第 9章 聚氯乙烯纤维 目录 聚氯乙烯纤维概述 聚氯乙烯的结构与性能 聚氯乙烯纤维品种及其制造工艺 PVC改性思路和新产品开发 PVC纤维新产品及应用 聚氯乙烯纤维概述 聚氯乙烯树脂概况     聚氯乙烯英文名为(Polyvinyl Chloride)，简称PVC。其单体名为氯乙烯（Vinyl Chloride）简称 VC。 聚氯乙烯（PVC）是世界上最早实现工业化的合成材料。 		1835年，法国化学家列立首次合成了聚氯乙烯。 		1900年俄国科学家奥斯特罗梅斯基进行了第一次系统的试验。     产量 		1930~1966年代起聚氯乙烯产量位居聚合物首位。 		全球PVC树脂产量1965年3100kt 		1999年32800kt   聚氯乙烯纤维概述 聚氯乙烯纤维 概述 1913年，Klatte用热塑挤压法制得第一批聚氯乙烯纤维。 1930年Hubert把聚氯乙烯溶于环已酮中，再在含有30％醋酸水溶液中用湿法纺制出了可供衣料用的聚氯乙烯纤维。 1931年人们发现在均相介质中用补充氯化的方法可以制得易溶解的聚氯乙烯，这种新型聚合物后被命名为氯化聚氯乙烯。 1934年之后随着氯化聚氯乙烯纺丝技术的突破，在德国和美国人们开始大量纺制氯乙烯长丝和短丝。 由于聚氯乙烯其耐热性差，沸水收缩率高，对有机溶液稳定性差、染色性差等缺点制约了其在合成纤维领域的发展。 聚氯乙烯的结构与性能  聚氯乙烯的链结构: 		采用游离基型聚合制取聚氯乙烯，由于分子的极性效应，一般都以头尾连接，因而氯原子在长链分子上的分布主要在1，3位置。 聚氯乙烯的结构与性能  也可能夹杂有少量头头(尾尾)连接的，氯原子处于1，2位置。 聚氯乙烯的结构与性能 聚集态结构 	用一般方法生产的聚氯乙烯均属无规立构体，很少有结晶性，但有时能显示出在某些很小的区段上形成结晶区。在这些区段里，分子链上的氯原子按交替方式排列，所以在按头尾连接的聚氯乙烯中，在其有规则的区段里，只有第五、第九、第十三……个碳原子与第一个碳原子相同，即 聚氯乙烯的结构与性能 聚氯乙烯的基本性质    		聚氯乙烯是热塑性的聚合物    		结晶度为（5~10％）    		熔点为175℃    		平均聚合度在350~8000之间    		PVC树脂密度在1.35~1.45g/cm3    		表观密度为0.4~0.65g/cm3    		比热容为1.045~1.463J/（g·℃）    		热导率为2.1kw/（m·K）    		折射率nD20＝1.544。 聚氯乙烯的结构与性能 聚氯乙烯的热性质    85℃以下为玻璃态    85~175℃为粘弹态    175~190℃为熔融态    190~200℃为粘流态    脆化点为－50℃~－60℃    软化点75~85℃    100℃以上分解，180℃以上快速分解，200℃以上剧烈分解变黑。    聚氯乙烯有阻燃性能，PVC在火焰上能燃烧，放出HCl、CO、苯等低分子量化合物，离火自熄。  聚氯乙烯的结构与性能 聚氯乙烯的其他性质  聚氯乙烯力学性能：由于纤维主要为无定形态，纤维的弹性模量小，强度低。密度高，织物吸音效果特别好。 聚氯乙烯介电性：介电性好，适合用于高频热熔接和热定型。 聚氯乙烯光老化性：差，一般波长在2000~4000?的紫外线照射发生降解，大分子开始产生交联作用。这使纤维溶解度变小，纤维的疲劳度和强度也随之降低。 聚氯乙烯染色性：较差。除了分散性的染料、金属酶染染料等少数几种燃料外，一般常用的染料均不能在聚氯乙烯上着色。所以生产中多使用原液着色为主。 聚氯乙烯的溶解性能：难溶于一般的溶剂中，它的不良溶解性是阻碍聚氯乙烯纤维发展的重要原因之一。可用于纺丝的聚氯乙烯由于聚合度较大，所以不能溶于丙酮之中只能在其中溶胀。但可溶于某些有机溶剂中。  聚氯乙烯及其纤维的生产工艺 聚氯乙烯的生产工艺 	乙炔法：氯化汞存在下的催化加成  	乙烯法：氧氯法  	乙烯乙炔法 聚氯乙烯及其纤维的生产工艺 聚氯乙烯纤维的生产工艺（氯纶） 湿法纺丝工艺流程 聚氯乙烯及其纤维的生产工艺 湿法纺丝工艺参数 捏合：为了获得纺丝原液，首先使聚氯乙烯树脂在丙酮中充分溶胀，这一操作在生产上叫做捏和。捏和温度由室温逐渐升至40—50oC，它取决于丙酮的含水率，捏和时间一般取4.5～6.0h，在捏和时可添加少量热稳定剂、着色剂。 溶解：加热，降低粘度，增加流动性，以获得必要的可纺性。这一过程在生产上常称为溶解。溶解是将捏和后的浆液通过套管加热器，迅速加热至90～95℃。由于丙酮在常压下于56℃即发生沸腾，所以升温溶解过程必须在加压下进行。 过滤：保温加压下过滤。      纺丝：凝固浴为丙酮水溶液，浴中丙酮含量控制在20％～22％，浴温35℃左右，纺丝速度一般取16～20m／min，丝条在凝固浴中的停留时间约10～12s。得到的初生纤维经水洗后再进行拉伸。 聚氯乙烯及其纤维的生产工艺 德国BASF公司，使用四氢呋喃为溶剂，并采用漏斗形凝固浴槽的湿法纺丝工艺。 聚氯乙烯及其纤维的生产工艺 干法纺丝工艺 聚氯乙烯及其纤维的生产工艺 干法纺丝工艺参数 聚氯乙烯干法纺丝时的套筒温度取80～120oC，卷取速度100～200m／min。套筒长度可为3.5～6m。卷取速度越高，套筒长度应越长。借助于热空气流使丙酮挥发而使原液细流凝固成纤维。纺丝套筒中的热空气被引出后进行冷凝或用活性炭吸附以回收丙酮。为了保证生产安全，套筒内空气中的丙酮含量不得接近丙酮的爆炸极限(2.15％～13％，丙酮的体积分数)。  聚氯乙烯及其纤维的生产工艺 罗维尔是法国 Rhodiaceta研制成功的聚氯乙烯纤维。工业生产中使用体积分数均为50％的丙酮和二硫化碳为混合溶剂，纺丝原液的浓度约为35％。  聚氯乙烯及其纤维的生产工艺 湿法及干法纺丝纤维的后处理  	拉伸：由湿法或干法纺丝所得初生纤维，为了进一步提高其物理机械性能，均须将其拉伸4～5倍。拉伸一般分两段进行，拉伸介质常采用95～98℃的热水。通常头道拉伸约完成总拉伸倍数的40％～45％    热定型：在湿法纺丝生产中是与干燥过程结合在一起进行的，干法生产中则单独进行。为了保证定型效果，已经定型纤维的干燥宜在较低温度(50～60℃)下进行。  聚氯乙烯及其纤维的生产工艺 热塑性挤出法（制取较粗的鬃丝）    过程：聚氯乙烯树脂和增塑剂、稳定剂以及着色剂等均匀混合，而后加入螺杆挤出机中，通过分段加热，使物料大约升温至200oC左右，并借助于螺杆的挤压作用，使之压出机头成为丝条，在水浴中凝固成形，随后再在沸水中拉伸4～5倍，最后经热定型和干燥，即得成品。 聚氯乙烯纤维的品种 天美纶 	天美纶是日本帝人公司于1950年实现工业化的聚氯乙烯纤维的商品名。     溶剂：质量分数分别为60％及40％的苯与丙酮的混合液。     聚合度：DP为1400—1600     生产流程：低温下捏和、经过滤、急速加温（以增进其流动性）、纺丝（干法纺丝）。初生纤维经4倍左右的拉伸，随后再进行热定型。若生产耐热短纤维，还需经热松弛处理，以使纤维的沸水收缩率下降，但与此同时，纤维的强度有较大降低，断裂伸长却大大增加。  聚氯乙烯纤维的品种 列维尔(Leavil)      这种纤维也称第二代聚氯乙烯纤维。它是由高间规度的聚氯乙烯树脂制得的纤维。特点是：链规整性好，纤维
9.聚氯乙烯纤维.ppt