石油化工知识——合成纤维

1.合成纤维  
　纤维材料主要供纺织工业用。按产品使用范围，可分为工业用和民用。按来源可分为两类：一类是天然纤维，如棉、毛、丝、麻等；另一类是化学纤维。化学纤维又分为人造纤维和合成纤维。人造纤维是利用自然界中不能直接纺织的纤维素（如木材、棉短绒），经过化学处理与机械加工制得的纤维，如人造丝、人造棉等。合成纤维是以石油、天然气为原料，通过人工合成的高分子化合物经纺丝和后加工而制得的纤维，如涤纶等。合成纤维工业是20世纪40年代初开始发展起来的，最早实现工业化生产是聚酰胺纤维（锦纶），随后腈纶、涤纶等陆续投入工业生产。合成纤维性能优异，原料来源丰富，随着工业技术的不断发展，短短几十年间，世界合成纤维的产量已接近天然纤维，成为纺织纤维的重要原料。1996年，世界合成纤维产量为1900万吨，我国合成纤维产量为291万吨。与此相应，世界棉花总量为1900万吨。根据化学组成，合成纤维可分为聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维澄。它们习惯被称为锦纶（或尼龙）、涤纶、腈纶、丙纶、维纶。除上述几种之外，常见的合成纤维还有氨纶。做为民用纤维，人们力求使合成纤维制品能保持天然纤维制品的优点，克服性能和产量的不足。 
2.生产合成纤维的原料 
　　生产合成纤维的基本原料源于石油。炼油厂的重整装置和烃类裂解制乙烯时副产的苯、二甲苯、丙烯，经过加工后制成合成纤维所需原料（通称为单体）。以石油为原料制取合成纤维的途径可表示如下：还有一些特种合成纤维不使用石化产品作原料，但它们产量少，不在日常生活中使用。 
3.合成纤维的生产方法  
　　合成纤维的生产首先是将单体经聚合反应制成成纤高聚物，这些聚合反应原理、生产过程及设备与合成树脂、合成橡胶的生产大同小异，不同的是合成纤维要经过纺丝及后加工，才能成为合格的纺织纤维。高聚物的纺丝主要有熔融纺丝方法主要决定于高聚物的性能。熔融纺丝是将高聚物加热熔融成熔体，然后由喷丝头喷出熔体细流，再冷凝而成纤维的方法。熔融纺丝速度高，高速纺丝时每分钟可达几千米。这种方法适用于那些能熔化、易流动而不易分解的高聚物，如涤纶、丙纶、锦纶等。溶液纺丝又分为湿法纺丝和干法纺丝两种。 湿法纺丝是将高聚物在溶剂中配成纺丝溶液，经喷丝头喷出细流，在液态凝固介质中凝固形成纤维。干法纺丝中，凝固介质为气相介质，经喷丝形成的细流因溶剂受热蒸发，而使高聚物凝结成纤维。溶液纺丝速度低，一般每分钟几十米。溶液纺丝适用于不耐热、不易熔化但能溶于专门配制的溶剂中的高聚物，如腈纶、维纶。熔融纺丝和溶液纺丝得到的初生纤维，强度低，硬脆，结构性能不稳定，不能使用。只有通过一系列的后加工处理，才能使纤维符合纺织加工的要求。不同的合成纤维，其后加工方法不尽相同。 
　　按纺织工业要求，合成纤维分长丝和短纤维两种型式。所谓长丝，是长度为千米以上的丝，长丝卷绕成团。短纤维是几厘米至十几厘米的短纤维。 短纤维后处理过程主要为：初生纤维――集束――拉伸――热定型――卷曲――切断――打包――成品短纤维。 长丝后处理过程主要为：初生纤维――拉伸――加捻――复捻――水洗干燥――热定型――络丝――分级――包装――成品长丝从上述可以看出， 初生纤维的后处理主要有拉伸、热定型、卷曲和假捻。 拉伸可改变初生纤维的内部结构，提高断裂强度和耐磨性，减少产品的伸长率。热定型可调节纺丝过程带来的高聚物内部分子间作用力，提高纤维的稳定性和其他物理－机械性能、染色性能。卷曲是改善合成纤维的加工性（羊毛和棉花纤维都是卷曲的），克服合成纤维表面光滑平直的不足。假捻是改进纺织品的风格，使其膨松并增加弹性。合成纤维因具有强度高，耐磨、耐酸、耐碱、耐高温、质轻、保暖、电绝缘性好及不怕霉蛀等特点，在国民经济的各个领域得到了广泛的应用。合成纤维在民用上，既可以纯纺， 也可以与天然纤维或人造纤维混纺、交织。 用它做衣料比棉、毛和人造纤维都结实耐穿；用它做被服，冬装又轻又暖。锦纶的耐磨性优异，有某些天然纤维的特色，如腈纶与羊毛相似，俗称人造羊毛；维纶的吸水性能与棉花相似；锦纶经特种加工，制品与蚕丝相似等。在工业上，合成纤维常用做轮胎帘子线、渔网、绳索、运输带、工业用织物（帆布、滤布等）、隔音、隔热、电气绝缘材料等。在医学上，合成纤维常用作医疗用布、外科缝合线、止血棉、人造器官等。 在国防建设上， 合成纤维可用于降落伞、军服、军被， 一些特种合成纤维还用于原子能工业的特殊防护材料、飞机、火箭等地结构材料。