纺丝液体的性质与制备.课件.ppt

1、 第十一章 纺丝液体的性质与制备第一节 成纤聚合物的性质 合成纤维纺丝成形的过程就是将聚合物制成具有纤维基本结构及其综合性能的纺织纤维。成形后的聚合物要有很高的机械强度、弹性模数和一定的伸长率。成纤聚合物应具有的一般特性：1、分子必须是线性结构；2、分子量必须足够高，分子量分布要比较窄；3、较好的结晶性；4、玻璃化温度高于使用温度，熔化温度超过洗涤和熨烫温度；5、较好的染色性、吸附性、耐热性、对水及化学物质稳定。一、成纤聚合物的温度特性及热稳定性1、成纤聚合物的使用温度 a、日常使用的纤维，使用温度-5050 b、工业、国防用的纤维使用温度要高。2、特种纤维要求聚合物有更高的溶化温度 纤维的熔

2、融温度与大分子的极性基团、分子链上引入刚性基团有关。3、成纤聚合物的耐热性与作用介质的关系成纤聚合物在熔融纺丝时，处于高温熔化状态，在此状态下，很可能产生热分解和热氧讲解。 a、无氧时，发生分子链断裂、分子量降低，也可能脱出低分子物； b、有氧时，发生热氧降解，不仅分子量降低，还生成含氧化合物，如醛、酮、酸、酯。二、成纤聚合物的结晶性能1、为什么成纤聚合物要具有结晶性能 a、无定型的聚合物玻璃化温度低（40-60），成形后的纤维耐热性差，强度低，纤维形状不稳定； b、结晶性的聚合物，纺丝成形和拉伸取向后，具有较高的结晶度，分子结构稳定，耐热性好，纤维形状稳定。2、成纤聚合物的热力学和动力学因素

3、 a、分子链的化学结构、空间结构的规整性，结晶聚合物分子链的活动性； b、成纤聚合物在Tg-Tf之间有利于结晶作用。三、分子链的结构对成纤聚合物性能的影响 分子主链结构对它的性能也有一定的影响。如碳链聚合物中可能有双键或环化基团，杂环聚合物中可能有-S-,-O-,-N-,等键。这些结构的存在改变了分子间的作用力和链的内旋转能内力，使链的柔顺性发生变化，从而影响了纤维的结构与性能。 如聚酰胺分子中亚甲基数增多会增加链的柔性，减少分子间的作用力。 聚合物的分子量和分子量分布也能使纤维的性能，一定范围内分子量越打越好，一般在2万-10万之间。 成纤聚合物的平均分子量：重均分子量 、数均分子量 和粘均

4、分子量 。分子量分布用重均分子量与数均分子量的比值表示。MwMnMvMnMw/1MnMwPP 越大，分子量分散性越大，对于多数合成纤维来说，P在1.5-2之间。聚合物的分子量与强度的关系：Mnba)(强度式中：a、b为常数 分子量太小无法加工成纤维，如锦纶分子量低于104时，不能制成高强力纤维。四、成纤聚合物的其他性能 成纤聚合物要有较好的吸附性能、电性能、抗腐蚀性。 1、纤维的选择性吸附能力有很大的意义； 2、纤维的电性能一是表现在加工中，二是表现在应用中 3、纤维的抗腐蚀性，对酸、碱、盐及氧化剂等稳定；第二节 成纤聚合物的熔融及溶解一、纺丝液体的制备原理（一）纺丝熔体的制备 加热使大分子能

5、产生运动，在外力的作用下，出现分子链的流动。聚合物的熔解过程服从于热力学原理，与系统的自由能、熵值和热焓的变化有关。STHZ（二）聚合物的溶解 成纤聚合物为线性大分子的聚集体，溶解过程是溶剂和高分子相互扩散、渗透、溶解的过程。 聚合物与溶剂能够溶解，体系的自由能必须小于零。即 0STHZ（三）溶剂的选择1、是聚合物的良溶剂2、沸点适宜3、化学稳定性好4、毒性小5、溶解时无伴随的化学变化二、聚合物溶解及溶胀动力学 熔解过程中， 产生溶解及溶胀状态取决于物系组成 、温度和压力。 聚合物的不同溶胀曲线取决于溶解的速度。聚合物的有限溶解动力学tIIItKln1StIIIItttln1一系列聚合物的溶胀

6、动力学 溶剂对高分子的熔解过程是由外而内的，服从菲克定律。聚合物熔解过程取决于溶剂的扩散速度，提高温度可加速溶剂的扩散，溶解于温度的关系是：)exp(00RTEIIVV 强烈搅拌能够促使破坏表面高粘度层的溶液，使溶解的大分子及时离开高聚物表面。三、纺丝液的净化与脱泡1、净化的目的2、成纤聚合物液体中的杂质和聚合物粒子3、净化的方法（二）纺丝液脱泡1、纺丝液中气泡的由来2、造成的后果3、气体在溶液中的溶解度（一）纺丝液的净化PKrC提高溶液的温度，可减少溶液中的气体的溶解度，)exp(RTHAC脱出气体的过程叫脱泡。液体的粘度大，气泡脱出困难。采用升高温度和降低压力的方法来脱泡。第三节 纺丝液体

7、的性能一、纺丝液体的粘度与温度、压力的关系RTEAe/RTEAe/粘度与温度的关系活化能与聚合物的分子量有关，但主要决定于内聚力。粘度随着分子量的升高而增大。 粘度随着温度的升高而降低。提高粘度能够使液体粘度下降，有利于成形加工。二、粘度与聚合物结构的关系 成纤聚合物液体的粘度随着分子量的增大而增加，它们之间是；nKP聚合物的结构对液体的粘度起着决定性的作用：如链的柔性、官能团的性质、支化度、分子量及其分布等。三、粘度与溶剂性质和聚合物浓度的关系 在浓溶液及熔体中加入特殊的添加剂及溶剂可以强烈的影响它们的流动性能。少量低分子物质加入熔体中能起到增塑作用，降低聚合物的熔化温度和粘度。增大聚合物熔体的流动性。 而且高聚物在不同溶剂中有不同的溶解性。 四、聚合物液体在陈化过程中粘度的变化发生变化的原因：1、大分子降解，其分子量和分子量分布发生了变化2、由于大分子链柔性或官能团的改变，聚合物的化学结构发生变化3、溶液结构变化4、聚合物产生了化学变化或吸附了一定的水分，使溶液的组成发生变化。