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等规聚丙烯纤维

[拼音]:denggui jubingxi xianwei

[外文]:isotactic polypropylene fibre

用石油精炼的副产物丙烯为原料制得的合成纤维,简称聚丙烯纤维,中国商品名丙纶。原料来源丰富,生产工艺简单,产品价格相对比其他合成纤维低廉。纤维的物理机械性能特点是:强度高(短纤维为 4~6克/旦,长丝为5~8克/旦),湿强度和干强度基本相同,比重小(0.91),耐磨损耐腐蚀等。世界聚丙烯纤维年产量1980年已超过100万吨。

聚丙烯纤维的品种有长丝(包括未变形长丝和膨体变形长丝)、短纤维、鬃丝、膜裂纤维、中空纤维、异形纤维、各种复合纤维和无纺织布等。主要用途是制做地毯(包括地毯底布和绒面)、装饰布、家具布、各种绳索、条带、渔网、吸油毡、建筑增强材料、包装材料和工业用布,如滤布、袋布等。此外在衣着方面应用也日趋广泛,可与多种纤维混纺制成不同类型的混纺织物,经过针织加工后可以制成衬衣、外衣、运动衣、袜子等。由丙纶中空纤维制成的絮被,质轻,保暖,弹性良好。

等规聚丙烯纤维在大分子结构上不含有能与染料结合的化学基团,所以染色比较困难。通常采用熔体着色法,将颜料制剂和聚丙烯聚合体在螺杆挤压机中均匀地混和,经过熔纺得到有色纤维色牢度很高。另一种方法是与丙烯酸、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与染料相结合的极性基团,再直接用常规方法染色。在丙纶生产的过程中常需要加入各种添加剂以改进染色性、耐光性和抗燃性。

等规聚丙烯纤维分子结构的特点是具有立体规整性。1955年G.纳塔首先采用了典型的K.齐格勒型催化型──三乙基铝〔Al(C2H5)3〕和四氯化钛(TiCl4),成功地制得了等规结构的聚丙烯。大分子的重复结构单元头尾相接,每隔一个碳原子有一个取代甲基。其分子结构式(图1)是一种立体规整性结构,取代甲基按螺旋轨道规则分布,由3个重复结构单元组成一个完整的螺旋单位,如将高分子主链拉成平面锯齿形,则取代基CH3分布于主链平面的同侧(图2),因此遂命名为等规结构。无规的聚丙烯是粘性的油状物,无实用价值,而等规聚丙烯由于结构规整,容易结晶,熔点为165℃左右,能制成物理机械性能优良的化学纤维。1957年首先由意大利开始工业化生产。

聚丙烯纤维的成形通常采用熔融纺丝法(见熔体纺丝)。螺杆挤压机可以是立式的或卧式的。纺制长丝和短纤维的较新工艺是短程纺,取消了纺丝甬道,使螺杆纺丝机到卷取装置可在同一层厂房内进行。成纤聚丙烯的分子量较高,熔体粘度也高,所以熔体的流动性差,弹性形变大。如果纺丝温度太低,则会在喷丝孔处产生明显的孔口胀大和熔体破裂现象,使初生纤维表面呈锯齿形、波纹形,甚至生成螺旋丝。通常纺丝时的熔体温度比熔点要高100℃左右,即在270℃左右纺丝。如在聚丙烯树脂中加入少量添加剂,如氮氧稳定自由基化合物等或采用与聚酯共混纺丝的方法,可适当降低纺丝温度,改善熔体的流变性能。为减少孔口胀大和避免熔体破裂,通常选用较大的喷丝孔孔径(0.5~0.8毫米)和适当增加喷丝孔的长径比。等规聚丙烯的玻璃化温度较低(-18℃左右),结晶能力较强,要使初生纤维保持一定的取向度和结晶度,则须加强和严格控制挤出丝条的冷却成形条件。

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