四章节聚酰胺纤维

第四章　聚酰胺纤维化纤工艺学第四章聚酰胺纤维第一节概述聚酰胺纤维的商品名称锦纶，是三大合成纤维之一，也是一种主要的合成纤维。聚酰胺又是制造薄膜及工程塑料的原料，是由饱和的二元酸与二元胺通过缩聚反应制得的一类线性高分子缩聚物。　共同特点，就是其大分子的各个链节间都是以酰胺基“－CONH－”相联，所以把这类缩聚物通称为聚酰胺。第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学聚酰胺纤维一般可分为两大类:一类是由二元胺和二元酸缩聚而得，通式为：一类是由ω-氨基酸缩聚或由内酰胺开环聚合制得的聚酰胺，通式为化纤工艺学第四章聚酰胺纤维　　第二节聚酰胺-6（锦纶-6）的生产　　聚酰胺6纤维的商品名称是锦纶6、尼龙-6、卡普隆等，是由已内酰胺或ω-氨基已酸经缩聚反应而制得的一种合成纤维。目前生产纤维用聚己内酰胺主要采用水解聚合工艺。第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学　原理与工艺　（1）聚合原理　已内酰胺在高温下，微量水存在时聚合反应如下：　　该反应为可逆逐步缩聚反应，反应的转化率一般为85%～90%。未反应的单体在高聚物成粒后用水萃取除去。第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学nNH（CH2）5C＝O－NH（CH2）5C－n微量H2O　　该反应的温度一般控制在250～260℃，并且为防止产物氧化而在惰性气体保护下进行。其引发剂的用量为已内酰胺的0.5%～5%，用量多少对产物的相对分子质量有影响。在反应过程中为了控制产物的最终相对分子质量而需要加入单体量的0.07%～0.14%的乙酸或0.2%～0.3%的已二酸为相对分子质量调节剂，纺丝用的聚酰胺-6的相对分子质量为15000～23000。第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学　（2）聚酰胺-6的生产工艺　工业上以水为引发剂，以已内酰胺为单体的连续聚合，可以采用常压法、高压法等，并在此基础上发展了直接纺丝新技术。　　第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学化纤工艺学第四章聚酰胺纤维图4-2KF型连续聚合工艺流程示意图第三节聚酰胺-66（锦纶-66）的生产聚酰胺-66是已二酸与已二胺的缩聚物，是最早实现工业生产的聚酰胺品种，也是产量最大的聚酰胺。　　1．原理与工艺　　（1）聚合原理理论上已二酸与已二胺的缩聚反应为：　第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学nHOOC（CH2）4COOH　＋nH2N（CH2）6NH2HO－OC（CH2）4COHN（CH2）6NH－H　＋（2n－1）H2On该缩聚反应需要控制严格的两种单体原料的物质的量的比，才能得到高相对分子质量的高聚物。生产中一旦某一单体过量时，就会影响产物的相对分子质量。因此，在进行缩聚反应前，先将已二酸和已二胺混合制成已二胺-已二酸盐（简称66盐），再分离精制，确保没有过量的单体存在，再进行缩聚反应。第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学n－OOC（CH2）4COHN（CH2）6NH3+nHOOC（CH2）4COOH　＋nH2N（CH2）6NH2n－OOC（CH2）4COHN（CH2）6NH3+HO－OC（CH2）4COHN（CH2）6NH－H　＋（2n－1）H2On聚酰胺66盐制备反应聚酰胺66盐缩聚反应化纤工艺学第四章聚酰胺烯纤维（2）聚酰胺-66的生产聚酰胺-66生产过程主要有：66盐制备、66盐的缩聚。①66盐的制备　制备66盐时，分别将已二胺和已二酸配制成溶液，然后再混合成66盐溶液。如果将已二胺与已二酸分别配制成水溶液，控制反应温度为98℃，可以生产含60%66盐的水溶液，直接用于生产聚酰胺-66，收率99.9%。如果以甲醇为溶剂，将两种单体分别配制溶液，在60～70℃下搅拌混合，中和成第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学盐，再冷却析出66盐，过滤，真空干燥，得白色结晶粉末状66盐，缩聚时再配制成60%的水溶液。②聚酰胺-66的生产工艺　聚酰胺-66的生产工艺可以分为间歇溶液缩聚法和连续溶液缩聚法两种。间歇缩聚法：包括溶解、调配、缩聚、铸带、切粒等工序，其生产流程见图4-1。第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学化纤工艺学第四章聚酰胺纤维l—无离子水高位槽2—溶解锅3—送料泵4—过滤器5—缩聚釜6—铸带槽7—切片机8—湿切片贮存桶连续缩聚聚酰胺66盐的连续缩聚，根据设备的形式和能力不同可分为横管式连续缩聚、立管式连续缩聚以及“五大器”式连续缩聚等。第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学第四节聚酰胺的纺丝一、聚己内酰胺的纺前处理及切片干燥1.聚己内酰胺的纺前处理(1)纺前脱单体(2)切片萃取2.切片干燥二、聚酰胺的纺丝工艺及特点聚酰胺纤维一般均采用熔体纺丝法成型。聚酰胺纤维主要以切片纺丝法为主.第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学熔融纺丝主要包括纺丝和纤维的后加工两个基本操作过程。纺丝过程包括熔体制备、熔体从喷丝孔挤出、丝条拉伸、冷却固化及丝条上油和卷绕等。聚酰胺长丝的后加工包括初捻、拉伸、后加捻、热定型及络丝等工序。短纤维的后加工包括集束、拉伸、卷曲、切断、洗涤、上油、干燥和调湿等工序。第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学第五节聚酰胺的结构、性能及用途1．聚酰胺的结构聚酰胺中酰胺基的存在，可以在大分子中间形成氢键，使分子间作用力增大，赋予聚酰胺以高熔点和力学性能，同时，也使其吸水率增大。　　聚酰胺基之间的亚甲基赋予其柔性和冲击性，聚酰胺中的亚甲基与酰胺基的比例越大，分子间作用力小，柔性越大，吸水率越低。第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学聚酰胺中的酰胺基排列规整，因此它在适当条件下可以结晶，结晶度达50%～60%。其聚酰胺-6的晶体为α、γ晶型；聚酰胺-66的晶体为α、β晶型。　另外聚酰胺的性能还受亚甲基的奇偶数影响，偶数聚酰胺的熔点比奇数聚酰胺的熔点高。第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学2．聚酰胺纤维的性能与用途　　　　聚酰胺纤维具有耐磨性好、耐疲劳强度和断裂强度高、抗冲击负荷性能优异、容易染色及与橡胶的附着力好等突出性能，因此，聚酰胺纤维多用于作衣料和轮胎帘子线，其产量仅次于聚酯纤维，居第二位。第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学第六节聚酰胺纤维的改性和新品种耐光耐热纤维高吸湿纤维双组分纤维抗静电、导电纤维阻燃纤维抗菌防臭纤维改善“平点”效应的聚酰胺帘子线聚酰胺纤维的新品种脂环族聚酰胺纤维芳香族聚酰胺纤维第四章聚酰胺烯纤维化纤工艺学