聚氯乙烯纤维

更新时间:2020-12-03 03:48 作者:银河总站

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  聚氯乙烯纤维又称氯纶,一种聚氯烯烃纤维。以聚氯乙烯为原料,湿法或干法纺丝制得的合成纤维。具有自熄性,为一般天然纤维、化学纤维所不具备,具有较好的保暖性、绝缘性且化学稳定性高,耐磨性好,但耐热、耐光性和导热性差,不能熨烫,不能用蒸汽消毒、沸水洗涤和高温染色,不可燃。

  聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)纤维是由聚氯乙烯树脂纺制的纤维,我国简称氯纶。早在1913年克拉特(F.Klatte)用热塑挤压法制得第一批PVC纤维,但此工艺以后并未应用。1930年德国I.G公司的休伯特(E.Hubert)和帕博斯特(Pabst)、内希特(Necht)把PVC溶于环己酮中,进而在含30%醋酸的水溶液中用湿法纺丝制得了服用的聚氯乙烯纤维,随后,正式以商品名皮斯发森(Pece Fasern)开始生产。在当时的技术条件下,这种生产方法的难度较大,故发展很慢、到20世纪50年代初PVC纤维才作为一种工业产品出现。

  聚氯乙烯纤维具有原料来源广泛、价格便宜、热塑性好、弹性好、抗化学药品性好、电绝缘性能好、耐磨、成本低并有较高的强度等优点,特别是纤维阻燃性好,难燃自熄,限氧指数LOI高达37.1%。但由于聚氯乙烯纤维耐热性差,对有机溶剂的稳定性和染色性差,从而影响其生产发展,与其他合成纤维相比,一直处于落后状态。近年来,出现了所谓第二代聚氯乙烯纤维,其耐热性比传统的聚氯乙烯纤维有很大提高。同时随着生活水平的提高,人们的安全意识越来越强,对于床上用品、儿童及老人睡衣、室内装饰织物、消防用品、飞机、汽车、轮船内仓用品等,很多国家都提出了阻燃要求。聚氯乙烯纤维作为阻燃纤维材料通过原料与生产技术的改进与提高,将广泛应用于消防、军队、宇航、冶金、石化等特种行业。

  聚氯乙烯耐热性较差,当温度达到65~70℃时即发生明显的热收缩。没有明显的熔点,其粘流化温度约为170~220℃,而分解温度为150~155℃,在该温度下会有少量HCl放出,促使其进一步分解,故必须加入碱性的稳定剂中和HCl而抑制其自催化的裂解反应。因而聚氯乙烯不仅不能采用熔体纺丝法纺丝,即使采用温度较低的热塑挤压法纺丝,也必须加入适当的热稳定剂。

  聚氯乙烯是无定形聚合物,有少量微晶存在,聚氯乙烯的密度约为1.39~1.419/cm

  。聚氯乙烯纤维导热性小,具有良好的保暖性,其保暖性比棉、羊毛好。聚氯乙烯大分子结构中具有不对称因素,所以具有很强的偶极矩,这就使聚氯乙烯纤维具有一定的静电性,吸尘性好。聚氯乙烯不吸水,很难在一般的溶剂中溶解。湿法纺丝所用的溶剂有:二氯乙烷四氯乙烷氯苯环己酮四氢呋喃二甲基甲酰胺环氧丙烷以及环氧氯丙烷等。

  聚氯乙烯纤维对无机试剂的稳定性好,室温下在大多数无机酸、碱、氧化剂和还原剂中,纤维强度几乎没有损失或很少降低。聚氯乙烯易发生光老化,当其长时间受到光照时,大分子会发生氧化裂解。

  聚氯乙烯纤维的主要缺点是耐热性差,只适宜于40~50℃以下使用,65~70℃即软化,并产生明显的收缩。其次是耐有机溶剂性差和染色性差,虽不能被多数有机溶剂溶解,但能使其溶胀,一般常用的染料很难使聚氯乙烯纤维上色,所以生产中多数采用原液着色。

  氯纶的生产工艺有湿法纺丝和干法纺丝两种,产品均为短纤维。所用溶剂(或捏和剂)是丙酮,工艺流程如下:

  聚氯乙烯→捏和(溶胀)→溶解→过滤→调温→纺丝→集束→水洗→拉伸→上油→干燥(热定型)→卷曲→切断→短纤维。

  聚氯乙烯→捏和(溶胀)→溶解→过滤→调温→纺丝→集束→拉伸→热定型→上油→切断→干燥→短纤维。

  聚氯乙烯湿法纺丝所用凝固浴为丙酮水溶液,浴中丙酮含量控制在20%~22%,浴温保持在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10~12s。得到的初生纤维经水洗后再进行拉伸。

  聚氯乙烯干法纺丝时的套筒温度取80~120℃,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)。

  在民用方面,主要用于制作各种针织内衣、毛线、毡子和家用装饰织物等 由聚氯乙烯纤维制作的针织内衣、毛衣、毛裤等,不仅保暖性好,而且具有阻燃性,另外由于静电作用,对关节炎有一定的辅助疗效。

  在工业应用方面,聚氯乙烯纤维可用于制作各种在常温下使用的滤布、工作罩、绝缘布,覆盖材料等。另外,用聚氯乙烯纤维制作的防尘口罩,闪其静电效应,吸尘性特别好聚氯乙烯鬃丝主要用于编织窗纱、筛网、绳索等。另外,日本帝人公司研究人员发现,聚氯乙烯纤维与人体摩擦后会产生大量负离子,他们正试图利用这一特性开发保健产品。

  李学文编,中国袖珍百科全书 农业 工业技术卷,长城出版社,2001.9

  肖长发主编;尹翠玉副主编,化学纤维概论 第3版,中国纺织出版社,2015.06


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