【正文】 mer），此成纖高聚物可直接取自于自然界，也可由自然界的低分子物經(jīng)化學(xué)聚合而得。 （ 3）化學(xué)纖維的紡絲成型。高分子化合物的合成（聚合）或天然高分子化合物的化學(xué)、物理處理和機(jī)械加工。到 2020 年底，年產(chǎn) 20 萬噸以上的化纖企業(yè)達(dá) 26 家，合計(jì)產(chǎn)能 1033 萬噸，占總產(chǎn)能 %，平均產(chǎn)能 40 萬噸 /年 [4]。聯(lián)合國預(yù)測在 2050 年需要天然纖維和化學(xué)纖維總量達(dá) 9000～ 10000 萬噸，其中化學(xué)纖維占 80%，產(chǎn)量增長速度將超過世界人口增長速度。其中有年產(chǎn)量超過萬噸的有色纖維、網(wǎng)絡(luò)絲、細(xì)旦絲、高強(qiáng)低伸縫紉線等；有年產(chǎn)量超過千噸的高收縮纖維、異形纖維、滌綸陽離子可染改性纖維、三維立體卷曲滌綸、空氣變形絲、遠(yuǎn)紅外纖維、中空仿羽絨纖維、抗靜電纖維，納米纖維、智能纖維等。 90 年代末開始，在浙江、江蘇先后建立起多家大型現(xiàn)代化的化纖生產(chǎn)企業(yè)，如江蘇三房巷集團(tuán)有限公司、浙江桐昆化纖集團(tuán)股份有限公司、浙江恒逸集 團(tuán)有限公司等。 90年代又完成了儀征三期和遼化二期工程。 第三階段，即發(fā)展階段（ 1981 年開始）。同時(shí)聚丙烯腈也得到相應(yīng)的發(fā)展，開創(chuàng)了腈綸的生產(chǎn)。 第二階段，即奠基階段（ 1966～ 1980 年）。由東歐國家引進(jìn)粘膠纖維生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備，同時(shí)依靠自己的力量建設(shè)了一批粘膠纖維生產(chǎn)廠。發(fā)展歷程可以大致分為三個(gè)階段。 1960 年迄今，發(fā)展了第三代化學(xué)纖維 ——高性能纖維，如強(qiáng)度為 19～ 22dN/tex、模量為 460～ 850dN/tex 的高強(qiáng)度、高模量纖維（芳綸 1414）；在 304℃ 下連續(xù)加熱 1000h 強(qiáng)度仍保持 64%，在火焰中難燃，具有自熄性的耐高溫纖維（芳綸1313）；伸長率為 500%～ 600%時(shí)，彈性回復(fù)率為 97%～ 98%的彈性纖維（氨綸）等。 1956～ 1960 年，發(fā)展了第二代化學(xué)纖維 ——改性纖維，通過改性使原有化學(xué)纖維的染色、光熱穩(wěn)定、抗靜電、防污、阻燃、抗起球、蓬松、手感、吸濕等性能有較大改進(jìn)。在其后的二三十年內(nèi)，合成了數(shù)十種成纖高聚物，并采用熔體紡絲和溶液紡絲法紡絲，其中最成功、最重要的品種有聚丙烯腈纖維（ 1950 年，又稱腈綸 ）、聚乙烯醇縮甲醛纖維（ 1950 年，又稱維綸）、聚對苯二甲酸乙二酯纖維（ 1953 年，又稱滌綸）和聚丙烯纖維（ 1957 年，又稱丙綸）。 合成纖維的起步較晚， 1935 年，美國 等研究成功第一種合成纖維——聚酰胺 66（尼龍 66），并于 1939 年在美國實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。其間， 1900年英國托珀姆還開發(fā)了金屬噴絲頭、離心式紡絲罐、紡 絲泵等，從而完善了粘膠纖維的加工設(shè)備。 表 11 化學(xué)纖維主要品種 [2] 學(xué)名、英文名 分子結(jié)構(gòu) 中國商品名 代號 再生纖維素纖維 viscose 粘膠纖維 聚酯系 聚對苯二甲酸乙二酯纖維polyester 滌綸 PET 脂肪族聚酰胺系 聚酰胺 6纖維nylon 6 錦綸 6 PA6 聚酰胺 66 纖維nylon 66 錦 綸66 PA66 聚丙烯腈系 聚丙烯腈纖維acrylic 腈綸 PAN 聚乙烯醇系 聚乙烯醇縮甲醛纖維 vinylon 維綸 PVA 聚烯烴系 聚丙烯纖維propylene 丙綸 PP 超高分子量聚乙烯纖維 乙綸 UHMWPE 含氯纖維 聚氯乙烯纖維chlorofibre 氯綸 PVC 聚氨酯系 聚氨 基甲酸酯纖維 spandex 氨綸 PU 芳香族聚酰胺系 聚間苯二甲酰間苯二胺 Nomex 芳綸1313 PMIA 聚對苯二甲酰對苯二胺 Kevlar 芳綸1414 PPTA 第二節(jié) 化學(xué)纖維發(fā)展概述 一、世界化學(xué)纖維工業(yè)的發(fā)展概況 1884 年，法國 將硝酸纖 維素，溶解在乙醇或乙醚中制成粘稠液，再通過細(xì)管吹到空氣中凝固而成細(xì)絲，這是最早的人造纖維 ——硝酸酯纖維。 三、化學(xué)纖維的主要品種 目前世界上生產(chǎn)的化學(xué)纖維品種繁多，據(jù)統(tǒng)計(jì)有幾十種，一些新品種還在陸續(xù)問世。 二、化學(xué)纖維命名 人造纖維的短纖維一律叫 “纖 ”（如粘纖、富纖）， 合成纖維的短纖維一律叫 “綸 ”（如錦綸、滌綸）。 3．高性能纖維 指強(qiáng)度 ，模量 。 2．功能纖維 指在纖維現(xiàn)有的性能之外，再同時(shí)附加上某些特殊功能的纖維。 1．差別化纖維 指經(jīng)過化學(xué)或物理變化從而不同于常規(guī)纖維的化學(xué)纖維。若各組分隨機(jī)分散或較均勻混合的纖維，則稱為共混纖維。 由兩種或兩種以上高聚物組成的纖 維稱多組分纖維，如腈綸。 （四）按單根纖維內(nèi)的組成分類 按照單根纖維內(nèi)的組成分為單組分纖維和多組分纖維。 （三）按纖維制造方法分類 化學(xué)纖維按基本的制造方法不同，可分為兩類，即熔體紡絲纖維、溶液紡絲纖維（即干法紡絲纖維、濕法紡絲纖維）。根據(jù)切斷長度的不同，短纖維可分成棉型、毛型和中長型短纖維。 變形絲：化學(xué)纖維原絲經(jīng)過變形加工使之具有卷曲、螺旋、環(huán)圈等外觀特性而呈現(xiàn)蓬松性、伸縮性的長絲。 復(fù)捻絲：兩根或兩根以上的捻絲再合并加捻就成為復(fù)捻絲?；瘜W(xué)纖維的復(fù)絲一般由8～ 100 根以下單纖維組成。 單絲：長度很長的連續(xù)單根纖維。 1．長絲 在化學(xué)纖維制造過程中，紡絲流體（熔體或溶液）經(jīng)紡絲成形和后加工工后，得到的長度以千米計(jì)的纖維稱為化學(xué)纖維長絲。圖 11 列出紡織纖維分類及其品種。 2．合成纖維 合成纖維是以石油、煤、石灰石、天然氣、食鹽、空氣、水以及某些農(nóng)副產(chǎn)品等天然的低分子化合物作原料，經(jīng)化學(xué)合成和加工制得的纖 維。 1．再生纖維 再生纖維也稱人造纖維，是利用天然聚合物或失去紡織加工價(jià)值的纖維 原料經(jīng)過一系列化學(xué)處理和機(jī)械加工而制得的纖維，其纖維的化學(xué)組成與原高聚物基本相同?；瘜W(xué)纖維的問世使紡織工業(yè)出現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，經(jīng)過 100 多年的歷程，今天的化學(xué)纖維無論是 產(chǎn)量、品種，還是性能與使用領(lǐng)域都已超過了天然纖維，而且化學(xué)纖維生產(chǎn)的新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新材料、新品種、新性能不斷涌現(xiàn)，呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢 [1]。在紡織纖維中，一類是天然纖維 (Natural fiber)，如棉、麻、羊毛、蠶絲等；另一類為化學(xué)纖維 (Chemical fiber)。第一章：概論 第一節(jié) 化學(xué)纖維的分類與命名 纖維 (Fibre)是一種柔軟而細(xì)長的物質(zhì)，其長度與直徑之比至少為 10﹕ 1，其截面積小于 。對于供紡織用的纖維，其長度與直徑之比一般大于 1000﹕ 1?；瘜W(xué)纖維是指用天然的或合成的高聚物為原料，經(jīng)過化學(xué)方法和機(jī)械加工制成的纖維。 一、化學(xué)纖維的分類 化學(xué)纖維的種類繁多，分類方法也有很多種，根據(jù)原料來源、化學(xué)組成、形態(tài)結(jié)構(gòu)和纖維性能差別等分類如下： （一）按原料來源分類 分為再生纖維 (Regenerated fibre)和合成纖維 (Synthetic fibres)兩大類。包括再生纖維素纖維 (Regenerated cellulose fibre)（如粘膠纖維、銅氨纖維）、再生蛋白質(zhì)纖維 (Regenerated protein fibre)（如大豆蛋白纖維、花生蛋白纖維）、再生無機(jī)纖維（如玻璃纖維、金屬纖維）和再生有機(jī)纖維（如甲殼素纖維，海藻膠纖維）。常見的合成纖維有七大類品種：聚酯纖維（滌綸）、聚酰胺纖維（錦綸）、聚丙烯腈纖維（腈綸）、聚乙烯醇縮甲醛纖維（維綸）、聚丙烯纖維（丙綸）、聚氯乙烯纖維（氯綸）和聚氨酯彈性纖維（氨綸）等。 圖 11 紡織纖維的分類 （二）按形態(tài)結(jié)構(gòu)分 類 按照化學(xué)纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，通常分成長絲 (Continuous filament)和短纖維(Staple fibre)兩大類?；w長絲可分為單絲(monofil)、復(fù)絲 (multifilaments)、捻絲、復(fù)捻絲、簾線絲和變形絲 (Textured filament)。 復(fù)絲：兩根或兩根以上的單絲并合在一起組成的 絲條。 捻絲：復(fù)絲加捻成為捻絲。 簾線絲：由一百多根到幾百根單纖維組成，用于制造輪胎簾子布的絲條。 2．短纖維 化學(xué)纖維的產(chǎn)品被切斷成幾厘米至十幾厘米的長度，這種長度的纖維稱為短纖維。 棉型纖維 (Cotton type fibre)的長度為 30～ 40mm，線密度為 左右，纖維較細(xì)，類似棉花；毛型纖維 (Wool type fibre)的長度為 70～ 150mm，線密度為～ ，纖維較粗，類似羊毛；中長纖維 (Mid fibre)的長度為 51～ 65mm，線密度為 ～ ，介于棉型和毛型之間。 熔體紡絲 (Melt spinning)是高分子熔體從噴絲孔壓出，熔體細(xì)流在周圍空氣（或水）中凝固成絲的方法；干法紡絲 (Dryspinning)是高分子濃溶液從噴絲孔壓出，形成細(xì)流，在熱介質(zhì)中溶劑迅速揮發(fā)而凝固成絲的方法；濕法紡絲 (Wetspinning)是高分子濃溶液由噴絲孔壓出，在凝固浴中固化成絲的方法。 由同一種高聚物組成的纖維稱單組分纖維，大多數(shù)常規(guī)纖維為單組分纖維，如滌綸。若各組分沿纖維軸向有規(guī)則地排列并形成連續(xù)的界面的纖維，稱為復(fù)合纖維。 （五）按纖維性能差別分類 這一類化學(xué)纖維主要有三類：差別化纖維 (Differential fibre)、功能纖維(Functional fibre)和高性能纖維 (Highperformance fibre)。如異形纖維、復(fù)合纖維、超細(xì)纖維、易染纖維、阻燃纖維、親水性合成纖維 、著色纖維和抗起球纖維等。如導(dǎo)電纖維、光導(dǎo)纖維、離子交換纖維、含陶瓷粒子纖維、調(diào)溫保溫纖維、防輻射纖維、生物活性纖維、生物降解性纖維、可產(chǎn)生負(fù)離子纖維、抗菌除臭纖維等。如碳纖維、芳香族聚酰胺纖維、聚苯并咪唑纖維、聚苯硫醚纖維及超高分子量聚乙烯纖維等。如果是長纖維，就在名稱末尾加 “絲 ”或 “長絲 ”（如粘膠絲、滌綸絲、腈綸長絲）。主要產(chǎn)品見表 11。該纖維于 1891 年在法國貝桑松建廠進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，由于硝酸酯纖維易燃，生產(chǎn)中使用的溶劑易爆，纖維質(zhì)量差，未能大量發(fā)展，但從此開始了化學(xué)纖維工業(yè)的歷史； 1899 年，由纖維素的銅氨溶液為紡絲液，經(jīng)化學(xué)處理和機(jī)械加工制得的銅氨纖維實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)； 1905 年粘膠纖維問世，因原料（纖維素）來源充分、輔助材料價(jià)廉、穿著性能優(yōu)良，而發(fā)展成為人造纖維的最主要品種。繼粘膠纖維之后，又實(shí)現(xiàn)了醋酯纖維（ 1916 年）、再生蛋白質(zhì)纖維（ 1933 年）等人造纖維的工業(yè)生產(chǎn)。 1941 年由德國 Schlack 發(fā)明的聚己內(nèi)酰胺纖維（尼龍 6）在德國實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 60 年代，石油化學(xué)工業(yè)的迅猛發(fā)展促進(jìn)了合成纖維工業(yè)的發(fā)展，其產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了天然高分子纖維。有改變纖維性能的抗靜電、吸濕、吸汗、抗起球、耐熱、阻燃、高卷曲、高收縮、高蓬松纖維；有改變纖維形狀的異形、中空、超細(xì)、特 殊立體卷曲纖維等。 二、我國化學(xué)纖維工業(yè)的發(fā)展概況 我國的化學(xué)纖維工業(yè)是新中國成立后發(fā)展起來的一門新興工業(yè)。 第一 階段，即起步階段（ 1956～ 1965 年）。 60 年代初，從日本、英國分別引進(jìn)了生產(chǎn)維綸、腈綸的成套生產(chǎn)線。 60 年代，大力發(fā)展聚乙烯醇，生產(chǎn)棉型維綸； 70 年代，相繼形成十多萬噸的生產(chǎn)能力，為緩和棉布供應(yīng)緊張起了一定的作用。進(jìn)入 70年代，隨著我國石油化工的發(fā)展，大型乙烯和合成基地的建成，合成纖維工業(yè)蓬勃發(fā)展，其中聚酯纖維的發(fā)展尤 為迅速，為我國化纖工業(yè)的更大發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 80 年代建設(shè)了特大型化纖企業(yè) ———江蘇儀征化纖工程；完成了上海石化公司的二期工程，并在廣東新會、佛山、河南平頂山以及遼寧撫順等地，建成了多個(gè)技術(shù)先進(jìn)的滌綸、錦綸和腈綸廠。 1995 年我國的化纖產(chǎn)量達(dá)到 萬噸，僅次于美國，位居世界第二位。 為了適應(yīng)我國紡織工業(yè)發(fā)展的需要，在化纖工業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，我國也開始重視差別化纖維的研究與開發(fā)，化纖新品種不斷投產(chǎn)。 2020 年世界纖維總產(chǎn)量已達(dá)到 6080 萬噸，比 2020 年增長了 14%，其中化學(xué)纖維增長了 9%，產(chǎn)量達(dá)到 3460 萬噸。我國是化纖生產(chǎn)大國， 2020 年化纖產(chǎn)能已達(dá)到 2250 萬噸，占全世界化纖產(chǎn)能的 40%，其中 70%以上的產(chǎn)能都是 1999 年以后發(fā)展起來的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能，主要技術(shù)和設(shè)備達(dá)到 20 世紀(jì) 90 年代末的國際先進(jìn)水平，部分達(dá)到 21世紀(jì)初的國際先進(jìn)水平 [3]。 第三節(jié) 化學(xué)纖維的生產(chǎn)方法概述 化 學(xué)纖維的制造可概括為以下四個(gè)工序： （ 1）原料制備。 （ 2）紡絲熔體或紡絲溶液的制備。 （ 4）化學(xué)纖維的后加工。作為成纖高聚物必須是線型的、能伸直的分子，支鏈盡可能少，沒有龐大側(cè)基；高聚物分子之間有適當(dāng)?shù)南嗷プ饔昧?，或具?一定規(guī)律性的化學(xué)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)；高聚物應(yīng)具有適當(dāng)高的平均分子量和較窄的分子量分布；高聚物應(yīng)具有一定的熱