第九章聚丙烯纖維1.概述2.丙綸的生產(chǎn)3.丙綸的結(jié)構(gòu)和性能4.丙綸的用途和發(fā)展丙綸纖維第九章聚丙烯纖維聚丙烯纖維（丙綸纖維）是以聚丙烯樹脂為原料制得的一種合成纖維。（PolyPropyleneFibre，PP）熔點(diǎn)168~174℃，熱分解溫度為350～380℃1.概述丙綸纖維發(fā)展歷史1954年等規(guī)聚丙烯由意大利科學(xué)家納塔（Natta）研究成功；1957年由意大利Montecatini公司首先實(shí)現(xiàn)了等規(guī)聚丙烯的工業(yè)化生產(chǎn)；1958~1960年Montecatini公司開發(fā)出聚丙烯纖維；1964年開發(fā)出捆扎用的聚丙烯膜裂纖維；20世紀(jì)70年代采用短程紡工藝與設(shè)備改進(jìn)了丙綸生產(chǎn)工藝。目前，產(chǎn)量?jī)H次于PAN纖維，主要品種有：丙綸長(zhǎng)絲、丙綸短纖維、丙綸膜裂纖維、丙綸膨體長(zhǎng)絲(BCF)、丙綸工業(yè)用絲、丙綸無(wú)紡布、丙綸煙用絲束等。第九章聚丙烯纖維丙綸纖維丙烯CH2＝CH－CH3

主要原料

聚合級(jí)丙烯的規(guī)格為：純度＞99.6%； 丙烷＜0.3%；乙烷＜0.005%；水＜0.001%；CO：無(wú)； CO2＜0.0001%；其他烯、炔：無(wú) 總硫化物＜0.0002%

O2＜0.0004%2、聚丙烯纖維的生產(chǎn)丙綸纖維聚合機(jī)理：配位聚合引發(fā)劑：齊格勒-納塔引發(fā)劑溶劑：烷烴化合物，己烷、庚烷及混合物等相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑：氫或甲烷丙烯的聚合原理2、聚丙烯纖維的生產(chǎn)丙綸纖維2、聚丙烯纖維的生產(chǎn)聚丙烯的生產(chǎn)工藝氣相聚合淤漿法聚丙烯的生產(chǎn)方法液相聚合法引發(fā)劑配制淤漿聚合引發(fā)劑的洗除干燥丙綸纖維聚合原料及系統(tǒng)的處理

引發(fā)劑為齊格勒-納塔引發(fā)劑或改進(jìn)的三組分或四組分復(fù)合引發(fā)劑，稀釋劑（溶劑）為烷烴化合物，一般是己烷、庚烷、戊烷及混合物等。相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑為氫或甲烷。因?yàn)榫酆纤玫囊l(fā)劑容易被雜質(zhì)破壞而失去活性，所要對(duì)各種原料進(jìn)行精制，并在氮?dú)獗Ｗo(hù)下貯存，同時(shí)對(duì)聚合系統(tǒng)設(shè)備用干燥無(wú)氧的氮?dú)膺M(jìn)行徹底置換，嚴(yán)格控制氧和水的含量。2、聚丙烯纖維的生產(chǎn)丙綸纖維引發(fā)劑懸浮液的制備將主引發(fā)劑TiCl3與稀釋劑加入引發(fā)劑配制釜中，在攪拌下不斷加入助引發(fā)劑(C2H5)2AlCl，兩者的配比為Al/Ti＝3～8（物質(zhì)的量的比），在一定的溫度下，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間絡(luò)合陳化后，用計(jì)量泵送入聚合釜中。2、聚丙烯纖維的生產(chǎn)丙綸纖維淤漿聚合分別用計(jì)量泵將液態(tài)丙烯、引發(fā)劑懸浮液、烴類溶劑按一定比例連續(xù)加入不銹鋼聚合釜中攪拌混合，同時(shí)，通入少量氫氣。聚合溫度保持在60～70℃，壓力0.49～0.98MPa，聚合放出的熱量由聚合釜的夾套和內(nèi)冷循環(huán)水帶走。丙烯單體的單程轉(zhuǎn)化率為48%左右，由聚合釜出來(lái)的漿液約含20%固體高聚物，最高為25%～30%。反應(yīng)后的物料進(jìn)入閃蒸罐回收未反應(yīng)的丙烯，精制后循環(huán)使用。聚合溫度不能超過(guò)80℃，以防止發(fā)生爆聚和高聚物熔融結(jié)塊。2、聚丙烯纖維的生產(chǎn)丙綸纖維洗滌引發(fā)劑

出料漿液中含有可溶性低分子物和無(wú)規(guī)高聚物，可趁熱過(guò)濾除去，再加入溶劑得引發(fā)劑-高聚物漿液，然后加甲醇或乙醇和引發(fā)劑酯化而失去活性，隨即進(jìn)行離心分離，使固體高聚物與引發(fā)劑殘液分開，再用水洗滌高聚物，然后送干燥。分離出來(lái)的溶劑經(jīng)精制后循環(huán)使用。

干燥

高聚物經(jīng)水洗、離心過(guò)濾除去水分后，用旋轉(zhuǎn)真空干燥機(jī)或氣流干燥管在80℃下干燥。然后擠出造粒即得聚丙烯樹脂。造粒時(shí)需要加入抗氧劑、紫外劑2、聚丙烯纖維的生產(chǎn)丙綸纖維2、聚丙烯纖維的生產(chǎn)聚丙烯的生產(chǎn)工藝1234678910111213141517161819202122水廢引發(fā)劑醇不揮發(fā)物溶劑溶劑溶劑循環(huán)引發(fā)劑循環(huán)丙烯5丙綸纖維2、聚丙烯纖維的生產(chǎn)聚丙烯的生產(chǎn)工藝熔融紡絲熔融紡絲的溫度控制在220～280℃，紡絲用聚丙烯相對(duì)分子質(zhì)量一般為120000左右，如紡制高強(qiáng)力絲和單絲，則相對(duì)分子質(zhì)量一般為200000左右。紡絲方法丙綸纖維紡絲時(shí)，將粒狀聚丙烯先在螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料段預(yù)熱軟化（要用惰性氣體將粒間空氣排除），在壓縮段熔融、壓縮、混煉、脫泡，再經(jīng)計(jì)量段進(jìn)一步熔化，建立熔體壓力并將熔體擠出，然后到機(jī)頭過(guò)濾、均化。從擠出機(jī)出來(lái)的聚丙烯熔體用計(jì)量泵加壓計(jì)量送至噴絲頭紡絲。由噴絲頭噴出的細(xì)絲經(jīng)過(guò)冷卻套筒，穿過(guò)上油盤，最后卷繞在絲筒上，其他與聚酯加工過(guò)程相同，但其拉伸溫度為80～130℃，拉伸倍數(shù)為4～8倍。對(duì)于有顏色聚丙烯纖維的生產(chǎn)，由于聚丙烯纖維本身沒(méi)有染色基團(tuán)，因此需要用共聚、共混的方法進(jìn)行改性才可以。2、聚丙烯纖維的生產(chǎn)丙綸纖維丙綸長(zhǎng)絲生產(chǎn)螺桿擠出→過(guò)濾器→紡絲箱→環(huán)吹→上油卷繞→牽引喂入→盛絲擺絲→集束→導(dǎo)絲→牽伸→浸油蒸汽水浴→擺絲→疊絲→卷曲→松弛熱定型→緊張熱定型→張力曳引→打包

無(wú)紡布生產(chǎn)聚合物喂入---熔融擠出---纖維形成---纖維冷卻---成網(wǎng)---加固成布

裂膜成纖法：高分子聚合物熔融擠壓為薄膜，用切刀或針刺使之破裂成條。2、聚丙烯纖維的生產(chǎn)丙綸纖維近年來(lái)出現(xiàn)了短程紡絲技術(shù)。其工藝流程示意圖如下：添加劑纖維級(jí)PP切片色母粒原料共混螺桿擠出、熔體過(guò)濾、熔體分配紡絲、冷卻成型、上油卷曲拉伸卷曲熱定型切斷打包產(chǎn)品2、聚丙烯纖維的生產(chǎn)丙綸纖維短程紡絲技術(shù)特點(diǎn)：生產(chǎn)廠房設(shè)備布置平面由原有層數(shù)壓縮至一層，廠房高度與長(zhǎng)度均有縮短；從原料共混到纖維切斷打包實(shí)現(xiàn)連續(xù)化，可生產(chǎn)單絲線密度1~200分特范圍內(nèi)的短纖維。

2、聚丙烯纖維的生產(chǎn)丙綸纖維3、聚丙烯纖維的結(jié)構(gòu)和性能間同立規(guī)聚丙烯全同立構(gòu)聚丙烯聚丙烯線形結(jié)構(gòu)無(wú)規(guī)立構(gòu)聚丙烯結(jié)構(gòu)丙綸纖維間同立構(gòu)聚丙烯全同立構(gòu)聚丙烯無(wú)規(guī)立構(gòu)聚丙烯丙綸纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)截面圓形縱向光滑無(wú)條紋分子結(jié)構(gòu)立體螺旋構(gòu)型，全同立構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)

5種折疊鏈纓狀微原纖模型結(jié)晶度65~75%結(jié)構(gòu)丙綸纖維聚丙烯纖維的性能1．密度

丙綸最大的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)地輕，是常見化學(xué)纖維中密度最輕的品種，其密度在0.9~0.92克/厘米3，比滌綸輕30%，比錦綸輕20%；因此很適合做冬季服裝的絮填料或滑雪服、登山服等的面料。

2．強(qiáng)伸性

丙綸的強(qiáng)度高，伸長(zhǎng)大，初始模量較高，彈性優(yōu)良。所以丙綸耐磨性好。此外，丙綸的濕強(qiáng)基本等于干強(qiáng)，所以它是制作漁網(wǎng)、纜繩的理想材料。丙綸纖維3．吸濕性和染色性

丙綸的吸濕性很小，幾乎不吸濕，一般大氣條件下的回潮率接近于零。細(xì)旦丙綸具有較強(qiáng)的芯吸作用，水汽可以通過(guò)纖維中的毛細(xì)管來(lái)排除。制成服裝后，服裝的舒適性較好，尤其是超細(xì)丙綸纖維，由于表面積增大，能更快地傳遞汗水，便皮膚保持舒適感。由于纖維不吸濕且縮水率小，丙綸織物具有易洗快干的特點(diǎn)。丙綸的染色性較差，顏色淡，染色牢度差。

可采用原液著色，纖維改性，在熔融紡絲前摻混染料絡(luò)合劑。聚丙烯纖維的性能丙綸纖維4．耐酸耐堿性

丙綸有較好的耐化學(xué)腐蝕性，除了濃硝酸，濃的苛性鈉外，丙綸對(duì)酸和堿抵抗性能良好，所以適于用作過(guò)濾材料和包裝材料。5．耐光性等

丙綸耐光性較差，熱穩(wěn)定性也較差，易老化，不耐熨燙。但可以通過(guò)在紡絲時(shí)加入防老華劑，來(lái)提高其抗老化性能。此外，丙綸的電絕緣性良好，但加工時(shí)易產(chǎn)生靜電。

聚丙烯纖維的性能叔碳原子上的氫原子相當(dāng)活潑，易被氧化丙綸纖維6．強(qiáng)度高

丙綸彈力絲強(qiáng)度僅次于錦綸，但價(jià)格卻只有錦綸的1/3；制成織物尺寸穩(wěn)定，耐磨彈性也不錯(cuò)，化學(xué)穩(wěn)定性好。但熱穩(wěn)定性差，不耐日曬，易于老化脆損，為此常在丙綸中加入抗老化劑。聚丙烯纖維的性能效果較好的有鄰羥基二苯酮類和含鎳的金屬有機(jī)化合物，加入1%~3%石墨對(duì)防止光敏老化最為有效，但不適于制造潔白的纖維。

丙綸纖維7.耐熱性丙綸耐熱性差，熱塑性纖維

Tg=-15℃軟化點(diǎn)比熔點(diǎn)低10~15℃100℃以上開始收縮，在水洗、干洗時(shí)溫度都不能過(guò)高，否則會(huì)引起收縮、變形，甚至熔融。燙燙溫度為90-100℃，需要墊一層濕布或進(jìn)行蒸汽熨燙。聚丙烯纖維的性能在有空氣存在下受熱，易發(fā)生氧化裂解，發(fā)生在叔碳原子處丙綸纖維聚丙烯纖維可與棉、毛、粘膠纖維等混紡作衣料用，可以用于織各種針織品如織襪、手套、針織衫、針織褲，洗碗布，蚊帳布，被絮，保暖填料、尿布濕等。工業(yè)上：地毯、漁網(wǎng)，帆布，水龍帶，混凝土增強(qiáng)材料；在醫(yī)療上用作紗，作外科手術(shù)衣服而耐高溫高壓消毒。4、聚丙烯纖維的用途丙綸纖維4、聚丙烯纖維的用途丙綸纖維我國(guó)聚丙烯纖維的發(fā)展我國(guó)丙綸雖起步較晚，但發(fā)展較快。1980-1990年平均年增長(zhǎng)率達(dá)36.5%，大大高于世界丙綸12%的增長(zhǎng)速度，也大大高于國(guó)內(nèi)合成纖維16%的平均增長(zhǎng)速度。到1996年，我國(guó)的丙綸產(chǎn)量已達(dá)到18．63萬(wàn)t。我國(guó)丙綸行業(yè)的現(xiàn)狀歸納為以下幾點(diǎn)：(1)增長(zhǎng)較快，但總量仍顯不足。我國(guó)丙綸產(chǎn)量在7O，80年代增長(zhǎng)了近40倍，但到90年代中期總量也不過(guò)是十多萬(wàn)噸，只相當(dāng)于世界丙綸總產(chǎn)量的三十分之一。

丙綸纖維我國(guó)聚丙烯纖維的發(fā)展(2)生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模普遍較小。我國(guó)丙綸的生產(chǎn)企業(yè)平均規(guī)模僅為0．16萬(wàn)t／a，而全球企業(yè)平均規(guī)模則近1萬(wàn)t／a，若去除中國(guó)部分．則國(guó)外企業(yè)平均規(guī)模為1．5萬(wàn)t／a，是中國(guó)的近10倍。美國(guó)最大的企業(yè)擁有全國(guó)20%的生產(chǎn)能力，規(guī)模前10位企業(yè)合計(jì)的生產(chǎn)能力占全國(guó)總生產(chǎn)能力的75%;日本最大企業(yè)擁有全國(guó)31%的生產(chǎn)能力，規(guī)模前5位企業(yè)合計(jì)生產(chǎn)能力占全國(guó)總生產(chǎn)能力的84%；而中國(guó)最大的企業(yè)也只有1萬(wàn)多噸生產(chǎn)能力，占全國(guó)總生產(chǎn)能力的4%左右，規(guī)模前10位企業(yè)的生產(chǎn)能力占全國(guó)總生產(chǎn)能力的25%都不到.丙綸纖維我國(guó)聚丙烯纖維的發(fā)展(3)產(chǎn)品開發(fā)力度不夠，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，競(jìng)爭(zhēng)能力低下，競(jìng)爭(zhēng)秩序混亂，開工率低。這是企業(yè)規(guī)模小，生產(chǎn)能力分散的必然結(jié)果。由于大部分企業(yè)的規(guī)模小，對(duì)產(chǎn)品、市場(chǎng)開發(fā)的投入能力也較低在常規(guī)產(chǎn)品市場(chǎng)，有過(guò)多的企業(yè)在爭(zhēng)奪，競(jìng)爭(zhēng)激烈；在某些高檔產(chǎn)品市場(chǎng)則只為少數(shù)幾家企業(yè)所占有，缺乏競(jìng)爭(zhēng)，使產(chǎn)品價(jià)格居高不下；在產(chǎn)業(yè)用和某些特殊領(lǐng)域幾乎是一片空白。產(chǎn)