成纤高聚物的分子链间必须有足够的次价力 高聚物的物理-力 高聚物的物理学性能与次价力有密切关系。分子间次价力越大， 学性能与次价力有密切关系。分子间次价力越大，纤维的强度越高 次价力大于20.92kJ/mol的高聚物适宜作纤维材料 20.92kJ/mol的高聚物适宜作纤维材料。 ，次价力大于20.92kJ/mol的高聚物适宜作纤维材料。 成纤高聚物应具有可溶性和熔融性 只有这样才能将高聚物溶解 或熔融成溶液或熔体，再经纺丝、凝固或冷却形成纤维， 或熔融成溶液或熔体，再经纺丝、凝固或冷却形成纤维，否则就不 能进行纺丝。 能进行纺丝。 成纤高聚物高分子链立体结构具有一定的规整性 使其可能形成 最佳的超分子结构。为了制得具有最佳综合性能的纤维， 最佳的超分子结构。为了制得具有最佳综合性能的纤维，成纤高聚 物应具有形成半结晶结构的能力， 物应具有形成半结晶结构的能力，高聚物中无定型区决定了纤维的 弹性、染色性，对各种物质的吸收性等重要性能。 弹性、染色性，对各种物质的吸收性等重要性能。
（2）形态结构
① 纤维多重原纤结构和表面形态 a.多重原纤结构 a.多重原纤结构 大分子链 b.表面形态 b.表面形态 基原纤 微原纤 原纤 大原纤 纤维
② 纤维横截面形状和皮芯结构 a.纤维横截面形状 a.纤维横截面形状 b.皮芯结构 b.皮芯结构
③ 纤维中的孔洞
4. 纤维加工工艺
• 将成纤聚合物的熔体或浓溶液，用纺丝泵( 将成纤聚合物的熔体或浓溶液，用纺丝泵(或称计量 连续、定量而均匀地从喷丝头(或喷丝板) 泵)连续、定量而均匀地从喷丝头(或喷丝板)的毛细孔挤 而成为液态细流，再在空气、 出，而成为液态细流，再在空气、水或特定的凝固浴中固 化成为初生纤维的过程称作“纤维成型” 或称“纺丝” 化成为初生纤维的过程称作“纤维成型”，或称“纺丝”。 •工业上常用的纺丝方法主要有两大类：熔体纺丝法和溶 工业上常用的纺丝方法主要有两大类：熔体纺丝法和 工业上常用的纺丝方法主要有两大类 液纺丝法。 液纺丝法。 • 在溶液纺丝法中，根据凝固方式的不同，又分为湿法 在溶液纺丝法中，根据凝固方式的不同，又分为湿法 纺丝和干法纺丝。 纺丝和干法纺丝。化学纤维生产中绝大部分采用上述三种 纺丝方法。 纺丝方法。 • 此外，还有一些特殊的纺丝方法， 乳液纺丝、 此外，还有一些特殊的纺丝方法，如乳液纺丝、悬浮 纺丝、干湿法纺丝、冻胶纺丝、液晶纺丝、 纺丝、干湿法纺丝、冻胶纺丝、液晶纺丝、相分离纺丝和 反应纺丝法等 用这些方法生产的纤维量很少。 反应纺丝法等，用这些方法生产的纤维量很少。
几种主要成纤聚合物的热分解温度和熔点
聚合物 聚乙烯 等规聚丙烯 聚丙烯腈 聚氯乙烯 聚乙烯醇 聚己内酰胺 聚对苯二甲酸乙二酯 纤维素 醋酸纤维素酯 热分解温度／ 热分解温度／℃ 350～400 ～ 350～380 ～ 200～250 ～ 150～200 ～ 200～220 ～ 300～350 ～ 300～350 ～ 180～220 ～ 200～230 ～ 熔点／ 熔点／℃ 138 176 320 170～220 ～ 225～230 ～ 215 265
湿法纺丝中的扩散和凝固不仅是一般的物理化学过程， 湿法纺丝中的扩散和凝固不仅是一般的物理化学过程， 对某些化学纤维如粘胶纤维还同时发生化学变化。 对某些化学纤维如粘胶纤维还同时发生化学变化。因此 湿法纺丝的成型过程比较复杂， ，湿法纺丝的成型过程比较复杂，纺丝速度受溶剂和凝 固剂的双扩散、凝固浴的流体阻力等因素限制， 固剂的双扩散、凝固浴的流体阻力等因素限制，所以纺 丝速度比熔体纺丝低得多。 丝速度比熔体纺丝低得多。 目前腈纶、维纶、氯纶、 目前腈纶、维纶、氯纶、粘胶纤维以及某些由刚性大分 子构成的成纤聚合物都需要采用湿法纺丝。 子构成的成纤聚合物都需要采用湿法纺丝。
⓶ 其它纺丝方法
⑴ 干湿纺丝法 ⑵ 液晶纺丝-高取向和高强度纤维 液晶纺丝⑶ 冻胶纺无合适溶剂时采用 乳液或悬浮液纺丝法割裂纤维 ⑹ 反应纺丝法 撕裂纤维 ⑺ 裂膜纺丝法 ⑻ 喷射纺丝法
③ 化学纤维后处理 1、目的
由上述各种方法得到的纤维，分子链排列不规整， 由上述各种方法得到的纤维，分子链排列不规整，物理力学性能 不能直接用于织物加工。为此，必须进行一系列后加工， 差，不能直接用于织物加工。为此，必须进行一系列后加工，以改 进纤维结构，提高其性能。 进纤维结构，提高其性能。
(3)干法纺丝 凝固介质为干态的气相 干法纺丝 介质 从喷丝头毛细孔中挤出的纺丝溶液 不进入凝固浴，而进入纺丝甬道。 不进入凝固浴，而进入纺丝甬道。 通过甬道中热空气的作用， 通过甬道中热空气的作用，使溶液 细流中的溶剂快速挥发， 细流中的溶剂快速挥发，并被热空 气流带走。 气流带走。溶液细流在逐渐脱去溶 剂的同时发生浓缩和固化， 剂的同时发生浓缩和固化，并在卷 绕张力的作用下伸长变细而成为初 生纤维。 生纤维。
主要成纤高聚物的相对分子质量
高聚物 聚酰胺-6或-66 聚酰胺 或 聚酯 聚丙烯腈
相对分子质量 16000-22000 16000-20000 50000-80000
高聚物 聚乙烯醇 全同聚丙烯
相对分子质量 60000-80000 180000-300000
缩聚型，HI=1.5-3.0 缩聚型，HI=1.5分子量分布 加聚型，HI=5PP） 加聚型，HI=5-7（PP）
第三节
纤
维
1. 概述
纤维是指柔韧、纤细，具有相当长度、强度、弹性和吸湿性的丝状物。 纤维是指柔韧、纤细，具有相当长度、强度、弹性和吸湿性的丝状物。
2.
纤维的分类与特征
大多数是不溶于水的有机高分子化合物，少数是无机物。根据来源 大多数是不溶于水的有机高分子化合物，少数是无机物。 可以分为天然纤维和化学纤维两大类。 可以分为天然纤维和化学纤维两大类。 黏胶纤维 纤维素纤维 铜氨纤维 人造纤维 醋酸纤维 蛋白质纤维 化学 纤维 合成纤维 锦纶系列纤维 涤纶系列纤维 腈纶系列纤维 聚乙烯醇系列纤维 聚烯烃纤维 含氯纤维 耐高温纤维 其他纤维
2、后加工过程
⑴ 短纤维的后处理 集束，牵伸，水洗，上油，干燥，热定性，卷曲，切断， 集束，牵伸，水洗，上油，干燥，热定性，卷曲，切断，打包等 ⑵ 长丝后处理 拉伸，加捻，复捻，热定性，络丝，分级，包装等。 拉伸，加捻，复捻，热定性，络丝，分级，包装等。 ⑶ 弹力丝的加工-假捻法 弹力丝的加工⑷ 膨体纱的加工
在化学纤维生产中， 在化学纤维生产中，无论是纺丝还是后加工都需进行上 油。上油的目的是提高纤维的平滑性、柔软性和抱和力，减 上油的目的是提高纤维的平滑性、柔软性和抱和力， 的目的是提高纤维的平滑性 小摩擦和静电的产生，改善化学纤维的纺织加工性能。 小摩擦和静电的产生，改善化学纤维的纺织加工性能。 除上述工序外，某种纤维的加工中，还有水洗、脱硫、 除上述工序外，某种纤维的加工中，还有水洗、脱硫、 漂白和酸洗工序，为了赋予纤维某些特殊性能．还可通过某 漂白和酸洗工序，为了赋予纤维某些特殊性能． 些特殊处理，提高纤维的抗皱性、耐热水性和阻燃性等。 些特殊处理，提高纤维的抗皱性、耐热水性和阻燃性等。
④ 纤维加工过程中结构的变化
⑴ 纺丝过程中的取向与结晶 ① 流动取向机理 ② 形变取向机理
⑵ 拉伸过程中纤维结构的变化 ① 非结晶高聚物纤维的拉伸取向 ② 结晶高聚物纤维的拉伸取向
⑶ 热定型过程中纤维结构的变化
通过拉伸，在外力作用下可以使分子链 通过拉伸， 段或整个高分子链，结晶高聚物的晶带、 段或整个高分子链，结晶高聚物的晶带、 晶片、晶粒等， 晶片、晶粒等，沿外力作用的方向 进行有序排列，提高纤维的使用性能。 进行有序排列，提高纤维的使用性能。
(2) 湿法纺丝 凝固介质为液体 纺丝溶液经混合、过滤和脱泡等纺前准备后，送至纺丝机， 纺丝溶液经混合、过滤和脱泡等纺前准备后，送至纺丝机， 通过纺丝泵计量，经烛形滤器、鹅颈管进入喷丝头( 通过纺丝泵计量，经烛形滤器、鹅颈管进入喷丝头(帽)，从喷 丝头毛细孔中挤出的溶液细流进入凝固浴， 丝头毛细孔中挤出的溶液细流进入凝固浴，聚合物从中析出成 为初生纤维。 为初生纤维。
纤维的主要性能指标 纤度
支数 细度 旦
断裂强度 断裂伸长率 弹性模量 回弹率 吸湿性
3. 成纤高聚物的特征
（1）分子结构 高聚物的品种很多，但并不是所有高聚物都能用于纺丝， 高聚物的品种很多，但并不是所有高聚物都能用于纺丝，而是具有如下特征 的高聚物都能进行纺丝。 的高聚物都能进行纺丝。 成纤高聚物均为线型高分子 用这类高分子纺制的纤维能沿纤维纵轴方向拉 伸而有序排列。当纤维受到拉力时，大分子能同时承受作用力，使纤维具有较高 伸而有序排列。当纤维受到拉力时，大分子能同时承受作用力， 的拉伸强度和适宜的延伸度及其他物理-力学性能。 的拉伸强度和适宜的延伸度及其他物理-力学性能。 成纤维高聚物具有适宜的分子量和分布 线型高聚物分子链的长度对纤维的 物理-力学性能影响很大，尤其是对纤维的机械强度、 物理-力学性能影响很大，尤其是对纤维的机械强度、耐热性和溶解性的影响更 大。相对分子质量的高低均不好，高者不易加工，低者性能不好。常见的主要成 相对分子质量的高低均不好，高者不易加工，低者性能不好。 纤高聚物的相对分子质量如下表所示。 纤高聚物的相对分子质量如下表所示。
纺丝成型后得到的初生纤维其结构还不完善， 纺丝成型后得到的初生纤维其结构还不完善，物理力学性 能较差，还不能直接用于纺织加工，必须经过一系列的后加 能较差，还不能直接用于纺织加工， 工。后加工随化纤品种、纺丝方法和产品要求而异，其中主 后加工随化纤品种、纺丝方法和产品要求而异， 要的工序是拉伸和热定型。 要的工序是拉伸和热定型。 拉伸的目的是使纤维的断裂强度提高，断裂伸长率降低， 拉伸的目的是使纤维的断裂强度提高，断裂伸长率降低， 的目的是使纤维的断裂强度提高 耐磨性和对各种不同形变的疲劳强度提高。 耐磨性和对各种不同形变的疲劳强度提高。 热定型的目的是消除纤维的内应力， 热定型的目的是消除纤维的内应力，提高纤维的尺寸稳定 的目的是消除纤维的内应力 性，并且进一步改善其物理力学性能。 并且进一步改善其物理力学性能。