常见与高性能纤维纺织品 (2).ppt
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1、关于常见与高性能纤维纺织品(2)现在学习的是第1页,共145页 高吸水性聚合物能够吸收自重数十倍、高吸水性聚合物能够吸收自重数十倍、数百倍乃至千倍的水,不但吸速快,而数百倍乃至千倍的水,不但吸速快,而且吸水后成为一种被水高度溶涨的无色且吸水后成为一种被水高度溶涨的无色透明凝胶,施加压力,难于将水挤出,透明凝胶,施加压力,难于将水挤出,但当外界温度较低时,吸收的水可自行但当外界温度较低时,吸收的水可自行扩散出来。扩散出来。现在学习的是第2页,共145页 美国农业部北部研究所于美国农业部北部研究所于1974年年开发,主要由丙烯腈接枝聚合到糊状淀开发,主要由丙烯腈接枝聚合到糊状淀粉上,再进行水解而成
2、。粉上,再进行水解而成。高吸水聚合物制品形状共分为高吸水聚合物制品形状共分为4种:种:粉末状、颗粒状、膜状、纤维。粉末状、颗粒状、膜状、纤维。现在学习的是第3页,共145页 (二)高吸水纤维的种类(二)高吸水纤维的种类 1、纤维素类:、纤维素类:是最早开发的吸湿性纤维之一,包是最早开发的吸湿性纤维之一,包括物理改性和化学改性。括物理改性和化学改性。现在学习的是第4页,共145页物理改性:从纤维截面、形状、平直度、物理改性:从纤维截面、形状、平直度、容积等增加纤维的内外比表面积来提高容积等增加纤维的内外比表面积来提高吸收量。主要有:吸收量。主要有:中空型:中空型:充气型:充气型:现在学习的是第5
3、页,共145页化学改性:化学改性:纤维素与尿素反应生成纤维素氨纤维素与尿素反应生成纤维素氨基酸酯。基酸酯。将醚基引入纤维素链,即羟甲基将醚基引入纤维素链,即羟甲基化纤维素化纤维素 在纤维素纤维未挤压成型之前,在纤维素纤维未挤压成型之前,加入淀粉、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯加入淀粉、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯这样的物质于纺丝液中,然后共酸酯这样的物质于纺丝液中,然后共同纺丝成型。同纺丝成型。现在学习的是第6页,共145页2、聚羧酸类、聚羧酸类 丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸 中添加适量的多羟基醇作为交联剂,中添加适量的多羟基醇作为交联剂,共同制成纺丝液。共同制成纺丝液。极性基团
4、的数量对吸水能力有很大极性基团的数量对吸水能力有很大的影响。的影响。现在学习的是第7页,共145页3、聚丙烯腈类、聚丙烯腈类 丙稀腈甲基丙烯酸丙稀腈甲基丙烯酸N羟甲基丙稀羟甲基丙稀酰胺共聚纺丝,浸渍于浓硫酸中干燥后,酰胺共聚纺丝,浸渍于浓硫酸中干燥后,即得到高吸水纤维。即得到高吸水纤维。现在学习的是第8页,共145页4、改性聚乙烯醇类、改性聚乙烯醇类 并不具有短时间内吸收大量水份的高并不具有短时间内吸收大量水份的高吸水型,但引入羧基后,经干法或湿法吸水型,但引入羧基后,经干法或湿法纺丝后得到的纤维,吸水能力可达到自纺丝后得到的纤维,吸水能力可达到自重重100倍以上,在倍以上,在40度的温水中基
5、本不溶。度的温水中基本不溶。现在学习的是第9页,共145页(三)高吸水纤维的吸水机理(三)高吸水纤维的吸水机理 1、水分子进入网状结构后,与离子、水分子进入网状结构后,与离子基团形成化学键,网状结构具有弹性,基团形成化学键,网状结构具有弹性,可以容纳许多分子,外观呈现一种透明可以容纳许多分子,外观呈现一种透明凝胶状态。凝胶状态。现在学习的是第10页,共145页 2、高吸水聚合物是一种高分子电解、高吸水聚合物是一种高分子电解质,能在水或溶剂中电离。质,能在水或溶剂中电离。现在学习的是第11页,共145页高吸水聚合物吸水能力的计算公式:高吸水聚合物吸水能力的计算公式:Q5/3=(i/2VVS1/2
6、)2+(1/2-X1)/V1/(Ve/V0)式中:式中:Q吸水能力吸水能力 Ve/V0聚合物交联密度聚合物交联密度 (1/2-X1)聚合物亲水性聚合物亲水性 i/2VV聚合物中固定电荷密度聚合物中固定电荷密度 S外部电解质的离子强度外部电解质的离子强度现在学习的是第12页,共145页(四)高吸水纤维的开发应用(四)高吸水纤维的开发应用 日本的日本的Exlan公司的公司的“兰西尔兰西尔F”,能吸收能吸收120ml/g150ml/g的纯水,的纯水,40ml/g-50ml/g的的0.9盐溶液。盐溶液。现在学习的是第13页,共145页 美国美国Arco多公司研制的多公司研制的Fibersorb纤纤维是
7、以丙烯酸类化合物作芯的高吸水纤维是以丙烯酸类化合物作芯的高吸水纤维,能吸收自重维,能吸收自重200300倍。倍。英国考陶尔兹的英国考陶尔兹的ST高吸湿粘胶连续长丝。高吸湿粘胶连续长丝。美国杜邦的聚酯美国杜邦的聚酯Aquasorb是一种羧甲是一种羧甲基纤维素钠。基纤维素钠。现在学习的是第14页,共145页 卫生用品材料卫生用品材料尿布、卫生巾、高尿布、卫生巾、高效吸血纱布、绷带,快速吸收体液,不效吸血纱布、绷带,快速吸收体液,不沾伤口。沾伤口。现在学习的是第15页,共145页 农业、林业、园艺农业、林业、园艺与其他纤维混与其他纤维混用制成的膜,作为土壤保水剂,透水透用制成的膜,作为土壤保水剂,透
8、水透气性好,所吸收的水份气性好,所吸收的水份95可被植物利可被植物利用,用它制成的用,用它制成的“水合土水合土”可在沙漠可在沙漠中种植庄稼。中种植庄稼。现在学习的是第16页,共145页二、生体吸收性纤维二、生体吸收性纤维 (一)生体吸收性纤维的分类(一)生体吸收性纤维的分类 天然材料天然材料羊肠线、纤维素、甲羊肠线、纤维素、甲壳素、胶原质、海藻酸盐。壳素、胶原质、海藻酸盐。现在学习的是第17页,共145页 合成材料合成材料聚乙交酯类(聚乙交酯类(PGA)、)、聚二氧杂环己酮(聚二氧杂环己酮(PDS)、草酸酯共聚)、草酸酯共聚物、琥珀酸共聚物、聚酰胺酯、玻璃物、琥珀酸共聚物、聚酰胺酯、玻璃质。质
9、。混合材料混合材料明胶聚乙烯醇明胶聚乙烯醇 现在学习的是第18页,共145页 (二)应用(二)应用 1、缝合线、缝合线 最大的应用领域。最大的应用领域。3080天后,吸收天后,吸收作用完成。作用完成。现在学习的是第19页,共145页 2、内脏修补织物及固定材料、内脏修补织物及固定材料 腹壁修补、胸隔膜修补、疝修补腹壁修补、胸隔膜修补、疝修补作为暂时支撑材料。作为暂时支撑材料。器官修复(脾脏、肝脏、肾脏)器官修复(脾脏、肝脏、肾脏)的包复物的包复物 体内定位材料。体内定位材料。现在学习的是第20页,共145页 3、人工假肢、人工假肢 和其他纤维一起混合制作人工骨的和其他纤维一起混合制作人工骨的强
10、化纤维。强化纤维。现在学习的是第21页,共145页 4、人工皮肤、人工皮肤 创面敷布,不仅保证创面纤维芽细创面敷布,不仅保证创面纤维芽细胞很好生长。而且与生体亲和性好,能胞很好生长。而且与生体亲和性好,能被创面吸收,愈后皮肤光滑。被创面吸收,愈后皮肤光滑。现在学习的是第22页,共145页 此外还开发了许多止血纤维,其他载此外还开发了许多止血纤维,其他载体性纤维。体性纤维。现在学习的是第23页,共145页三、离子交换纤维三、离子交换纤维纤维大分子长链上具有活性侧基的合成纤维大分子长链上具有活性侧基的合成纤维,经与具有离子交换功能官能团的纤维,经与具有离子交换功能官能团的化合物进行侧基置换,使构成
11、该纤维的化合物进行侧基置换,使构成该纤维的大分子长链上,带有相应的可以用作离大分子长链上,带有相应的可以用作离子交换用的官能团,从而使之成为具有子交换用的官能团,从而使之成为具有离子交换功能的离子交换功能的“离子交换纤维离子交换纤维”。现在学习的是第24页,共145页(一)分类:(一)分类:强酸型阳离子交换纤维强酸型阳离子交换纤维弱酸型阳离子交换纤维弱酸型阳离子交换纤维强碱型阴离子交换纤维强碱型阴离子交换纤维弱碱型阴离子交换纤维弱碱型阴离子交换纤维现在学习的是第25页,共145页(二)制法:(二)制法:1.化学转化法:化学转化法:将离子交换基团以置换的方法加至基将离子交换基团以置换的方法加至基
12、材纤维的分子链上,常用的基材有聚材纤维的分子链上,常用的基材有聚乙烯醇、纤维素、聚氯乙烯、聚酚醛、乙烯醇、纤维素、聚氯乙烯、聚酚醛、聚苯乙烯、聚乙烯、氯乙烯聚苯乙烯、聚乙烯、氯乙烯-丙烯腈共丙烯腈共聚物等。聚物等。现在学习的是第26页,共145页2.接枝单体法接枝单体法 以聚烯烃、聚乙烯醇、聚氯乙烯以及聚己内酰以聚烯烃、聚乙烯醇、聚氯乙烯以及聚己内酰胺纤维为基体,经过辐射或化学接枝可以制备离子胺纤维为基体,经过辐射或化学接枝可以制备离子交换纤维。如以聚烯烃纤维为基体,辐射接枝苯乙交换纤维。如以聚烯烃纤维为基体,辐射接枝苯乙烯,再经磺化或氯甲基化、胺化反应可以制得阳离烯,再经磺化或氯甲基化、胺化
13、反应可以制得阳离子或阴离子交换纤维。聚烯烃纤维接枝丙烯酸可制子或阴离子交换纤维。聚烯烃纤维接枝丙烯酸可制备弱酸性阳离子交换纤维。备弱酸性阳离子交换纤维。现在学习的是第27页,共145页3.混合成纤法混合成纤法 在纺丝液中加入离子交换剂,均匀混合后进在纺丝液中加入离子交换剂,均匀混合后进行纺丝,可以制成离子交换纤维。用复合纺丝法行纺丝,可以制成离子交换纤维。用复合纺丝法将两种共聚物纺制成海岛纤维,如以聚乙烯为岛,将两种共聚物纺制成海岛纤维,如以聚乙烯为岛,聚苯乙烯为海成纤后再将聚苯乙烯交联,经功能聚苯乙烯为海成纤后再将聚苯乙烯交联,经功能化后可以制得阴离子或阳离子交换纤维。化后可以制得阴离子或阳
14、离子交换纤维。现在学习的是第28页,共145页(三)离子交换纤维举例(三)离子交换纤维举例1.聚乙烯醇系强酸性阳离子交换纤维聚乙烯醇系强酸性阳离子交换纤维 聚乙烯醇系磺酸型阳离子交换纤维聚乙烯醇系磺酸型阳离子交换纤维 聚乙烯醇纤维在进行磺化前先经部分碳化处理,聚乙烯醇纤维在进行磺化前先经部分碳化处理,因此实际结构较复杂,难以用简单的结构式加以表因此实际结构较复杂,难以用简单的结构式加以表述,通常其含碳量为述,通常其含碳量为52%53%,含硫量为,含硫量为6.7%6.8%(以(以SO3H形式存在)。形式存在)。现在学习的是第29页,共145页 选用干法纺丝制取的维纶长丝做原丝,选用干法纺丝制取的
15、维纶长丝做原丝,相应要求其单丝的线密度相应要求其单丝的线密度9.39.6dtex,总线密度总线密度12221333dtex,经脱水及催化,经脱水及催化处理后,在处理后,在80120下烘干,再使之在下烘干,再使之在140180空气中部分碳化,继而又在浓硫空气中部分碳化,继而又在浓硫酸和硫酸盐的溶液中对其进行磺化、经水洗酸和硫酸盐的溶液中对其进行磺化、经水洗后再用后再用10%20%氯化钠水溶液使之转型,氯化钠水溶液使之转型,即使它的磺酸基团转变为磺酸钠型,经即使它的磺酸基团转变为磺酸钠型,经水洗、卷绕即可。水洗、卷绕即可。现在学习的是第30页,共145页 具有较高的离子交换容量,对钙离子具有较高的
16、离子交换容量,对钙离子和铜离子的交换速度快,十几分钟即可达和铜离子的交换速度快,十几分钟即可达到交换平衡。到交换平衡。对亚甲基蓝有很高的吸附能力。对亚甲基蓝有很高的吸附能力。较好的耐热性、耐化学药品性和耐辐射性,较好的耐热性、耐化学药品性和耐辐射性,吸附、脱色能力强,通水性良好。纤维呈棕吸附、脱色能力强,通水性良好。纤维呈棕褐色至黑色,相对膨润度为褐色至黑色,相对膨润度为1.2%。现在学习的是第31页,共145页用途:用途:充填有该纤维的电渗析器,可以用作核工业充填有该纤维的电渗析器,可以用作核工业排放的低水平放射物的废水处理,另外,也排放的低水平放射物的废水处理,另外,也可用它制作饮用水的净
17、化器、木糖醇才净化可用它制作饮用水的净化器、木糖醇才净化器,以及用于分离稀土金属等。器,以及用于分离稀土金属等。现在学习的是第32页,共145页(三)离子交换纤维举例(三)离子交换纤维举例2.聚乙烯醇系阴离子交换纤维聚乙烯醇系阴离子交换纤维 聚乙烯醇系氨基离子交换纤维聚乙烯醇系氨基离子交换纤维 取用干纺的维纶长丝作原丝,性能指标要求与上述取用干纺的维纶长丝作原丝,性能指标要求与上述聚乙烯醇系阳离子交换纤维相同。经脱水及催化剂处聚乙烯醇系阳离子交换纤维相同。经脱水及催化剂处理后,经用上述同样的条件烘干和碳化后,放入胺类理后,经用上述同样的条件烘干和碳化后,放入胺类溶液中进行侧基置换,再经水洗、卷
18、绕、包装即得成溶液中进行侧基置换,再经水洗、卷绕、包装即得成品。根据侧基置换所选用的胺类溶液性能的不同,成品。根据侧基置换所选用的胺类溶液性能的不同,成品可分为品可分为“弱碱性弱碱性”或或“强碱性强碱性”的阳离子交换纤维的阳离子交换纤维两类。两类。现在学习的是第33页,共145页 纤维为棕褐色,含水率约纤维为棕褐色,含水率约50%,总交换,总交换能量为能量为2meq/g(干态),其交换、再生(干态),其交换、再生和洗脱速度均比相应的离子交换树脂要和洗脱速度均比相应的离子交换树脂要快。耐热性、耐化学药品性优良,膨润快。耐热性、耐化学药品性优良,膨润性较小。性较小。主要与阳离子交换纤维配套使用于纯
19、主要与阳离子交换纤维配套使用于纯水的制备、组装电渗析器、净化木糖醇,水的制备、组装电渗析器、净化木糖醇,以及组装水处理装置等。以及组装水处理装置等。现在学习的是第34页,共145页(三)离子交换纤维举例(三)离子交换纤维举例3.聚丙烯腈离子交换纤维聚丙烯腈离子交换纤维 聚丙烯腈螯合型离子交换纤维聚丙烯腈螯合型离子交换纤维 实际为两性离子交换纤维,既有弱酸性的离子实际为两性离子交换纤维,既有弱酸性的离子交换基团,也有弱碱性的阴离子交换基团,同时对交换基团,也有弱碱性的阴离子交换基团,同时对某些稀有金属离子和贵金属离子具有特殊的螯合性某些稀有金属离子和贵金属离子具有特殊的螯合性能。其离子交换容量为
20、能。其离子交换容量为2.7meq/g,孔连续对这些,孔连续对这些金属离子进行富集和分离。金属离子进行富集和分离。现在学习的是第35页,共145页由丙烯腈、丙烯酸甲酯、亚甲基丁二酸三元共聚的由丙烯腈、丙烯酸甲酯、亚甲基丁二酸三元共聚的聚丙烯腈短纤维,使之与盐酸羟胺溶液反应,随后聚丙烯腈短纤维,使之与盐酸羟胺溶液反应,随后用氢氧化钠的溶液进行中和,接着再在用氢氧化钠的溶液进行中和,接着再在6264的的甲醇中回流反应甲醇中回流反应46h46h,随后取出纤维进行水洗、,随后取出纤维进行水洗、甩干,在甩干,在9595下烘干即可。下烘干即可。主要用于在各种场合下富集各种稀有和贵金属元素,主要用于在各种场合
21、下富集各种稀有和贵金属元素,并可用于化学找矿,以及过滤、吸附某些有害物质。并可用于化学找矿,以及过滤、吸附某些有害物质。现在学习的是第36页,共145页(三)离子交换纤维举例(三)离子交换纤维举例4.两性离子交换纤维两性离子交换纤维 纤维结构中同时含有阳离子和阴离子交换基团,纤维结构中同时含有阳离子和阴离子交换基团,兼有阴、阳离子交换性能的纤维,它对一般有机溶兼有阴、阳离子交换性能的纤维,它对一般有机溶剂稳定、耐酸碱、强度良好。剂稳定、耐酸碱、强度良好。现在学习的是第37页,共145页制造方法有两种:制造方法有两种:一是采用聚乙烯纤维为原料,先按一是采用聚乙烯纤维为原料,先按磷酸酯型阳离子交换
22、纤维的制法,磷酸酯型阳离子交换纤维的制法,进行缩甲醛化及水解反应,然后浸进行缩甲醛化及水解反应,然后浸渍在甲胺和乙二胺水溶液中,得阴、渍在甲胺和乙二胺水溶液中,得阴、阳离子交换容量分别为阳离子交换容量分别为1.02.0meq/g和和1.52.5meq/g的纤的纤维;维;现在学习的是第38页,共145页制造方法有两种:制造方法有两种:二是采用氯乙烯二是采用氯乙烯-丙烯腈共聚纤维为原丙烯腈共聚纤维为原料,先按羧酸型阳离子交换纤维的制法料,先按羧酸型阳离子交换纤维的制法进行水解反应,然后用乙二胺的乙醇溶进行水解反应,然后用乙二胺的乙醇溶液作胺化反应,可制得具有阴、阳离子液作胺化反应,可制得具有阴、阳
23、离子交换容量分别为交换容量分别为1.53.0meq/g和和2.53.5meq/g的纤维的纤维现在学习的是第39页,共145页可以制成织物和非织造布,用于废水可以制成织物和非织造布,用于废水处理、无离子水的制备或由高粘度溶处理、无离子水的制备或由高粘度溶液和饮料中除去氯离子等。液和饮料中除去氯离子等。现在学习的是第40页,共145页(三)离子交换纤维举例(三)离子交换纤维举例5.超吸附纤维超吸附纤维 具有超高吸附速率和吸附容量的纤维,吸附物具有超高吸附速率和吸附容量的纤维,吸附物包括水、盐溶液、血和某些高毒性物质。当其吸水包括水、盐溶液、血和某些高毒性物质。当其吸水时具有高度的膨润和密封特性、有
24、效的阻水性、非时具有高度的膨润和密封特性、有效的阻水性、非常好的湿态完整性和强度保持性,使被吸附物难以常好的湿态完整性和强度保持性,使被吸附物难以从干湿态纤维中迁移出来。从干湿态纤维中迁移出来。现在学习的是第41页,共145页将聚丙烯酸盐、聚丙烯腈或水合纤维素纤维等,加将聚丙烯酸盐、聚丙烯腈或水合纤维素纤维等,加工成具有吸水功能的交联纤维或微孔的碳化活化纤工成具有吸水功能的交联纤维或微孔的碳化活化纤维。维。主要用作防露材料、食物的托盘垫、农业和园艺主要用作防露材料、食物的托盘垫、农业和园艺保水材料、电缆或光缆阻纱、医用绷带、毒物吸保水材料、电缆或光缆阻纱、医用绷带、毒物吸附以及混凝土固化片材等
25、。附以及混凝土固化片材等。现在学习的是第42页,共145页(三)离子交换纤维举例(三)离子交换纤维举例6.含正丙胺基离子交换纤维含正丙胺基离子交换纤维 其最大特点是对三价金离子具有离子交换、吸其最大特点是对三价金离子具有离子交换、吸附或螯合的功能,还具有氧化还原的功能。在静态附或螯合的功能,还具有氧化还原的功能。在静态吸附情况下,当溶液的吸附情况下,当溶液的pH3.5时,对时,对金离子具有较高吸附量,而在金离子具有较高吸附量,而在pH为为1.53.5时,时,则吸附量较低或为零。则吸附量较低或为零。现在学习的是第43页,共145页制法:制法:1.将聚乙烯醇纤维在经将聚乙烯醇纤维在经射线照射后与苯
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