《聚氨酯纤维》PPT课件.ppt

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1、第八章聚氨酯纤维聚氨酯弹性纤维是一种含有85%以上氨基甲酸酯的、具有线型链段结构的嵌段高分子化合物制成的纤维，国际统称“斯潘得克斯”（Spandex），我国商品名称为氨纶，是一种性能优异的合成纤维。氨纶长丝8一、聚氨酯弹性纤维的结构聚氨基甲酸酯均聚物无弹性。聚氨酯弹性纤维是以聚氨基甲酸酯为主要成分的嵌段共聚物纤维。式中：Re——脂肪族聚醚二醇或聚酯二醇基R1——次脂肪族基，如－CH2－CH2－R2——次芳香族基软链段：非结晶性的低相对分子量脂肪族聚酯（1000～5000）或脂肪族聚醚（1500～3500），Tg=－50℃～－70℃，链段长度

2、15～30nm，为硬链段的10倍，常温下处于高弹态，纤维被拉长时，软链段能伸展变直，纤维被拉长变形。质量=65%～90%总质量，连续相；硬链段：结晶且能发生横向交联的二异氰酸酯和扩链剂，相对分子质量（500-700），链段短，苯环的刚性和强的氢键及结晶性的相互作用使若干硬链段紧紧地聚集成簇状或形成“缚结点”，形成非连续相的“岛”，使聚合物形成三维网状结构，起着大分子链间的交联作用，一方面可为软链段的大幅度伸长和回弹提供必要的结点条件（阻止分子间的相对滑移），另一方面可赋予纤维一定的强度，从而使聚氨酯纤维具备高弹性。第一节概述88二、聚氨酯弹

3、性纤维的性能氨纶具有断裂伸长率大（500%～800%）；弹性回复率高（伸长500%时，回弹率为95%～99%），氨纶分子结构中，软链段部分的分子量越大，纤维的断裂伸长率和回弹率越高，聚醚型氨纶比聚酯型氨纶回弹率高；弹性模量低（0.11cN/dtex）；耐疲劳性好（伸长50%～300%的抗拉收缩疲劳次数超过100万次）；强度较低（0.88cN/dtex）；密度小（1.0～1.39g/cm3）；耐腐蚀、耐晒、耐热和抗老化，对染料有良好的亲和力。8第二节聚氨酯的合成一、原料的准备芳香族二异氰酸酯硬链段，二苯基甲烷－4，4′－二异氰酸酯（MDI）或

4、2，4－甲苯二异氰酸酯（2，4－TDI）；此外，还有2，6－甲苯二异氰酸酯、l，4－苯二异氰酸酯、1，5－萘二异氰酸酯。二羟基化合物软链段，其相对分子质量越大，聚合物的分子极性越小，分子链越柔软。相对分子质量800～3000，分子两个末端基均为羟基的脂肪族聚酯或聚醚。脂肪族聚醚：聚醚多元醇（聚氧乙烯、聚氧丙烯、聚四亚甲基醚二醇）脂肪族聚酯：聚酯多元醇（聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯）扩链剂分子链增长作用，低分子化合物（二胺类、二肼类、二元醇）。添加剂催化剂（叔胺类化合物或有机锡化合物）、抗氧化剂（抗氧化剂3114）、抗

5、静电剂（烷基三甲基氯化铵）、光稳定剂、消光剂（二氧化钛）、润滑剂、颜料等添加剂。8二、聚氨酯的合成一步法：将聚合物二醇和扩链剂低分子二醇同时加入反应体系中，聚合物二醇和低分子二醇交替与异氰酸酯基作用生成聚氨酯大分子；两步法：首先由脂肪族聚醚或脂肪族聚酯与二异氰酸酯加成生成预聚体，预聚体的端基为异氰酸酯基（－NCO），平均相对分子质量较低（<5000），然后在预聚体中加入扩链剂进行反应，扩链剂（低分子二醇或二胺）中的双官能团（－OH或－NH2）与预聚体分子中的异氰酸酯基反应，使分子链进一步扩展，生成相对分子质量在2×104～5×104之间的嵌

6、段共聚物。以两步法为例，介绍聚氨酯的合成。（一）预聚体的制备8（二）扩链反应二元醇作扩链剂二元胺作扩链剂8第三节聚氨酯弹性纤维的纺丝成型熔体纺丝、干法纺丝、湿法纺丝、反应纺丝8一、反应纺丝法反应纺丝法亦称化学纺丝法或化学反应法溶液纺丝，是高聚物制成溶液经扩链剂使其发生化学反应而固化成丝的方法。反应纺丝法的纺丝速度一般为50～150m/min，以生产粗旦丝为主，一般44～6000dtex。由纺丝液转化成固态纤维时，必须经过化学反应或用化学反应控制成纤速度，反应纺丝法由单体或预聚体形成高聚物的过程与成纤过程同时进行。反应纺丝法工艺过程可分为预聚

7、体的制备、预聚体溶液的配制、扩链固化反应、后处理。氨纶反应纺丝工艺流程示意图8预聚体的制备将相对分子质量为1000～3000的聚酯二醇或聚醚二醇与过量的二异氰酸酯反应，制取端基为异氰酸酯基的预聚体。为了提高聚氨酯纤维的耐热性，在聚酯二醇或聚醚二醇中加入少量的三羟基化合物（如三羟甲基丙烷、丙三醇）作为交联剂。预聚体溶液的配制在进行反应纺丝法前，要将预聚物配制成溶液（浓度为40%）。所选的溶剂是不能与预聚体和扩链剂反应的，不影响预聚体合成速度，且不污染纤维的惰性溶剂，如甲苯等。扩链固化反应先将两端含有二异氰酸酯的预聚体与有机溶剂配成纺丝原液，由

8、计量泵定量挤入喷丝头。经稳压、过滤、分配后从喷丝板的喷丝孔挤出，从喷丝孔挤出的预聚体溶液细流进入凝固浴中，与凝固浴中的链扩展剂——二元胺（如乙二胺）发生化学反应，预聚物的链随之发