化工與健康第七講豐富多彩的纖維世界

化工與健康

第七講豐富多彩的纖維世界主講：張寶華副教授zhangbh@.c一頁(yè)，共六十四頁(yè)。根據(jù)瑞士纖維年公司(FiberYearGmbH,Switzerland)與奧地利蘭精公司合作出版的“2012年世界紡織品&非織造布調(diào)查報(bào)告”，在2011年全球纖維使用總量中，化學(xué)纖維超過(guò)5100萬(wàn)噸，天然纖維近3000萬(wàn)噸。纖維總用量創(chuàng)下8100萬(wàn)噸歷史新高，較2010年纖維用量提高1%，人均消費(fèi)量接近12公斤。在近三年，化學(xué)纖維用量穩(wěn)定增長(zhǎng)，而天然纖維用量維持基本穩(wěn)定，并開(kāi)始下降?；?duì)人類貢獻(xiàn)之

豐富多彩的纖維世界第二頁(yè)，共六十四頁(yè)。天然纖維棉花、羊毛、蠶絲、麻纖維的分類化學(xué)纖維人造纖維合成纖維按來(lái)源分類化工對(duì)人類貢獻(xiàn)之衣第三頁(yè)，共六十四頁(yè)。棉纖維麻纖維天然纖維簡(jiǎn)介包括植物纖維羊毛蠶絲動(dòng)物纖維第四頁(yè)，共六十四頁(yè)。羊毛披肩麻布純棉上衣真絲上衣第五頁(yè)，共六十四頁(yè)。棉纖維

主要成分是纖維素、水分、脂肪、蠟質(zhì)、蛋白質(zhì)、果膠及灰分等。

性質(zhì)強(qiáng)度較低，延伸率較低，但濕強(qiáng)度較高。第六頁(yè)，共六十四頁(yè)。麻纖維以苧麻纖維和亞麻纖維為主。“輕如蟬翼，薄如宣紙，平如水鏡，細(xì)如羅絹”第七頁(yè)，共六十四頁(yè)。麻纖維苧麻是中國(guó)特有的以紡織為主要用途的農(nóng)作物，是我國(guó)國(guó)寶，我國(guó)的苧麻產(chǎn)量約占全世界苧麻產(chǎn)量的90%以上，在國(guó)際上稱為“中國(guó)草”。第八頁(yè)，共六十四頁(yè)。毛纖維

以羊毛纖維為主，主要成分是蛋白質(zhì)。紡織用的羊毛是從綿羊身上剪下的，按纖維細(xì)度、長(zhǎng)度分級(jí)。羊毛一般呈圓柱形，從根部到頂梢逐漸變細(xì)，具有螺旋卷曲。好羊毛多數(shù)呈白色或奶油色。第九頁(yè)，共六十四頁(yè)。毛纖維性能

羊毛比棉輕，強(qiáng)度比棉低，但彈性好，即在小變形之后能恢復(fù)到原來(lái)形狀，故其織物挺括或不易折皺。羊毛的濕強(qiáng)低于干強(qiáng)，耐酸不耐堿，受堿破壞后強(qiáng)力下降而顏色發(fā)黃。第十頁(yè)，共六十四頁(yè)。毛纖維應(yīng)用

羊毛是寶貴的紡織原料，能制織四季衣著，所織冬季織物質(zhì)地厚實(shí)，手感柔軟，保暖性好；春秋季織物質(zhì)地豐滿，光澤柔和，挺括；夏季織物質(zhì)地薄細(xì)、滑爽。

山羊絨是開(kāi)司米山羊換毛時(shí)脫落下來(lái)的絨毛，山羊絨極細(xì)，用于生產(chǎn)高檔織物，手感柔軟，懸垂性好。第十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。蠶絲

又稱為天然絲。生絲是由兩根絲纖朊（約75%～82%）被絲膠朊（約18%～25%）粘合而成。絲膠朊能溶于熱水或弱堿性溶液。除去絲膠朊而得的絲纖朊，俗稱熟絲，白色，柔軟有光澤，強(qiáng)度高，是熱和電的不良導(dǎo)體。第十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。優(yōu)秀的品牌在真絲面料染整工藝處理中，均依賴于高科技的生產(chǎn)工藝流程，采用環(huán)保型染料，在讓人們欣賞絲綢面料獨(dú)特的色彩美感的同時(shí)，保持了絲綢面料的營(yíng)養(yǎng)性和自然性。真絲面料具有極強(qiáng)的親膚力，令人感覺(jué)舒適、透氣，而且有保健、潤(rùn)膚的功效，尤其適合過(guò)敏體質(zhì)的人群。第十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。牛仔褲的生產(chǎn)工藝視頻紡紗-織布-染色-裁剪-縫紉-水洗-烘干-打磨-成品第十四頁(yè)，共六十四頁(yè)?；瘜W(xué)纖維簡(jiǎn)介人造纖維

以天然高聚物為原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)處理與機(jī)械加工而制得的纖維。合成纖維由合成的高分子化合物加工制成的纖維?；?duì)人類貢獻(xiàn)之衣第十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。人造纖維

是以天然聚合物為原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)處理與機(jī)械加工而制得的化學(xué)纖維。

具有與天然纖維相似的性能，有良好的吸濕性，透氣性和染色性，手感柔軟，富有光澤，是一類重要的紡織材料。第十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。

簡(jiǎn)稱蛋白質(zhì)纖維，是用動(dòng)物或植物蛋白質(zhì)為原料制成。再生蛋白質(zhì)纖維主要品種酪蛋白質(zhì)纖維、大豆蛋白質(zhì)纖維、玉米蛋白質(zhì)纖維和花生蛋白質(zhì)纖維。

與羊毛相近似，染色性能很好。但一般強(qiáng)度較低，濕強(qiáng)度更差，因而應(yīng)用不廣泛。通常切斷成短纖維?？稍诿彊C(jī)上純紡或與羊毛、粘膠纖維和錦綸短纖維等混紡。第十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。(1).醋酸纖維（纖維素乙酸酯），不易著火，用于制膠片、香煙過(guò)濾嘴材料和服裝(2).

黏膠纖維（NaOH、CS2處理后所得，其中的長(zhǎng)纖維稱人造絲，短纖維稱人造棉）（粘膠特別是粘膠長(zhǎng)絲是我國(guó)化纖產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的重要品種。

）纖維素纖維第十八頁(yè)，共六十四頁(yè)。（C6H7O2）OHOHOHn3nCH3COOOCCH3濃硫酸3nH2O＋＋纖維素三醋酸酯（一酯、二酯和三酯）醋酯纖維第十九頁(yè)，共六十四頁(yè)。醋酯纖維

長(zhǎng)絲光澤優(yōu)雅，手感柔軟，酷似真絲，制作織物，用于衣服及室內(nèi)裝飾，也可用于香煙濾嘴材料。短纖維用于與棉、毛或合成纖維混紡，但濕態(tài)強(qiáng)度低。而中空纖維具有透析功能，可用于醫(yī)療化工凈化與分離等。第二十頁(yè)，共六十四頁(yè)。醋酯纖維醋酯纖維的性能與再生纖維素纖維有所不同，具有合成纖維的某些特征，因而被稱為半合成纖維，織物易洗易干，不霉不蛀。醋酯纖維的彈性優(yōu)于粘膠纖維，目前它是世界上第二大纖維素纖維；它的優(yōu)點(diǎn)是紡絲過(guò)程中的有害溶液可以回收，因而對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染，所以發(fā)展速度很快。第二十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。是人造纖維的主要品種，1905年工業(yè)化生產(chǎn)原料豐富，性能優(yōu)良，特別是吸濕性和透氣性好。粘膠長(zhǎng)絲——習(xí)稱人造絲，直接供給絲織廠或針織廠使用粘膠短纖維——棉型30-40mm、毛型75-150mm和中長(zhǎng)型51-75mm富強(qiáng)纖維——高濕模量的粘膠纖維（采用優(yōu)質(zhì)原料和稀溶液和低的紡絲速度得到，性能提高）粘膠纖維還可制成有光、半光和消光三種。目前，我國(guó)90%的纖維素纖維產(chǎn)品仍然采用該法生產(chǎn)。粘膠纖維第二十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。原料含天然纖維素、但不能直接紡紗的物質(zhì)（木材、棉短絨，蘆葦，甘蔗渣等植物，新品種有：Modal，Lycell(Tencel)，竹子纖維）經(jīng)蒸煮、漂白等提純過(guò)程制成漿粕。由漿粕制成粘膠纖維：生產(chǎn)過(guò)程（以濕法紡絲制成）：粘膠纖維第二十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。粘膠纖維生產(chǎn)過(guò)程說(shuō)明粘膠紡絲液的制備：堿浸漬：將漿粕+濃堿作用制成堿纖維素化學(xué)反應(yīng)：CellOH+NaOH→CellONa+H2O變化：纖維素→堿纖維素黃化：將堿纖維素與二硫化碳作用生成纖維素黃酸酯。反應(yīng)如下：化學(xué)反應(yīng)：CellONa+CS2→CellOCS2Na+H2O變化：堿纖維素轉(zhuǎn)變成纖維素磺酸酯，黃色，可溶解堿溶解：成粘膠溶液纖維素黃酸酯溶解于稀堿液中，再經(jīng)過(guò)濾、脫泡等過(guò)程制成符合紡絲要求的粘膠紡絲液。第二十四頁(yè)，共六十四頁(yè)。粘膠纖維生產(chǎn)過(guò)程說(shuō)明紡絲成形：經(jīng)紡絲孔擠壓出來(lái)的粘膠細(xì)流，進(jìn)入含酸的凝固浴，纖維素黃酸酯分解，纖維素再生，成為粘膠長(zhǎng)絲。反應(yīng)如下：化學(xué)反應(yīng)：CellOCS2-+H+→CellOH+CS2后處理：水洗、脫硫、漂白、上油及烘干等。短纖維是將成形后的纖維束切斷后再進(jìn)行上述處理。第二十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。

粘膠短纖維生產(chǎn)線第二十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。粘膠纖維長(zhǎng)絲稱人造絲，可織成各種平滑柔軟的絲織品，如人造絲綢。短纖維俗稱人造毛，是毛紡廠不可缺少的原料。棉型粘膠短纖維俗稱人造棉，可以織成各種色彩絢麗的人造棉布，適用于做內(nèi)衣、外衣以及各種裝飾織物。粘膠人造絲的最大的特點(diǎn)是纖維光澤亮麗，因而最能體現(xiàn)絲綢的漂亮感，它的手感也十分柔軟，吸水性能極好，穿著十分舒適，價(jià)格也遠(yuǎn)比桑蠶絲低，它在絲綢行業(yè)中被廣泛采用，人造絲及其交織品占我國(guó)絲綢行業(yè)產(chǎn)量的一半以上。第二十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。粘膠纖維粘膠人造絲和桑蠶絲等強(qiáng)力較好的纖維交織可以獲得比較滿意的效果，特別是在提花產(chǎn)品中，因?yàn)樗墓鉂闪聋?，染色容易，色彩豐富，可以獲得十分理想的效果。象我國(guó)有名的織錦緞，用桑蠶絲做經(jīng)、色人造絲做緯，或全色人造絲做經(jīng)、緯，其提出的花朵五光十色，色彩艷麗，栩栩如生，其織出的“百子圖”等織錦臺(tái)毯上的眾多小孩個(gè)個(gè)生動(dòng)活潑，表情各異，色彩自然，形象逼真，被外國(guó)友人形容為“象夢(mèng)一樣神秘”。第二十八頁(yè)，共六十四頁(yè)?？楀\緞百子圖靠墊套第二十九頁(yè)，共六十四頁(yè)。新品種粘膠纖維①Lyocell(來(lái)色爾)纖維：Lyocell纖維屬于精制纖維素纖維，其生產(chǎn)專利歸荷蘭AkzoNobel公司所有，得到AkzoNobel公司短纖生產(chǎn)許可證的公司有：奧地利的蘭精（Lazing)公司和英國(guó)的考陶爾茲（Caurtaulds)公司。生產(chǎn)時(shí)的溶液可以回收，因而對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染，被稱為“環(huán)保型纖維素纖維”，而且性能更加優(yōu)越，是時(shí)裝、西裝襯衣、內(nèi)衣的理想面料。生產(chǎn)原料：針葉樹(shù)為主的木質(zhì)漿柏溶劑：N-甲基氧化嗎啉(NMMNO)，N-methylmorpholine-N-oxide第三十頁(yè)，共六十四頁(yè)。新品種粘膠纖維②

Modal(莫代爾)纖維

：Modal纖維是奧地利Lazing公司生產(chǎn)的新一代纖維素纖維，被稱為“21世紀(jì)新一代粘膠纖維”．由山毛櫸木漿粕制成。(我國(guó)的商品名稱為富強(qiáng)纖維)

Modal纖維具有棉的柔軟、絲的光澤、麻的滑爽，吸水透氣性都優(yōu)于棉，且染色性好，色澤鮮艷明亮。第三十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。新品種粘膠纖維③竹纖維：竹漿纖維：利用竹漿采用粘膠紡絲工藝制備；竹原纖維：將竹材通過(guò)處理除去木質(zhì)素等雜質(zhì)，直接提取天然竹纖維。竹纖維吸濕導(dǎo)濕性能強(qiáng)，透氣性能好，染色性能比粘膠纖維好，具有功能性。適用于高檔服裝，具有特殊功能的面料。第三十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。第七章合成纖維的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：耐穿耐用、易洗快干、抗皺免燙、防霉防蛀、挺括飄逸缺點(diǎn)：吸濕耐熱性差、導(dǎo)電防污性差、易起毛起球、不易染色、手感及舒適性差合成纖維第三十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。雪紡滌綸布滌錦皺可樂(lè)瓶環(huán)保布第三十四頁(yè)，共六十四頁(yè)。1938年10月27日杜邦公司正式宣布世界上第一種合成纖維誕生了，并將聚酰胺66這種合成纖維命名為尼龍(nylon)。尼龍的強(qiáng)度很高，耐污、耐腐蝕的性能也很好。因此，尼龍一問(wèn)世就受到了全世界的矚目。二戰(zhàn)期間美國(guó)陸軍收購(gòu)了全部尼龍產(chǎn)品，用以制造降落傘和百余種軍事裝備。而1940年尼龍長(zhǎng)筒女襪剛一投放市場(chǎng)就轟動(dòng)了世界，4天之內(nèi)四百萬(wàn)雙襪子一搶而空。尼龍是真正投入大規(guī)模生產(chǎn)的第一種合成纖維。在我國(guó)尼龍也被稱為錦綸，因?yàn)樵谖覈?guó)是錦州化工廠最早開(kāi)始生產(chǎn)尼龍的。1940年英國(guó)首先合成聚酯(PET)纖維--滌綸(的確良)，產(chǎn)量在20世紀(jì)居各種纖維之冠，聚丙烯腈纖維--腈綸、聚丙烯纖維--丙綸、聚乙烯醇縮甲醛纖維--維尼綸。它們的出現(xiàn)，使紡織工業(yè)大為改觀。合成纖維的發(fā)展第三十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。聚酯纖維聚酯飽和的二元酸與二元醇通過(guò)縮聚反應(yīng)制得，其基本鏈節(jié)之間以酯鍵聯(lián)結(jié)而得名。產(chǎn)量最大的聚酯纖維為PET纖維，我國(guó)稱為滌綸，熔融紡絲得到。滌綸分子結(jié)構(gòu)第三十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。滌綸的性能

聚酯纖維一般為乳白色，回潮率很低，具有易洗快干的特性。在紡織時(shí)，容易產(chǎn)生靜電，紡織品尺寸穩(wěn)定性好，使用過(guò)程中褶裥持久。耐磨性僅次于聚酰胺纖維。第三十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。滌綸的用途既可以純紡也或以與其他纖維混紡制成各種機(jī)織物和針織物。聚酯長(zhǎng)絲可用于織造薄紗女衫、帷幕窗簾等，與其他纖維混紡可制成各種棉型、毛型及中長(zhǎng)纖維紡織品。聚酯纖維在工業(yè)上可作為輪胎簾子線、制作運(yùn)輸帶、篷帆、繩索等。

第三十八頁(yè)，共六十四頁(yè)。第三十九頁(yè)，共六十四頁(yè)。輸送帶第四十頁(yè)，共六十四頁(yè)。繩索第四十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。錦綸纖維

是由飽和的二元酸與二元胺通過(guò)縮聚反應(yīng)制得的線性高分子縮聚物。第二位第四十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。聚酰胺-1010聚酰胺-6聚酰胺-66聚酰胺-11種類聚酰胺-12聚酰胺-610產(chǎn)量最大代號(hào)：前面是胺碳數(shù)第四十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。用于作衣料和輪胎簾子線具有耐磨性好、耐疲勞強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度高、抗沖擊負(fù)荷性能優(yōu)異、容易染色及與橡膠的附著力好等突出性能。酰胺基的存在，大分子形成氫鍵，使分子間作用力增大1聚酰胺的結(jié)構(gòu)、性能及用途結(jié)構(gòu)用途性能第四十四頁(yè)，共六十四頁(yè)。第四十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。腈綸纖維（聚丙烯腈纖維）是以丙烯腈為主要單體（含量大于85%）與少量其他單體共聚而得的高聚物。合成羊毛第四十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。

丙烯腈：分子中含有碳-碳雙鍵和腈基，化學(xué)性質(zhì)很活潑第二單體（彈性單體）：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醋酸乙烯酯等為，用量5%～10%，可減少聚丙烯腈分子間力，消除其脆性，從而可紡制成具有適當(dāng)彈性的合成纖維——腈綸纖維。第三單體（染色單體）：用量很少，一般低于5%，主要改進(jìn)腈綸的染色性能，是帶有酸性基團(tuán)的乙烯基單體如乙烯基苯磺酸、甲基丙烯酸、甲叉丁二酸等；或是帶有堿性基團(tuán)的乙烯基單體如2-乙烯基吡啶、2-甲基-5－乙烯基吡啶等。主要原料第四十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。性能用途

通過(guò)共聚、混合紡絲、復(fù)合紡絲等方法可以改進(jìn)聚丙烯腈纖維的染色性、耐熱性、蓬松性與提高回彈性等性能。

由于聚丙烯腈纖維具有優(yōu)良的耐光、耐氣候性，所以除作衣著及毛毯之外，最適宜作室外織物，如帳篷、苫布等。

第四十八頁(yè)，共六十四頁(yè)。第四十九頁(yè)，共六十四頁(yè)。性能用途

將聚丙烯腈纖維（共聚組分盡量少）經(jīng)過(guò)高溫處理可得到碳纖維和石墨纖維。聚丙烯腈纖維目前已知的熱穩(wěn)定性最好的纖維之一，可耐3000℃的高溫。在高溫下能經(jīng)久不變形，并具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。石墨纖維碳纖維

是宇宙飛行、火箭、噴氣技術(shù)以及工業(yè)一耐高溫、防腐蝕領(lǐng)域的良好材料。在醫(yī)療上，還可以用于人工肋骨和肌腱韌帶等。第五十頁(yè)，共六十四頁(yè)。目前商用飛機(jī)上復(fù)合材料僅占全機(jī)重量的50%，而某些直升機(jī)早已達(dá)到90%復(fù)合材料第五十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。高性能高分子材料超級(jí)跑車

車身大量應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料第五十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。荷蘭計(jì)劃研發(fā)新型綠色環(huán)保飛機(jī)外形將酷似飛碟,另一個(gè)設(shè)想就是使用復(fù)合材料，如纖維增強(qiáng)塑料。這種復(fù)合材料強(qiáng)度可與金屬媲美，而重量卻比金屬輕得多，因此可以節(jié)省燃油。第五十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。新型日光溫室復(fù)合材料

溫室骨架和縱拉桿全部采用復(fù)合材料制成第五十四頁(yè)，共六十四頁(yè)。采用高分子復(fù)合材料制作浮雕和雕塑第五十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。聚丙烯纖維（丙綸）是以聚丙烯樹(shù)脂為原料制得的一種合成纖維。第五十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。聚丙烯纖維的性能聚丙烯纖維密度小、強(qiáng)度高、吸濕性小、耐酸、耐堿、耐磨、電性能好，但染色性和耐光性差。第五十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。

聚丙烯纖維可與棉、毛、粘膠纖維等混紡作衣料用，在工業(yè)上聚丙烯纖維主要用途繩索、網(wǎng)具、濾布、帆布等；在醫(yī)療上用作紗，作外科手術(shù)衣服而耐高溫高壓消毒。聚丙烯纖維的用途第五十八頁(yè)，共六十四頁(yè)。水龍帶第五十九頁(yè)，共六十四頁(yè)。