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合成纖維(synthetics)是化學纖維的一種,是用合成高分子化合物做原料而製得的化學纖維的統稱。它以小分子的有機化合物為原料,經加聚反應或縮聚反應合成的線型有機高分子化合物,如聚丙烯腈、聚酯、聚醯胺等。從纖維的分類可以看出它屬於化學纖維的一個類別。

1 合成纖維 -簡介

合成纖維合成纖維

將人工合成的、具有適宜分子量並具有可溶(或可熔)性的線型聚合物,經紡絲成形和后處理而製得的化學纖維。通常將這類具有成纖性能的聚合物稱為成纖聚合物。與天然纖維和人造纖維相比,合成纖維的原料是由人工合成方法製得的,生產不受自然條件的限制。合成纖維除了具有化學纖維的一般優越性能,如強度高、質輕、易洗快乾、彈性好、不怕霉蛀等外,不同品種的合成纖維各具有某些獨特性能。例如:聚醯胺纖維的耐磨性、聚酯纖維的挺括耐摺性、聚丙烯腈纖維的保暖性和良好手感。合成纖維可以純紡,也可以與其他紡織纖維混紡、交織,用做衣料和室內裝飾用品。

合成纖維還具有耐摩擦、高模量、低吸水率、耐酸鹼、電絕緣等特性。在工業領域中製作輪胎用帘子線,可提高輪胎使用壽命,並節約橡膠用量;也可製作漁網,因吸水性小、透明度高和耐腐蝕性好,不僅經久耐用,還能提高捕魚效率;還可用作繩索、運輸帶、傳動帶、帆布、濾布、潛水服、工作服、塗層織物等以及用作堤壩、路基的鋪墊材料(見彩圖)。   具有特殊性能的合成纖維,主要用於航天器、飛機、火箭、導彈的絕緣材料,特殊防護材料,增強材料,人工內臟、外科縫線等。1984年世界合成纖維產量已從1971年的 5.6Mt增加到11.9Mt,占化學纖維總產量的80%、紡織纖維總產量的36%。  

2 合成纖維 -分類  

合成纖維品種繁多,比較重要的有40多種,按主鏈結構一般可分為碳鏈合成纖維和雜鏈合成纖維兩類(見表)。碳鏈合成纖維是由大分子主鏈上全由碳原子構成的聚合物得到的纖維,雜鏈合成纖維則是在大分子主鏈上,除含有碳原子外還含有氧、氮、硫等雜原子的聚合物製得的纖維。具有特殊使用性能的合成纖維也有按應用功能進行分類的,如高溫耐腐蝕纖維(如聚四氟乙烯纖維)、耐高溫纖維(如聚間苯二甲醯間苯二胺纖維、聚苯並咪唑纖維等)、高強度纖維(如聚對苯二甲醯對苯二胺纖維、聚對苯甲醯胺纖維等)、高模量纖維(如碳纖維、石墨纖維等)、耐輻射纖維(如聚醯亞胺纖維等)以及抗燃纖維、高分子光導纖維、離子交換纖維、吸油纖維等。

3 合成纖維 -原料要求

合成纖維用成纖聚合物必須在熔融時不分解,或能在溶劑中溶解形成濃溶液,並具有良好的成纖能力。因此,這類聚合物應是線型結構並有很高的分子量(但分子量一般低於相應塑料)用合成樹脂的分子量),分子量分佈較窄,支鏈少,一般情況下聚合物還應具一定的熱穩定性,並有紡絲所要求的熔點和軟化點。
  

4 合成纖維 -生產方法  

合成纖維合成纖維

合成纖維的生產分成纖聚合物製備、紡絲成形和后處理三大工序。成纖聚合物可通過聚合反應製得,所得聚合物可製成切片或溶液,然後經熔融或再溶解於溶劑中,製得紡絲液,用於紡絲。根據聚合物結構和性質的不同,紡絲可採用多種方法。聚醯胺、聚酯、聚烯烴等聚合物常採用熔體紡絲。聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚氨酯等,採用濕法紡絲或干法紡絲。有一些聚合物的結構和性質特殊(或是要紡制具有特殊性能纖維),採用特殊的紡絲方法,如干噴濕紡、乳液或懸浮液紡絲、液晶紡絲、靜電紡絲、離心紡絲、噴射紡絲、膜裂紡絲等(見化學纖維紡絲)。紡絲得到的初生纖維(見彩圖),經拉伸和熱定形,得到結構完善和穩定的纖維。再根據紡絲方法的不同和使用要求的不同,進行不同的后處理,得到合乎紡織加工和使用要求的合成纖維。

5 合成纖維 -超細纖維

纖維細度達0.5→0.35→0.25→0.27(dpf)的滌綸,規格有:50/144、50/216、50/288超細滌綸。還有杜邦公司生產的超細尼龍Tactel纖維,直徑小於10 µm。做成服裝具有極佳柔軟手感、透氣防水防風效果。

6 合成纖維 -複合纖維

主要由PET/COPET或PET/PA組成,海島型纖維:細度可達0.04-0.06dpf,還有易收縮海島型複合纖維,可做仿麂皮絨外衣、家紡和工業用布。複合分割型纖維細度為0.15-0.23(dpf),有DTY絲80/36×12,也可做仿麂皮、桃皮絨紡織品。

合成纖維海島纖維

7 合成纖維 -吸濕排汗纖維

紡織品要達到吸濕排汗功能的方法可採用:(1)纖維截面異形化:Y字型、十字形、W形和骨頭形等,增加表面積,纖維表面有更多的凹槽,可提高傳遞水氣效果。(2)中空或多孔纖維:利用毛細管作用和增加表面積原理將汗液迅速擴散出去。(3)纖維表面化學改性:增加纖維表面親水性基團(接技或交聯方法),達到迅速吸濕的目的。(4)親水劑整理:直接用親水性助劑在印染后處理過程中賦於織物或纖維紗線親水性。(5)採用多層織物結構:利用親水性纖維作內層織物,將人體產生之汗液快速吸收,再經外層織物空隙傳導散發至外部,達到舒適涼爽性能。

吸濕排汗纖維有新光合纖CoolTech、中興紡織股份有限公司的產品Coolplus、南亞塑膠工業股份有限公司的Delight纖維、遠東紡織股份有限公司的吸濕排汗纖維滌綸Topcool纖維、日本旭化成株式會社生產的Technofine纖維(W型結構的PET),杜邦公司的 CoolMax纖維等。

8 合成纖維 -易染性滌綸纖維

(1)在分子結構中引進可染性基團(第三單體)如:分子中引進陰離子可染基團的陽離子染料可染滌綸CDP或HCDP和分子中引進陽離子基團的酸性染料可染型滌綸;

合成纖維易染性滌綸纖維


(2)改變分子規整性的聚對苯二甲酸1,3丙二醇酯(PTT)纖維和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纖維。

PTT纖維在1941年已有這種聚酯生產專利,由於生產1,3丙二醇(PDO)原料成本很高,一直未實現工業化生產。直到1995年德國 Degussa公司工業化生產了1,3丙二醇,使成本大大降低,隨後美國shell公司在1995年5月推出了Corterra Polymer產品,建成了年產2.2kt丙二醇和年產5.5ktp門生產線,商品名為"Corterra"有長絲和短纖維品種。還有美國杜邦公司生產的 PTT纖維稱"Sorona"、日本旭化成公司的"Solo"、韓國SK化學公司、台灣華隆和中國也有PTT生產。2004年11月加拿大聚合物有限公司建了世界上最大的年產9.5萬噸PTT纖維的生產廠。PTT纖維具有彈性優良、模量較低、手感柔軟、易染色等特點,是一種發展前景很大的聚酯纖維。

9 合成纖維 -聚乳酸纖維(PLA)

生產原料乳酸是從玉米澱粉製得,故也稱為玉米纖維,PLA纖維是在美國著名的穀物公司Cargill公司研製成功的玉米聚乳酸樹脂的基礎上,在1997年該公司和美國Dow Polymers公司合股成立了 Cargill Dow Polymers公司,全力發展了聚乳酸原料,到2002年聚乳酸年產已達14萬噸,生產的PLA纖維商品名為Ingeo。日本鍾紡、尤尼契卡和可樂麗公司生產的PLA纖維商品分別為Lactron、Terramac和 Plastarch,美國杜邦公司和孟山都等公司也開始開發PLA纖維。目前,商業化生產的PLA纖維是以玉米澱粉發酵製成乳酸,經脫水聚合反應製得聚乳酸酯溶液進行紡絲加工而成。PLA纖維之所以受到眾多纖維公司和消費者關注,並顯示強大的生命力,主要PLA纖維有許多突出的優點:

合成纖維聚乳酸纖維

(1)原料來自於天然植物,容易生物降解,降解產物是乳酸、二氧化碳和水,是新一代環保型可降解聚酯纖維。

(2)有較好的親水性、毛細管效應和水的擴散性;

(3)模量和彎曲剛度是滌綸一半,故手感柔軟;

(4)有良好的回彈性、抗皺性和保形性;

(5)限氧指數較高(L0I 24-29),點燃后自熄性好、燃燒發煙量低,有較好阻燃性;

(6)有防紫外線能力,紫外線吸收率低;

(7)折射率低、染色製品顯色性好;

(8)易染性,染色溫度低於滌綸。
PLA纖維也存在一些缺點:a.耐磨性差,b.熔點低(約175℃)。

10 合成纖維 -其它功能性滌綸

有抗紫外線(Anti-UV)、中空蓄熱纖維、抗菌防臭纖維(Anti-bacterial)、阻燃纖維、遠紅外纖維、負離子纖維等,這裡不再一一介紹了。各種新纖維開發成功拓展了紡織新原料,開發紡織新品種給紡織印染企業帶來了許多挑戰和機遇。

定義:化學纖維的一類,用煤、石油、天然氣、乙炔等為原料製成。合成纖維強度高、耐磨、不縮水,不起皺,用來做衣料,也可制繩索、傳送帶等。如絛綸、錦綸、維綸等。

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