【正文】 穩(wěn)定性，其熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)應(yīng)比允許使用溫度高得多。 合成纖維則以石油、煤、天然氣及一些農(nóng)副產(chǎn)品等低分子為原料制成單體后，經(jīng)過(guò)化學(xué)聚合，聚合成具有一定官能團(tuán)、一定平均分子量和分子量分布的線(xiàn)型聚合物，然后再制成纖維。 二、紡絲流體（液）的制備 將成纖高聚物加工成纖維，首先要制備紡絲液。表 12 列出了幾種主要成纖高聚物的熱分解溫度和熔點(diǎn)，僅供參考。 熔體紡絲法用于工業(yè)生產(chǎn)有兩種實(shí)施方法：一是熔體直接紡絲；另一種是切片紡絲。 圖 12 熔體紡絲法制備纖維的工藝流程 與切片紡絲相比，熔體直接紡絲法省去了鑄帶、切粒、切片干燥及再熔融等工序，大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，減小車(chē)間面積，節(jié)省投資，有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。但工序較多，投資費(fèi)用較大，勞動(dòng)生產(chǎn)率較低，成本較高。應(yīng)該指出的是熔體直接紡絲法是發(fā)展方向，國(guó)外大多數(shù)均采用此方法，我國(guó)在 20 世紀(jì) 90 年代末和 21 世紀(jì)初已經(jīng)建成多家大規(guī)模的滌綸熔體直接紡絲路線(xiàn)。 采用溶液紡絲法時(shí)，紡絲熔液的制備有兩種 方法：一是直接利用聚合后得到的聚合物溶液作為紡絲原液，稱(chēng)為一步法；二是將聚合物溶液先制成顆粒狀或粉末狀的成纖聚合物，然后再溶解，以獲得紡絲液，稱(chēng)為二步法。反應(yīng)中產(chǎn)生不合格的聚合物不易分離出來(lái)，而且溶劑、單體帶入的以及反應(yīng)中產(chǎn)生的雜質(zhì)均為紡絲溶液的組成部分，對(duì)紡絲過(guò)程和纖維質(zhì)量不利。 三、化學(xué)纖維的紡絲成型 將紡絲熔體或溶液，用紡絲泵（或稱(chēng)計(jì)量泵）連續(xù)、定量而均勻地從噴絲頭的噴絲孔中壓出，呈液體細(xì)絲狀，再在適當(dāng)介質(zhì)中固化成細(xì)絲，這一過(guò)程稱(chēng)為紡絲，這是化學(xué)纖維生產(chǎn)的核心工序。 （一）熔體紡絲 熔體紡絲是將成纖高聚物熔體經(jīng)紡絲噴絲頭流出熔體細(xì)流、在周?chē)諝猓ɑ蛩┲欣?卻凝固成型的方法。此法流程短、紡絲速度高、紡絲速度一般為 900～ 1200m/min，高速紡絲可達(dá) 3200m/min以上，成本低，但噴絲板孔數(shù)較少，長(zhǎng)絲 1～ 150 孔；短纖維 300～ 800 孔，高的可達(dá) 1000～ 2600 孔，甚至更多。該法適用于能熔化、易流動(dòng)、不易分解的高聚物。 濕法紡絲是將高聚物在溶劑（無(wú)機(jī)、有機(jī) ）中配成紡絲溶液后經(jīng)噴絲孔流出細(xì)流，在凝固浴中凝固成型的方法。此法噴絲板孔數(shù)較多，一般為 4000～ 20200，高的可達(dá) 5 萬(wàn)孔以上。由于液體凝固劑的固化作用，雖然仍是常規(guī)圓形噴絲孔，但纖維截面大多不呈圓形，且有較明顯的皮芯結(jié)構(gòu)。 干法紡絲是將紡絲溶液經(jīng)噴絲孔流出細(xì)流，溶劑被加熱介質(zhì)（空氣或氮?dú)猓]發(fā)帶走的同時(shí)，使得高聚物凝固成絲的方法。干法紡絲要求采用易揮發(fā)的溶劑溶解高聚物。但噴絲孔數(shù)較少，一般為 300～ 600孔，輔助設(shè)備多，成本高。 表 13 三種基本紡絲成型法方法的特征 紡絲方法 熔紡法 干法 濕法 紡絲液狀態(tài) 紡絲液濃度 /% 紡絲液粘度 /Pa 四、化學(xué)纖維的后加工 紡絲流體從噴絲孔中噴出剛固化的絲稱(chēng)為初生纖維。為了完善纖維的結(jié)構(gòu)和性能，得到性能優(yōu)良的紡織用纖維，必須經(jīng)過(guò)一系列的后加工。 第四節(jié) 化學(xué)纖維的主要品質(zhì)指標(biāo)及其檢測(cè)方法 纖維的品質(zhì)是指對(duì)纖維制品的使用價(jià)值有決定意義的許多指標(biāo)的總體而言。 一 、細(xì)度 細(xì)度是纖維粗細(xì)的程度。直接指標(biāo)一般用纖維的直徑和截面積表示，由于纖維截面積不規(guī)則，且不易測(cè)量，通常用直接指標(biāo)表示其粗細(xì)的時(shí)候并不多，故常采用間接指標(biāo)表示。 （一）表示方法 1．特（ tex）或分特（ dtex） 特或分特是國(guó)際單位制（法定計(jì)量單位）。由于纖維細(xì)度較細(xì)，用特?cái)?shù)表示細(xì)度時(shí)數(shù)值較小，故通常以分特表示纖維的細(xì)度。 2．旦（ denier） 9000 米長(zhǎng)的纖維的 重量克數(shù)稱(chēng)為旦，對(duì)同一種纖維來(lái)講（即纖維的比重一定時(shí)），旦數(shù)越小，單纖維越細(xì)。1 旦 =9 特。對(duì)同一種纖維而言，支數(shù)越高，表示纖維越細(xì)。 特或分特、旦數(shù)和支數(shù)的數(shù)值可相互換算，關(guān)系如下： 旦數(shù) 支數(shù) =9000 特?cái)?shù) 支數(shù) =1000 旦數(shù) =9特?cái)?shù) 分特?cái)?shù) =10特?cái)?shù) （二）測(cè)定方法 化學(xué)纖維細(xì)度的測(cè)定方法有直接和間接法兩種。間接法利用振動(dòng)儀或氣流儀測(cè)定纖維的細(xì)度 [3]。由于振動(dòng)法是在單根纖維上施加規(guī)定張力使其伸直的情況下測(cè)量其線(xiàn)密度的，故測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確，特別是卷曲較大的纖維以及需要測(cè)試單纖維相對(duì)強(qiáng)度時(shí)，采用振動(dòng)法更具優(yōu)越性。因此，測(cè)定纖維沿長(zhǎng)度方向的條干均勻度是衡量纖維質(zhì)量變化的重要指標(biāo)，它影響纖維的物理－機(jī)械性能與染色性能，還影響纖維的紡織加工性能及織物外觀 [4]。 二、吸濕性 吸濕性（ moisture absorption）是纖維的物理性能指標(biāo)之一，通常把纖維材料從氣態(tài)環(huán)境中吸收水分的能力稱(chēng)為吸濕性。前者是指纖維所 含水分的質(zhì)量與干燥纖維質(zhì)量的百分比，后者是指纖 維所含水分質(zhì)量與纖維實(shí)際質(zhì)量的百分比。 2．標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回潮率與公定回潮率 各種纖維的實(shí)際回潮率隨環(huán)境溫濕度而變，為了比較各種纖維材料的吸濕能力，將其放在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下（ 20℃ 、 65％相對(duì)濕度）一定時(shí)間后，使它們的回潮率在 “吸濕過(guò)程 ”中達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)值，這時(shí)的回潮率為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回潮率。各種纖維在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回潮 率和我國(guó)所規(guī)定的公定回潮率（ Fficial regain）如表14： 表 14 纖維在 20℃ 、 65％相對(duì)濕度下的回潮率和我國(guó)所規(guī)定的公定回潮率 纖維 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回潮率 /％ 公定回潮率 /％ 纖維 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回潮率 /％ 公定回潮率 /％ 蠶絲 9 維綸 ～ 棉 7 錦綸 ～ 羊毛 16 腈綸 ～ 亞麻 7～ 10 滌綸 ～ 苧麻 7～ 10 氯綸 0 0 粘膠纖維 12～ 14 丙綸 0 0 醋酯纖維 6～ 7 乙綸 0 0 從表中可見(jiàn)，天然纖維和再生纖維的回潮率較高，合成纖維的回潮率較低。 直接測(cè)定法是直接獲取纖維中水分重量的測(cè)定方法，從而計(jì)算出含水率或回潮率。其中烘箱法應(yīng)用最廣。這類(lèi)方法測(cè)量迅速、不損傷纖維、可在線(xiàn)測(cè)量，但干擾因素較多，結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性受到影響。由于物質(zhì)組成、大分子排列堆砌以及纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，各種纖維的密度是不同的，主要化學(xué)纖維品種中，丙綸的密度最小，粘膠纖維的密度最大，主要紡織纖維的密度見(jiàn)表 22。其中密度梯度法精確度較高，也較簡(jiǎn)單?；瘜W(xué)纖維在使用過(guò)程中主要受到的外力是張力，纖維的彎曲性能也與其拉伸性能有關(guān)，因此拉伸性能是纖維最重要的機(jī)械性能。表示材料拉伸過(guò)程受力與變形的關(guān)系曲線(xiàn)，稱(chēng)為拉伸曲線(xiàn)。圖 13 為幾種常見(jiàn)纖維的應(yīng)力－應(yīng)變曲線(xiàn)。超過(guò)這一范圍后為延性區(qū)域，外力克服分子間引力，使分子鏈間產(chǎn)生滑移，纖維應(yīng)力較小的增加會(huì)產(chǎn)生較大的延伸，應(yīng)力去除后發(fā)生不可回復(fù)的剩余應(yīng)變，圖 14 中所示， （一）斷裂強(qiáng)度 斷裂強(qiáng)度是表征纖維品質(zhì)的主要指標(biāo)，提高纖維的斷裂強(qiáng)度可改善制品的使用性質(zhì)。即纖維材料受外界直接拉伸到斷裂時(shí)所需的力，單位為牛頓（ N），衍生單位有厘牛頓 (cN)、毫牛頓 (mN)、千牛頓 (kN)等。強(qiáng)力與纖維的粗細(xì)有關(guān)，所以對(duì)不同粗細(xì)的纖維，強(qiáng)力沒(méi)有可比性。 3．強(qiáng)度極限 纖維單位截面積上能承受的最大強(qiáng)力，單位為帕斯卡（ Pa）。 纖維的斷裂強(qiáng)度通常用強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)測(cè)定。 （二）斷裂伸長(zhǎng) 纖維拉伸時(shí)產(chǎn)生的伸長(zhǎng)占原來(lái)長(zhǎng)度的百分率稱(chēng)為伸長(zhǎng)率。 斷裂伸長(zhǎng)率大的纖維手感比較柔軟，在紡織加工時(shí)，可以緩沖所受到的力，毛絲、斷頭 較少；但斷裂伸長(zhǎng)率也不宜過(guò)大，否則織物容易變形。但對(duì)于工業(yè)用強(qiáng)力絲，則一般要求斷裂強(qiáng)度高、斷裂伸長(zhǎng)率低，使其產(chǎn)品不易變形。初始模量表示試樣在小負(fù)荷下變形的難易程度，反映了材料的剛性。大分子柔性越強(qiáng)，纖維的初始模量就越小，也就容易發(fā)生形變。 在主要的化學(xué)纖維品種中 ，以滌綸的初始模量最大，錦綸則較小，因而滌綸織物挺括，不易起皺；而錦綸則易起皺，保形性差。屈服點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力和伸長(zhǎng)就是它的屈服應(yīng)力和屈服應(yīng)變。一般而言，屈服點(diǎn)高的纖維，不易產(chǎn)生塑性變形，拉伸彈性較好，其制品的抗皺性較好。如圖 16 可知，斷裂功就是曲線(xiàn)下所包含的面積（陰影部分）。斷裂功的大小與試樣的粗細(xì)和長(zhǎng)度有關(guān)，所以對(duì)不同粗細(xì)和長(zhǎng)度的纖維，沒(méi)有可比性。 斷裂比功（ Specific work of rupture）是指拉斷單位線(xiàn)密度、單位長(zhǎng)度纖維材料所需的能量，單位常用 N/tex 來(lái)表示。功系數(shù)越大，外力拉伸纖維所做的功越多，表明這種材料抵抗拉伸斷裂的能力越強(qiáng)，其制品的使用壽命也就越長(zhǎng)。 斷裂功、斷裂比功和功系數(shù)反映纖維的韌性，可用來(lái)表征纖維及其制品耐沖擊和耐磨的能力。當(dāng)斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)相同時(shí)，功系數(shù)大表示拉斷時(shí)外力做功大，纖維堅(jiān)韌。 表 16? 幾種常見(jiàn)化學(xué)纖維的拉伸指標(biāo) 纖維品種 斷裂強(qiáng) 度 /N/tex 鉤接強(qiáng)度/N/tex 斷裂伸長(zhǎng)率 /% 初始模量/N/tex 定伸長(zhǎng)回彈率/% （伸長(zhǎng)3%） 干態(tài) 濕態(tài) 干態(tài) 濕態(tài) 滌綸 高強(qiáng)低伸型 ～ ～ ～ 18～28 18～28 ～ 97 普通型 ～ ～ ～ 30～45 30～45 ～ 錦綸 6 ～ ～ ～ 25～55 27～58 ～ 100 腈綸 ～ ～ ～ 25～50 25～60 ～ 89～ 95 維綸 ～ ～ ～ 15～20 17～23 ～ 70～ 80 丙綸 ～ ～ ～ 30～60 30～60 ～ 96～ 100 氯綸 ～ ～ ～ 20～40 20～40 ～ 70～ 85 粘膠纖維 ～ ～ ～ 16～22 21～29 ～ 55～ 80 富強(qiáng)纖維 ～ ～ ～ 9～10 11～13 ～ 60～ 85 醋酯纖維 ～ ～ ～ 25～35 35～50 ～ 70～ 90 （六）回彈性 材料在外力作用下（拉伸或壓縮）產(chǎn)生的形變，在外力除去后，恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)的能力稱(chēng)為回彈性（ Elastic recovery）。這三種形變，不是逐個(gè)依次出現(xiàn)而是同時(shí)發(fā)展的，只是各自的速度不同。剩余形變值越小，纖維的回彈性越好。則回彈率可表示如下式及見(jiàn)圖 17。 彈性功可表示如下： 回彈率又有兩種不同的測(cè)定方法：一種叫定負(fù)荷回彈率，另一種叫定伸長(zhǎng)回彈率。在測(cè)定負(fù)荷－延伸性質(zhì)時(shí)，如果在達(dá)到斷裂負(fù)荷以前就停止增加負(fù)荷，并逐漸減小， 以致完全撤去負(fù)荷，這種增加和撤去負(fù)荷的過(guò)程可以循環(huán)重復(fù)很多次，就得到多次循環(huán)負(fù)荷－延伸曲線(xiàn)，見(jiàn)圖 18?；貜椥愿叩睦w維（例如滌綸）制成的服裝不易起皺，具有挺括等特性。 疲勞破壞的機(jī)理從能量學(xué)角度，可以認(rèn)為是外界作用所消耗的功達(dá)到了材料內(nèi)部的結(jié)合能（斷裂功）使材料發(fā)生疲勞；也可以從形變學(xué)角度認(rèn)為是外力作用產(chǎn)生的變形和塑性變形的積累達(dá)到了材 料的斷裂伸長(zhǎng)，使材料發(fā)生疲勞。一種是纖維材料在一不大的恒定拉伸力作用下，開(kāi)始纖維迅速拉長(zhǎng)，然后逐步緩行，最后趨于不明顯，到達(dá)一定時(shí)間后，纖維在最薄弱的地方發(fā)生斷裂，稱(chēng)為靜態(tài)疲勞。 可采用單纖維強(qiáng)力儀來(lái)測(cè)定耐疲勞性。 六、耐磨性 所謂磨損，一般指材料由于機(jī)械作用從固體表面不斷失去少量物質(zhì)的現(xiàn)象，即兩個(gè)固體表面接觸作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，伴隨著摩擦引起的減量過(guò)程。首先是纖維的分子結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)。從纖維性能方面看，纖維表層硬度高，拉伸急彈性恢復(fù)率高，拉伸斷裂比功大，恢復(fù)功系數(shù)高時(shí)，耐磨損性能較好。 纖維耐磨性的測(cè)定方法有很多，一般以纖維在耐磨試驗(yàn)儀器上所測(cè)得的斷裂強(qiáng)度的降低或質(zhì)量的損失程度來(lái)表征纖維耐磨性的好壞。 耐熱性表征纖維在升高溫度下測(cè)得的機(jī)械性能的變化，這種變化在回復(fù)至常溫時(shí)往往能夠恢復(fù)（屬于可復(fù)變化），因 此亦稱(chēng)物理耐熱性。 影響纖維對(duì)高溫作用的穩(wěn)定性的因素如下： (1)高聚物分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu) (2)大分子之間是否存在交聯(lián) (3)分子問(wèn)相互作用的強(qiáng)弱 (4)纖維受熱時(shí)所處的介質(zhì) (是否有氧和水分存在 ) (5)抗氧劑和熱穩(wěn)定劑的性質(zhì)和含量 高聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)是影響纖維耐熱性 (包括熱穩(wěn)定性 )的主要因素 之一。合成纖維在升溫下強(qiáng)度的降低程度比水化纖維索纖維為高。 高聚物分子中形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)可以提高纖維的耐熱性，如聚乙烯醇的縮醛化。 八、熱收縮 熱收縮是纖維熱性能之一，指受熱條件下纖維 形態(tài)尺寸收縮，溫度降低后不可逆 [5]。 根據(jù)加熱介質(zhì)不同，有沸水收縮率、熱空氣收縮率和飽和蒸汽收縮率等。纖維熱收縮率的大小，與熱處理的方式、處理溫度和時(shí)間等因素有關(guān)，一般情況下，纖維的收縮在飽和蒸汽中最大，在沸水中次之，在熱空氣中最小。 九、阻燃性 纖維燃燒是纖維物質(zhì)在遇到明火高溫時(shí)的快速熱降解和劇烈化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。描述纖維燃燒性能的指標(biāo)有極限氧指數(shù) LOI、著火點(diǎn)溫度 T、燃燒時(shí)間 t、火焰溫度 TB 等指標(biāo)。 表示紡織材料的可燃性，通常采用極限氧指數(shù) LOI