《聚丙烯纖維》PPT課件.ppt

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1、第五章 聚丙烯纖維,,第一節(jié) 概述,聚丙烯（PP）纖維是以丙烯聚合得到的等規(guī)聚丙烯為原料紡制而成的合成纖維，在我國(guó)的商品名為丙綸。 1953年，Ziegler和Natta發(fā)明了能夠使烯烴定向聚合的有機(jī)金屬絡(luò)合催化劑，同年Natta用這種催化劑合成了等規(guī)聚丙烯，1957年，意大利開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)聚丙烯。 1960年，聚丙烯纖維實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，丙烯來(lái)源豐富、價(jià)廉，使聚丙烯纖維的發(fā)展很快，七十年代末產(chǎn)量達(dá)一百多萬(wàn)噸，居合纖第四位。2000年，世界聚丙烯纖維產(chǎn)量達(dá)550萬(wàn)噸。,2009年1-12月中國(guó)化纖產(chǎn)量完成情況,,丙綸纖維的主要特點(diǎn)： 比重?。罕]是目前所有纖維中比重最小的（0

2、.90-0.92 g/cm3）。 強(qiáng)度高、耐磨、耐腐蝕：丙綸是強(qiáng)度比較高的一種纖維，干濕強(qiáng)度基本相同，更適用濕態(tài)的使用要求，且回彈性好。 具有電絕緣性和保暖性：在各種化學(xué)纖維中其電絕緣性和保暖性最好。 光熱穩(wěn)定性差：易于老化，在加工使用中容易失去光澤、強(qiáng)伸度下降。 染色性差：PP上沒(méi)有極性基因，缺乏對(duì)一般染料的親和性。,PP纖維的主要性能,第二節(jié) 紡絲級(jí)聚丙烯,一、等規(guī)聚丙烯的結(jié)構(gòu)和性能 分子結(jié)構(gòu)與結(jié)晶,聚丙烯的螺旋結(jié)構(gòu),聚丙烯的分子結(jié)構(gòu)模型圖,等規(guī)聚丙烯的最佳結(jié)晶溫度為125135，聚丙烯初生纖維的結(jié)晶度為3340%，經(jīng)后拉伸，結(jié)晶度上升至3748%，再經(jīng)熱處理，結(jié)晶度可達(dá)6575%。 相對(duì)

3、分子質(zhì)量及其分布 相對(duì)分子質(zhì)量及其分布對(duì)聚丙烯的熔融流動(dòng)性質(zhì)和紡絲、拉伸后纖維的力學(xué)性能有很大影響。丙烯單元中沒(méi)有極性基因，為了增加分子間作用力，其分子量（纖維級(jí)聚丙烯的平均相對(duì)分子質(zhì)量為1830萬(wàn)）比一般成纖高聚物（如聚酯和聚酰胺為2萬(wàn)左右）要高。,工業(yè)上常采用熔融指數(shù)（Melting Index，MI）表征PP的流動(dòng)性，可粗略地估量其分子量的大小。 熔融指數(shù)是熱塑性高聚物在規(guī)定的溫度和壓力下，在10分鐘內(nèi)通過(guò)指定長(zhǎng)度和內(nèi)徑的毛細(xì)管的重量值。單位“g/10min”。 PP熔融指數(shù)的測(cè)定條件：溫度230，壓力2160g，毛細(xì)管D=2.095mm ，L=8mm。 等規(guī)聚丙烯相對(duì)分子質(zhì)量分布的多分

4、散性較大，一般為47，而聚酯和聚酰胺為1.52。,熱性質(zhì) 聚丙烯的玻璃化溫度大致在-35-10 ，熔點(diǎn)為165176 ，熱分解溫度為350380 （因PP切片吸水性差并對(duì)熱降解影響小，其不用干燥可直接紡絲）。 耐化學(xué)藥品性與抗生物性 室溫下在無(wú)機(jī)酸、堿和鹽的水溶液以及油類(lèi)中有很好的穩(wěn)定性，但抗氧化試劑（如過(guò)氧化氫、濃硫酸等）會(huì)侵蝕聚丙烯。在大多數(shù)烷烴、芳烴、鹵代烴中，升高溫度會(huì)使等規(guī)聚丙烯溶脹和溶解。其還具有極好的耐霉性和抑菌性，不被蟲(chóng)蛀。,耐老化性 老化：高分子材料在加工、貯存和使用過(guò)程中逐漸失去原有的優(yōu)良性能以致最后喪失使用價(jià)值的現(xiàn)象。 聚丙烯纖維在熱、光及大氣綜合影響下，失去光澤、褪色、

5、強(qiáng)伸度下降。因?yàn)榫郾┑氖逄荚訉?duì)氧十分敏感，在熱和紫外線的作用下易發(fā)生熱氧化降解（主要發(fā)生在加工過(guò)程中）和光氧化降解（主要發(fā)生在使用過(guò)程中） 。為此需在聚丙烯中添加抗氧劑、抗紫外線穩(wěn)定劑等。,二、成纖聚丙烯的性能特點(diǎn)和質(zhì)量要求 切片的主要指標(biāo)： 等規(guī)度95 粘均分子量 1820萬(wàn) 熔融指數(shù) 615 g/10min 含水率<0.1% 灰分<0.05%,第三節(jié) 聚丙烯纖維的生產(chǎn),一、常規(guī)熔體紡絲 紡絲的主要工藝參數(shù)： 紡絲溫度 PP熔體溫度高出其熔點(diǎn)100左右，原因如下： PP的分子量大，熔融后的熔體粘度很高，因此要提高紡絲溫度以增加流動(dòng)性使紡絲順利進(jìn)行。,PP中沒(méi)有強(qiáng)極性基因，內(nèi)聚能較小，紡絲

6、時(shí)容易出現(xiàn)熔體破裂。 PP分子量分布寬，熔體彈性較大，牛頓性能差。 高溫下紡絲，卷繞絲的預(yù)取向度低并生成不穩(wěn)定的碟狀液晶結(jié)構(gòu)，有利于后拉伸倍數(shù)的提高。 冷卻條件 冷卻速率快，卷繞絲易生成不穩(wěn)定的碟狀液晶結(jié)構(gòu)。冷卻速率慢，卷繞絲易生成穩(wěn)定的單斜晶體結(jié)構(gòu)。實(shí)際生產(chǎn)中絲室溫度以偏低為好，側(cè)吹風(fēng)時(shí)可為3540，環(huán)吹風(fēng)時(shí)可為3040，送風(fēng)溫度為25，風(fēng)速0.30.4m/s。,噴絲頭拉伸 噴絲頭拉伸倍數(shù)比滌綸紡絲低，一般為60倍左右，若預(yù)拉伸倍數(shù)過(guò)高會(huì)導(dǎo)致卷繞絲生成穩(wěn)定的單斜晶體從而使后拉伸倍數(shù)降低，影響纖維質(zhì)量。 拉伸和熱定型 聚丙烯纖維的后拉伸溫度以120130 為宜。拉伸速度一般偏低些為好，因?yàn)檫^(guò)高

7、的拉伸速度會(huì)使拉伸應(yīng)力大大提高，纖維的空洞率增加，因而增加拉伸斷頭率。 熱定型溫度為120130 。,二、聚丙烯短程紡絲技術(shù) 短程紡絲技術(shù)是較常規(guī)紡絲的工藝流程短，紡絲工序與拉伸工序直接相連，噴絲頭孔數(shù)增加，紡絲速度降低的一種新工藝路線。整套生產(chǎn)線可縮短到50m左右，從切片輸入到纖維打包全部連續(xù)化，可生產(chǎn)單絲線密度為1200dtex的短纖維。它具有占地面小，產(chǎn)量高，成本較低，操作方便，宜于迅速開(kāi)發(fā)且適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 近年來(lái)短程紡有很大發(fā)展，在技術(shù)與設(shè)備上都有所突破。如機(jī)器高度由三層壓縮到一層，該技術(shù)主要以生產(chǎn)丙綸為主，也可用于滌綸、錦綸生產(chǎn)。,工藝流程 切片喂入添加劑注入切片共混螺桿擠出熔體過(guò)

8、濾熔體分配紡絲冷卻成形上油卷曲張力調(diào)節(jié)拉伸卷曲熱定型 張力消除切斷打包。 設(shè)備與工藝特點(diǎn) 紡絲箱體有6-32個(gè)紡絲位，噴絲板有環(huán)形和矩形兩種，噴絲孔數(shù)多達(dá)15萬(wàn)孔，冷卻吹風(fēng)形式有側(cè)吹、中心放射和真空環(huán)吸等。采用環(huán)形噴絲板、中心放射冷卻形式時(shí)，噴絲孔均勻分配在圓環(huán)上，紡出的絲像吹塑圓形薄膜，冷卻氣體由中心向外吹，以便迅速冷卻。,三、聚丙烯膨體長(zhǎng)絲（BCF） 四、聚丙烯FDY生產(chǎn)法 五、聚丙烯裂膜纖維 裂膜纖維也稱薄膜纖維，是高聚物薄膜經(jīng)縱向拉伸、切割、撕裂或原纖化制成的化學(xué)纖維。 割裂纖維（扁條、扁絲） 割裂纖維是把T型機(jī)頭擠出的平膜或吹塑得到的管狀膜通過(guò)具有一定間隔的刀具架被切割成扁帶、再經(jīng)拉

9、伸、熱定型得到扁絲。一般寬2.5-6mm，厚20-50m，纖度1100dtex左右。,平膜擠出法：纖度較均勻，手感和耐沖擊性較差。 吹塑薄膜法：產(chǎn)量高、手感好、纖度均勻性較差。 主要用途：地毯底布、編織袋、工業(yè)織物、繩索等。 撕裂纖維（原纖化纖維） 將擠出或吹塑得到的薄膜經(jīng)單軸拉伸使大分子沿拉伸方向取向，拉伸方向強(qiáng)度，垂直拉伸方向強(qiáng)度，然后薄膜通過(guò)針輥或齒輥等破纖裝置，被開(kāi)纖，再經(jīng)物理、化學(xué)或機(jī)械作用使開(kāi)纖薄膜進(jìn)步離散成纖維網(wǎng)狀物或連續(xù)絲條，長(zhǎng)絲。,主要用途：地毯、人造草坪、包裝材料、繩索、工業(yè)用織物。 六、紡粘法非織造布 紡粘法是指紡絲直接成布法，其工藝流程包括PP切片熔融紡絲、牽伸、分絲成

10、網(wǎng)和粘合加固。 工藝流程： PP切片熔融紡絲冷卻成形拉伸鋪網(wǎng)纖網(wǎng)輸送纖網(wǎng)加固卷裝,氣流成網(wǎng) 1絲束 2噴嘴 3、4偏心輪 5成網(wǎng)簾,熱軋粘合法 1刻花輥 2光輥 3纖網(wǎng),針刺法基本原理 1纖網(wǎng) 2刺針,七、熔噴法非織造布 熔噴法是在聚合物熔體噴絲的同時(shí)利用熱空氣以超音速和熔體細(xì)流接觸，使熔體噴出并被拉成極細(xì)的無(wú)規(guī)則短纖維，是制取超細(xì)纖維非織造布的主要方法之一（紡粘法是在聚合物熔體噴絲后才和拉伸的空氣相接觸）。 工藝流程：,粉狀或粒狀PP經(jīng)擠壓熔融后定量送入熔噴模頭，熔體B從模頭噴板的小孔噴出后在高速熱空氣流A的作用下，被拉伸成很細(xì)的細(xì)流，然后在周?chē)睦淇諝釩的作用下冷卻固化成纖維，其后被捕集裝

11、置D捕集，經(jīng)壓輥進(jìn)入鋪網(wǎng)機(jī)成網(wǎng)，切邊后卷裝為成品。,熔噴法成網(wǎng)工藝原理,熔噴法非織造布孔隙率高、孔徑小、過(guò)濾性好、手感柔軟，生產(chǎn)設(shè)備緊湊。用途十分廣泛，并在不斷發(fā)展，特別是在過(guò)濾材料、吸附材料和一次性用品方面。但熔噴法非織造布強(qiáng)度不高，延伸度大，因此產(chǎn)品尺寸不穩(wěn)定，從而限制了它在衣著、家用以及合成革等方面的應(yīng)用。,第四節(jié) 聚丙烯纖維的改性及新品種,一、可染聚丙烯纖維 二、高強(qiáng)高模聚丙烯纖維 三、細(xì)旦及超細(xì)旦聚丙烯纖維 四、阻燃聚丙烯纖維 五、遠(yuǎn)紅外聚丙烯纖維 六、三維卷曲中空聚丙烯纖維 七、其它改性聚丙烯纖維,復(fù)習(xí)題 1、聚丙烯纖維有哪些特點(diǎn) 2、聚丙烯切片的等規(guī)度和熔融指數(shù)是如何測(cè)定的 3、聚丙烯紡絲時(shí)為什么紡絲溫度要遠(yuǎn)高于熔點(diǎn) 4、為了抑制聚丙烯的老化經(jīng)常加入哪些添加劑，它們都有哪些作用 5、簡(jiǎn)述割裂纖維和撕裂纖維的制造過(guò)程 6、簡(jiǎn)述聚丙烯的短程紡絲 7、簡(jiǎn)述聚丙烯的熔噴紡絲法 8、簡(jiǎn)述聚丙烯的膨體長(zhǎng)絲生產(chǎn)法 9、簡(jiǎn)述聚丙烯的紡粘法非織造布生產(chǎn)法 10、簡(jiǎn)述聚丙烯的常規(guī)長(zhǎng)絲復(fù)絲生產(chǎn)法,