产业用纺织品笔记-海文库
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产业用纺织品笔记
产业用纺织品概述
一、产业用纺织品的定义、分类及特点1. 纺织品分服装用、装饰用和产业用三类。产业用纺织品又称技术纺织品，是指专门设计的、具有工程结构的纺织品。该行业具有资本密集、技术含量高、用工量少、劳动力素质要求高、国内市场需求空间巨大等特点和优势。2. 产业用纺织品的分类（十六大类）欧美分为：农用类、建筑类、服装类、土工类、家装类、工业类、医用类、交通类、 环保类、包装类、防护类、体育类等十二大类。1) 按加工过程使用的原料分类：（例如，由玻璃纤维制成的产业用纺织品）2) 按加工方式和（或）生产技术分类：（例如，非织造产业用纺织品）3) 按产业用纺织品的主要产品品种分类 ：（例如，帆布、过滤布）4) 按产品的最终用途分类：（例如，土工织物、医疗用纺织品）3. 产业用纺织品的特点（生产资料领域、外观形态多种多样、原料广泛、绝大部分要经过涂层、层压或复合处理）。目前国际通用的纺织品三大应用领域：服装用纺织品――包括服装面料、辅料、服饰配件等；家用装饰用纺织品――包括床上用品、地面铺设、挂帷遮饰、家具覆盖、墙面贴饰、家居杂饰和卫生盥洗等；产业用纺织品――包括农用、工业用、军事用、建筑用、汽车用、医疗卫生用、航空航天用等。二、产业用纺织品与普通纺织品的区别1. 产业用纺织品的应用领域和使用对象不同2. 性能要求不同：对产业用纺织品的性能要求很高。3. 所用材料不同：产业用纺织品注重功能，而美观（如颜色等）并不是很重要。4. 加工方法和使用的设备不同：生产造纸机用织物必须使用特制的重型织机，其宽度很宽（最宽可达2740cm）5. 测试方法不同：产业用纺织品测试也具有一定的难度。许多时候在试验室里不可能完全模拟产业用纺织品现场实际使用情况。传统纺织品的试验方法通常不适宜产业用纺织品。对于产业用纺织品而言，根据其用途从测试的结果即可认定其性能的好坏，得到客观的评定。这使得建立产业用纺织品的测试手段和试验方法相对容易一些，因此，确定其性能评定标准也是比较容易的。6. 使用寿命不同：通常产业用纺织品的寿命要比传统纺织品长得多。7. 价格不同：由于产业用纺织品具有许多优异性能，因此它的价格比传统纺织品高。三、国内产业用纺织品发展现状1、国内外产业用纺织品比例从以来，增长较快的主要有土工合成材料(特别是加强防洪，年增长速度17％)、过滤材料(因国家对环保的加强，年增长速度38％)、合成革基布(随着日用品的发展，年增长速度24％)、农用(年增长速度15％，一些地方应用效果好，但潜力还很大)、蓬帆布(应用面包括遮阳、美化、灯箱广告等新领域，年增长速度13％)。预计到2010年，增长较大的用途方面将是：农用、汽(火)车内饰用、建筑用、土工合成材料、蓬帆布和环保过滤材料等。10多年来，我国产业用纺织品的发展很快，目前生产企业已有上千家，应用领域逐步扩大，据不完全统计，1988年产量为53万吨，2002年增加到208万吨，14年来的年平均增长率达到了10.3％，预计2010年产业用纺织品产量将超过300万吨。 现阶段我国产业用纺织品的生产和消费正处在持续增长期。2. 我国产业用纺织品领域概况衣着用比重偏大，产业用、装饰用比重较低。――人们居住条件的改善；――农业、水利、交通、建筑等行业对产业用纺织品需求的增加；――纺织新技术的运用、新材料的开发；1将进一步拓展纺织品的应用领域。“十五”期间，我国产业用、装饰用纤维消费潜力很大，总体会出现市场扩张的发展趋势。?
产业用纺织品“十五”目标十一五延续了这种调整我国产业用纺织品衣着用、装饰用、产业用纺织品的比重：由2000年的――67U20U13调整到2005年的――64U21U15。3. 我国产业用纺织品与国外的差距及问题（1）纤维总用量的差距（2）工艺技术上的差距（3）化纤原料差距（4）企业规模、企业管理差距（5）科技开发差距（6）企业分布问题（7）进出口的问题（8）专用纺织机械的差距4. 我国产业用纤维与纺织品发展建议（1）发展高性能化学纤维（2）培养骨干企业（3）突破知名品牌零记录（4）加强科技投入，加强知识产权保护及信息化（5）注重人才培养（6）不断创新，保持企业发展活力（7）提高企业管理水平四、产业用纺织品的加工特点1. 机织工艺2. 针织工艺3. 非织造工艺4. 复合工艺五、美国及世界产业用纺织品发展现状1、行业不景气导致产业用纺织品用量锐减。2、应对措施多样。3、增加投入，强调质量和创新。4、积极开发新兴市场。5、美国产业用经编产品应用广泛。6、对中国产业用经编企业的一些建议。六、产业用纺织品的具体发展前景当前产业用纺织品产量为700多万吨，到2015年将达到1500万吨左右。中国产业用纺织品行业在“十一五”期间有了大幅度的提升，这种提升不仅体现在量上，在质上也非常明显。在量方面，这两年来中国产业用纺织品的年增长都保持在18%以上。2008年产业用纺织品总产量达到606.5万吨，提前两年完成了“十一五”规划中2010年达到600万吨的目标；2009年，产业用纺织品总产量达到723.2万吨并以约2400亿的产值逐步成为跨纺织和新材料两个产业的新型现代化工业。2010年超过820万吨。在质方面，设备的进步（出口到印度、中东、欧洲甚至美国市场）、原料的进步（尤以各类工业丝的发展最为突出）、高技术领域应用成果的进步（应用至医用、建筑、环保以及航空航天和国防建设等领域）都很明显。我国产业用纺织品行业正步入快速发展期。发达国家产业用纺织品一般都占到纺织工业的40%，且仍在增长。2第二节 产业用纺织品的用途与功能特点一、产业用纺织品的用途1、在航天航空领域的应用2、在交通运输领域的应用3、在包装和传输领域的应用4、在信息和通信领域的应用5、在农林业中的应用6、在工程领域的应用7、在建筑领域的应用8、在渔业和航海领域的应用9、在医药卫生领域的应用10、在运动和消遣方面的应用11、在生产（用于机械和设备）领域的应用12、在能源方面的应用13、在国防上的应用二、产业用纺织品的特点1、产业用纺织品的技术性2、产业用纺织品的渗透性3、产业用纺织品的发展性4、产业用纺织品的针对性思考题1. 何谓产业用纺织品？2. 简述产业用纺织品的应用。3. 产业用纺织品的特点有哪些？第二章
产业用纺织品材料第一节 产业用普通纤维产业用纺织品的提高和发展与产业用纺织品纤维材料的提高和发展息息相关，且相互促进。产业用纺织品所使用的纤维原料已从最初使用天然纤维发展到主要使用各种化学纤维，已从最初使用一般规格的纤维发展到使用具有高性能和功能性纤维。产业用纤维分类的方法很多：按原料的种类可分为天然纤维和化学纤维；按产业用状况可分为产业用普通纤维、产业用高性能纤维、产业用功能纤维等。一、棉纤维――18世纪产业革命以来，棉已成为全世界最主要的纺织原料。――棉仍是纺织工业的重要原料。――棉纤维制品（包括下脚纤维，例如斩刀花、精梳落棉、皮棍花、粗纱头等）在产业用纺织品领域仍有一定的应用。1、棉纤维的结构与化学性能：天然纤维素纤维，一端开口，有天然转曲，90%以上是纤维素，其余成分有蜡质、单糖和聚合糖、残余原生质和矿物质。酸可促进棉纤维水解，碱可对棉纤维进行丝光处理；氧化剂可使棉纤维发生严重降解；棉纤维还可发生一些酯醚化反应。2、物理性能：长度、细度、强度、吸湿性等。3、应用：棉纤维及其制品主要用作帆布、过滤材料、絮垫、医用卫生材料、填充料、涂层基布、揩布以及特种棉织物等。二、麻纤维――麻纤维是从各种麻类植物取得的纤维的统称。――韧皮纤维有苎麻、亚麻、黄麻、洋麻等，它们都来自植物的茎。这类纤维质地柔软，适宜纺织加工，商业上称为“软质纤维”，大量应用于产业用纺织品领域。3――叶纤维有剑麻和蕉麻等，是从单子叶植物的叶上获得的。这类纤维比较粗硬，商业上称为“硬质纤维”。完全应用于产业用纺织品领域。
二、麻纤维1、苎麻纤维的性能与应用苎麻是麻纤维中品质最好的原料之一。长度是植物纤维中最长的，平均长度为20-250cm，平均线密度为0.4-0.9tex，可进行单纤维纺纱。吸湿能力强，回潮率可达13%，强度高，初始模量高。化学性质与棉相似但比棉好，对微生物有一定的抵抗性。耐光性和耐热性均较好。苎麻织物可应用于铺盖用纺织品。可用作国防工业、工农业用布。例如：皮带尺、钢丝针布基布、过滤布、子弹带、水龙带等。此外，苎麻织物还可作抛轮布、书籍布、服装鞋帽衬、涂层织物基布、降落伞带、背带、炮衣、高强度缝纫线等。
2、亚麻纤维的性能与应用亚麻单纤维长度较短，由30-50根单纤维集结在一起由胶质粘结成束纤维状态存在，半脱胶后形成工艺纤维。工艺纤维的线密度一般为1.2-2.5tex，亚麻纺织品除用于衣着和装饰织物外，还被大量应用于产业用纺织品领域。如亚麻水龙带、亚麻工业用布、地毯基布、幕布、画布、贴墙布等。 它们基本上可属于亚麻帆布类产品。（1）亚麻水龙带――因为亚麻断裂强度大、吸水膨胀系数大、断裂伸长小，制织成的亚麻水龙带涨破强度高，渗水量小，受压后不伸长。亚麻水龙带在专门的织机上织造，织物为管状物。（2）亚麻工业用布――亚麻工业用布常用干式纺纱经煮练后织造，以平纹及双经平纹居多，经纬密较小。亚麻包装布――用亚麻短麻或二粗麻的干式纺纱，也可织造包装布，它具有良好的透气性。一些缺少黄麻的国家采用亚麻包装布作为粮食的包装。（3）其它。亚麻还可作地毯的基布、幕布、画布、过滤布、贴墙布、殡仪用布等。 3、黄麻、洋麻纤维的性能与应用黄麻、洋麻的单纤维都很短，依靠胶质粘结成束纤维进行纺纱。黄麻密度低、回潮率是麻类中最高的。洋麻适应性强，在我国大量种植且亩产较高，可作为黄麻的替代品，主要用作麻纱线、麻布、麻袋、土工布、麻纸复合水泥袋、增强塑料的加固材料等。（1）黄麻纱线。主要用于制造麻袋、麻布、地毯底布等黄麻类纺织物。国内还用于电缆的防护层（用沥青浸渍后，包覆于电缆表面）和填充层（把它和电缆线卷绕在一起，使其截面呈圆形）、麻袋绞包用的绞包线。黄麻纱线还用于各种捆扎用绳。此外，还可用作登山鞋，编制工艺品。（2）黄麻麻布。主要用作包装材料，如包装各种农副产品，也可包装金属制品，可制作成麻袋。可用作制造坐垫、油画布，还可作为底布用于人造革、铺地材料、地毯等。还有用它涂上沥青或其它防水材料与纸复合做成防潮的复合麻袋。（3）黄麻麻袋按织物组织可分为单经平纹袋、双经平纹袋和双经斜纹袋三大类。黄麻帆布是一种粗帆布，亦可用作油画布。
4（4）一些新产品在不断的研发中。如：黄、洋麻土工布、地毯纱、麻纸复合水泥袋、增强塑料的加固材料、非织造布、贴墙布等。4、剑麻纤维的性能与应用剑麻属龙舌兰科，系多年生宿根植物，每年收割其部分叶片来刮制纤维。单纤维极短。剑麻具有遇海水不被腐蚀的特点，遇淡水则随时间的推移其断裂强度逐渐降低直至消失殆尽。剑麻适用于舰艇、渔船、航海的绳缆、网绳及钢丝绳的芯纱等，也可用作防水帆布、铺地织物、地毯和麻袋。用剑麻生产过程中产生的乱纤维、短纤维、回麻等可生产非织造布，用于沙发的垫层和填料。5、蕉麻纤维的性能与应用蕉麻属芭蕉科，系多年生宿根植物，纤维取于叶鞘，以束纤维形式进行利用。蕉麻耐海水腐蚀性、用途等均与剑麻相似。其经典产品有“白棕绳”。6、椰壳纤维的性能与应用这种纤维并不是传统的纺织生产原料，但可以生产非织造布。纤维从椰子外壳层剥下，一般长度为15-33cm，刚度大，弹性好，很适合采用针刺法生产用作沙发、汽车坐垫及弹簧软垫床厚垫、运动垫的填料，使用性能、舒适性远胜过泡沫塑料制品，弹性好，不老化。三、毛纤维1、羊毛纤维的性能羊毛纤维由羊皮肤上的细胞发育而成。纤维具有天然卷曲，纵向表面由鳞片层覆盖，由外向内依次为鳞片层、皮质层，粗毛还有髓质层。羊毛粗细差异大，弹性恢复性好，断裂伸长率是常见天然纤维中最大的，较耐酸，不耐碱。耐热性、耐日光性一般，耐霉菌性较好，但不耐虫蛀。2、羊毛纤维的应用――通常所说的羊毛是指从绵羊身上取得的绵羊毛。――羊毛具有许多优良特性，如弹性好，手感优良，吸湿能力强，保暖性好，不易沾污，光泽柔和，染色性能优良，还具有独特的缩绒性等。――羊毛制品可广泛使用于产业用纺织品，羊毛可以织制特殊要求的工业呢绒、呢毡、衬垫材料，还用于织制壁毯、地毯等制品。四、蚕丝1、蚕丝纤维的性能蚕丝是天然纤维中的长丝纤维，下脚的茧丝、茧衣和缫丝中的废丝等可加工成短纤维，经绢纺纺纱后进行织造。蚕丝的吸湿能力很强，强度大于羊毛，化学性能与羊毛相似，耐酸性较羊毛稍差而耐碱性较羊毛稍好。桑蚕丝的耐光性较差，耐干热性较强。2、蚕丝纤维的应用五、粘胶纤维在产业用纺织品领域，蚕丝一般用来做特殊制品的过滤织物，也可用作筛网制品。1、粘胶纤维的分类??长丝普通纤维?? ?短纤维――棉型、毛型、中长型、卷曲纤维? ?高湿模量纤维? ??普通型强力纤维 ?强力纤维?? ?超强力型纤维? ??改性纤维――复合纤维、交联纤维、接枝纤维、阻燃纤维2、粘胶纤维的结构；横截面呈皮芯结构，外缘是不规则的锯齿形。3、粘胶纤维的性能吸湿性好，湿强度低，化学性能与棉基本一致，耐酸碱性比棉好，耐虫蛀，但耐霉菌性差，产品耐磨、耐疲劳性能差。54、粘胶纤维的应用医用卫生制品、服装衬里材料、强力粘胶纤维被广泛用于轮胎帘子线、传送带、绳索和各种工业织物如帆布和涂层织物的底布等。
六、聚酯纤维1、聚酯纤维的性能聚酯纤维采用熔体纺丝，截面呈圆形，表面很平整，强度高、弹性恢复性好，吸湿性能很差，是常见合成纤维中热性能最好的。大分子中含有酯键，故不耐强碱，但耐酸性好，在玻璃后面的耐光性很好，导电性能很差，耐霉耐虫蛀。2、聚酯纤维的应用――聚酯纤维的短纤维除可纯纺外，还可与和其他纤维进行混纺，制品用途相当广泛。――长丝广泛地用于轮胎帘子布、工业绳索、传送带、过滤织物、绝缘材料、船帆、帐蓬等。――聚酯纤维是良好的填充材料和隔热材料。――聚酯纤维用途还有地毯、造纸用织物、缝纫线等。――为了改善涤纶帘子线与橡胶的粘着力，可以做成以锦纶为皮、涤纶为芯的复合纤维。七、聚酰胺纤维1、聚酰胺纤维的性能品种很多，常用的为聚酰胺6和聚酰胺66，强度一般为4-5.3cn/dtex，耐疲劳性居常见化纤之首。但初始模量低，吸湿性比聚酯纤维好，染色性能好，较耐碱而耐酸性差，耐热性较聚酯差，不耐光，耐霉菌，耐虫蛀。聚酰胺纤维的品种很多。凡是分子主链由酰胺键―CONH―连接起来的一类合成纤维，统称为聚酰胺纤维。其分子结构式可用如下通式表示。[ NH―(CH2)x―CO ]n[ NH―(CH2)x―NHCO―(CH2)y―CO ]n2、聚酰胺纤维的应用被大量用于织制轮胎帘子布、绳索、渔网等在国防工业中被用于织制降落伞等，还可用于织制地毯。表
聚酰胺6纤维的机械性质短纤维
长丝强力干态强度(cN/dtex)
5.6~8.4湿态强度(cN/dtex)
5.2~7.0干态断裂伸长率（%）25~60
16~25湿态断裂伸长率（%）27~63
20~30弹性恢复率（%）
95~100(3%伸长率
)6初始模量(cN/dtex)
聚酰胺66纤维的机械性质短纤维
长丝强力干态强度(cN/dtex)
5.2~8.4湿态强度(cN/dtex)
4.5~7.0干态断裂伸长率（%）16~66
16~28湿态断裂伸长率（%）18~68
18~32弹性恢复率（%）
100(4%伸长率)初始模量(cN/dtex)
21.1~51.0八、聚丙烯腈纤维1、聚丙烯腈纤维的性能一般为圆形或哑铃型截面，回潮率为2%左右，强度为1.76-3.08cN/dtex，伸长弹性近似于羊毛。化学稳定性好，耐虫蛀，耐霉菌，具有热弹性，耐日光性特别好2、聚丙烯腈纤维的应用以民用为主，工业上应用相对较少，制作户外用品，特别适合用于作帐篷、窗帘等经常受阳光照射的织品。一些特殊要求的过滤织物。制作一些毛毯、人造毛皮、絮制品。长丝可用作制作碳纤维或石墨纤维的基体材料。九、聚丙烯纤维1、聚丙烯纤维的性能材料密度低、强度、伸长、初始模量、耐磨性均较高，回潮率低，化学性能稳定，耐热性较差、耐光性差。表 聚丙烯纤维的机械性能短纤维
长丝干态断裂强度(cN/dtex)
2.6～7.0湿态断裂强度(cN/dtex)
2.6～7.0干态断裂伸长率（%）
20～80湿态断裂伸长率（%）
20～80弹性恢复率（伸长率为3%时） 96～100
96～100初始模量(cN/dtex)
16～352、聚丙烯纤维的应用用作地毯、毛毯、针刺非织造布、簇绒地毯的底布、包装材料、捻合线和农用绳索、筛网、过滤材料、保暖填充材料、医用卫生材料、吸油毡、土工布、编织袋等。聚丙烯纤维的品种和用途――国内外生产的聚丙烯纤维，其品种有长丝、膨体长丝、短纤维、膜裂纤维和单丝等五种。――长丝除部分作衣着用丝外，多数用于工业用织物和装饰织物；――膨体长丝主要用于地毯、毛毯和室内装饰物，具有保暖性好、重量轻、易洗、防腐等优点； ――短纤维有棉型和毛型两种，主要用作地毯绒头、混纺纱及毛线、针刺非织造布、室内装饰织物和絮片等；――膜裂纤维（扁丝）主要用于簇绒地毯的底布、包装材料、捻合线和农用绳索等；――单丝主要用作绳索、筛网和过滤材料等。此外，还有一种中空聚丙烯纤维，是良好的絮垫材料和保暖填充材料。――在丙纶产品的开发中很重视非织造布的发展。这是因为丙纶价格低廉、比重低、机械和化学性能优异，本身又是极好的热粘合纤维，这样就大大降低了非织造布的价格，扩大了其应用领域。――丙纶大量用作医用卫生材料，例如敷料、包扎带、病员服、医院床单、手术衣等。――丙纶制品还有吸油毡、土工布、编织袋、油毡、建筑增强材料、过滤织物、袋布等各类制品。
――聚丙烯纤维还在非织造布领域中作为热粘合纤维。7――ES纤维。十、聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶）1、维纶纤维的性能维纶纤维由湿法纺丝而制得，截面呈腰圆形，具有皮芯结构，吸湿性好，强度、伸长、弹性较其他合成纤维要差，但比棉要好，耐磨、耐光、抗老化性均较好。耐碱但不耐强酸，耐热水性差。2、维纶纤维的应用由于维纶与橡胶有良好的粘着性能，被大量用于产业用纺织品，如绳索、水龙带、鱼网、帆布、帐篷、医用卫生材料、土工布等。表
维纶纤维的机械特性短纤维
强力干态断裂强度（cN/dtex）4.0～5.7
5.3～7.9湿态断裂强度（cN/dtex）2.8～4.6
4.4～7.0相对湿强度（%）
75～90干态断裂伸长率（%）12～26
9～22湿态断裂伸长率（%） 12～26
10～26弹性恢复率（%）
70～90（伸长度3%时）初始模量（cN/dtex） 22～62
――维纶的生产以短纤维为主，经常作为棉花的替代品，纺制一些低档次的民用产品，如劳保织物。 ――由于维纶与橡胶有良好的粘着性能，故大量用于产业用纺织品，如绳索、水龙带、渔网、帆布、帐篷等。――生产过滤材料、服装鞋帽衬里、医用卫生材料、土工布等。――纯聚乙烯醇纤维具有水溶性，可利用其特点作为非织造布的粘合材料。也可利用它纺制一些超细的纱线。如有代表的纯苎麻产品“爽丽纱”就可利用水溶性维纶进行加工。十一、聚氯乙烯纤维（氯纶）1、聚氯乙烯纤维的性能几乎不吸湿、电绝缘性强，但染色性能差。氯纶纤维具有难燃性，离开火焰自行熄灭；耐热性差，耐晒且保暖性较好。2、聚氯乙烯纤维的应用主要用于制作绒线、毯子、絮制品、防燃装饰用布、工业过滤织物、工作服、绝缘布、安全帐篷等。还可做成鬃丝，用来编织窗纱、筛网、渔网、绳索等。第二节
产业用高性能纤维定义：一般指强度大于17.6cN/dtex，弹性模量在440cN/dtex以上的特种纤维。高性能纤维具有普通纤维所不及的物理机械性能、热性能和化学性能。通常采用高技术制成，且大多应用在特殊或高科技领域。目前的代表品种有有机纤维的对位芳纶、超高分子量聚乙烯、聚苯并双f唑纤维；无机纤维有碳纤维和高性能玻璃纤维。优点：――极高的机械性能。高强度，高弹性模量。纤维材料的进步使得制造先进复合材料成为了可能。――高性能纤维具有耐高温性，具有高温下尺寸稳定性，热收缩率很低，因此在耐热防护材料上有特殊用途。――高性能纤维的另一优点是密度低。有利于制品的轻量化。――有机高性能纤维加工简便，容易成型。――有机和无机高性能纤维耐腐蚀。不足：8――不耐太空环境中温度的急剧变化；――真空下耐发射性辐照较差；――耐超低温性较差。――目前，高性能纤维的商品种类很多，性能差异很大，价格差异也很大，有些纤维购买渠道还不畅通等。一、对位芳香族聚酰胺纤维（芳纶）（一）纤维分类美国杜邦公司将分为三种类型：a:Kevlar
主要用作橡胶增强材料。b:Kevlar29
最终用途为防弹装备。c:Kevlar49
专门用于复合材料。我国将芳纶分为：a:芳纶14
聚对苯甲酰胺纤维。b:芳纶1414
聚对苯二甲酰对苯二胺纤维（对位芳纶）。（二）制造方法目前普遍认为是先将对一次苯基二胺与异苯二酸在低温下产生缩合反应形成聚合物。将此聚合物滤出，经洗净烘干后，用干喷射湿式纺丝法在强酸溶液中纺丝，在51-100℃高温下从喷嘴挤压成丝，通过空气层后即进入0-4℃冷水中。最后将丝洗净，卷成丝并烘干即可。（三）纤维特性1、强度高：表
kevlar纤维与其他纤维性质比较
2、耐高温3、化学稳定性好4、对紫外线敏感5、与树脂和橡胶的粘合性好6、具有透过微波的特性7、压缩模量低，耐疲劳性差（四）芳纶及其复合材料的应用1、防弹织物：断裂伸长低，适合于吸收子弹冲击时产生的高能量。2、太空方面：用于飞机、航天飞机、火箭引擎外壳等。3、建筑方面：高层大型建筑中用作水泥增强骨架。4、交通工具方面：用作轿车和卡车的驱动轴、刹车环、离合器、天然气的能源储存罐，对位芳纶极适合于做汽车的子午线轮胎、飞机轮胎。5、其他方面：可做赛艇蒙皮、复合装甲、体育用品和休闲器械、工程橡胶增强材料、高温过滤材料等。二、芳香族聚酯纤维（一）全芳族聚酯纤维的结构结构虽因聚合物种类和纺丝方法不同而不同，但一般均为高度取向的原纤结构。（二）全芳族聚酯纤维的性能具有与kevlar相当的强度。由于为了降低熔点而有意降低聚合物分子的规整性，使其模量较kevlar纤维低；分子上存在酯基，因而吸湿性低，耐酸性好，但耐水解性能较差。简称聚芳酯。最简单的聚芳酯是对羟基苯甲酸的自缩聚物。由于分子链上只有酯基而无极性高的酰胺 9基，其刚性低于芳酰胺。但其熔点仍高达610℃以上，同时又不溶于强酸，仅可象陶瓷那样烧结成型，因而难以获得推广应用。所以聚芳酯的开发应着眼于如何降低其熔点，使之低于其分解温度，以便采用经济简便的熔融法进行加工。（三）用途1、在光缆、特种电线中起支撑保护作用，可与橡胶复合制造耐高压软管、传送带、耐磨密封件及汽车橡胶部件。2、织物耐切割性好，可用作防护服、手套，也可用作耐高温、耐腐蚀工业用过滤布。3、适合编织渔网、养殖业围网、船用绳索，具有强度大、不怕潮湿、使用寿命长、轻量化等特点。4、在体育用品领域，可用作网球板、头盔、雪橇等器材的增强材料。三、高强高模聚乙烯纤维（UHMWPE）也称伸直链聚乙烯纤维。原材料是高分子量线性聚乙烯，采用冻胶纺丝――超倍热拉伸技术制成。（一） UHMWPE的性能1、优良的力学性能：强度2.734-3.5N/tex，断裂伸长率3-5%。比强度、比模量明显高于其他纤维，在相同质量的材料中，强度最高。2、优良的耐冲击性能：属玻璃化转变温度低的热塑性纤维，韧性很好，在塑性变形过程中吸收能量。 UHMWPE纤维复合材料的比冲击总吸收能量分别是碳纤维、芳纶、E玻璃纤维的1.8、2.6和3倍，其防弹能力比芳纶纤维的装甲结构高2.5倍。3、良好的抗湿性和抗化学腐蚀性能纤维具有高度的分子取向和结晶，使其具有良好的耐溶剂溶解的性能。在多种介质中如水、油、酸和碱等溶液中浸泡半年，强度完全保留。4、优越的耐磨性能摩擦系数低，耐磨性比碳钢、黄铜高数倍，是普通聚乙烯的数十倍以上。5、良好的电绝缘性和耐光性能介电常数和介电损耗低，反射雷达波很少，适用于制造各种雷达罩；经过1500h光照之后，纤维的强度保持率还有68%左右。6、耐切割性能耐切割性能良好，与kevlar29和Spectra1000的耐切割性能相当，可应用于加工制作防切割工作服等用途。（二）UHMWPE纤维的用途1、绳缆索网线类：可制作各种捻织编织的耐海水、耐紫外线、不会沉浸而浮于水面的工具。2、织物类：可加工各种防护服、船帆等。3、无纺织物类：具有优良的防弹性能，而且质量最轻、柔韧性好、穿着舒适，能迅速地将冲击能量分散。4、复合材料类：防护性涂层护板、防护用头盔、飞机结构部件等。5、其他类：医疗器材、如缝合线等；各种体育用品，还可制造吹气船、赛艇，建筑结构部件、柔性集装箱等。四、高强高模聚乙烯醇纤维（PVA)（一）高强高模聚乙烯醇纤维的制造方法凝胶纺丝法：从喷丝孔里挤压出纺丝原液，直接急速冷却成为固化的凝胶丝条，然后使用脱溶剂，得到圆形断面的、结构均匀的纤维，再通过后道拉伸和热处理工序，使大分子的取向、结晶提高而制得。纺丝原液和凝固浴液是在一个完全封闭的系统里循环，没有废液产生，因此是一种绿色生产工艺。（二）高强高模聚乙烯醇纤维的三种类型1、水溶性类型2、高强力类型3、容易原纤化类型（三）高强高模聚乙烯醇纤维的性能及应用
10五、碳纤维（一）定义：碳纤维是指纤维的化学组成中碳元素占总质量的90%以上的纤维。 （二）分类：按原料分为纤维素基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、酚醛树脂基碳纤维、其他有机纤维基碳纤维；按制造条件和方法分为碳纤维、石墨纤维、活性碳纤维、气相生长碳纤维； 按性能可分为高性能碳纤维（高强度、高模量、中强度碳纤维等）、低性能碳纤维（耐火纤维、碳质纤维、石墨纤维等）。（三）碳纤维的发展及需求100多年前，爱迪生就从天然竹子和纤维素纤维制成了碳纤维，并用作电灯丝。20世纪50年代出现了真正有使用价值并工业化生产的碳纤维，陆续研制成功了多个碳纤维品种。1996年全世界碳纤维的总产量达17000吨，2005年世界高性能碳纤维的总需求量预计达21150吨。 （四）碳纤维的优良性能1、在纤维轴方向显示高抗拉强度和高弹性模量。2、密度小：只比一般塑料大一点，是铝合金的1/2，不到钢铁的1/4。 3、纤维细：线密度可达0.05tex。4、不生锈、耐腐蚀：除质量分数大于75%的硝酸和硫酸外，盐酸、硝酸、硫酸和一些有机溶剂腐蚀不了碳纤维。5、既耐低温又耐超高温：石墨纤维布在零下180℃依旧很柔软。在3000――4000℃的高温下，绝大多数的耐火材料都会立即熔化，但是在没有氧气的情况下，碳纤维也还是巍然不动，并且随着温度升高，理论强度增大。6、能耐温度骤变，热膨胀系数小：一般材料都有热胀冷缩现象，而碳纤维在长度方向上是热缩冷胀。其膨胀系数的绝对值比钢小几十倍，比玻璃小上百倍，几乎接近于零。7、常温下导热性能良好，高温下导热性能低：在2000℃以上的高温下，其导热性要比常温时低五、六倍。 8、导电性能突出：碳纤维制成的碳线、碳布具有柔软性、可以做成柔软的电阻丝，并且可以通过控制碳化温度来调节电阻值。9、吸附性能优良：用多孔的原料纤维制得的碳纤维，或用普通碳纤维在蒸汽气流中加热到800℃处理后得到的碳纤维，由于具有巨大的表面积，而且表面上的碳原子处于“活化”状态，很容易和其他化学物质结合。 10、其他性能：耐辐射、能反射中子等特性。 （五）碳纤维的缺点：1、比较脆、怕受压和剪切：碳纤维受压或受到与纤维轴向成斜角的切力时，它并不比其他材料表现得好，尤其害怕“打结”和“急拐弯”。2、抗氧化性差：在高温下容易生产二氧化碳，所以不耐氧化。3、破坏前无预报：一般材料在断裂前都要产生较大的变形，人们预先知道可采取措施来防止构件发生意
外的断裂和破坏。而碳纤维在断裂前没有任何明显的征兆。（六）碳纤维的应用1、碳丝：由于碳纤维的长丝和丝束的机械性能极其优异，因此主要用于塑料和碳丝的增强。此外，碳纤维增强轻金属应用于宇航方面，如飞机、火箭等承受高负荷的部件；高压容器；体育用品（网球、冰球、高尔夫球拍、滑雪板、赛车、赛船、帆船等）2、碳纤维毡和碳素短纤维：主要用作绝热材料如电阻炉和感应电炉；还有填充塔的填料；侵蚀性气体和液体的过滤材料；催化剂的载体；燃料电池和蓄电池的电极等。3、碳纤维织物：用作辐射加热的大体积真空炉中轻质、高负荷的电导体，其最高使用温度可达到3000°C左右，此外，还可做超音速飞机制动盘的加强垫层。4、活性炭碳纤维：主要用于吸附废气、净化环境；回收溶剂及有机化合物；净化水；化学防护、高效电容和各种电极材料。（七）碳纤维的制造1、聚丙烯腈基碳纤维（PAN)的制造过程包括4个主要环节：（1）聚丙烯腈原丝的制备（2）原丝的预氧化（3）预氧化丝的炭化或进一步石墨化（4）碳纤维的后处理2、沥青基碳纤维的制造（1）沥青的调制工艺（蒸馏处理）（2）纺丝工艺（3）稳定化工艺（氧化处理）（4）炭化、石墨化工艺3、粘胶基碳纤维的制造制造工艺流程为：粘胶原丝→加捻→稳定化处理 →干燥、低温炭化→卷绕→高温炭化→络筒→制造复合材料。与聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维相比，粘胶基碳纤维的整体性能要差一些，而且制备率较低，工艺条件苛刻，生产成本较高。但密度小、耐烧蚀、热稳定性好、热导率小、断裂延伸率大、深加工的工艺性好、生物相容性好，在军事、卫生、采暖等方面应用广泛。六、玻璃纤维玻璃是由二氧化硅和各种金属氧化物组成的。玻璃是熔体过冷而成的具有固体机械性质的无定形物质。通常是透明的脆性体。其中，熔融的玻璃经喷丝小孔，可拉制成玻璃长纤维。1、玻璃纤维的发展概况玻璃纤维工业自1938年创立以来，其产量、生产工艺、品种规格和应用领域在不断发展，是20世纪60年代以后由于新技术、新工艺的出现，玻璃纤维更是得到了广泛的应用。自20世纪80年代以来，其年均增长率高达10%左右。2、玻璃纤维的分类A、按品种分：纺织玻璃纤维、绝缘纤维、特殊产品。B、按纤维的形态和长度分：连续纤维、定长纤维、玻璃棉。C、按纤维成分中的含碱量分：无碱纤维、低碱纤维、中碱纤维、高碱纤维。D、按纤维的直径分：初级纤维、中级纤维、高级纤维。E、按含无机物成分的不同分：碱纤维、无碱纤维、钠钙-硼硅玻璃纤维、硼-硅玻璃纤维、铝镁硅玻璃纤维、含氧化铍玻璃纤维、高硅氧纤维、粗玻璃纤维。3、玻璃纤维的组成A、E-玻璃：硅酸硼铝玻璃，含有0.8%以下的碱金属氧化物，用于一般塑料增强和电气方面，用途最广。B、A-玻璃：加有硼或不加硼并含有0.8%以上碱金属氧化物的碱钙玻璃，可作特殊用途。C、C-玻璃：硼添加量高的碱钙玻璃，具有特殊的耐化学作用能力。12D、P-玻璃：高介电性能的特殊玻璃。E、R-玻璃：高温下具有高机械性能的特殊玻璃。F、S-玻璃：高温下具有高机械性能的特殊玻璃。G、M-玻璃：高弹性模量的含铍玻璃。H、Z-玻璃：水泥稳定性改进型玻璃，用于与水泥结合材料的增强。4、玻璃纤维的性能（见表）（1）不燃、不腐、耐热、吸湿小。（2）强度高、伸长小、抗拉强度和冲击强度高。（3）绝热性和化学稳定性好。（4）电绝缘性好。5、玻璃纤维的制造（1）原料：天然矿物是制造纺织玻璃纤维的主要原料。绝缘用玻璃纤维的生产原料主要使用玻璃纤维工业中常用的天然矿物和工业产品。（2）制造工艺纺织玻璃纤维的制造工艺为：a、熔融
b、纤化（3）后加工a、用浆料、润滑剂、胶粘剂处理。b、进一步加工。玻璃短纤维、纺织切断玻璃丝、玻璃短纤维粗纱、玻璃长丝纱、玻璃长丝捻线等。6、玻璃纤维的应用（1）纺织玻璃纤维的应用：塑料增强用、装饰织物用、贴墙布、地毯、沥青油毛毡、屋顶毡、防高温服、防火服、高效率砂轮和切割圆盘、袋式过滤器等。（2）绝缘玻璃纤维的应用：松散的绝缘玻璃纤维可用作填充绝缘或作绝缘层使用；绝缘玻璃纤维在建筑上用于保温、防火、隔音等，只有少量用于导冷。它可用作住宅、交通工具、冷藏库的绝热材料、管道保温防露用材料、交通工具吸声材料、内壁、天花板及铁皮屋顶；还可用作外部装饰材料及玻璃纤维增强水泥；在工业领域还可用作固定在金属或管道上的纤维覆盖层，用于管道和容器的隔热和绝缘。此外，还可用作防腐蚀用的玻璃钢耐腐蚀泵、防火的玻璃房果皮箱；还可加工成纱、布、带、毡、板及管壳等，用作增强材料；用有机物处理后可改善纤维柔性、耐磨性以及手感等，可制成玻璃纤维乳胶布、玻璃布人造革、窗纱、渔网、贴墙布、篷盖布及特种防护服，也可用作船舶、车辆的壳体，飞机的部件，风力发电机的叶片及体育用品等。七、氧化铝和硅酸铝纤维氧化铝和硅酸铝纤维属于陶瓷纤维的一种。它于20世纪40年代由美国BW公司中央研究所首先研制成功，20世纪70年代末用于民用工业。1、纤维的分类氧化铝和硅酸铝的主要成分是Al2O3和SiO2，一般根据Al2O3的含量可分为硅酸铝纤维和氧化铝纤维两大类，其中硅酸铝纤维又分为低温型、标准型和高温型，是将原料熔融后用吹喷法或甩丝法而制得的散状短纤维；而氧化铝纤维是将原料制成熔液后纺丝而成的连续长丝纤维。2、氧化铝和硅酸铝纤维的特性氧化铝和硅酸铝纤维具有耐高温、抗热震。低热容、保温性能优良和化学稳定性好的特点，具体为:（1）有一定的可纺性能（2）耐热性：一般低温型硅酸铝纤维的使用温度为1000℃左右，标准硅酸铝纤维的使用温度为1260℃左右，高温型硅酸铝纤维的使用温度为1400 ℃左右；氧化铝纤维的使用温度高达1600 ℃左右，陶瓷纤维的熔点在 ℃之间。（3）导热性：是所有耐火材料中最低的一种。500℃时硅酸铝纤维的导热系数为0.07-0.12W/(m.K)，为轻质耐火砖的1/5-1/3；1000℃时氧化铝纤维的导热系数为0.23W /(m.K)。（4）耐热冲击性：在骤冷骤热的环境中，纤维不会发生剥落，还能抵御弯折、扭曲和机械振动。
13（5）化学稳定性：纤维中碱类含量极少，所以几乎不受冷、热水的影响，耐酸性也比较好，只是易受氢氟酸，磷酸和强碱的侵蚀。（6）压缩回弹性：此类纤维与一般的刚性耐火砖不一样，制品柔软而又一定的弹性，受一定压力时能够回缩，压力取消后又能迅速恢复原状。（7）电特性：具有优良的电绝缘性，但绝缘电阻会随着温度的升高而降低。3、纤维制品及其应用（1）毡：在制取硅酸铝纤维的同时，将纤维凝聚成一定厚度的纤维层，利用针刺机或化学粘合制成硅酸铝纤维毡，可用作工业炉的内衬和膨胀缝的填充物等。（2）纸：将硅酸铝纤维除去渣球，调整长度，配制成很稀的分散浆液，利用抄纸机抄造成0.2-5mm厚的硅酸铝纤维纸，可用作高温炉和高温气体管道的内衬、电热器具的绝缘层，用于高温气体的过滤等。（3）编织物：在硅酸铝纤维中按15%-20%的比例加入有机纤维混合纺成连续纱线，制成绳或编织物，或直接利用氧化铝长丝制成编织物，可用于各种工业窖炉及管道接头的隔热、密封以及高温环境下工作的电缆的包覆材料、工业窖炉开口部分的防热幕帘、高温环境下工作人员的防护服等。八、碳化硅纤维1、碳化硅纤维的制造（1）碳化硅纤维原料的制造a、聚硅烷的合成：在有机溶剂中，使二氯二甲基硅烷与金属钠作用，进行脱氯反应，生成聚硅烷。b、聚碳硅烷的合成：将聚硅烷加热到400°C以上，进行分子重排，使侧链甲基变成亚基进入主链Si―Si之间，生成聚碳硅烷。（2）碳化硅纤维的制造a、纺丝：用干式纺丝或熔融纺丝，将聚碳硅烷制成纤维状。b、不熔化处理：在较低温度下加热聚碳硅纤维，使其不熔化，以防止纤维在高温烧结时彼此之间发生熔粘。c、烧结：把不熔化的纤维在真空或惰性气氛中加热到1200°C-1500°C，使其侧链甲基及氢脱除，仅留剩Si-C键主链即成碳化硅纤维。2、性能碳化硅纤维比硼纤维更能抗氧化，即使在氧化气氛中也能使用，耐热性好，在高温时，比硼纤维更能保持强度和刚度。碳化硅纤维与金属的反应性小，浸渍性良好，与树脂、金属的结合性好。3、应用碳化硅纤维、氧化铝纤维等一类陶瓷纤维具有超高耐热性以及与金属和陶瓷的相容性，可制备增强金属复合材料、增强陶瓷材料和树脂增强材料。由于这类纤维与基体界面的热膨胀率及导热率非常接近，所以加入后可提高陶瓷基体的韧性、增加抗冲击强度，预计在航空、航天制品上的耐热部件方面会得到很好的应用。九、硼纤维1、硼纤维的发展与制造美国是世界上研究开发硼纤维最主要的国家，该县委在20世纪60年代初是由美国空军材料研究室（AFML）首先研究开发的，现已投入正式生产。此外，瑞士、英国、日本等也开发出了硼纤维。美国泰克斯特朗系统公司（TEXTRON
SYSTEMS）是世界上研制生产硼纤维及其复合材料的最著名公司之一。该公司用钨丝作为芯材、三氯化硼气体作为硼源，用CVD（化学气相沉积）工艺来制备连续单丝硼纤维。 硼纤维的制造方法有化学气相沉积法、乙硼烷热分解法、硼熔融法等。其中，以CVD法最为经济实用。通常以细钨丝为芯材，通过反应管电阻加热，化学混合的三氯化硼和氢气在反应管的上部通入，加热1300℃进行反应，所生成的无定形硼沉积在芯材钨丝表面上形成硼纤维。2、硼纤维的性能硼纤维的弹性模量比玻璃纤维高5倍，刚度大大高于碳纤维，压缩强度为其拉伸强度的2倍，缺点是在高温下能和大多数金属基体起反应而变脆。3、硼纤维的应用14由于硼纤维具有轻质、高强等优异性能，已在航空航天、体育用品、原子能工业等领域获得应用。硼纤维对中子具有吸收能力，可用作核废料的运输、贮存容器等。第三节
产业用功能纤维功能性材料的定义： 功能性材料是指那些具有可用于工业和技术中的有关物理和化学功能如光、电、磁、声、热等特性的各种材料，包括电功能材料、磁功能材料、光功能材料、超导材料、智能材料、储氢材料、生物医学材料、组织工程材料、纳米药物载体、功能膜、功能陶瓷等。而纤维的功能是指纤维受到外部作用时，使这些作用发生质的转变或量的变化，使纤维产生具有导电、传递、储存、光电及生物相容性等方面的能力，有时也指在纤维的一般形态功能上赋予新的特殊功能。功能纤维材料的分类：1、按功能材料的性质分：金属纤维材料、无机纤维材料、高分子纤维材料、复合材料等。2、按功能纤维材料的性能来分：物理性功能材料、化学性功能材料、物质分离性功能材料、生物适应性功能材料。3、按功能材料的功能和应用领域分：有耐高温材料、抗低温材料、超导材料、半导体材料、磁性材料、生物医用材料、智能材料、储氢材料、组织工程材料、药物载体等。一、抗静电纤维与导电纤维1、发展状况--三个阶段（1）是用表面活性剂对纤维或织物进行亲水化处理，提高纤维的吸湿性，从而降低纺织品的电阻率、加快电荷逸散。（2）是对成纤高聚物进行共混、共聚合、接枝改性引入亲水性极性集团，或在纤维内部添加抗静电剂，制取抗静电纤维。（3）是导电纤维的研制和应用研究，包括金属纤维、碳纤维、导电聚合物等导电物质均一型导电纤维的研究，合成纤维外层涂覆炭黑等导电成分的导电物质包覆型导电纤维的研究，炭黑或金属化合物与成纤高聚物复合纺丝得到的导电物质复合型导电纤维的研究。2、抗静电纤维的种类（1）表面活性剂添加型纤维：施加方法有喷洒、浸渍、涂敷等，此法的优点是简便易行，特别适合于消除纺织加工过程中的静电干扰；缺点是抗静电效果的持久性差，表面活性剂易挥发，更不耐洗涤。（2）共混、共聚合和接枝改性型抗静电纤维：共同特点是在合纤高聚物中添加亲水性单体或聚合物，提高吸湿性，从而获得抗静电性能。（3）金属导电纤维：目前使用最多的金属材料是不锈钢，还有铜、铝、镍等。它通常被制成短纤维，与普通纺织纤维混纺织造，用于防静电地毯和工作服面料。特点是导电性好，耐热、耐化学腐蚀，但抱合力小，可纺性能差，制成高细度纤维时价格昂贵，成品色泽受限制。（4）碳素导电纤维：粘胶基、PAN基、沥青基碳纤维均为良好的导电纤维，且高强、耐热、耐化学药品，但纤维模量高、缺乏韧性、不耐弯折、无热收缩能力，不适合于纺织品使用。（5）导电聚合物制成的有机导电纤维：目前加碘聚乙炔的导电能力以达到室温下金属铜的水平。但难以纺丝加工、某些导电聚合物中的氧原子对水极不稳定，某些导电聚合物单体和掺杂剂有毒，且合成工艺复杂，制造成本昂贵。（6）普通合成纤维涂敷导电物质制成的有机导电纤维：此法以普通合成纤维为基体，通过物理、机械、化学等途径在纤维表面涂敷固着金属、碳、导电高分子等导电物质，可获得较低的电阻率，放电效果好，但在摩擦和反复洗涤后皮层导电物质较易剥落。（7）复合纺丝法制成的有机导电纤维：3、应用领域抗静电纤维和导电纤维由于其较好的电学功能，被广泛地用于纺织品、通用工程、耐热材料、交通工具、运动器材、航空及航天等方面。4、导电纤维的发展方向从国内外的应用经验看，被覆型和复合型有机导电纤维最适合于制造永久性抗静电的纺织品，应着重发展如下两大类品种：（1）适应民用纺织品各种染色性能需要的金属化合物复合白色高电导有机导电纤维 15（2）适应特殊功能纺织品需要的炭黑涂敷或炭黑复合高电导有机导电纤维。二、金属纤维金属纤维有许多种，按材质分有铜、普通钢、不锈钢、铸铁、铝和其他合金纤维等。金属纤维生产涉及到冶金、化学、机械和加工等众多学科领域，目前这一技术在世界上只被几个公司所掌握。日本、美国和比利时都是金属纤维及其制品的生产和输出国，我国金属纤维的生产和应用研究始于20世纪80年代，现已制出多种金属纤维布料，用于防静电、导电、屏蔽等领域。1、金属纤维的制造方法（1）拉拔法：又分为单丝拉拔和集束拉伸两种。用单丝拉拔法制得的产品表面光滑、尺寸精确，但是这种方法工序繁琐、生产周期长、价格昂贵；集束拉伸法是把几十甚至上万根金属线包在圆管里进行拉拔，实现了拉伸过程中多根线的直径同时减小，待拉到所需的芯丝直径大小时剥去包覆管，把芯丝分离开来。这种方法提高了效率，降低了成本。（2）切削法：以固态金属作为原料，用刀具切削成纤维屑，其方法简单、生产周期短，成本低，但是很难得到截面均匀光滑的纤维。（3）熔抽法：是从液态金属直接生产金属纤维的方法，其成本较低，但是需要专门的设备。具体方法有熔融纺丝法、悬滴熔融牵引法、玻璃包覆熔纺法、熔融抽拉法等。2、金属纤维的特性纤维规格及特性单线拉伸：＞12μm 连续，圆形、表面光滑、尺寸准确。集束拉伸：＞4μm 连续，圆形、表面粉糙。剃削：＞8μm 短纤维
通常为三角形。振动切削：＞20μm 长度0.05~2cm，非圆形，表面粗糙。熔融纺丝：＞25μm 连续、圆形，低熔点合金。坩埚熔融牵引：＞25μm，连续或可控制长度，小直径的基本为圆形，大直径的为新月形。国产单线拉伸：圆形、连续。国产集束拉伸：8μm、圆形，连续。3、金属纤维的用途（1）纺织物：掺有不锈钢纤维的纺织物广泛用于抗静电用品、导电服、雷达敏感织物等。（2）金属纤维多孔材料：多孔金属材料在航空、航海、化工、能源、电子工业及环境保护等许多领域被广泛应用。主要有过滤器、金属毡、燃气涡轮的摩擦密封、润滑与密封、吸声材料、节能热管材料等。（3）金属纤维增强复合材料：金属纤维增强耐火材料、金属纤维增强陶瓷工具、金属纤维增强混凝土、纤维增强金属基复合材料、其他金属纤维增强复合材料。三、氟纶纤维1、1945年，美国杜邦公司开始了聚四氟乙烯工业化的生产，但其应用极有限。1950年，杜邦公司大规模生产聚四氟乙烯，并为其取名“Telon”，1954年杜邦公司制成了“Telon”纤维，具有耐热和耐化学腐蚀性能，丰富了产业用纺织品的品种。2、制造：氟矿石采用悬浮聚合法和乳液聚合法两种方式来制取氢氟酸，无水氢氟酸与氯仿即三氯甲烷反应得到二氟一氯甲烷气体，反应式（板书）该气体在600-800℃的高温下分解得到四氟乙烯反应式（板书）。四氟乙烯经过洗涤及分馏，去除盐酸和在热分解中产生的各种氟碳物。已纯化的四氟乙烯是在不锈钢高压釜内，在过硫酸铵或其他过氧催化剂的催化作用下聚合，反应速度迅速，且在反应过程中放热。聚四氟乙烯经过后加工生成颗粒状白色固体。由于其不能用一般方法去溶解，所以不能采用溶液纺丝生产。同时，聚四氟乙烯分子刚性大，在熔点以上也不流动，也不能采用熔体纺丝生产。目前制造氟纶纤维的方法有三种：一是乳液纺丝法，二是糊料挤压法，三是薄膜切割法。3、特性：氟是化学性质最活泼的物质之一，但是它一旦与碳结合成四氟乙烯后，就变成了化学性质特别稳定的物质。聚四氟乙烯最大优点是耐化学腐蚀、除熔融的碱金属外，几乎不受任何化学试剂腐蚀；不受潮、不会燃烧，对氧和紫外线的作用表现稳定，耐气候性特别好。因此，获得了“塑料王”的美誉。具体表现在：16（1）机械性能：抗拉强度较高，耐脆性和耐弯曲磨损性在合成纤维中是最好的。（2）化学性能：对于所有已知的酸、碱、卤素和氧化剂等，氟纶表现了最好的抗腐蚀性，甚至在较高温度的王水中，也无变化。但对氟纶纤维起作用的唯一已知的溶剂是温度在299℃以上的过氧化有机溶剂。（3）热学性能：氟纶在温度高达260 ℃以上的连续使用中，其性能是稳定的，且在290 ℃时能够短时间保持稳定性。温度高达300 ℃时，具有25%的热收缩率，所以具有热定型或变型加工能力。高温下不熔融，在低温下延展性下降，但仍能使用。（4）光学性能：具有很好的抗紫外线能力，氟纶纤维在户外放置15年也不会出现老化现象，在日光下直接暴晒3年，其断裂强度只降低2%。（5）电学性能：具有低导电性，是优良的绝缘材料。（6）摩擦性：滑动摩擦系数是任何已知纤维中最低的，所以具有免保养、无粘性和易滑动性。4、应用：主要用于产业用纺织品领域（1）轴承和轴衬（2）交通工具：车窗轨道、底盘表面（3）食品加工：食品加工机器中加入氟纶纤维，可消除湿式或多油式造成的污染，确保制品的卫生性。（4）纺织工业：用来制造高性能的缝纫线，在医疗用纺织品领域也有应用。（5）过滤材料：在热气体过滤器方面的使用年数超过20年，主要用在燃煤、燃油锅炉，废弃物焚化炉等，也适用于收集类似于碳、二氧化钛及重金属等。（6）其他：可使用在复印机等办公机器方面，如清洁衬垫、刷、罗拉、润滑毡等都使用较细的氟纶纤维，亦使用在航空和航天和其他高要求的电缆线上。四、防紫外线纤维近年来，由于大量的氟利昂等含卤素的化合物滞留在地球上空，被紫外线分解形成活性氯，进而与臭氧发生连锁化学反应，使臭氧层遭到破坏，使短波紫外线有可能到达地面，影响人们的身体健康，对人类的生活和生命造成各种危害。为此，人们开发了防紫外线穿透的材料。1、防紫外线纤维的种类（1）自身就具有抗紫外线破坏能力的纤维如腈纶。（2）含有防紫外线添加剂的纤维：无机防紫外线添加剂如二氧化钛、氧化锌、滑石粉、陶土、碳酸钙等；有机防紫外线添加剂如水杨酸系、二苯甲酮系、苯并三唑系、氰基丙烯酸酯系。2、防紫外线纤维的制备与性能制造方法有三种（1）选择一种合适的紫外线吸收剂与成纤高聚物的单体一起共聚制得防紫外线共聚物，然后制成防紫外线纤维。（2）有机紫外线吸收剂或无机紫外线散射剂单独或混合使用，用浸渍法、印花法或吸尽法附着在天然纤维或合成纤维材料上，制成防紫外线纤维。为提高防紫外线剂对水洗和干洗的耐久牢度，还采用了树脂、微胶囊整理技术，微胶囊的芯材中装入有机的紫外线吸收剂以防止吸收剂的散逸。（3）无机紫外线散射剂或有机紫外线吸收剂，单独或混合使用，与成纤高聚物进行共混纺丝而制得防紫外线纤维。3、防紫外线织物的加工方法（1）在织物的整理过程中，使纤维或织物附着或吸附紫外线吸收剂。这种方法可进行小批量、多品种生产，得到的防紫外线织物耐光性、耐洗涤牢度较差。（2）将紫外线屏蔽剂和粘合树脂涂层于织物上，这种方法得到的防紫外线织物耐洗涤、耐弯曲及摩擦牢度较差，制品手感变硬，透气性差，穿着有闷热感。4、应用用防紫外线纤维制成的服装，特别适合夏天野外作业时间长的人员，如军人、交警、地质人员、建筑工人等。五、新型弹性聚酯纤维1、发展概况：长期以来，PUE泡沫塑料由于其良好的拉伸性、柔软性和经济性而作为一种轿车坐垫和车内装饰材料被使 17用在许多场合。但这种泡沫材料可以燃烧，并发出烟雾和有毒的氢氰化物气体，生产时也会因使用溶剂（如氟利昂）作为起泡媒介而散发出有毒气体。 PUE泡沫塑料的缓冲减震效应也不是很理想。一种由台京有限公司开发的新型弹性聚酯纤维（PET）材料具有一系列优异性能，如耐久性、透气好，质量轻，阻燃性好，且只产生极少的有害气体，有利于环境保护。2、新型弹性聚酯纤维的特性（1）抗压性好（2）压缩回弹性好（3）透气性好（4）安全性好：在燃烧过程中，不会逸出有害气体，只产生一氧化碳和二氧化碳。（5）可回收性：回收后粉碎、重新生成纤维或熔化喷入塑料材料。3、应用：可以用在公共交通工具如列车、地铁和飞机上的装饰材料，利用其良好的透气性和耐久性，可以用作医院病床的床罩等。六、Lyocell纤维1、发展概况：它是一种新型再生纤维素纤维的通称，1980年美国的恩卡公司和德国的恩卡研究所利用有机溶剂直接溶解纤维素，生产出该纤维，并取得了专利。1989年，布鲁塞尔人造及合成纤维标准局把由这类方法制造的纤维素纤维的分类名正式定为“Lyocell”。2、纤维的结构和性能Lyocell 纤维由纤维素分子链构成，结晶度和取向度都比普通粘胶纤维要高得多，横截面呈圆形，表面光滑。两种纤维的结构比较见表：
Lyocell纤维的物理机械性能远远超过普通粘胶纤维，能与棉和合成纤维相媲美。它具有较高的干强、湿强和拉伸模量，几乎是普通粘胶和棉纤维的两倍，与普通涤纶接近。湿强仅比干强低15%左右，更耐洗。Lyocell纤维织物有丝绸一般的光泽，还有较低的缩水率，尺寸稳定性好。另外，Lyocell纤维织物的染色性能好，几乎和传统的粘胶纤维一样可用直接染料、活性染料、硫化染料等染色。3、Lyocell纤维的生产方法及技术经济特点：Lyocell 纤维的制造不象粘胶纤维那样形成间接化合物，而是将纤维素（木浆衍生物）直接溶解在有机溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）和水的体系中，加入添加剂（如CaCl2）和抗氧化剂（如PG）等后，配制成较高浓度的溶液。在85-125℃ 的温度下湿法或干湿法纺丝，从喷丝孔中喷出的纺丝细流在进入凝固浴之前通过一定长度（10-300mm）的气隙，这里空气是理想的介质。纺丝细流在此阶段经一定程度的拉伸取向后进入凝固浴凝固成形，凝固浴一般采用低温水浴或水/NMMO的稀溶液，再经拉伸、水洗、切断、上油、干燥、溶剂回收等工序，制成Lyocell 纤维。Lyocell 纤维的技术经济特征：a.原料资源丰富：纤维是以可不断再生的天然纤维素为原料的，自然界中每年产生纤维素的量可达1000亿吨，比历年来所开采的石油总量还多。b.生产工艺流程短：从图可看出，在制备Lyocell 纤维时，整个过程没有化学反应，只是将纤维素浆粕直接溶解在有机溶剂中，经特殊纺丝法形成纤维。生产周期大大缩短，只需3h左右，而生产粘胶纤维从投产到制成纤维需40-72h。c.原材料消耗少：Lyocell 纤维生产工艺比传统的再生纤维素纤维生产工艺少了许多道工序，所以原材料的消耗也大大减少，生产成本大大降低。18d.溶剂无毒且可充分回收再利用，属绿色生产工艺，传统的粘胶纤维生产工艺严重污染环境，为了达到国家的排放标准，生产厂家不得不花费大笔资金处理排放物，使投资成本大大增加，许多粘胶工厂被迫关闭。而Lyocell 纤维的生产，不仅原料是天然的，所用的溶剂NMMO也是无毒的，并且回收率可高达99.7%，基本无废弃物，既减少了原料的消耗，又没有环境污染。纤维废弃后可在短时间内完全生物降解，参加自然界的生物循环。所以，Lyocell 纤维的生产过程被称为绿色工程，制得的纤维被称为是绿色纤维。4、Lyocell纤维的用途：由于纤维吸湿好、柔软、舒适、透气、热稳定性好、手感好，具有绿色概念，可设计出特殊风格的服装，可用于高档衬衣、内衣、套装裙子、休闲服等。在工业和医用方面，纤维也显示了独特的优势，可用于涂层底布织物、缝纫线、防护服、耐用尿布、医用绷带、工业用布、印花机用毯等方面，还可用湿法成网非织造布作香烟的高级过滤嘴棒，也可生产特殊过滤材料及增强生物复合材料。七、其他功能性纤维1、阻燃纤维：由纤维制品引起的火灾已成为社会中的重大灾害之一。近年来火灾事故调查表明，由室内装饰品及纺织品引起的火灾占首位。我国目前共约需93万t/a。要求所用阻燃剂有较好的阻燃性能，无毒，耐久性好，在聚合和纺丝过程中不分解，无副反应，和聚合物相容性好，对聚酯可纺性和所产纤维性能无不良影响.为此，世界各国都制定了有关织物阻燃的法律法规并公布实施。如阻燃涤纶可用共聚、共混及皮芯型复合纺丝等方法制得，特别是后两种方法制得的纤维具有永久性的阻燃性能。我国也正在开发含磷、硫、氮、硅和卤素的阻燃剂。2、抗菌防臭纤维纺织纤维属多孔性材料，通过纤维叠加编织又形成无数孔隙的多层体，因此织物容易吸附菌类和环境中的臭味。人体排出的汗液、脱落的皮肤和皮脂等又为菌类繁殖提供了丰富的养料。滋生的菌类通过其分泌的酶类对排泄物进行分解而产生恶臭，还易造成交叉感染而传播疾病。因此，为满足人们的保健需求，国内外先后研制开发了多种抗菌防臭纤维材料。（1）抗菌防臭纤维：将抗菌防臭剂和纤维结合。在抗菌防臭剂中，含新型陶瓷微粉的金属化合物的抗菌效果较为突出。最为成功且有效的抗菌防臭制品是混入抗菌性沸石制成各种尼龙、涤纶和腈纶等合纤产品。这种特殊沸石是由具有抗菌性的银、铜、锌等金属离子置换天然或合成沸石中部分可进行离子交换的金属离子制成的。它对许多细菌和霉菌有消毒作用，属广谱抗菌剂；另一类为有机抗菌剂，所制得的抗菌纤维对人体无害，对革兰氏阴、阳性菌有光谱的抗菌效果，抗菌率大于90%。（2）消臭纤维：不同于抗菌除臭纤维，抗菌纤维通过杀灭细菌以防止臭气产生，而消臭纤维的功能在于吸收已经产生的臭气，达到净化空气的目的。具有消臭功能的陶瓷微粉主要包括活性炭、氧化物、氯化物、碘化物、硫酸盐等。3、保温纤维：传统服装的保暖作用是通过阻止人体的热量向外散失而达到消极保温目的。例如增加织物的厚度、使织物内孔隙增加，或采用织物表面蒸镀金属、复合金属层等方法，利用金属的镜面反射性能，抑制人体热量辐射散发。而积极保温材料则通过吸收外部能源的能量，再以热量辐射的形式给予人体，从而达到保温增温目的。它包括蓄热保温纤维与远红外纤维（1）蓄热保温纤维是一种可吸收太阳辐射中的可见光与近红外线，且可反射人体热辐射具有保温功能的阳光蓄热保温材料。它以添加过渡金属碳化物为主。例如穿着含有碳化锆纤维的服装，服装内温度比传统服装高出2-8℃。（2）远红外纤维：大多数陶瓷微粉（金属氧化物）都具有发射远红外线的功能，把它填充到纤维中，则可使纤维在一定温度下发射远红外线给予人体，它所载的能量易为人体内水分子共振吸收，使人体局部产生温热效应，促进血液循环；且由于共振作用，还改善了生物大分子的活性，起到了调节肌体代谢、提高人体免疫功能的作用。4、发光纤维：19又称蓄光式自发光纤维，是由涤纶、丙纶或锦纶的聚合物与发光剂而制成的。它能吸光、蓄能、发光，在吸收自然共混光30min后，可持续发光8-12h。发光剂为磷中加锶等成分，或是在硫化锌掺加铜和一些专利材料，或是硒土系列化学品。它被广泛用于服饰及装饰领域中，用于制作服装面料、剧院地毯、飞机内织物、捕鱼行业中的带、绳索及救生器材等。5、形状记忆纤维是热成形时（第一次成形时）能记忆外界赋予的形状（初始形状），冷却后可任意形变，并在更低温度下将此形变固定下来（第二次成形），当再次加热时能可逆地恢复原始形状的一种纤维。根据外部环境变化，促使形状记忆纤维完成上述循环的因素还可以有光能、电能和声能等物理因素以及酸碱度、螯合反应和相变反应等。目前，研究和应用最普遍的形状记忆纤维是镍钛合金纤维。形状记忆丝绸的制造工艺是将丝浸人水解后的纤维性的角朊和骨胶原中，然后干燥、卷曲、再次浸水、110℃高压(2.03×105Pa~3.04x105Pa)热定形10min后制成。当成品加热到60℃湿热处理时，纤维变得卷曲和皱折。由于丝的捻回被记忆固定下来，即使丝被退捻到无卷曲状态，再通过熨烫仍然可以使之恢复状态。形状记忆丝绸目前被广泛用于外套、衬衣和舞蹈紧身衣。在英国防护服装和纺织品机构研制的防烫伤服装中，镍钛合金纤维首先被加工成宝塔式螺旋弹簧状，并进一步加工成平面状，然后固定在服装的面料内，当服装表面接触高温时，形状记忆合金纤维的形变被触发，纤维迅速由平面状变为宝塔状，在两层织物间形成很大的空腔，使高温远离人体皮肤，防止烫伤发生。6、变色纤维所谓变色纤维是一种具有特殊组成或结构，在受到光、热、水分或辐射等外界刺激后具有可逆性自动改变颜色的纤维。（1）光敏变色纤维：光敏变色是指某些物质在一定波长光的照射下会发生变色，而在另一种波长光或热的作用下，又会发生可逆变化到原来颜色的现象。在越南战争期间，美国一家公司为满足美军对作战服装的要求，开发了一种吸收光线后可以改变颜色的织物。这是感光变色纤维应用最早的实例。具有光敏变色特性的物质通常是一些具有异构体的有机物，如螺吡喃、萘吡喃、螺亚嗪和降冰片烯衍生物等。这些化学物质因光的作用发生与两种化合物相对应的键合方式或电子状态的变化，可逆地出现吸收光谱不同的两种状态即可逆地显色、褪色或变色。变色纤维主要用于娱乐服装、安全服、装饰品以及防伪制品等。（2）热敏变色纤维：即在热的作用下使纤维颜色发生变化。1988年日本东丽公司开发了一种温度敏感的织物Sway。这种织物是将热敏染料密封在直径3-4μm的胶囊中，然后涂层到织物表面。这种玻璃基材的微胶囊内包含了三种主要成分：一是热敏变色性色素；二是与色素结合能显现另一种颜色的显色剂；三是在某一温度下能使相结合的色素和显色剂分离并能溶解色素或显色剂的醇类消色剂。调整三者组成比例就可以得到颜色随温度变化的微胶囊，而且这种变化是可逆的。7、蓄热调温纤维这是一种能够根据外界环境温度变化，伴随纤维中所包含的相变物质发生液态-固态可逆相变，或从环境中吸收热量储存于纤维内部，或放出纤维中的储存热量，在纤维周围形成温度相对恒定的微观气候，从而在一定的时间内实现温度调节功能。1997年初，蓄热调温纤维制品在美国进行产业化生产，其产品包括服装、绷带、滑雪衫、靴、手套、袜和帽等，几年来产品销量逐年增加。8、亲水性纤维天然纤维如棉、毛、麻等均为亲水性纤维，而合纤中的涤纶、腈纶及丙纶则为疏水性纤维。在相对温度为65％时，棉的平衡吸湿率为6％~9％，而涤纶只有0.4％~0.7％。涤纶内衣贴身穿着时有刺痒感，出汗时则有闷热感，而纯棉内衣穿着时却很舒适。涤纶等合纤的吸湿率所以很低，是由这些合纤大分子的化学结构所决定的，如涤纶大分子中的基团对水分子都没有强的吸引力，只是倚靠物质所固有的表面张力使纤维表面或内部微孔表面对水汽的少量吸附。增强涤纶的亲水性可采用两种方法，一种是通过共聚法，向纤维内部引人亲水性基因，如聚乙二醇，另一种方法是改变纤维的截面形状，制成三叶型、c型、人型等，使纤维内部具有微孔型结构，增大比表面积，利用微孔毛细管作用吸水。思考题201.2.3.4.试述产业用纤维的分类。 简述棉纤维的性能。 什么是碳纤维？它有什么特性？ 玻璃纤维有哪些种类？第三章 产业用纺织品的加工技术（综合课本三、四、五章内容）第一节
产业用线、带、绳和缆加工技术一、纱线的分类及其加工技术1、纱线的种类按纤维种类分有纯纺纱和混纺纱；按用途分有机织用纱、针织用纱、特种工业用纱等；按纺纱的工艺分有粗梳纱和精梳纱等；按外形和结构分有单纱和股线、单丝与复丝、膨体纱与变形丝等；按纺纱方法分有环锭纱、自由端纱、自捻纱、喷气纺纱、摩擦纺纱等。作为产业用纤维，棉纱中多用29.2-14.6tex的单纱，麻纱中一般用特别粗的作为绳、索、带等；而合成纤维大多为束丝直纺纱，很少混纺。线类纺织品1) 缝纫线、绣花线，医用缝合线、渔网线、包装袋用缝纫线、缝制裘皮用的高强低特纯棉蜡线、缝制皮鞋和皮箱用的高强缝纫线、透明线、工艺装饰线、编织线等。2) 缝纫线的发展概况和种类3) 缝纫线的品质要求4) 可缝性、耐用性、配伍性5) 制线工艺6) 并线与加捻、烧毛与丝光、煮练、漂染、后处理7) 缝纫线可缝性测试方法2、并捻技术并捻技术和并捻纱的趋势是大卷装化和低噪音化，是将几根单丝并到一起然后卷取。并丝后加捻的并捻机，如缝纫线、绳、索一般经初捻再复捻加工。机器由单丝断头自停、单丝张力调整、除去单丝上的杂疵等装置构成。并丝后加捻，虽然多了一道工序，但它能改善单丝张力的不匀使力趋于一致，能减少纱线的接头。捻丝法从纺丝出来的纱线，直接使用的非常多，但也常有通过再加捻后使用的。加捻方式有干式和湿式两种。湿式方法是将纱线通过水，并在带水的状态下加捻，这样加捻容易，毛羽易贴伏，且捻度也稳定，捻丝的表面也平滑光泽，并且强力较高。3、纺丝技术纺丝是通过热、溶媒等的作用，使得流动的材料原液从细孔中喷出（挤出），再经过牵伸、固化后，加工成纤维状的工艺过程。理想的纺丝工艺可以认为是同时给材料有宏观形态的纤维状和微观的多相异性结构。为了得到较理想的纤维，纺出的纤维还必须经牵伸、热处理等后道工序来完善纤维的微细结构后，才能提供给用户。（1）常规纺丝方法：一般为熔融纺丝、干式纺丝、湿式纺丝三种。（2）特殊纺丝方法：如复合纺丝法，即在单纤维内有多组成分的技术：一类是把多组成分在挤压机内进行混合纺丝；另一类是使用复数的挤压机，在纺丝机用喷丝板上使得各种成分相混合而形成。（3）复合纤维的功能和用途二、绳索的分类及其加工技术1、分类：绳索的种类非常多，按原料分有麻、绢丝、石棉、玻璃、芳纶、高强高模聚乙烯、金属等纤维；按粗细分有细号绳索（直径大约在4mm以下）、中号绳索（直径大约在4-10mm）、粗号绳索（直径在10mm以上）；按绳索的断面分有三股、四股、六股、花式股等。绳索的共同特点是直径、捻度、强度均匀，具有 21适合于使用目的要求的伸长、柔软性、耐磨性，而且所具有的性能能保持一定的期限，加工成形方便，具有一定的经济性。绳索的加工可按照粗、中、细号绳索的不同来进行加工，如细绳索可采用捻丝机和纺麻纱机等合捻成股线，再将其通过制绳机合捻后制成。中号绳索是用环锭捻纱机或纺麻纱机将原丝并捻纱线，然后根据所需的根数来作成股线，进而将股线通过制绳机制成绳索。粗号绳索的加工过程与中号绳索基本类似，只是更粗些。绳是由多股纱或线捻合而成，直径较粗的制品。两股以上的绳复捻后称索，直径更粗的称缆。绳类的品种规格很多，用途广泛，如捆扎用的打包绳，船舶用的缆绳，起重装卸用的吊索等。绳除了可按原料分类外，还可以按结构分为编织、拧绞、编绞等三类。? 编织绳手感柔软，是由若干根纱线作芯线（或无芯线），外面有4组、8组直至160组纱线以“8”字形轨道编织成一层或多层。降落伞绳、救生索、攀登绳、旗杆绳、拉灯绳、包扎绳等都属于编织绳，直径在0.5~100mm之间。? 拧绞绳由3股、4股或多股纱线加捻而成，加工方便，但在使用时易扭结，其直径在4~50mm之间，一般用于船舶拖带、起重、装卸和民用等方面。? 编绞绳由8根拧绞绳分4组以“8”字形轨道交叉编绞而成，强度高，耐磨性好，延伸率小，不易回转扭结，手感柔软，主要用于高吨位船舶带绳，其形状有圆形和方形，直径在3~120mm之间。2、特性要求绳索的共同特点是：――直径、捻度、强度均匀；――具有适合于使用目的要求的伸长、柔软性，耐磨性；――具有的性能能保持一定的期限；――加工成形方便；――具有一定的经济性。3、加工绳索的加工可按照粗、中、细号绳索的不同来进行加工。――细绳、索可采用捻丝机和纺麻纱机等合捻成股线，再将其通过制绳机合捻后而制成。――中号绳索，是用环锭捻纱机或纺麻纺纱机将原丝并捻纱线，然后根据所需的根数，作成股线，进而，将这股线通过制绳机制成绳索。――粗号绳索，加工过程基本与中号绳索类似，只是更加粗。4、用途绳索用途很多，主要有船舶用（如将大型船舶停留在岸边或浮标等处所用的绳索）、登山用、渔业用等等。三、带的分类及其加工技术带织物是宽度为0.3~30cm的狭条状或管状纺织品。有的工业传送带宽度也有达1m或1m以上的。带织物可用机织、针织或编织加工。带织物品种大体可分为5类：――弹性带。如松紧带、吊袜带、罗纹带、医用绷带等；――薄型带。如电气绝缘带、打字色带、花边、饰带等；――重型带。如背包带、裤带、吊具带、安全带、传送带、降落伞带等；――管状套带。如水龙带、涂塑出水管、人造血管、鞋带等；――其他。如尼龙搭扣带、拉链带、百叶窗带、丝绒带、环形卷烟带、刺绣花边带、军需用带等。 带类织物根据用途、特性等的不同，其构造、材料及加工也不同。1、材料：所用纤维有天然纤维和化学纤维，如棉、人造丝、尼龙、涤纶、芳纶等。2、构造：有狭幅机织物、狭幅编织物、裁剪布条织物三大类。另外，除了机、编织物外，还有非织造的裁剪条带。裁剪织物一般都经过树脂或涂层处理，以防止布边的滑移。3、制造方法22（1）狭窄织机：通常有5-20个梭子同时织造，转速高达2500r/min。（2）裁剪加工：将阔幅织物裁成条带时，一般采用连续卷取装置，并用上下对接的滚刀，按所需的宽度来裁剪条带；合成纤维也可采用加热熔断方法。（3）后加工：条带根据用途有多种后处理加工工序，如对于装饰条带就得进行染色加工；对于标签带、色带、胶带等，就得进行树脂加工和涂层加工等。4、性能带类织物所用场合不同对其性能要求也不一样，比如汽车用安全带对其性能要求是（1）力学性能：如安全带的拉伸强力应非常大，拉伸伸长率要小，要有较大的能量吸收性。（2）耐久性：要具有良好的耐磨性、耐寒性、耐热性、耐水性、耐光性。（3）外观、风格：对安全带的幅宽和厚度有一定的要求，宽度通常在50mm，厚度在满足上述性能的情况下，尽量薄。风格希望柔软、系着要舒适。又如复印机、打印机色带，除了要适应高速印字的耐久性外，还需使所印的字清晰，性能长时间稳定，不污染纸张等。5、用途如在衣料、杂品用领域，有缝纫带、拉链带、装饰带、花边带、松紧带、裙腰衬带、宽紧带、标签布片、粘接胶布、伊达狭腰带、卷尺带等等。在产业用领域，有汽车用安全带、绝缘胶带，包扎用带、色带（计算机用、打字机用）、锭绳、小包用带、降落伞用带、传送带等等。第二节
织物及其加工技术――机织物、针织物、编织物、非织造布产业用纺织品的织物不仅有线型结构、平面结构形式，还有三维立体结构等各种结构形式。其加工方法有机织、针织、编织和非织造等多种技术。一、机织产业用织物及其加工技术产业用纺织品的机织物有平面二向织物、平面三向织物及三维立体织物。其中平面二向织物的形成原理与服用及装饰用纺织品相同，仅所用原料特殊时，纺织工艺和设备有所变化，而三向织物及三维立体织物都是产业用纺织品所特有的。1、机织平面二向织物作为产业用的机织物其织造技术与衣着用机织物相比，有时需要有特殊的装置或技术来满足其不同的要求如织物的尺寸、重量、形态不同；经纱或纬纱有特殊要求；织物的性能特征要求不一样等。（1）厚重类织物的织造：单位面积质量大的织物一般采用重磅织机织造。织造时有时需采用复数织轴的送经装置以及两次打纬机构的打纬以便打紧纬纱。（2）袋类织物的织造：一般可用圆型织机织造，但密度非常高、幅宽较窄的织物，还是多用普通织机织造。（3）玻璃纤维的织造：由于其捻度低，使得单丝的集束性不好，耐磨性也差，需对玻璃长丝进行上浆。织造时采用有梭织机，综丝和钢筘需用不锈钢或镀铬的材料，还要采用大直径卷装罗拉，罗拉表面用橡胶包覆。（3）玻璃纤维的织造：玻璃纤维织物，作为产业用材料，近年来，其产量迅速地增加。如在难燃、电绝缘、过滤、以及强化塑料中的增强纤维等。作为织物用的主要是玻璃长丝。由于其捻度低，使得单丝的集束性不好，耐磨性也差，所以在准备时需对长丝实施上浆，上浆一般采用罗拉上浆的方式，是将丝一根根地与罗拉接触、上浆，然后干燥、卷取。在织造时采用有梭织机，综丝和纲筘需采用不锈钢或镀铬的材料，为了缓冲经纱张力，采用摆动式经纱张力装置，采用大直径卷布罗拉，罗拉表面用橡胶包覆，边撑也用橡胶罗拉，为了防止纬缩等，还需采用纬纱张力装置，梭子内侧面贴附兔毛等。4）金属丝织物的织造A、金属丝纤维的种类和准备工序：金属纤维材料有钢材、铝、铜、黄铜、镍等，作为特殊用途的还有白金。另外，用石棉和金属纤维并捻后可作为增强材料使用。23B、制织工序：一般根据织物单位面积质量的不同来选择织机的种类，如筛网、防虫网、精密过滤用的织物，对织机的送经和卷取机构精度有一定要求，也常采用二次打纬机构，金属丝织物的组织多为平纹。（5）特殊织机的制织：A、圆型织机：生产效率高，多用于制织袋状织物。B、织带机：用来制织带状的狭幅织物，可用于各种机械的传动带、搬运用的传送带、各种密封材料等。C、超阔幅织机：幅宽可达20m，在幅宽方向，按一定间隔连续开口，在梭口内由多个载纬器同时将几根纬纱引入梭口。2、机织平面三向织物（1）平面三向织物的结构与织物平面三向织物是由三组经纱相互之间以60°的角度交织而成。三向织物的结构形式早在几百年前就用在篮筐、雪鞋与草帽等生活用品的生产中。20世纪70年代初，美国的Norris F.Dow对三向织物结构的原理进行了深入的研究，发明了织造三向织物的织机。1976年首次展出，引起了纺织界人士的重视。三向织物由于是由三个系统的纱线所构成，且这三个系统的纱线互成60°，从而使它获得了各向同性的独特性能。因此，三向织物不存在两向织物的抗剪和抗拉薄弱环节。另外，当三向织物承受冲击作用时，其变形也是相当均匀的。（2）平面三向织物的织造原理（3）平面三向织物的应用在日常生活中及产业用纺织品领域均有广阔的用途。例如帘帷、毯子、蚊帐、内衣、游泳衣、家具布、充气气球、飞机用织物、燃料袋、救生圈、降落伞、船帆等。3、三维立体织物（1）三维正交机织物的结构与织物三维正交机织物系由三个系统的纱线所构成，其中一个为地经，一个为缝经，还有一个为纬纱。这三个系统的纱线呈正交状态配置在织物中，纬纱的作用是构成水平纬纱层，同时又将水平经纱层隔开；地经的作用是构成水平经纱层，同时又将水平纬纱层隔开；缝经的作用是将水平方向上相互垂直的经纬纱层缝接在一起。三个系统的纱线呈正交状态且构成了一个整体，这种结构能最大限度地发挥纱线固有的特性，适合制作复合材料的增强材料。纬纱的作用是构成水平纬纱层，同时又将水平经纱层―地经隔开。地经的作用是构成水平经纱层，同时又将水平纬纱层隔开。呈曲折状的纱线为缝经，其作用是将水平方向上相互垂直的经纬纱层缝接在一起。三个系统的纱线呈正交状态构成了一个整体，由于这种结构能最大限度地发挥纱线固有的特性，且本身又有很好的整体性，因此，适合制作复合材料的增强材料。（2）三维正交机织物的织造原理三维正交机织物的织造方法是：第一步，提升最上层的所有地经，形成一次梭口，引入一根纬纱；然后，梭口保持不变，只是次上层的地经上升，再引入一根纬纱；依次类推，直至所有地经全部上升，仅留缝经在下，此时，引入最后一根纬纱，集中打一次纬（或每引入一纬打一次，或同时开多个梭口同时引入多根纬纱）。第二步，提升缝经及除最下层地经之外的所有地经，形成一次梭口，引入一根纬纱；然后，梭口保持不变，只是次下层的地经下降，再引入一根纬纱；依次类推，直至所有地经全部下降，仅留缝经在上，此时，引入最后一根纬纱，集中打一次纬纱。至此，完成一个组织循环。重复进行上述步骤，即可使织造连续进行。从图及上述织造过程可以看出，若将地经层数进行适当调整，缝经组数不止一组，而是两组或更多组，则可制得横截面各异的制品，从而达到直接成型的目的。若将上述三维正交机织物中缝经的运动方式加以改变，使缝经沿与方向成一定角度排列，并与地经和纬纱交织，则可获得角锁结构的三维立体结构。（3）三维空芯机织物的结构及织物三维空芯机织物是在上下两层织物之间有纱线和织物，这些纱线和织物将上下两层织物练成一个整体的同时，还具有某些特殊作用，比如支撑、控制高度、形成某些特殊的几何形状等。三维空芯机织物主要在土工布和复合材料的增强材料中如在防噪音织物、航空航天领域、建筑业及家具业等有广泛的应用。（4）三维空芯机织物织造原理24三维空芯机织物的加工其原理仍然为多经（多层）制织方法，所不同的是：――并层。以图（2）为例，织造甲区时，织物有四层，而织造乙区时，织物仅有两层，此时，每一层内实际上包含有两层的经纱。――织口位置变化。仍以图（2）为例，织造乙区时，有一个织口位置，我们称为标准位置，织造甲区（立梁部分）时，每织一纬，织口相对于标准织口位置后移一纬的距离，此时停卷织物，直至织完立梁长度，织口才回到标准位置（需要用特殊机构才能完成）。――边织造边成型。每织完一个组织循环，结构形状就显示出来，尤其是使用刚性较大的纤维时更明显，所以其卷取装置以具有保形性能为好。（5）三维空芯机织物的应用三维空芯机织物主要在土工布和复合材料的增强材料中如在防噪音织物、航空航天领域、建筑业及家具业有广泛的应用。二、针织产业用织物及其加工技术1、针织产业用织物的结构及织物针织是利用织针把纱线弯成线圈，然后将线圈相互串套而成为织物的一门工艺技术。根据不同的工艺特点，针织生产分纬编和经编两大类。它既可以是平面针织物，也可以是多层多轴向的针织物。与机织工艺和机织物比较，针织工艺和针织物有着许多特点和优势，如生产效率高、织物结构多变、工艺流程短、建设投资少等。针织产业用纺织品多以化纤原料为主，可适应碳纤维、玻璃纤维等高性能脆性纤维的加工，甚至一些金属纤维材料；产业用针织物所占比例逐年增加，并正在向以针织物为骨架、与其他高分子材料复合而成的复合材料发展。2、针织产业用织物加工技术产业用针织物的加工原理与服用及装饰用纺织品的加工原理相同，仅仅是用特殊原料时，加工工艺与设备有所变化。（1）平面针织物平面针织物包括平面经编和平面纬编织物，它在各个方向上具有较大的伸缩性，适合于拉伸大的模压成型复合材料。该结构复合材料具有良好的抗冲击和能量吸收性能，在拉伸变形中有较好的延伸性，因而可以作为一种柔性复合材料。针织物作为柔性复合材料的增强结构，是利用了其变形大的特点，但它不适宜用作承载结构。由于针织物易变形、尺寸稳定性差，这类复合材料往往刚性不够。于是，人们根据需要通过加入不参加织造的增强纤维或纱线，实现针织物结构的稳定。由于增强纤维或纱线不参加织造，处于伸直状态，力学性能能充分利用，且提高了刚度，织物尺寸稳定性提高。若在一个方向加入增强纤维，则可得到在该方向较稳定的针织物；若在经纬向均加入增强纤维，则可得到尺寸稳定的针织物。（2）多层多轴向针织物多轴向经编针织物是一种典型的复合材料增强结构，西方的工业国家对其加工技术、加工设备及复合材料竟相开展研究，其产品已应用于航空航天、汽车、建材等工业部门。多层多轴向针织物是根据材料实际应用中的受力情况，在经向、纬向、斜向铺设伸直的强度较高的增强纤维（衬经、衬纬及斜向衬纬），再利用成圈纱线采用经编结构将这些纱线层缝合，确保纱线在织物中是平直状态而不像机织物中的波浪状，所以纱线的拉伸强度可以充分利用。当四组衬纱采用碳纤维时，织造后用树脂固化成碳纤维复合材料，可替代传统的金属材料。如用玻璃纤维做衬纱，可用作T字梁、工字梁等结构材料，成本较低，适于在民用部门推广使用。这种多轴向针织复合材料最多可达8层纱线，但仍不能满足复合材料对厚度的要求。多轴向编织物则可以满足厚度上的要求，它是将多轴向织出的织物两层、三层、四层或更多层地组合在一起，用缝纫法缝合在一起成为多层多轴向织物。尽管多轴向缝编织物复合材料已有一定的应用，如在高速赛艇中多轴向缝编织物复合材料已经取代了机织物复合材料，但由于针织物复合材料中纤维体积含量较低及呈线圈结构，加之针刺过程中纤维的损伤，使针织物复合材料的强度和模量明显偏低，其应用要比机织物、编织物少。并且大多数针织物只能加工薄型预型件，专业加工设备尚处于开发阶段，相应力学性能的研究也不够深入。25三、编织产业用织物及其加工技术编织技术的历史悠久，简单的草帽辩就是编织物的一种。编织的种类很多，按编织形状分有圆形编织和方形编织；按编织物厚度分有二维编织和三维编织。近三十年来，由于复合材料发展的需要，才使这门古老的纺织技术开始被广泛地应用到产业部门。如地毯、椅子的外表面包布、汽车内装饰品、弹性过滤材料、耐磨材料、渔网、农业用袋织物、农业用防水织物等。传统的编织技术是二维的，具有二维结构的一般缺点，即在复合材料中层与层之间的机械强度较低，因此，提出了三维编织的概念。三维编织物按其横截面形状来分有两大类：一类是横截面为矩形与矩形组合形状如工字型等；还有一类是横截面形状为圆形如圆管状、锥管状等。（一）二维编织物二维编织是指编织物的厚度不大于编织纱直径三倍的编织方法。一般用于生产鞋带和衣服上的绳、带等，但也可用于异型薄壳预型件。二维编织物中的编织纱可分为两组，一组在轨道上沿一个方向运动，另一组则沿着相反方向运动，这样纱线相互交织，并与织物成型方向呈±θ角。如果希望提高织物轴向性能，可以在轴向加入轴纱系统。（二）三维编织物三维编织是指编织物的厚度至少超过编织纱直径的三倍，并且在厚度方向有纱线或纤维束相互交织的编织方法。它是最早应用于生产复合材料三维预型件的工艺，早在20世纪60年代，三维编织碳/碳复合材料就用作火箭发动机部件，可以减重30%~50%。三维编织方法有多种，如二步法、四步法、多步法、多层角锁编织等，但常用的主要是二步法和四步法。1、四步法编织物四步法，又称纵横步进编织法，由于一个编织循环包括四个机器，故称此名。四步法中，编织纱沿织物成型方向排列，在编织过程中每根编织纱按一定的规律同时运行，从而相互交织形成一个不分层的三维整体结构。如果在编织过程中加入轴纱系统，则可以提高复合材料轴向的力学性能。从四步法编织物的表面形状及内部的结构单元体可以看出，纱线在织物中呈空间取向的排列，结构整体性好。四步编织法按其横截面的形状来分有两大类，第一类的横截面为矩形与矩形组合形状（如工字形等），第二类的横截面为圆形（如圆管状、锥管状等）立体编织物。（1）矩形横截面立体编织物的四步编织法（2）管状立体立体编织物的四步编织法2、二步法编织物二步法编织的历史较短，它由Popper于1987年首先提出。在二步法编织中，纱线系统有轴向纱和编织纱两种。轴向纱的排列决定了编织物的截面形状，它构成纱线的主体部分；编织纱位于主体纱的周围。在编织过程中，编织纱按一定的规律在轴向纱之间运动，这样不仅它们之间相互交织，而且也将轴向纱捆绑成一个整体。由于二步法中轴向纱的比例较大，并且轴向纱在编织过程中保持伸直状态，因此二步法编织复合材料在该方向具有优良的力学性能。另外，二步法编织中只有编织纱运动，而且编织纱所占比例较小，故运动的纱线较少，便于实现编织的自动化。从二步法编织物的表面形状及内部结构单元体可以看出编织纱的比例较少，轴向纱占主要部分。 与四步法相类似，同样可分为矩形和矩形组合横截面立体编织物的两步法和管状立体编织物的两步法。（1）矩形以及其组合横截面立体编织物的两步法（2）管状立体编织物的两步法四、非织造产业用织物及其加工技术非织造布与传统纺织品中的机织物、针织物不同。机织物和针织物都是从纤维集合体（纱线或长丝）为基本材料，经过交织或编织而形成一种有规则的几何结构。典型的非织造布是由纤维组成的网络状结构形成的。为了达到结构稳定，纤维网必须通过施加粘合剂、热粘合等作用，使纤维与纤维缠绕，外加纱线几何结构等予以固结。非织造布是由纤维组成的网络状结构形成的，为了达到结构稳定，纤维网必须通过 26施加粘合剂、热粘合、针刺、水刺等作用，使纤维与纤维缠绕，几何结构予以固结。1、产业用非织造布的应用世界发达国家的产业用纺织品占纺织品总量的30%左右，而非织造布拥有产业用纺织品的50―60%的市场。目前产业用非织造布除服装用料以外，还广泛地应用于（1）土工建筑材料、农业用。如土工布、房屋顶棚的防雨水材料、农业用温室的顶棚材料等。（2）工业用非织造布。如空气过滤材料、液体过滤材料、绝缘材料、造纸毛毯及汽车、飞机用等。（3）医疗卫生用非织造布。如如包扎性医用、非包扎性医用及卫生用非织造布等。（4）日常用非织造布。如家庭装饰用非织造布、地毯类非织造布及非织造布涂层材料等。（5）军用非织造布。如透气防毒服装、防核辐射服装、宇航服内层夹布及军用帐篷、战争急救室用品等。（6）复合材料的骨架材料。2、非织造布的加工技术（1）一般加工技术： 非织造布在制造工艺原理上，根本不同于传统的纺织品加工。它的制造工艺可以分成：纤维准备、成网、粘合、烘燥、后整理、卷装等六个过程。其中成网有干法成网、湿法成网和纺丝成网三种；固结包括机械固结、化学粘合、热熔粘合、自身粘合等四种方法。（2）三维正交非织造物加工技术：机织的三维织物发展历史悠久，作为产业用三维正交非织造织物却是20世纪为满足航空航天工业对复合材料的特殊需要而发展起来的。最初，美国的General Electric 和AVCO航空航天公司使用，后来，纤维材料股份有限公司进一步研究开发了三维正交非织造织物的加工工艺。 三维正交非织造织物的加工方法是：沿纵向放置好一个系统的纱线（或间隔棒，用完后，间隔棒需抽回并以该系统的纱线取而代之，这种方法称代换法），两个相互垂直的平面系统的纱线交替插入纵向系统纱线内部。第三节 产业用纺织品的后加工技术产业用纺织品除要求机械强度高、整体稳定性好，还要防水、防霉、防腐、阻燃以及抗辐射和保温隔热等多种防护性能。除部分纺织品能直接在产业中使用，大部分都要经过涂层、层压和复合等后加工，才能获得产业领域中多种用途所需要的使用功能。1、喷涂法与浸渍法将整理剂配制成一定浓度的溶液，通过喷雾、涂刷或浸渍后烘干或自然风干即可。均匀性较差。2、浸轧法通过轧辊将整理剂溶液挤压到织物的空隙中，使纺织品获得均匀的整理效果。根据耐洗性不同加工时可采用浸轧烘干法或浸轧焙烘法。浸轧烘干法（非耐久性整理）浸轧焙烘法3、涂层技术一、涂层技术纺织品的涂层，是在纺织品上覆盖一层高分子物或其他化合物，形成一种纺织品和高分子物的复合制品。这种制品不仅具有纺织品的原有功能，还增加了覆盖层的功能。作为底布的纺织品，在复合制品中起着骨}