化纖工藝聚丙烯纖維

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1、第五章聚丙烯纖維第一節(jié)概述1953年zieglar和natta發(fā)明了能夠使烯烴定向聚合的有機(jī)金屬絡(luò)合催化劑，同年意大利的納塔用這種催化劑合成了等規(guī)聚丙烯，1957年意大利開始工業(yè)化生產(chǎn)聚丙烯。1960年工業(yè)化生產(chǎn)聚丙烯纖維。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，丙烯來源豐富，價(jià)廉使聚丙烯纖維的發(fā)展很快，七十年代末產(chǎn)量已達(dá)一百多萬噸，居合纖第四位。聚丙烯纖維的主要商品名稱：我國意大利美國日本丙綸MeraklonHerculonPylen丙綸纖維的主要特點(diǎn)：1、比重?。罕]是目前所有纖維中比重最小的0.918/cm^32、強(qiáng)度高：丙綸是強(qiáng)度比較高的一種纖維，

2、由于丙綸不吸水，其干濕強(qiáng)度基本相同更適用濕態(tài)的使用要求。3、彈性好：回彈率與滌綸、腈綸、尼龍類似，彈性模量略低于滌綸4、光熱穩(wěn)定性差：易于老化，在加工使用中容易失去光澤、強(qiáng)伸度下降。5、染色性差：PP上沒有極性基因缺乏對(duì)一般染料的親和性。表5-1PP纖維的主要性能性能指標(biāo)復(fù)絲短纖維斷裂強(qiáng)度/cN·dtex-1斷裂伸長(zhǎng)/%彈性回復(fù)率/%（在5%伸長(zhǎng)時(shí)）初始模量/cN·dtex-1沸水收縮率/%回潮率/%3.1-6.415-3588-9846-1360-5<0.032.5-5.320-3588-9523-630-5<0.03第二節(jié)紡絲級(jí)聚丙

3、烯聚丙烯的生產(chǎn)一般都是由較大型的石油化工企業(yè)完成的，化纖廠基本上都采用聚丙烯切片紡絲。切片的主要指標(biāo)：等規(guī)度≥95％[η]2dl/g分子量18～20萬熔融指數(shù)6g/10min水分<0.1%用齊格勒－納塔催化劑可以獲得高規(guī)整性的聚丙烯，從而得到較高結(jié)晶性和較高的熔點(diǎn)及良好的物理機(jī)械性能。丙烯單元中沒有極性基因，為了增加分子間作用力，其分子量比一般成纖高聚物要高。等規(guī)度的測(cè)定：丙稀聚合物中含有等規(guī)、間規(guī)、無規(guī)三種結(jié)構(gòu)組成。而正庚烷能溶解無規(guī)、間規(guī)聚合物，可以采用沸騰的正庚烷對(duì)聚丙烯聚合物試樣進(jìn)行萃取、萃取后所剩殘?jiān)礊榈纫?guī)聚丙烯。用萃取前后

4、試樣質(zhì)量之比即為等規(guī)度。熔融指數(shù)的測(cè)定：“MI”是熱塑性高聚物在規(guī)定地溫度和壓力下在十分鐘內(nèi)通過指定長(zhǎng)度和內(nèi)徑的毛細(xì)管的重量值。單位“g/10min”。PP的測(cè)定條件：溫度230℃，壓力2160g，毛細(xì)管d=2.095mm，l=8mm。MI可表征PP的流動(dòng)特性，估量其分子量的大小。PP切片不用干燥可直接用于紡絲。（吸水性差并對(duì)熱降解影響?。┑谌?jié)聚丙烯的熔體紡絲一、熔體紡絲與PET、PA熔體紡絲過程一樣PP也可以用熔體紡絲法制成長(zhǎng)絲、短纖維。工業(yè)生產(chǎn)PP纖維一般采用普通的熔體紡絲法和膜裂紡絲法。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，近年來又有許多新的生產(chǎn)

5、工藝出現(xiàn)，如復(fù)合紡絲、短程紡、膨體長(zhǎng)絲、紡—牽一步法（FDY）、紡粘和熔體噴射法非織造布工藝等。主要的工藝參數(shù)及其分析如下：1、紡絲溫度PP熔體溫度高出其熔點(diǎn)100℃左右，原因如下：(1)PP的分子量高，熔融后的熔體粘度很高，因此要提高紡絲溫度以增加流動(dòng)性使紡絲順利進(jìn)行。(2)PP中沒有強(qiáng)極性基因，內(nèi)聚能較小，紡絲時(shí)容易出現(xiàn)熔體破裂(3)PP分子量分布寬，熔體彈性較大牛頓性能差。(4)高溫下紡絲，卷繞絲的預(yù)取向度低并生成不穩(wěn)定的碟狀液晶結(jié)構(gòu)以利于后拉伸倍數(shù)的提高。2、冷卻條件冷卻速率快，卷繞絲易生成不穩(wěn)定的碟狀液晶結(jié)構(gòu)。冷卻速率慢，卷繞

6、絲易生成穩(wěn)定的單斜晶體結(jié)構(gòu)。實(shí)際生產(chǎn)中絲室溫度偏低，側(cè)吹風(fēng)時(shí)35～40℃，環(huán)狀吹風(fēng)30～40℃冷卻風(fēng)溫25℃風(fēng)速0.3~0.4m/s。3、噴絲頭拉伸噴絲頭拉伸倍數(shù)比滌綸紡絲低，一般為60倍左右，若預(yù)拉伸倍數(shù)過高會(huì)導(dǎo)致卷繞絲生成穩(wěn)定的單斜晶體從而使后拉伸倍數(shù)降低，影響纖維質(zhì)量。4、后處理丙綸短纖維后處理的流程也和滌綸、錦綸相似:集束→第一拉伸機(jī)→第二拉伸機(jī)→過熱蒸汽加熱器→第三拉伸機(jī)→卷曲→熱定型→切斷→打包丙綸長(zhǎng)絲的熔體紡絲過程也與滌綸絲錦綸絲相似。下面以聚丙烯復(fù)絲生產(chǎn)的錄象為例介紹常規(guī)聚丙烯纖維的生產(chǎn)過程。二、聚丙烯纖維的老化及防止措

7、施聚丙烯纖維雖具有許多優(yōu)點(diǎn)，但由于等規(guī)纖維的結(jié)構(gòu)非常單一，在分子鏈上含有許多不太穩(wěn)定的叔碳原子，而且大分子中不含極性基團(tuán),導(dǎo)致聚丙烯有容易老化和染色性差的缺陷。老化：高分子材料在加工、貯存和使用過程中逐漸失去原有的優(yōu)良性能以致最后喪失使用價(jià)值的現(xiàn)象。丙綸老化：失去光澤、退色、強(qiáng)伸度下降。老化外因：光、熱、氧的作用結(jié)果。1、熱氧老化（主要發(fā)生在加工過程中）PP本身結(jié)構(gòu)不耐老化，加工溫度比較高在加工中很容易發(fā)生熱氧化降解。（分子鏈中生成一些羥基基團(tuán)）2、光氧老化（主要發(fā)生在使用過程中）PP在使用過程中，由于日光中紫外線、熱、氧等作用發(fā)生的老

8、化。（羥基化合物能強(qiáng)烈地吸收紫外線成為激發(fā)態(tài)，使高分子降解老化）熱老化與光老化有密切的關(guān)系，PP在熱氧化老化中產(chǎn)生的化合物是光氧化的先導(dǎo)、反過來光老化又會(huì)誘導(dǎo)熱氧降解的繼續(xù)發(fā)生，兩者互為因果彼此促進(jìn)。3、穩(wěn)