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总 论

总 论. 一、高分子材料及其产品分类（重点） 高分子材料的分类 化学纤维 塑料 橡胶 二、高分子材料工业的发展（自学） 三、高分子材料品质表征 四、高分子材料加工过程及方法概述. 纺织纤维分类. 塑料分类. 橡胶分类. 高分子材料品质表征. 纤维　 （ 1 ）物理性能指标 （ 2 ）机械（力学）性能指标 （ 3 ）稳定性能指标 （ 4 ）加工性能指标 （ 5 ）其他. 塑料 （ 1 ）物理性能指标 （ 2 ）机械性能指标 （ 3 ）稳定性能指标 橡胶 （ 1 ）物理性能指标 （ 2 ）生胶加工性能 （ 3 ）硫化胶的机械性能指标

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Presentation Transcript

  1. 总 论 一、高分子材料及其产品分类（重点） 高分子材料的分类 化学纤维 塑料 橡胶 二、高分子材料工业的发展（自学） 三、高分子材料品质表征 四、高分子材料加工过程及方法概述

  2. 纺织纤维分类

  3. 塑料分类

  4. 橡胶分类

  5. 高分子材料品质表征 • 纤维　 （1）物理性能指标 （2）机械（力学）性能指标 （3）稳定性能指标 （4）加工性能指标 （5）其他

  6. 塑料 （1）物理性能指标 （2）机械性能指标 （3）稳定性能指标 • 橡胶 （1）物理性能指标 （2）生胶加工性能 （3）硫化胶的机械性能指标 （4）稳定性能指标

  7. 高分子材料加工过程及方法 • 化学纤维的加工

  8. 塑料成型加工

  9. 塑料加工

  10. 橡胶加工

  11. 上篇 化学纤维成型加工 涤纶、锦纶、丙纶、腈纶、高技术纤维

  12. 教学内容 总 论 合成纤维概况 第一章 聚酯纤维（涤纶） 第二章 聚酰胺纤维（锦纶） 第三章 聚丙烯纤维（丙纶） 第四章 聚丙烯腈纤维（腈纶） 第八章 高技术纤维

  13. 合成纤维的概况 一、 成纤高分子物条件 二、 纺丝方法 三、常用合成纤维 四、特种纤维

  14. 合成纤维是指以简单化合物为原料,通过聚合或缩聚反应制成成纤高分子物，再通过纺丝和后处理加工制成纤维。合成纤维是指以简单化合物为原料,通过聚合或缩聚反应制成成纤高分子物，再通过纺丝和后处理加工制成纤维。 • 一、 成纤高分子物条件 • 具备一定的分子量 • 具备一定的分子结构(线形或支化度很低) • 超分子结构具有取向并部分结晶 • 具有一定的耐热性 • 具有一定的机械物理性能 • 具有一定的化学稳定性 • 具有一定的染色性

  15. 合成纤维的优缺点 • 优点：强度高、弹性好、耐穿耐用、光泽好、化学稳定性强、耐霉腐、耐虫蛀 • 缺点：吸湿性差、耐热性差、导电性差、防污性差、易起毛起球、不易染色、腊状手感

  16. 纺丝方法 合成纤维的纺丝方法，目前大致可分为以下三种： 新方法：复合纺丝法、拉裂法、切割法等。

  17. 1．熔融纺丝法 • 纺丝液是熔体，纺出的丝在空气中固化。 • 熔融纺丝的纺丝速度高，目前一般的纺丝速度为1000~2000m/min，采用高速纺丝时，可达3000 ~6000m/min 或更高。 • 熔融纺丝加工成本低，但喷丝板孔数少，丝的截面多为圆形。 • 涤纶、锦纶、丙纶等均采用此法

  18. 熔融纺丝工艺流程

  19. 纺丝

  20. 溶液纺丝法的纺丝液是溶解的高聚物溶液，纺出的丝的固化方式分为湿法与干法两种。溶液纺丝法的纺丝液是溶解的高聚物溶液，纺出的丝的固化方式分为湿法与干法两种。 2．湿法纺丝 • 湿法纺丝纺出的丝在溶液中固化 • 这种方法纺丝速度低，一般速度为18~380m/min。 • 湿法纺丝加工成本高且对环境污染较严重，纺出丝的截面多为非圆形，有皮芯结构。 • 腈纶、维纶、氯纶、粘胶纤维多采用此法。

  21. 湿法纺丝工艺流程

  22. 3．干法纺丝 • 干法纺丝纺出的丝在空气中固化 • 这种方法目前一般的纺丝速度为200~500m/min，高者可达1000~1500m/min。 • 干法纺丝溶剂挥发易污染环境，成本高，但丝的质量好， • 此法多用于制作长丝。

  23. 干法纺丝工艺流程

  24. 干法纺丝

  25. 常用合成纤维 • 按纤维结构分为： • 涤纶、腈纶、锦纶、芳纶、维纶、氨纶、丙纶 • 按纤维长短分为： • a.棉型 • 短纤维：b.毛型 • c.中长纤维（仿毛、仿麻） • 长丝：a.单丝 →加工→弹力丝：高弹丝 • b.复丝 低弹丝

  26. 特种纤维 1、复合纤维 两种或两种以上成纤高分子物的熔体分别输入同一喷丝头，在喷丝头的适当部位相遇后，从同一喷丝孔中喷出，成为两组份或多组份粘并的一根纤维。 并列型 皮芯型 海岛型 桔瓣型 复合纤维的特点： 具有三维空间的立体卷曲，高膨松性、延伸性和覆盖能力。

  27. 特种纤维（续） 2、异形纤维： 在合成纤维成形过程中采用非圆形孔眼的喷丝板，制成的非圆形截面或中空的纤维。可改善手感、回弹性、抗起球性及光泽等。主要有三角形、四角形、五角形、扁平形、中空形等。

  28. 4、改性纤维： 近来，为了改善化学纤维容易起静电、起毛起球等缺点，为了改进染色性能和提高熔点等，已出现了抗静电纤维、低温可染涤纶、阳离子可染涤纶、变性涤纶等改性纤维。 特种纤维 3、超细纤维： 单丝纤度< 0.1旦 特点：手感柔软、细腻，柔韧性好，光泽柔和，高清洁能力，高吸水和吸油性，…

  29. 第一章 聚酯纤维（涤纶） 第一节 聚酯纤维的原料 第二节 聚酯切片的干燥 第三节 聚酯纤维的纺丝 第四节 聚酯纤维的高速纺丝 第五节 聚酯纤维的后加工 第六节 聚酯纤维的性质和用途 第七节 改性聚酯纤维

  30. 概述 1、聚酯纤维的分子结构： 聚酯通常指以二元酸和二元醇缩聚而提的高分子物，其基本链节之间以酯键联结而得名。 2、聚酯的品种： PTT、PBT、PET等等，其中以聚对苯二甲酸乙二酯（PET）纤维为主，其分子量一般控制在18000～25000左右。

  31. 生产简介 1、主要原料：对苯二甲酸和乙二醇 2、合成方法： • 酯交换法：将对苯二甲酸和乙二醇在催化剂作用下进行酯交换，然后再经缩聚生成聚对苯二甲酸乙二酯。已逐渐被淘汰。 • 直接酯化法：将对苯二甲酸和乙二醇进行直接酯化生成聚对苯二甲酸乙二酯。目前使用广泛。 3、纺丝方法：熔融纺丝法 • 连续法：聚对苯二甲酸乙二酯熔体 → 纺丝 • 间歇法：a.聚对苯二甲酸乙二酯熔体 →铸带 → 切片 b.切片→ 干燥 →纺丝

  32. 第一节 聚酯纤维原料 一、聚对苯二甲酸乙二酯的制备 （一）BHET的制备 1、酯交换法

  33. （1） 间歇法酯交换法 • 原料：DMT:EG=1：2.3~2.5 • 催化剂：0.05%金属醋酸盐 • 反应过程： a 甲醇相阶段： 温度（180-200 ℃），时间（约4hr） b 乙二醇相阶段： 催化剂（0.03-0.04% Sb2O3），稳定剂（0.015-0.03%亚磷酸三苯酯），温度（230-240℃），时间（约1.5hr）

  34. 反应釜示意图

  35. （2）直接法酯交换

  36. （二）PET的生产 1、缩聚反应平衡 通式

  37. 间歇法缩聚 缩聚釜内分两段进行： • 低真空缩聚： 余压5.3kPa,温度250-260℃ • 高真空缩聚： 余压66Pa,温度270-285℃ 终点：特性粘数0.64-0.66dL/g

  38. 连续法缩聚

  39. 二、PET的结构和性质 （一）分子结构 无定形PET密度：1.335g/cm3 PET纤维密度：1.38-1.4g/cm3 （二）分子量及其分布 分子量：15000~22000 （三）流变性质 纯PET熔点：267℃ 工业用PET熔点：255~264 ℃

  40. 第二节 聚酯切片的干燥 一、切片干燥的目的 • 除去水分 • 提高切片含水均匀性 • 提高结晶度和软化点 二、干燥过程伴随的副反应 高温水解反应

  41. 三、切片干燥的工艺控制 • 温度： 预结晶温度（170 ℃以下）；干燥温度（180 ℃以下） • 时间：与设备和温度有关 • 风速：8-10m/s • 风湿度: 补充经除湿的低露点空气

  42. 第三节 聚酯纤维的纺丝 一、概述 常规纺丝：纺丝速度1000~1500m/min，UDY 中速纺丝：纺丝速度1500~3000m/min，MOY 高速纺丝：纺丝速度3000~6000m/min，FDY 超高速纺丝：纺丝速度6000~8000m/min，FOY

  43. 熔融纺丝法工艺流程

  44. 二、纺丝熔体的制备 • 螺杆挤出纺丝机

  45. 螺杆的结构特征 • 螺杆直径 • 长径比：20-27（部分28-33） • 压缩比：3-3.5 • 螺距：螺旋角 • 螺杆与套筒间隙：小于0.02D • 套筒

  46. 螺杆结构的主要参数

  47. 三、纺丝机的基本结构 （1）高聚物熔融装置（螺杆挤出机） （2）熔体的输送、分配、纺丝及保温装置 （3）丝条冷却装置 （4）丝条收集装置 （5）上油装置

  48. 纺丝箱体断面

  49. 计量泵

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