等規(guī)聚丙烯纖維
[拼音]:denggui jubingxi xianwei
[外文]:isotactic polypropylene fibre
用石油精煉的副產(chǎn)物丙烯為原料制得的合成纖維,簡稱聚丙烯纖維,中國商品名丙綸。原料來源豐富,生產(chǎn)工藝簡單,產(chǎn)品價格相對比其他合成纖維低廉。纖維的物理機(jī)械性能特點是:強(qiáng)度高(短纖維為 4~6克/旦,長絲為5~8克/旦),濕強(qiáng)度和干強(qiáng)度基本相同,比重小(0.91),耐磨損耐腐蝕等。世界聚丙烯纖維年產(chǎn)量1980年已超過100萬噸。
聚丙烯纖維的品種有長絲(包括未變形長絲和膨體變形長絲)、短纖維、鬃絲、膜裂纖維、中空纖維、異形纖維、各種復(fù)合纖維和無紡織布等。主要用途是制做地毯(包括地毯底布和絨面)、裝飾布、家具布、各種繩索、條帶、漁網(wǎng)、吸油氈、建筑增強(qiáng)材料、包裝材料和工業(yè)用布,如濾布、袋布等。此外在衣著方面應(yīng)用也日趨廣泛,可與多種纖維混紡制成不同類型的混紡織物,經(jīng)過針織加工后可以制成襯衣、外衣、運動衣、襪子等。由丙綸中空纖維制成的絮被,質(zhì)輕,保暖,彈性良好。
等規(guī)聚丙烯纖維在大分子結(jié)構(gòu)上不含有能與染料結(jié)合的化學(xué)基團(tuán),所以染色比較困難。通常采用熔體著色法,將顏料制劑和聚丙烯聚合體在螺桿擠壓機(jī)中均勻地混和,經(jīng)過熔紡得到有色纖維色牢度很高。另一種方法是與丙烯酸、丙烯腈、乙烯基吡啶等共聚或接枝共聚,使聚合物大分子上引入能與染料相結(jié)合的極性基團(tuán),再直接用常規(guī)方法染色。在丙綸生產(chǎn)的過程中常需要加入各種添加劑以改進(jìn)染色性、耐光性和抗燃性。
等規(guī)聚丙烯纖維分子結(jié)構(gòu)的特點是具有立體規(guī)整性。1955年G.納塔首先采用了典型的K.齊格勒型催化型──三乙基鋁〔Al(C2H5)3〕和四氯化鈦(TiCl4),成功地制得了等規(guī)結(jié)構(gòu)的聚丙烯。大分子的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元頭尾相接,每隔一個碳原子有一個取代甲基。其分子結(jié)構(gòu)式(圖1)是一種立體規(guī)整性結(jié)構(gòu),取代甲基按螺旋軌道規(guī)則分布,由3個重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成一個完整的螺旋單位,如將高分子主鏈拉成平面鋸齒形,則取代基CH3分布于主鏈平面的同側(cè)(圖2),因此遂命名為等規(guī)結(jié)構(gòu)。無規(guī)的聚丙烯是粘性的油狀物,無實用價值,而等規(guī)聚丙烯由于結(jié)構(gòu)規(guī)整,容易結(jié)晶,熔點為165℃左右,能制成物理機(jī)械性能優(yōu)良的化學(xué)纖維。1957年首先由意大利開始工業(yè)化生產(chǎn)。
聚丙烯纖維的成形通常采用熔融紡絲法(見熔體紡絲)。螺桿擠壓機(jī)可以是立式的或臥式的。紡制長絲和短纖維的較新工藝是短程紡,取消了紡絲甬道,使螺桿紡絲機(jī)到卷取裝置可在同一層廠房內(nèi)進(jìn)行。成纖聚丙烯的分子量較高,熔體粘度也高,所以熔體的流動性差,彈性形變大。如果紡絲溫度太低,則會在噴絲孔處產(chǎn)生明顯的孔口脹大和熔體破裂現(xiàn)象,使初生纖維表面呈鋸齒形、波紋形,甚至生成螺旋絲。通常紡絲時的熔體溫度比熔點要高100℃左右,即在270℃左右紡絲。如在聚丙烯樹脂中加入少量添加劑,如氮氧穩(wěn)定自由基化合物等或采用與聚酯共混紡絲的方法,可適當(dāng)降低紡絲溫度,改善熔體的流變性能。為減少孔口脹大和避免熔體破裂,通常選用較大的噴絲孔孔徑(0.5~0.8毫米)和適當(dāng)增加噴絲孔的長徑比。等規(guī)聚丙烯的玻璃化溫度較低(-18℃左右),結(jié)晶能力較強(qiáng),要使初生纖維保持一定的取向度和結(jié)晶度,則須加強(qiáng)和嚴(yán)格控制擠出絲條的冷卻成形條件。
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