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合成纤维的生产方法

2019-08-06 12:13

合成纤维因具有强度高,耐磨、耐酸、耐碱、耐高温、质轻、保暖、电绝缘性好及不怕霉蛀等特点,在国民经济的各个领域得到了广泛的应用。合成纤维在民用上,既可以纯纺, 也可以与天然纤维或人造纤维混纺、交织。 用它做衣料比棉、毛和人造纤维都结实耐穿;用它做被服,冬装又轻又暖。锦纶的耐磨性优异,有某些天然纤维的特色,如腈纶与羊毛相似,俗称人造羊毛;维纶的吸水性能与棉花相似;锦纶经特种加工,制品与蚕丝相似等。在工业上,合成纤维常用做轮胎帘子线、渔网、绳索、运输带、工业用织物(帆布、滤布等)、隔音、隔热、电气绝缘材料等。在医学上,合成纤维常用作医疗用布、外科缝合线、止血棉、人造器官等。 在国防建设上, 合成纤维可用于降落伞、军服、军被, 一些特种合成纤维还用于原子能工业的特殊防护材料、飞机、火箭等地结构材料。   生产合成纤维的基本原料源于石油。炼油厂的重整装置和烃类裂解制乙烯时副产的苯、二甲苯、丙烯,经过加工后制成合成纤维所需原料(通称为单体)。以石油为原料制取合成纤维的途径可表示如下:还有一些特种合成纤维不使用石化产品作原料,但它们产量少,不在日常生活中使用。   合成纤维的生产方法 合成纤维的制取工艺包括单体制备和聚合、纺丝和后加工三个基本环节。     1.单体制备与聚合 利用石油、天然气、煤和石灰石等为原料,经分馏、裂化和分离得到有机低分子化合物,如苯、乙烯、丙烯、苯酚等作为单体,在一定温度、压力和催化剂作用下,聚合而成的高聚物,即为合成纤维的材料,又称成纤高聚物。合成纤维的生产首先是将单体经聚合反应制成成纤高聚物,这些聚合反应原理、生产过程及设备与合成树脂、合成橡胶的生产大同小异,不同的是合成纤维要经过纺丝及后加工,才能成为合格的纺织纤维。     将成纤高聚物的熔体或浓溶液, 用纺丝泵(或称计量泵)连续、定量而均匀地从喷丝头(或喷丝板)的毛细孔中挤出,而成为液态细流,再在空气、水或特定的凝固溶中固化成为初生纤维的过程称作 纤维成形 , 或称 纺丝 ,这是合成纤维生产过程中的主要工序。合成纤维的纺丝方法主要有两大类:熔融纺丝法和溶液纺丝法。 熔融纺丝是将高聚物加热熔融成熔体,然后由喷丝头喷出熔体细流,再冷凝而成纤维的方法。熔融纺丝速度高,高速纺丝时每分钟可达几千米。这种方法适用于那些能熔化、易流动而不易分解的高聚物,如涤纶、丙纶、锦纶等。 溶液纺丝又分为湿法纺丝和干法纺丝两种。 湿法纺丝是将高聚物在溶剂中配成纺丝溶液,经喷丝头喷出细流,在液态凝固介质中凝固形成纤维。干法纺丝中,凝固介质为气相介质,经喷丝形成的细流因溶剂受热蒸发,而使高聚物凝结成纤维。溶液纺丝速度低,一般每分钟几十米。溶液纺丝适用于不耐热、不易熔化但能溶于专门配制的溶剂中的高聚物,如腈纶、维纶。     3.后加工 纺丝成形后得到的初生纤维其结构还不完善,物理机械性能较差,如强度低、尺寸稳定性差,还不能直接用于纺织加工,必须经过一系列的后加工。后加工随合成纤维品种、纺丝方法和产品要求而异。 按纺织工业要求,合成纤维分长丝和短纤维两种型式。所谓长丝,是长度为千米以上的丝,长丝卷绕成团。短纤维是几厘米至十几厘米的短纤维。  短纤维后处理过程主要为:初生纤维―集束―拉伸―热定型―卷曲―切断―打包―成品短纤维。  长丝后处理过程主要为:初生纤维―拉伸―加捻―复捻―水洗干燥―热定型―络丝―分级―包装―成品长丝。 从上述可以看出,初生纤维的后处理主要有拉伸、热定型、卷曲和假捻。  拉伸可改变初生纤维的内部结构,提高断裂强度和耐磨性,减少产品的伸长率。热定型可调节纺丝过程带来的高聚物内部分子间作用力,提高纤维的稳定性和其他物理-机械性能、染色性能。卷曲是改善合成纤维的加工性(羊毛和棉花纤维都是卷曲的),克服合成纤维表面光滑平直的不足。假捻是改进纺织品的风格,使其膨松并增加弹性。
 

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