合成纤维的成型一实用教案

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1、合成纤维合成纤维(hchngxinwi)的热定型的热定型合成纤维合成纤维(hchngxinwi)的拉伸的拉伸几种几种(j zhn)纤维的纺丝过程纤维的纺丝过程合成纤维成型原理合成纤维成型原理 概述概述 纺丝液的制备纺丝液的制备 第1页/共39页第一页，共40页。8.1、概概述述(i sh)纤维：通常人们将长度比直径（直径在几微米或几十微米）大千倍纤维：通常人们将长度比直径（直径在几微米或几十微米）大千倍以上且具有一定柔韧性和强力的纤细物质统称为纤维。以上且具有一定柔韧性和强力的纤细物质统称为纤维。 纤维可被分作天然纤维及化学纤维纤维可被分作天然纤维及化学纤维 天然纤维天然纤维是自然界存在的，可

2、以直接取得纤维，根据其来天然纤维天然纤维是自然界存在的，可以直接取得纤维，根据其来源分成植物纤维、动物纤维和矿物纤维三类源分成植物纤维、动物纤维和矿物纤维三类 植物纤维的主要化学成分是纤维素，故也称纤维素纤维。植物纤维的主要化学成分是纤维素，故也称纤维素纤维。 动物纤维的主要化学成分是蛋白质，故也称蛋白质纤维。动物纤维的主要化学成分是蛋白质，故也称蛋白质纤维。 矿物纤维是从纤维状结构的矿物岩石中获得矿物纤维是从纤维状结构的矿物岩石中获得(hud)的纤维，主的纤维，主要组成物质为各种氧化物，如二氧化硅、氧化铝、氧化镁等。要组成物质为各种氧化物，如二氧化硅、氧化铝、氧化镁等。第2页/共39页第二页

3、，共40页。8.1、概概述述(i sh)l化学纤维经过化学处理加工而制成的纤维。可分为人造纤维（再生化学纤维经过化学处理加工而制成的纤维。可分为人造纤维（再生(zishng)纤维），合成纤维和无机纤维纤维），合成纤维和无机纤维l 人造纤维：用含有天然纤维或蛋白纤维的物质，如木材、甘蔗、人造纤维：用含有天然纤维或蛋白纤维的物质，如木材、甘蔗、芦苇、大豆蛋白质纤维等及其他失去纺织加工价值的纤维原料，经芦苇、大豆蛋白质纤维等及其他失去纺织加工价值的纤维原料，经过化学加工后制成的纺织纤维。主要用于纺织的人造纤维有：黏胶过化学加工后制成的纺织纤维。主要用于纺织的人造纤维有：黏胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维。

4、纤维、醋酸纤维、铜氨纤维。 l 合成纤维的化学组成和天然纤维完全不同，是从一些本身并不合成纤维的化学组成和天然纤维完全不同，是从一些本身并不含有纤维素或蛋白质的物质如石油、煤、天然气、石灰石或农副产含有纤维素或蛋白质的物质如石油、煤、天然气、石灰石或农副产品，先合成，再用化学合成与机械加工的方法制成纤维。如涤纶、品，先合成，再用化学合成与机械加工的方法制成纤维。如涤纶、锦纶、维纶、腈纶、丙纶、氯纶、氨纶等。锦纶、维纶、腈纶、丙纶、氯纶、氨纶等。 l 无机纤维是以天然无机物或含碳高聚物纤维为原料，经人工抽无机纤维是以天然无机物或含碳高聚物纤维为原料，经人工抽丝或直接碳化制成。包括玻璃纤维，金属纤

5、维和碳纤维。丝或直接碳化制成。包括玻璃纤维，金属纤维和碳纤维。第3页/共39页第三页，共40页。8.1、概概述述(i sh)1833年年 法国药物化学家泰奥菲尔法国药物化学家泰奥菲尔朱尔朱尔佩卢兹（佩卢兹（Theophile Jules Pelouze）和亨利）和亨利.布拉康纳特（布拉康纳特（Henri Braconnot）首先）首先研制成功硝酸纤维素。研制成功硝酸纤维素。1847年，德国人克里斯琴年，德国人克里斯琴弗里德里斯弗里德里斯.申拜恩（申拜恩（Christian Friedrich Schonbein）研制成火棉后，硝酸纤维素才投入工）研制成火棉后，硝酸纤维素才投入工业生产。业生产。

6、1878年，法国化学家德贝尔尼戈年，法国化学家德贝尔尼戈.夏尔多内（夏尔多内（Bemigaud Chardonner）开始进行人造纤维的研究）开始进行人造纤维的研究(ynji)，于，于1884年第年第一次成功地取得了由硝酸纤维素制造人造纤维的专利权，后一次成功地取得了由硝酸纤维素制造人造纤维的专利权，后又经多年的研究又经多年的研究(ynji)，解决了人造纤维的易燃问题。他于，解决了人造纤维的易燃问题。他于1891年在贝桑松（年在贝桑松（Besanaon）建立了世界上第一家人造丝厂）建立了世界上第一家人造丝厂第4页/共39页第四页，共40页。8.1、概概述述(i sh)1869年年 法国巴黎大学

7、医学博士、化学实验室副主任保罗法国巴黎大学医学博士、化学实验室副主任保罗.舒曾贝尔舒曾贝尔热（热（Paul Schutzenberger）让醋酐与纤维素发生作用，制成了醋酸纤）让醋酐与纤维素发生作用，制成了醋酸纤维素。维素。1884年，英国人查尔斯年，英国人查尔斯.克劳斯（克劳斯（Charles. F. Cross）和爱德华）和爱德华.贝文贝文（Edttard. J. Bet an）申请了第一个醋酯纤维的工业生产专利。）申请了第一个醋酯纤维的工业生产专利。1921年，贝文为一种醋酯人造纤维的制造方法年，贝文为一种醋酯人造纤维的制造方法(fngf)申请了专利，这种申请了专利，这种人造丝在法国称为

8、罗达丝（人造丝在法国称为罗达丝（Rhodia）。）。1890年年 法国法国L. H. 德佩西发明了铜氨法人造丝（铜氨纤维）生产工德佩西发明了铜氨法人造丝（铜氨纤维）生产工艺，艺，1891年工业化生产。年工业化生产。1891年年 英国英国Cross、Beran、Beadle三人发明粘胶纤维，三人发明粘胶纤维，1904年工业年工业化生产化生产第5页/共39页第五页，共40页。8.1、概概述述(i sh)1924年年 德国德国P. H. 赫尔曼（赫尔曼（Herrmann）和）和W. 黑内尔（黑内尔（Hahnel）最先研究成功维纶最先研究成功维纶(聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维)，在，在20世纪世纪30年代

9、制成纤维，年代制成纤维，称为津托菲尔（称为津托菲尔（Synthofil）。由于它溶解于水而不能作为纺织）。由于它溶解于水而不能作为纺织纤维，主要纤维，主要(zhyo)用作外科的手术缝线。直至用作外科的手术缝线。直至1939年，日本京年，日本京都大学樱田一郎等人研究成功聚乙烯醇的热处理和缩醛化方法，都大学樱田一郎等人研究成功聚乙烯醇的热处理和缩醛化方法，使维纶成为耐热水性良好的纤维，并于使维纶成为耐热水性良好的纤维，并于1940年年6月正式投入工业月正式投入工业化生产。化生产。第6页/共39页第六页，共40页。8.1、概概述述(i sh)1928年年 英国皇家化学工业公司（英国皇家化学工业公司（

10、ICI）经过一系列的研究，用高）经过一系列的研究，用高压法制成乙烯聚合物，于压法制成乙烯聚合物，于1933年合成了一种高分子化合物。年合成了一种高分子化合物。1928年起，美国化学家华莱士年起，美国化学家华莱士.休谟休谟.卡罗瑟斯（卡罗瑟斯（Wallace Hume Carothers）在杜邦公司实验室主持一项高分子研究，用聚合的方法）在杜邦公司实验室主持一项高分子研究，用聚合的方法测定了高分子量物质的结构和组成测定了高分子量物质的结构和组成(z chn)，这一研究导致他在，这一研究导致他在1930年发明了聚酰胺，从而奠定了合成纤维工业的基础。年发明了聚酰胺，从而奠定了合成纤维工业的基础。19

11、31年年 德国教授克拉特（德国教授克拉特（Klatte）申请了制造聚氯乙烯的第一个）申请了制造聚氯乙烯的第一个专利。自专利。自1931年起，法尔本（年起，法尔本（I. G. Farben）公司重新利用克拉特的）公司重新利用克拉特的专利，试制出普克纤维。专利，试制出普克纤维。1941年，法国人雅克年，法国人雅克科比埃（科比埃（Jacques Corbiere）在罗达西塔（）在罗达西塔（Rhodiaceta）工厂生产聚氯乙烯，法国商）工厂生产聚氯乙烯，法国商品名为罗维尔（品名为罗维尔（Rhovyl）。）。第7页/共39页第七页，共40页。8.1、概概述述(i sh)1935年年 W. H. 卡罗瑟

12、斯又用己二胺、己二酸合成聚酰胺卡罗瑟斯又用己二胺、己二酸合成聚酰胺66，两年，两年后又发明了用熔融法制造聚酰胺后又发明了用熔融法制造聚酰胺66纤维的技术，商品名为尼龙纤维的技术，商品名为尼龙（Nylon），），1938年公开发表专利，并正式投人工业化生产。同年，年公开发表专利，并正式投人工业化生产。同年，德国的德国的P施拉克发明了聚酰胺施拉克发明了聚酰胺6制造技术，并于制造技术，并于1940年年1月开始工业月开始工业化生产。化生产。1938年年 美国杜邦公司工程师罗伊美国杜邦公司工程师罗伊普隆克特（普隆克特（Roy. J. Plunkett）偶）偶然然(u rn)发现了四氟乙烯聚合物，英国称之

13、为氟纶（发现了四氟乙烯聚合物，英国称之为氟纶（Fluon），法），法国称为特氟隆（国称为特氟隆（Teflon）。）。特氟隆于特氟隆于1939年获得专利，于年获得专利，于1954年开始进行商业性生产。年开始进行商业性生产。 1941年年 英国的英国的J. R. 温菲尔德（温菲尔德（Winfield）和）和J. T. 迪克森迪克森（Dickson）以对苯二甲酸和乙二醇为原料在实验室内首先研究成功）以对苯二甲酸和乙二醇为原料在实验室内首先研究成功聚酯纤维，命名为特丽纶（聚酯纤维，命名为特丽纶（Terylene），），1950年开始工业化生产。年开始工业化生产。1953年，美国开始生产商品名为达可纶（

14、年，美国开始生产商品名为达可纶（Dacron）的聚酯纤维。）的聚酯纤维。第8页/共39页第八页，共40页。8.1、概概述述(i sh)1941年和年和1942年美国杜邦公司化学家和德国拜耳公司化学家分别年美国杜邦公司化学家和德国拜耳公司化学家分别发明了聚丙烯腈溶剂。几年之后，他们又解决了聚丙烯腈的纺丝工发明了聚丙烯腈溶剂。几年之后，他们又解决了聚丙烯腈的纺丝工艺问题。艺问题。1953年，杜邦公司实现了商品化，称为奥纶。年，杜邦公司实现了商品化，称为奥纶。1954年，拜年，拜耳公司也推出新产品耳公司也推出新产品(chnpn)德拉纶。德拉纶。美国杜邦公司美国杜邦公司RC霍兹（霍兹（Houtz）于）

15、于1941年开始进行聚丙烯腈年开始进行聚丙烯腈系纤维的研究，系纤维的研究，1944年研究成功，并于年研究成功，并于1950年年7月开始工业化生产。月开始工业化生产。 1955年年 由由G. 纳塔首先采用了典型的纳塔首先采用了典型的K. 齐格勒型催化型齐格勒型催化型三乙基三乙基铝（铝（Al（C2H5）3和四氯化钛（和四氯化钛（TiCl4），成功地制成了等规结构），成功地制成了等规结构的聚丙烯纤维，的聚丙烯纤维，1951年由意大利开始工业化生产。年由意大利开始工业化生产。1958年年 美国杜邦公司发明了聚氨酯纤维。美国杜邦公司发明了聚氨酯纤维。第9页/共39页第九页，共40页。8.1、概概述述(i

16、 sh)科技的高速发展科技的高速发展 人们对衣着的更高要求人们对衣着的更高要求(yoqi)各种高各种高性能纤维性能纤维手段：手段： 新型纤维开发、传统化学纤维物理变性或化学变性新型纤维开发、传统化学纤维物理变性或化学变性 差别化纤维差别化纤维 高科技纤维高科技纤维 （功能性纤维、高性能纤维和环保纤维）（功能性纤维、高性能纤维和环保纤维）第10页/共39页第十页，共40页。1、成纤高聚物必须是线型的能够伸直的的分子、成纤高聚物必须是线型的能够伸直的的分子(fnz)，支链尽可能，支链尽可能少，没有庞大的侧基，大分子少，没有庞大的侧基，大分子(fnz)之间没有化学键之间没有化学键2、聚合物分子、聚合

17、物分子(fnz)之间有适当的相互作用力，或具有一定规律性之间有适当的相互作用力，或具有一定规律性的化学结构和空间结构的化学结构和空间结构3、聚合物应具有适当高的平均分子、聚合物应具有适当高的平均分子(fnz)量和比较窄的的分子量和比较窄的的分子(fnz)量分布量分布4、聚合物应具有一定的热稳定性，其熔点或软化点应比允许使用温、聚合物应具有一定的热稳定性，其熔点或软化点应比允许使用温度高得多度高得多 此外还应该具有：染色性、吸附性、耐热性、耐水性等。此外还应该具有：染色性、吸附性、耐热性、耐水性等。成纤高聚物的性质成纤高聚物的性质8.1、概概述述(i sh)第11页/共39页第十一页，共40页。

18、 所谓可纺性指能形成纤维，即适合于制造纤维的意思。所谓可纺性指能形成纤维，即适合于制造纤维的意思。 某种流体在单轴拉伸应力的状态下能大幅度的出现不可逆某种流体在单轴拉伸应力的状态下能大幅度的出现不可逆伸长形变，这种流体即为可纺。伸长形变，这种流体即为可纺。 理解理解: 可纺性是指流体承受稳定的拉伸操作可纺性是指流体承受稳定的拉伸操作(cozu)所具有的形变所具有的形变能力，即流体在拉伸作用下形成细长丝条的能力。能力，即流体在拉伸作用下形成细长丝条的能力。 聚合物的可纺性是指材料经成型加工为连续的固态纤维的能聚合物的可纺性是指材料经成型加工为连续的固态纤维的能力。力。聚合物的可纺性聚合物的可纺性

19、8.1、概概述述(i sh)第12页/共39页第十二页，共40页。 作为纺丝体，必须在纺丝的条件下具有足够的热稳定性和化作为纺丝体，必须在纺丝的条件下具有足够的热稳定性和化学稳定性，在形成丝条后容易转化成固态，且固化的丝条经过适学稳定性，在形成丝条后容易转化成固态，且固化的丝条经过适当当(shdng)的处理后，具有必要的物理力学性质。的处理后，具有必要的物理力学性质。 所以可纺性只是作为所以可纺性只是作为(zuwi)成纤聚合物的必要条件，但成纤聚合物的必要条件，但不是充分的。不是充分的。聚合物的可纺性聚合物的可纺性8.1、概概述述(i sh)第13页/共39页第十三页，共40页。熔融熔融(rn

20、grng)纺丝（熔纺丝（熔法纺丝）法纺丝）纺丝方法和过程纺丝方法和过程8.1、概概述述(i sh)第14页/共39页第十四页，共40页。 是采用溶剂是采用溶剂(rngj)和聚合物的溶解配成浓溶液作为纺和聚合物的溶解配成浓溶液作为纺丝原液进行的纺丝。丝原液进行的纺丝。 主要用于分解温度低于成型温度的聚合物，如聚丙烯主要用于分解温度低于成型温度的聚合物，如聚丙烯腈，或者特殊要求的。腈，或者特殊要求的。 分为：干法纺丝和湿法纺丝。分为：干法纺丝和湿法纺丝。溶液溶液(rngy)纺丝纺丝8.1、概概述述(i sh)纺丝方法和过程纺丝方法和过程第15页/共39页第十五页，共40页。干法干法(n (n f)

21、f)纺丝：纺丝：8.1、概概述述(i sh)纺丝方法和过程纺丝方法和过程第16页/共39页第十六页，共40页。湿法纺丝湿法纺丝(fn s)：8.1、概概述述(i sh)纺丝方法和过程纺丝方法和过程第17页/共39页第十七页，共40页。8.1、概概述述(i sh)纺丝方法和过程纺丝方法和过程第18页/共39页第十八页，共40页。8.2、纺丝纺丝(fn s)液液的制的制备备 一、纺丝熔体的制备一、纺丝熔体的制备直接纺丝：聚合反应后的聚合物熔体直接纺丝直接纺丝：聚合反应后的聚合物熔体直接纺丝切片切片(qi pin)纺丝：聚合物切片纺丝：聚合物切片(qi pin)经干燥、熔融制成纺经干燥、熔融制成纺丝

22、液后纺丝丝液后纺丝第19页/共39页第十九页，共40页。8.2、纺丝纺丝(fn s)液液的制的制备备 切片纺丝熔体的制备包括切片干燥和熔融两个过程。切片纺丝熔体的制备包括切片干燥和熔融两个过程。 切片干燥目的是去除水分防止造成纺丝断头率。切片干燥目的是去除水分防止造成纺丝断头率。 但是聚酯切片在干燥前是无定形态，软化点低，若干燥时温但是聚酯切片在干燥前是无定形态，软化点低，若干燥时温度突然升高会使切片粘连。度突然升高会使切片粘连。 如果在如果在120对切片进行预结晶，当其结晶度达到对切片进行预结晶，当其结晶度达到25%以上时以上时进入进入(jnr)干燥塔，切片就不会发生粘连。因此聚酯事先进行预

23、结干燥塔，切片就不会发生粘连。因此聚酯事先进行预结晶。晶。 切片熔融是在螺杆挤出机中完成的，这一过程同塑料在挤出机切片熔融是在螺杆挤出机中完成的，这一过程同塑料在挤出机中的熔融过程是一样的。中的熔融过程是一样的。第20页/共39页第二十页，共40页。8.2、纺丝纺丝(fn s)液的液的制制备备 二、纺丝溶液的制备二、纺丝溶液的制备 纺丝溶液的制备也分为两种方法，即一步法和二步法。纺丝溶液的制备也分为两种方法，即一步法和二步法。 一步法制备纺丝溶液是直接利用溶液聚合法聚合后得到的聚合一步法制备纺丝溶液是直接利用溶液聚合法聚合后得到的聚合物溶液作为物溶液作为(zuwi)纺丝原液。纺丝原液。二步法制

24、备纺丝溶液是将聚合后的聚合物溶液先制成颗粒状或粉二步法制备纺丝溶液是将聚合后的聚合物溶液先制成颗粒状或粉末状的成纤聚合物，然后该成纤聚合物再利用一种或多种溶剂进末状的成纤聚合物，然后该成纤聚合物再利用一种或多种溶剂进行溶解，以获得纺丝液。行溶解，以获得纺丝液。第21页/共39页第二十一页，共40页。8.2、纺丝纺丝(fn s)液液的制的制备备 1、成纤聚合物的溶解、成纤聚合物的溶解 溶解机理：先溶胀，后溶解。溶解机理：先溶胀，后溶解。溶剂的要求：良好溶剂的要求：良好(lingho)的溶解性的溶解性 适宜的沸点适宜的沸点 足够的稳定性足够的稳定性 安全安全 通常，用于湿法纺丝的纺丝溶液通常，用于

25、湿法纺丝的纺丝溶液(rngy)浓度为浓度为1225，用，用于干法纺丝的纺丝溶液于干法纺丝的纺丝溶液(rngy)浓度则高一些，一般在浓度则高一些，一般在2535之之间。间。第22页/共39页第二十二页，共40页。8.2、纺丝纺丝(fn s)液的液的制制备备 2、纺丝溶液、纺丝溶液(rngy)的混合、过滤和脱泡的混合、过滤和脱泡 第23页/共39页第二十三页，共40页。 无论是什么方法的纺丝，纺丝细流的形成(xngchng)都是纺丝原液经过计量泵，以一定的速度和压力被泵送到纺丝头的小孔中（喷丝板），在小孔中流动并挤出形成(xngchng)纤维细流，然后再冷却固化定型。 关键：成型和冷却定型。8.3

26、、合成、合成纤维纤维(hchngxinwi)成型原理成型原理 第24页/共39页第二十四页，共40页。 纺丝细流是纺丝原液在喷丝孔中形成的。纺丝细流是纺丝原液在喷丝孔中形成的。 喷丝头，也称为纺丝头，是纤维纺丝的精密机件。喷丝头，也称为纺丝头，是纤维纺丝的精密机件。 一般的喷丝孔的长径比一般的喷丝孔的长径比1.3，且为圆形，孔径很小，剪切很高。，且为圆形，孔径很小，剪切很高。 纺丝原液在喷丝孔中的流动与前述的聚合物流体纺丝原液在喷丝孔中的流动与前述的聚合物流体(lit)在圆管在圆管中的流动是一样的。中的流动是一样的。纺丝细流的形成纺丝细流的形成8.3、合成、合成纤维纤维成型成型(chngxng

27、)原理原理 第25页/共39页第二十五页，共40页。 喷丝头的形状一般为帽子形、圆板形或瓦楞形，面上有喷丝头的形状一般为帽子形、圆板形或瓦楞形，面上有许多许多(xdu)大小一致的孔眼。大小一致的孔眼。 喷丝头、分配板和过滤材料等合在一起组成喷丝头组件。喷丝头、分配板和过滤材料等合在一起组成喷丝头组件。 分配板把溶液或熔体均匀地分散到许多分配板把溶液或熔体均匀地分散到许多(xdu)细小的孔细小的孔中。中。 滤料用来过滤渣滓。滤料用来过滤渣滓。 组件中以喷丝头最为重要，直接影响成品丝的质量。组件中以喷丝头最为重要，直接影响成品丝的质量。8.3、合成、合成纤维纤维(hchngxinwi)成成型原理型

28、原理 第26页/共39页第二十六页，共40页。 根据根据(gnj)纺丝方法的不同喷丝头分为熔纺、湿纺和干纺三种。纺丝方法的不同喷丝头分为熔纺、湿纺和干纺三种。 熔纺喷丝头一般为圆板形，故又称喷丝板，也有长方形的。熔纺喷丝头一般为圆板形，故又称喷丝板，也有长方形的。 圆形喷丝板用耐高温的不锈钢制成，结构简单，制造方便。供熔纺圆形喷丝板用耐高温的不锈钢制成，结构简单，制造方便。供熔纺用的喷丝板上孔径，与纤维品种和纺丝条件有关，一般直径为用的喷丝板上孔径，与纤维品种和纺丝条件有关，一般直径为0.20.5mm。 纺长丝孔数一般为几十孔，棕丝一个孔，纺短纤维孔数一般多达纺长丝孔数一般为几十孔，棕丝一个孔

29、，纺短纤维孔数一般多达4002000。8.3、合成、合成纤维纤维(hchngxinwi)成成型原理型原理 第27页/共39页第二十七页，共40页。 湿法喷丝头主要为帽子形、又称喷丝帽，也有圆盘形湿法喷丝头主要为帽子形、又称喷丝帽，也有圆盘形和板形（瓦楞形），用耐腐蚀性强的金铂合金或钛、铌、和板形（瓦楞形），用耐腐蚀性强的金铂合金或钛、铌、钽、不锈钢等金属制成。钽、不锈钢等金属制成。 纺制长丝纺制长丝(chn s)时采用孔数较少的喷丝帽；时采用孔数较少的喷丝帽； 纺短纤维时则需采用大面积多孔喷丝头，孔数可达纺短纤维时则需采用大面积多孔喷丝头，孔数可达215万之多；由于孔数甚多，可以采用组合形式分

30、成若干个万之多；由于孔数甚多，可以采用组合形式分成若干个喷丝头，配在同一块不锈钢底板上。喷丝头，配在同一块不锈钢底板上。 湿纺喷丝头的孔径比熔纺喷丝板的孔径小，孔径一般为湿纺喷丝头的孔径比熔纺喷丝板的孔径小，孔径一般为0.050.1mm。8.3、合成、合成纤维纤维(hchngxinwi)成成型原理型原理 第28页/共39页第二十八页，共40页。 常用常用(chn yn)的干纺喷丝头（板）有帽形和圆形两种，孔径为的干纺喷丝头（板）有帽形和圆形两种，孔径为0.070.16mm，孔数为，孔数为3001200，由不锈钢或特种合金钢制成。，由不锈钢或特种合金钢制成。8.3、合成、合成纤维纤维(hchng

31、xinwi)成成型原理型原理 第29页/共39页第二十九页，共40页。纺丝细流主要经历以下几个纺丝细流主要经历以下几个(j )阶段：阶段： 、入口段：、入口段： 喷丝孔入口区的几何喷丝孔入口区的几何(j h)结构结构对聚合物的流动特性，特别是弹性对聚合物的流动特性，特别是弹性表现影响比较大。表现影响比较大。 分为平板形入口区（入口角度分为平板形入口区（入口角度180，能量效应比较大）和锥形，能量效应比较大）和锥形入口区（可以减少入口效应）入口区（可以减少入口效应）纺丝细流的形成原理纺丝细流的形成原理8.3、合成、合成纤维纤维成型成型(chngxng)原理原理 第30页/共39页第三十页，共40

32、页。纺丝细流的形成原理纺丝细流的形成原理8.3、合成、合成纤维纤维成型成型(chngxng)原理原理 第31页/共39页第三十一页，共40页。 纺丝细流的冷却固化过程是指细流在降温或脱除溶剂后细纺丝细流的冷却固化过程是指细流在降温或脱除溶剂后细流的形状固定阶段流的形状固定阶段(jidun)。 这一个过程同时还受到一定的拉伸，其外形及形态发生变这一个过程同时还受到一定的拉伸，其外形及形态发生变化，此时的纤维称为初生纤维化，此时的纤维称为初生纤维(具有一定的初步结构和性能具有一定的初步结构和性能) 纺丝（熔体纺丝和溶液纺丝）过程中，细流冷却固化的本质纺丝（熔体纺丝和溶液纺丝）过程中，细流冷却固化的

33、本质就是传热和传质过程。就是传热和传质过程。纺丝细流的冷却及固化过程纺丝细流的冷却及固化过程8.3、合成、合成纤维纤维成型成型(chngxng)原理原理 第32页/共39页第三十二页，共40页。熔法纺丝：熔体熔法纺丝：熔体(rn t)(rn t)细流与周围介质的热交换而冷却细流与周围介质的热交换而冷却固化形成初生纤维，主要是传热过程。固化形成初生纤维，主要是传热过程。湿法纺丝：主要通过双扩散，把非挥发性的溶剂带走，主要湿法纺丝：主要通过双扩散，把非挥发性的溶剂带走，主要发生传质过程，使细流成为初生纤维。发生传质过程，使细流成为初生纤维。干法纺丝：利用加热的介质把挥发性溶剂带走，而使细流固干法纺

34、丝：利用加热的介质把挥发性溶剂带走，而使细流固化，传热和传质过程使细流成为初生纤维。化，传热和传质过程使细流成为初生纤维。纺丝细流的冷却及固化过程纺丝细流的冷却及固化过程8.3、合成、合成纤维纤维(hchngxinwi)成型原理成型原理 第33页/共39页第三十三页，共40页。1、传热、传热(chun r)过过程程纺丝细流与周围介质的热交换，主要纺丝线上的速度和应纺丝细流与周围介质的热交换，主要纺丝线上的速度和应力分布，以及分子的取向力分布，以及分子的取向(q xin)和结晶。和结晶。纺丝细流的冷却及固化过程纺丝细流的冷却及固化过程8.3、合成、合成纤维纤维成型成型(chngxng)原理原理

35、第34页/共39页第三十四页，共40页。2、传质、传质(chun zh)过程过程 传质过程主要是针对溶液纺丝（湿法纺丝和干法传质过程主要是针对溶液纺丝（湿法纺丝和干法(n f)纺纺丝），主要是细流固化时去除溶剂的过程。丝），主要是细流固化时去除溶剂的过程。 传质过程中主要考虑浓度传质过程中主要考虑浓度(nngd)的变化，但是传质过程伴随传的变化，但是传质过程伴随传热过程，所以更加复杂。热过程，所以更加复杂。纺丝细流的冷却及固化过程纺丝细流的冷却及固化过程8.3、合成、合成纤维纤维成型原理成型原理 第35页/共39页第三十五页，共40页。1、纺丝过程、纺丝过程(guchng)中的中的拉伸作用拉伸

36、作用 拉伸作用拉伸作用(zuyng)的产生是由于卷绕速度大于喷丝速的产生是由于卷绕速度大于喷丝速度。度。纤维纺丝过程中纤维的力学行为纤维纺丝过程中纤维的力学行为12vvIk8.3、合成、合成纤维纤维成型原理成型原理 第36页/共39页第三十六页，共40页。2、纺丝过程、纺丝过程(guchng)中的中的受力分析受力分析 纺丝过程，实际上是纤维纺丝过程，实际上是纤维(xinwi)在周围介质场中产生在周围介质场中产生力学变形的过程。力学变形的过程。 纤维纤维(xinwi)拉伸变形，是各种外力作用于液体细流和拉伸变形，是各种外力作用于液体细流和初生纤维初生纤维(xinwi)的结果。纤维的结果。纤维(x

37、inwi)结构和性能的好坏，结构和性能的好坏，主要决定于受力的情况。主要决定于受力的情况。 在纺丝中，聚合物熔体从喷丝孔挤出后，立即受到卷绕在纺丝中，聚合物熔体从喷丝孔挤出后，立即受到卷绕力的轴向拉伸作用，而丝条在运行过程将要克服各种阻力而力的轴向拉伸作用，而丝条在运行过程将要克服各种阻力而被拉长拉细，要想成型稳定，所有作用在丝条上的力应该处被拉长拉细，要想成型稳定，所有作用在丝条上的力应该处于平衡状态。于平衡状态。纤维纺丝过程中纤维的力学行为纤维纺丝过程中纤维的力学行为8.3、合成、合成纤维纤维(hchngxinwi)成型原理成型原理 第37页/共39页第三十七页，共40页。单轴拉伸单轴拉伸

38、(l shn)力平衡方力平衡方程式程式:Ft ：丝线上受到的拉力Fg ：丝线上的重力FR ：丝线内分子链的流变阻力Fs ：丝线本身(bnshn)的表面张力Ff ：丝线同周围介质的摩擦力Fin :使丝线产生加速度的惯性力infSRgtFFFFFF纤维纺丝过程中纤维的力学行为纤维纺丝过程中纤维的力学行为8.3、合成、合成纤维纤维(hchngxinwi)成型成型原理原理 第38页/共39页第三十八页，共40页。谢谢您的观看(gunkn)！第39页/共39页第三十九页，共40页。NoImage内容(nirng)总结8.5。植物纤维的主要化学成分是纤维素，故也称纤维素纤维。动物纤维的主要化学成分是蛋白质，故也称蛋白质纤维。2、聚合物分子之间有适当的相互作用(zuyng)力，或具有一定规律性的化学结构和空间结构。溶解机理：先溶胀，后溶解。喷丝孔入口区的几何结构对聚合物的流动特性，特别是弹性表现影响比较大。拉伸作用(zuyng)的产生是由于卷绕速度大于喷丝速度。谢谢您的观看第四十页，共40页。