紡材——1纖維的分類與發(fā)展-資料下載頁(yè)
2024-09-04 14:42本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】纖維是紡織材料的基本單元。纖維通常是指長(zhǎng)寬比在103倍以上、粗細(xì)為幾微米到上百微米的柔軟細(xì)長(zhǎng)體。由于纖維大都用來(lái)制造紡織品，故又稱紡織纖維。料、增強(qiáng)基體，或直接形成多孔材料，或組合構(gòu)成剛性或柔性復(fù)合材料。作為紡織纖維必須具有一定的物理、化學(xué)和生理性質(zhì)，以滿足工藝加工和人類使用時(shí)的要求。纖維；⑤竹纖維：竹子纖維。蠶絲、天蠶絲、樗蠶絲、柳蠶絲、蜘蛛絲等。中碳元素占總質(zhì)量90%以上的纖維，是無(wú)機(jī)化的高聚物纖維。差別化纖維；高性能纖維；功能或智能纖維。按纖維資源狀態(tài)可分為大宗纖維和特種纖維。然的扭轉(zhuǎn)，稱“轉(zhuǎn)曲”。截面常態(tài)腰圓形，中腔呈干癟狀。棉纖維的其它變化品種和近親有彩色棉、轉(zhuǎn)基因棉、木棉。轉(zhuǎn)基因棉是借助轉(zhuǎn)基因技術(shù)得到的棉花新品種。木棉纖維是單細(xì)胞纖維，屬果實(shí)纖維。曲，截面為大中腔、圓形的管狀物。中腔的中空率達(dá)80~90％，見(jiàn)圖1-3。苧麻單纖維較長(zhǎng)，可單纖維紡紗?！按虺陕椤保浣孛嬷屑s有10~20根單纖維的工藝?yán)w維。
【正文】 強(qiáng)、高模、低伸長(zhǎng)性、脆性、耐高溫（ 600℃ ）無(wú)機(jī)物 1．對(duì)位和間位芳綸 對(duì)位芳綸的中國(guó)學(xué)名為芳綸 1414,1965 年發(fā)明， 1971 年美國(guó)杜邦公司的商品化命名為 Kevlar174。,其分子式為 間位芳綸的中國(guó)學(xué)名為芳綸 1313，是杜邦 1967 年商品化的芳族聚醚胺纖維，商品名為 Nomex174。，分子式為 由于苯環(huán)都以醚胺鍵連接，故得名芳族聚酰胺纖維，統(tǒng)稱芳綸纖維。 13 圖 1 8 芳綸纖維的 應(yīng)用領(lǐng)域示意圖 2． PBO 纖維 PBO 是聚 p亞苯丙二噁唑，簡(jiǎn)稱聚苯并噁唑。 ONONn PBO 纖維有非常高的耐燃性，熱穩(wěn)定性相比芳綸纖維更高；非常好的抗蠕變、耐化學(xué)和耐磨性能；有 4～ 7GPa 的強(qiáng)度和 180～ 360GPa 的模量；有很好的耐壓縮破環(huán)性能， 不會(huì)出現(xiàn)無(wú)機(jī)纖維的脆性破壞。 3． PEEK 纖維 PEEK 統(tǒng)稱為聚醚酮醚，是半結(jié)晶的芳香族熱塑性聚合物，屬聚醚酮類（ PEK）。 O COn 表 18 PEEK 纖維的強(qiáng)度保持率及比較 溫度（ ℃ ） PEEK 芳綸 1313 滌綸 100 100 100 90 150 100 100 0 200 100 90 0 250 95 0 0 300 80 降解 降解 14 4．聚四氟乙烯纖維 聚四氟乙烯纖維（ PTFE）是已知最為穩(wěn)定的耐化學(xué)作用和耐熱的纖維材料。 表 19 聚四氟乙烯纖維的基本特征值 纖維 Teflon PTFE PTFE 制造商 Dupont Lenzing Albany 強(qiáng)度 /cNdtex1 ～ 斷裂伸長(zhǎng)率 /% 20 25 50 熔融溫度 /℃ 347 327 375 軟化溫度 /℃ 177 200 93 最高使用溫度 /℃ 290 280 260 極限氧指數(shù) /％ O2 98 98 98 5．碳纖維 碳纖維是指纖維化學(xué)組成中碳元素占總質(zhì)量 90%以上的纖維。碳纖維生產(chǎn)始于 20 世紀(jì) 60 年代末，以粘膠纖維為原料，經(jīng)預(yù)氧化、炭化、石墨化制成粘膠基碳纖維。 圖 19 常用碳纖維的力學(xué)特征值范圍 在沒(méi)有氧氣存在的情況下，碳纖維能夠耐受 3000℃ 的高溫，這是其它任何纖維無(wú)法與之相比的。碳纖維對(duì)一般的酸、堿有良好的耐腐蝕作用。碳纖維主要用于制作增強(qiáng)復(fù)合材料，可用于航空、航天和國(guó)防軍工、體育器材及各種產(chǎn)業(yè)用途。 第三節(jié) 纖維的加工 一、天然纖維的初加工 天然纖維的初加工主要是指纖維的有效提取加工，而實(shí)際的操作方法與概念卻是如何將非纖維類物質(zhì)去除的方式。 15 1．棉的初加工 傳統(tǒng)的棉花初加工是指將籽棉上的纖維（俗稱衣分）與棉籽分離的加工，也稱軋花或軋棉。 圖 110 皮輥式與鋸齒式軋棉原理比較圖 2． 麻的初加工 麻類纖維的初加工是最為典型的去除非纖維類物的加工。 （ 1）苧麻 苧麻的初加工包括三個(gè)過(guò)程： 剝皮 → 刮青 → 脫膠，制成可紡用的精干麻。 （ 2）黃、紅麻 黃、紅麻的初加工有兩種方式：主要區(qū)分是剝皮法和帶桿法。上述過(guò)程獲得的麻，還不能直接紡紗，必須經(jīng)過(guò)梳麻獲得工藝?yán)w維后，才能紡紗。 （ 3）亞麻 初加工主要步驟為：脫膠 → 干燥 → 碎莖 → 打麻。打成麻同樣需經(jīng)過(guò)梳麻分離成可紡用的工藝?yán)w維，才能 紡紗。 3． 毛纖維的初加工 羊毛的初加工是去除非纖維類物質(zhì)和不適于紡紗纖維的過(guò)程，包括從原毛到洗凈毛的各個(gè)生產(chǎn)工序，其工藝過(guò)程為原毛 → 選毛 → 開(kāi)毛 → 洗毛 → 烘干 → 洗凈毛。 4．蠶絲的初加工 蠶絲初加工主要是指蠶繭分選與繅絲加工。 二、化學(xué)纖維制造概述 纖維的制造方法是人類從蠶吐絲過(guò)程中得到的啟示，是纖維成形為目的加工。其制造過(guò)程主要可分為三部分。 1．紡絲融體或紡絲液的制備 將固態(tài)高聚物轉(zhuǎn)變成液態(tài)可采用溶液法或熔融法。分解溫度高于熔點(diǎn)的高聚物，可直接將聚合物熔化成熔體或溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，制成紡絲液。分解溫度 低于熔點(diǎn)的高聚物，必須將聚合物溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，或先將聚合物制成可溶性中間體，再溶解成紡絲液。 2．化學(xué)纖維的紡絲成形 將紡絲熔體或紡絲液通過(guò)噴絲孔擠出后凝固成絲條的過(guò)程稱為紡絲。 熔融紡絲法的紡絲液是熔體，紡出的絲在空氣中固化。 鋸齒軋棉 皮輥軋棉 16 溶液紡絲法的紡絲液是溶解的高聚物溶液，紡出的絲的固化方式分為濕法與干法兩種。濕法紡絲紡出的絲在溶液中固化。干法紡絲紡出的絲在空氣中固化。 3．化學(xué)纖維的一般后整理 紡絲成形得到的絲稱為初生絲，初生絲強(qiáng)度低、伸長(zhǎng)大、沸水收縮率大、往往不能直接用于紡織加工，因此初生絲還需經(jīng)過(guò) 一系列的后加工。其中主要的工序是牽伸和熱定形。 牽伸。 干燥定形。 上油。 卷曲和切斷。 長(zhǎng)絲需要進(jìn)行加捻和絡(luò)筒。 隨著合成纖維生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，紡絲和后加工技術(shù)已從間歇式的多道工序發(fā)展為連續(xù)，不需進(jìn)行后加工，便可直接用做紡織原料。 第四節(jié) 纖維的應(yīng)用與未來(lái) 一．纖維的應(yīng)用 纖維的應(yīng)用主要作為紡織材料，可以制成紗線和織物。 纖維滿足穿著用、裝飾用和產(chǎn)業(yè)用纖維制品的需求。 纖維可以單獨(dú)使用或不同纖維的組合、混合使用，也可以與其他物質(zhì)或材料進(jìn)行組合、復(fù)合使用。隨著纖維材料功能的提高、擴(kuò)展與多元化，不僅可作為一般民 用及產(chǎn)業(yè)用的柔性材料，而且可以稱為生物、組織工程、高性能結(jié)構(gòu)與增強(qiáng)、物質(zhì)分離與過(guò)濾、高效傳導(dǎo)與屏蔽、微尺度元件與結(jié)構(gòu)等高技術(shù)纖維制品。 二．纖維的未來(lái) 纖維資源的可持續(xù)性。 1．在天然纖維方面 積極尋求和開(kāi)發(fā)新的和可持續(xù)的天然纖維資源是極為重要的。 人們熟悉的纖維，其缺陷的彌補(bǔ)和性能的提高，將是纖維資源擴(kuò)大和提升的重大進(jìn)步。 2．在再生纖維方面 人類成功地解決了纖維素類纖維的再生利用。 純或高含量比的再生蛋白纖維加工進(jìn)展緩慢而艱難。 再生纖維方面人們較系統(tǒng)地關(guān)注了天然纖維和天然高分子物質(zhì)，而忽略了目前纖維 總量一半以上的合成纖維。 3．在合成纖維方面 21 世紀(jì)化學(xué)纖維無(wú)論在產(chǎn)量還是品種方面都占優(yōu)勢(shì)，但目前生產(chǎn)的常規(guī)品種除發(fā)展中國(guó)家外不會(huì)有太大增長(zhǎng)，而仿生化、功能化、高性能化纖維將是今后發(fā)展的方向。 仿生化纖維 。 功能化纖維。 高性能化纖維。
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