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聚酰胺短纖維相關知識
- 2021-09-01-

聚酰胺短纖維相關知識

  用主鏈上含有酰胺鍵的高分子聚合物紡制的合成纖維。包括脂肪族聚酰胺纖維、含有脂肪環的脂環族聚酰胺纖維、含芳香環的脂肪族聚酰胺纖維。主要品種是脂肪族聚酰胺纖維, 它分為兩大類: 一類是由ω-氨基酸或內酰胺聚合而得的高聚物, 大分子通式為NH(CH2)xCOn。根據單元結構中碳原子的數目來命名,例如通式中 x=5,命名時將 x+1稱聚酰胺 6。另一類是由二元胺和二元酸縮聚而得的高聚物,大分子通式為[NH(CH2)xNHCO(CH2)yCO]n。 按照二元胺 (x)和二元酸(y+2)中的碳原子數命名,例如通式中x=6,y=4稱為聚酰胺66。由聚酰胺66和聚酰胺 6紡制的纖維是脂肪族聚酰胺纖維中的主要品種。

  1935年美國化學家W.H.卡羅瑟斯用己二胺、己二酸合成聚酰胺66,兩年后又發明用熔融法制造聚酰胺66纖維的技術,產品稱做尼龍(Nylon)或尼龍66。1938年德國的P.施拉克發明聚酰胺 6制造技術,1941年工業化生產。聚酰胺6纖維在中國稱做“錦綸”,英美稱尼龍6,德國稱貝綸(Perlon),蘇聯稱卡普綸(Капрон),日本稱阿米綸(Amilan)。繼聚酰胺6纖維工業化生產不久,聚酰胺4、聚酰胺7、聚酰胺9、聚酰胺11、聚酰胺610、聚酰胺1010等也相繼問世。

  性質和用途 聚酰胺纖維的主要品種是尼龍66和尼龍6。尼龍66熔點255~260℃,軟化點約220℃,尼龍 6熔點215~220℃,軟化點約180℃。兩者的比重相同(1.14),許多其他性質也都類似,如強度高,回彈性好,耐磨性在紡織纖維中最高,耐多次變形性和耐疲勞性接近于滌綸(見聚酯纖維),高于其他化學纖維,有良好的吸濕性,可以用酸性染料和其他染料直接染色。 尼龍66和尼龍6的主要缺點是耐光和耐熱性能較差,初始模量較低。尼龍66 的耐熱性和初始模量高于尼龍6。在聚合物中添加耐光劑和熱穩定劑可以改善耐光和耐熱性能。聚酰胺纖維的用途很廣,長絲可制做襪子、內衣、襯衣、運動衫、滑雪衫、雨衣等;短纖維可與棉、毛和粘膠纖維混紡,使混紡織物具有良好的耐磨性和強度。還可以用作尼龍搭扣帶、地毯、裝飾布等;在工業上主要用于制造簾子布、傳送帶、漁網、纜繩、篷帆等。

  聚酰胺 6和聚酰胺66的制造工藝不盡相同。

 ?、倬埘0?:工業上以環狀分子己內酰胺為原料,在活化劑和分子量穩定劑的作用下開環、聚合而得線形高分子聚己內酰胺。以堿為活化劑時,能在幾分鐘內快速聚合。缺點是分子量較難控制,熔融紡絲時的粘度變化較大。工業上一般以水為活化劑進行開環聚合,稱做水解聚合。己內酰胺的聚合反應是可逆平衡反應,聚合后聚合物中仍含有8~10%的單體和低聚物,紡絲時單體能氧化而產生氣泡,影響纖維質量。聚酰胺6可采用連續聚合切片紡絲工藝和連續聚合直接紡絲工藝制得纖維。將己內酰胺、水、分子量穩定劑(己二酸或醋酸等)和消光劑(TiO2)等加入熔融鍋內,待熔融后送往連續聚合管。從聚合管出來的聚合體傾入注帶槽制成帶條再送往切片機切片,然后用熱水萃洗,除去殘留的單體,經過干燥后送去紡絲。長絲和簾子線纖維的生產大都采用這一工藝。連續聚合直接紡絲工藝是將連續聚合管出來的聚合體直接經紡絲機紡絲,然后經拉伸、水洗、卷曲、切斷成短纖維,或用此法生產鬃絲。也可以將聚合管出來的聚合物熔體連續地送往真空容器,利用閃蒸法脫除單體后直接紡絲;或先使己內酰胺聚合,達到2.5左右的相對粘度,將熔體進行真空閃蒸以除去單體,經后聚合器進一步聚合后送往紡絲。簾子線纖維生產也可采用這種工藝。聚酰胺纖維生產所采用的主要聚合設備是連續聚合管,又稱VK管。連續聚合管一般由3~5節直管組成,長徑比通常在20以下,以利于排水和保證一定的傳熱面積。管內裝有擋板,有平板形、傾斜形、圓弧形、錐形、螺旋形等多種形式,作用是使管內物料均勻流動,縮小管壁和中心處物料在管內停留時間的差異。

  由紡絲(見熔體紡絲)得到的初生纖維必須經過拉伸。民用長絲一般在室溫下拉伸3~5倍;工業用長絲采用二級拉伸,即第一級室溫下冷拉伸和第二級熱拉伸。生產供簾子線用的強力纖維采用第一級熱盤、第二級熱板的二級熱拉伸,拉伸倍數在5倍以上。生產短纖維時需將紡絲所得的絲條匯集成束再進行拉伸,拉伸后的纖維經卷曲、切斷、淋洗等后處理即為成品。

 ?、诰埘0?6:用己二胺和己二酸為原料,先將己二胺和己二酸制成己二酰己二胺(簡稱66鹽),再以66鹽為中間體進行縮聚。66鹽中的己二胺在反應中容易揮發,所以聚合時先在高壓(約18個大氣壓)下預縮聚,再在常壓或真空下進行后縮聚。聚合方式有間歇式和連續式兩種。間歇式所用的主要設備為高壓釜,優點是設備簡單、產品更換比較靈活,適合于多品種和小批量生產,但生產效率低。一般多采用連續縮聚工藝,將濃度為60~70%的66鹽水溶液在混合器內與分子量穩定劑(醋酸或己二酸)和消光劑(二氧化鈦)等混合,通過預縮聚器使66鹽轉化為低聚物。然后進入閃蒸器,使水分蒸發,再進入后縮聚釜。它是一個薄膜反應器,附有螺旋攪拌器。物料在后縮聚釜內進一步排除水分,粘度控制在800~1000泊之間。聚合物經鑄帶、切片、紡絲或直接紡絲,而后進行后加工(見化學纖維后加工)。

  聚酰胺纖維除聚酰胺6和聚酰胺66外,還有奎阿納尼龍 6T等??⒓{(Qiana)是美國杜邦公司生產的商品名,由雙一對氨基環己基甲烷和二羧酸縮聚,經熔融紡絲制得的纖維,屬于含脂肪環的聚酰胺纖維。纖維的強度、伸長和吸濕性較尼龍6、尼龍66稍低,但楊氏模量高,彈性、耐光性好,比重小,覆蓋能力強,光澤良好,有類絲纖維之稱??⒓{纖維的抗折皺性、尺寸穩定性、染色性能和洗可穿性能都很好。尼龍-6T是含芳香環的脂肪族聚酰胺纖維。由己二胺和對苯二甲酸縮聚后得到的聚合物溶于冷濃硫酸中制成紡絲液,經濕法紡絲制成纖維。這種纖維的熔點高(370℃),強度、延伸度以及吸濕性類似尼龍66,尺寸穩定性良好,不易折皺。尼龍6T纖維的耐熱性優于尼龍66,在220℃溫度下5小時強度仍保持原始強度的60%。尼龍-6T纖維因有這些特性而在民用和工業方面受到人們的重視。


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