反向平行的影响，因而熔点较高，熔解热也较大1、热性能•耐热性–较差。–安全使用温度•锦纶66：130℃•锦纶6：93℃–高温发生各种氧化和裂解反应，-C-N-断裂，形成双键和氰基2、机械性能•锦纶强度高•断裂伸长大•初始模量比涤纶低得多，手感柔软，易变形。666•回弹性最好•耐疲劳性能：耐多次变形性好•耐磨性最好2、机械性能•优势–耐穿耐用–宜做紧身服装–与其他纤维混纺以提高织物耐磨性和弹性–轮胎帘子线重要原料•弱点–易变形、保型性差–织物易起毛起球，外观差–--单独做外衣效果差3、化学性能•酰胺键易发生水解反应：100℃以上显著，酸是催化剂•酸：锦纶对酸不稳定，对浓强无机酸特敏感。–酸可催化酰胺键水解，但不严重–在浓的强酸中，锦纶可溶解，强度迅速下降•碱：对碱稳定性好3、化学性能•氧化剂：对氧化剂稳定性差–氧化作用主要发生在亚甲基上–损伤大的氧化剂：双氧水、次氯酸钠、高锰酸钾…–损伤小的氧化剂：亚氯酸钠、过醋酸…•注意：可采用亚氯酸钠、过醋酸进行漂白•有机溶剂：锦纶耐溶剂性较差–对锦纶无作用的溶剂：烃、醇、醚、酮…–溶解锦纶的溶剂：甲酸、甲酚、苯酚…–对锦纶严重损伤的溶剂：三氯乙烷4、吸湿染色性能•吸湿性：具有中等的吸湿性。–在合纤中较好，回潮率约4%，酰胺基有一定的极性，结构较疏松–锦纶纤维的溶胀异向性小，锦纶的皮层结构限制了溶胀•染色性–含胺基和羧基–在酸性介质中带阳电荷，用酸性染料，–在碱性介质中带阴电荷，用可用阳离子染料。–一般以醋酸作为分子量稳定剂，同样条件，锦纶6色浓（端基数量较多）。5、其它性能•耐光性差，长时间光照引起大分子链断裂，强度下降、纤维泛黄•锦纶相对密度为1.04~1.14g/cm3。仅比乙纶和丙纶重。•保形性不好，不如涤纶挺括，易于变形•燃烧性能与涤纶相似二用途衣料服装用；工业用；地毯用