聚丙烯纤维

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摘要聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维,在我国的商品名为丙纶。 聚丙烯纤维性能 (1)质轻:聚丙烯纤维的密度为0.90~0.92g/cm3,在所有化学纤维中是最轻的,它比聚酰胺纤维轻20%,比聚酯纤维轻30%,比粘胶纤维...

聚丙烯纤维

聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维,在我国的商品名为丙纶。

聚丙烯纤维性能

(1)质轻:聚丙烯纤维的密度为0.90~0.92g/cm3,在所有化学纤维中是最轻的,它比聚酰胺纤维轻20%,比聚酯纤维轻30%,比粘胶纤维轻40%,因而聚丙烯纤维质轻、覆盖性好。

(2)强度高、耐磨、耐腐蚀:聚丙烯纤维强度高(干、湿态下相同),耐磨性和回弹性好;抗微生物,不霉不蛀;耐化学性优于一般纤维。

(3)具有电绝缘性和保暖性:聚丙烯纤维电阻率很高(7×1019Ω·cm),导热系数小,因此,与其他化学纤维相比,聚丙烯纤维的电绝缘性和保暖性最好。

(4)耐热及耐老化性能差:聚丙烯纤维的熔点低(165~173℃),对光、热稳定性差,所以,聚丙烯纤维的耐热性、耐老化性差。

(5)吸湿性及染色性差:聚丙烯纤维的吸湿性和染色性在化学纤维中最差,回潮率小于0.03%,普通的染料均不能使其着色,有色聚丙烯纤维多数是采用纺前着色生产的。

聚丙烯纤维的主要性能:

性能指标 复丝 短纤维
断裂强度/cN·d tex 3.1~6.4 2.5~5.3
断裂伸长/% 15~35 20~35
弹性回复率/%(在5%伸长时) 88~98 88~95
初始模量/cN·dtex 46~136 23~63
沸水收缩率/% 0~5 0~5
回潮率/% <0.03 <0.03

聚丙烯纤维分类

聚丙烯纤维有不同的类型,包括长纤维、涤纶短纤维、纺黏无纺布和熔喷无纺布。

1、长纤维

长纤维聚丙烯可分为一般长纤维和细旦长纤维,其中细旦长纤维的纤度≤2.2dtex,可用于制造服装、装饰设计和一些涤纶纺织产品。聚丙烯细旦长纤维光泽好、手感柔软、垂坠性能优良、相对密度小,非常适合针织品制造,与棉、黏胶纤维、真丝面料、氨纶纤维等交织成棉盖聚丙烯、丝盖聚丙烯等高端运动服装和短袖等。

2、短纤维

聚丙烯涤纶短纤维的生产工艺多采用多孔结构、低速档、持续加工工艺,即所谓的短纺加工工艺。将聚丙烯纤维与棉纤维混纺可以制成聚丙烯棉细布、被单;化学纤维与黏胶纤维混纺可用于制作绒毯;聚丙烯纯纺和混纺布可用于针织毛线;聚丙烯绒毯和毛毯;聚丙烯棉花胎烟用滤棱。化学纤维用于环境卫生用品大小为,土工纺织物用化学纤维大小为5-10dtex。化学纤维的长度为1.5-200.0mm,根据化纤的主要用途来定。短纤维长度为1.5-200.0mm,用于水泥等材料;尿不湿通常长短为40.0mm;土工纺织物通常长短为60.0mm。

3、纺黏无纺布

纺黏无纺布,也被称为涤纶无纺布,是以聚丙烯为原料,在熔化后通过挤压、纺纱、拉伸、铺网和粘合成型而成的。它具有生产工艺简短、成本低、生产效率高、产品性能优异的特点。聚丙烯无纺布广泛应用于制造各行各业的产品,包括一次性医疗用品、耐污服装、农牧业用布料、家具用布料、鞋内衬等。

4、熔喷无纺布

熔喷无纺布技术制造的化学纤维非常细(可达到μm级),熔喷布具有较高的堆积密度、较小的孔隙度和较大的气孔率,具有良好的过滤性能、屏蔽性能和吸油性能,这是其他独立加工工艺制造的无纺布所不具备的。熔喷无纺布广泛应用于医疗、防寒保暖原材料、过滤系统等领域。

聚丙烯纤维特点

1、质轻

聚丙烯纤维的密度为0.90-0.92 g/cm,在所有化学纤维中是最轻的,比锦纶轻20%,比涤纶轻30%,比粘胶纤维轻40%,因此很适合做冬季服装的絮填料或滑雪服、登山服等的面料。

2、强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀

丙纶强度高(干态、湿态下相同),是制造渔网、缆绳的理想材料;耐磨性和回弹性好,强度与涤纶和锦纶相似,回弹率可与锦纶、羊毛相媲美,比涤伦、粘胶纤维大得多;丙纶的尺寸稳定性差,易起球和变形,抗微生物,不蛀;耐化学药品性优于一般纤维。

3、具有电绝缘性和保暖性

聚丙烯纤维电阻率很高(7×10Ω.cm),导热系数小,与其他化学纤维相比,丙纶的电绝缘性和保暖性最好,但加工时易产生静电。

4、耐热及耐老化性能差

聚丙烯纤维的熔点低(165~173℃),对光和热的稳定性差,所以,丙纶的耐热性、耐老化性差,不耐熨烫。但可以通过在纺丝时加入防老化剂来提高其抗老化性能。

5、吸湿性及染色性差

聚丙烯纤维的吸湿性和染色性在化学纤维中是最差的,几乎不吸湿,其回潮率小于0.03%。细旦丙纶具有较强的芯吸作用,水汽可以通过纤维中的毛细管来排除。制成服装后,服装的舒适性较好,尤其是超细丙纶纤维,由于表面积增大,能更快地传递汗水,使皮肤保持舒适感。由于纤维不吸湿且缩水率小,丙纶织物具有易洗快干的特点。

聚丙烯纤维价格

一般情况下,聚丙烯纤维的价格约为7000元每吨。如果需要经过改良,因为需要进行复杂的工艺和改良过程,可能会使成本上升到约10000元每吨左右。

需要注意的是,聚丙烯纤维的实际价格会受到多种因素的影响,包括市场供需状况、原材料成本、供应商的规模和竞争等。

聚丙烯纤维用途

(1)产业用途:聚丙烯纤维具有高强度、高韧性、良好的耐化学性和抗微生物性以及低价格等优点,故广泛用于绳索、渔网、安全带、箱包带、缝纫线、过滤布、电缆包皮、造纸用毡和纸的增强材料等产业领域。聚丙烯纤维可制成土工布,用于土建和水利工程。

(2)室内装饰用途:用聚丙烯纤维制成的地毯、沙发布和贴墙布等装饰织物及絮棉等,不仅价格低廉,而且具有抗沾污、抗虫蛀、易洗涤、回弹性好等优点。

(3)服装用途:聚丙烯纤维可制成针织品,如内衣、袜类等;可制成长毛绒产品,如鞋衬、大衣衬、儿童大衣等;可与其他纤维混纺用于制作儿童服装、工作衣、内衣、起绒织物及绒线等。随着聚丙烯生产和纺丝技术的进步及改性产品的开发,其在服装领域应用日渐广泛。

(4)其他用途:聚丙烯烟用丝束可作为香烟过滤烟嘴填料;聚丙烯纤维的非织造布可用于一次性卫生用品,如卫生巾、手术衣、帽子、口罩、床上用品、尿片面料等;聚丙烯纤维替代黄麻编织成的麻袋,成为粮食、工业原料、化肥、食品、矿砂、煤炭等最主要的基本包装材料。

聚丙烯纤维新品种

聚丙烯纤维具有许多优良的性能,但也存在蜡感强、手感偏硬、难染色、易积聚静电等缺点。因此对其进行改性,开发新品种已成为聚丙烯纤维发展的主要方向。

1、可染聚丙烯纤维

聚丙烯纤维分子中无亲染料基团,分子聚集结构紧密,所以常规的聚丙烯纤维一般很难染色。目前市售聚丙烯纤维大都是通过纺前着色而获得颜色,但色谱不全,不能印花,限制了织物品种的多样化。因此,如何将通常的染色技术应用于聚丙烯纤维,已成为人们关注的问题。目前已开发出多种可染聚丙烯纤维技术,这些技术大体可分为两类:一是通过接枝共聚将含有亲染料基团的聚合物或单体接枝到聚丙烯分子链上,使之具有可染性;二是通过共混纺丝破坏和降低聚丙烯大分子间的紧密聚集结构,使含有亲染料基团的聚合物混到聚丙烯纤维内,使纤维内形成一些具有高界面能的亚微观不连续点,使染料能够顺利渗透到纤维中去,并与亲染料基团结合。共混法是目前制造可染聚丙烯纤维的主要而实用的方法,主要产品包括:

(1)媒介染料可染聚丙烯纤维;

(2)碱性染料可染聚丙烯纤维;

(3)分散染料可染聚丙烯纤维;

(4)酸性染料可染聚丙烯纤维。

其中酸性染料可染聚丙烯纤维最有前途。

2、细旦及超细旦聚丙烯纤维

普通聚丙烯纤维手感较硬,有蜡状感,因此主要用于地毯、非织造布、装饰布和产业用布等方面,服用数量很小。随着新型催化剂和可控流变性能树脂制造技术的发展,细旦、超细旦聚丙烯纤维得到迅速发展,也为其服装领域的应用打下了基础。

用细旦聚丙烯长丝作为服用材料具有密度小、静电小、保暖、手感好及有特殊的光泽、酷似真丝等特点,并且有“芯吸”效应及疏水、导湿性,是制作内衣及运动服的理想材料。

国内用可控流变性能的聚丙烯切片在常规纺、高速纺及FDY设备上成功地开发出单丝线密度达0.7~1.2dtex的聚丙烯细旦丝。

超细旦聚丙烯纤维是指直径小于5μm的纤维。其制品作为气悬体的优良过滤介质,用于在防止空气污染装置,卷烟过滤嘴,采矿、医药及工业用滤网,饮料的过滤装置等方面得到广泛地应用。超细聚丙烯纤维还可作为离子交换树脂的载体及电绝缘材料。其生产方法有离心纺丝、熔喷纺丝和闪蒸纺丝及不相容混合物纺丝。

3、阻燃聚丙烯纤维

由聚丙烯纤维制成的织物易燃烧并伴有燃烧滴熔现象,这一缺点限制了它的使用范围。聚丙烯纤维的阻燃研究主要是通过共混改性的方法。

共混阻燃改性是选用溴系、磷系或含氮阻燃剂或它们的复合物与聚丙烯预先制成阻燃母粒,在纺丝时按比例与聚丙烯切片共混纺丝。燃烧时,聚丙烯形成碳质焦炭以阻碍与氧气接触达到阻燃目的。也有使用磷与卤素协同作用或采用三氧化二锑与卤素协同作用的阻燃剂。例如用7.2%的八溴联苯醚和三氧化二锑的混合物与聚丙烯共混纺丝,其限氧指数可以从18.1%提高到28.1%。

高分子材料的阻燃研究经历了含卤阻燃、低卤阻燃到无卤阻燃的发展过程。阻燃加工中使用的有效阻燃元素有:磷、氮、锑、溴、氯、硫等。而大多数阻燃剂是以磷为中心元素的化合物。卤素在阻燃性能方面的次序为:I>Br>Cl>F。不同阻燃剂的阻燃机理不同,一般认为:磷化物主要是固相阻燃,促使纤维炭化分解,减少可燃气体产生;卤素主要是气相阻燃,阻碍分解气体的自由基燃烧反应。

4、远红外聚丙烯纤维

远红外聚丙烯纤维是一种具有优良保健理疗功能、热效应功能和排湿透气、抑菌功能的新型纺织材料。它含有特殊的陶瓷成分,这种成分能吸收人体释放出来的辐射热,并在吸收自然界光热后发射回人体最需要的4~14μm波长的远红外线。这种远红外线具有“辐射、渗透”和“共振吸收”特征,易被人体皮肤吸收,活化组织细胞,促进新陈代谢,让人体达到保湿及促进血液循环的保健作用。20世纪80年代中期,日本钟纺和可乐丽公司在聚丙烯中混入远红外陶瓷成分,制成远红外聚丙烯短纤维。远红外聚丙烯纤维在我国也有多家企业生产,近几年内,该产品的产量会有很大的提高。

5、三维卷曲中空聚丙烯纤维

聚丙烯纤维具有的导热系数在所有纤维中是最低的,尤其是它的密度小,可作为保温材料使用。国内开发生产的一种中空三维卷曲聚丙烯纤维的线密度为6.67dtex,长度为65mm,卷曲数为3.74个/cm,压缩率76.5%,压缩回复率35.2%,压缩弹性率16.6%,该纤维除可作为玩具、被褥、睡袋填充物使用外,还可作为服装保温内衬材料。

除了中空三维卷曲聚丙烯纤维,还开发了四孔、七孔、九孔高弹中空聚丙烯纤维,截面形状有圆形、方形和三叶形多种,使纤维具有更好的回弹性和保暖性,同时该产品生产工艺简单,能耗低,原料价格低廉,来源广泛。因此该产品有着十分广阔的市场前景。应用范围包括床上用品、玩具、汽车靠垫、服装、被褥内衬等,还可用于仿制羊毛毯、仿羊羔皮等。

6、其他改性聚丙烯纤维

将微晶石蜡、肥皂、硅化物、有机酸的脂肪酸酯、高相对分子质量的脂肪醇、含氟代烷基的蜡状物、无规聚丙烯或低相对分子质量的聚乙烯与聚丙烯切片相混,可制得耐磨性良好的聚丙烯纤维。

将聚丙烯切片与抗静电剂混合纺成纤维,抗静电剂以微原纤形态分散在聚丙烯基体中,使纤维具有抗静电性能。

选用耐高温而且与聚丙烯有良好的相容性及分散性的抗菌剂,采用共混纺丝的方法可制得抗菌保健聚丙烯纤维。

日本宇部将聚丙烯与液体石蜡混合,熔融纺丝,拉伸热处理后浸渍在己烷中溶去液体石蜡,制得了孔隙率高达25%的多孔性聚丙烯纤维,可用于清除液体中的不溶性物质和物质中的臭气。

20世纪80年代以来,人们对芳香的认识不再限于感官的愉悦,而是更注重于芳香的医疗保健价值等,开发出了芳香整理织物和芳香纤维织物。

聚丙烯纤维有毒吗

近年来关于聚丙烯纤维是否有毒的争议不断。有些人声称聚丙烯纤维释放有害物质,可能对人体健康造成负面影响,而另一些人则认为聚丙烯纤维是安全无害的。

聚丙烯纤维的毒性问题涉及到其生产过程以及使用过程中的可能风险。在聚丙烯纤维的生产过程中,一些化学物质可能被使用,这些物质在一定条件下可能会释放出有害物质。然而,经过严格的生产控制和监管,聚丙烯纤维的生产过程可以达到标准,并确保产品的安全性。此外,聚丙烯纤维在使用过程中,如洗涤和穿着时,通常不会释放出有害物质,对人体健康的影响较小。

然而,我们仍然需要保持警惕,特别是在选择和购买聚丙烯纤维制品时。我们应该选择那些经过质量检测和认证的产品,确保其符合相关的安全标准。此外,正确的使用和保养聚丙烯纤维制品也是至关重要的,避免长时间暴露在高温或其他恶劣条件下,以减少潜在的风险。

聚丙烯纤维生产工艺

等规聚丙烯是典型热塑性高聚物,可熔融加工成各种用途的制品。工业生产聚丙烯纤维一般采用普通的熔体纺丝法和膜裂纺丝法。随着生产技术的发展,近年来又有许多新的生产工艺出现,如复合纺丝、短程纺、膨体长丝、纺—牵一步法(FDY)、纺粘和熔体喷射法非织造布工艺等。

聚丙烯纤维发展概况

早期,丙烯聚合只能得到低聚合度的支化产物,属于非结晶性化合物,无实用价值。1954年齐格勒(Ziegler)和纳塔(Natta)发明了Ziegler—Natta催化剂并制成结晶性聚丙烯,具有较高的立构规整性,称为全同立构聚丙烯或等规聚丙烯。这研究成果在聚合领域中开拓了新的方向,给聚丙烯大规模的工业化生产和在塑料制品以及纤维生产等方面的广泛应用奠定了基础。1957年由意大利的蒙特卡梯尼(Montecatini)公司首先实现了等规聚丙烯的工业化生产。1958~1960年该公司又将聚丙烯用于纤维生产,开发商品名为梅拉克纶(Meraklon)的聚丙烯纤维,以后美国和加拿大也相继开始生产。1964年后,又开发了捆扎用的聚丙烯膜裂纤维,并由薄膜原纤化制成纺织用纤维及地毯用纱等产品。20世纪70年代采用短程纺工艺与设备改进了聚丙烯纤维生产工艺。一步法膨体长丝(BCF)纺丝机、空气变形机与复合纺丝机的发展,特别是非织造布的出现和迅速发展,使聚丙烯纤维的发展与应用有了更广阔的前景。

聚丙烯纤维是四大主要合成纤维品种中最年轻的一员。由于其具有密度小、熔点低、强力高、耐酸碱等特点,而且与聚酯纤维、聚丙烯腈纤维相比,具有原料生产和纺丝过程简单、工艺路线短、原料和综合能耗低、成本低廉、无污染和应用广泛等优点,聚丙烯纤维异军突起,成为发展较快的合成纤维品种,年均增长率达12%以上,远远超过其他合成纤维品种的增长速度,目前产量已超过聚酰胺纤维而成为第二大合成纤维品种,1997年世界聚丙烯纤维产量达到386.5万吨,2005年世界聚丙烯纤维产量达到583万吨。2005年我国聚丙烯纤维产量为27.5万吨,其产品主要为普通长丝、短纤维、膜裂纤维、膨体长丝、烟用丝束、工业用丝、纺粘和熔喷法非织造布等。

随着丙烯聚合和聚丙烯纤维生产新技术的开发,聚丙烯纤维的产品品种变得越来越新,越来越多。1980年,卡敏斯凯(Kaminsky)和斯恩(Sinn)发明的茂金属催化剂对聚丙烯树脂品质的改善方面最为明显。由于提高了其立构规整性(等规度可达99.5%),从而大大提高了聚丙烯纤维的内在质量;差别化纤维生产技术的普及和完善扩大了聚丙烯纤维的应用领域。如高强耐温的高性能聚丙烯纤维和纱线、地毯纱,汽车上应用的共混聚合体的精纺织物以及已开发和正在开发的、用于高档服装领域用的细旦超细旦聚丙烯纤维、抗菌纤维、保暖纤维、超吸湿纤维、可生物降解纤维、温敏性变色纤维、香味纤维、远红外细旦纤维、阻燃纤维、高强高模纤维以及高回弹立体卷曲短纤维等。

聚丙烯纤维对人体有害吗

聚丙烯纤维的优点之一是其轻盈且具有较高的耐久性,使其成为纺织品制造业的重要选择。它具有优异的抗菌性能和防皱特性,使得衣物在长时间使用后仍然保持良好的外观。此外,聚丙烯纤维还具有较强的耐磨损性,不易损坏或磨损,延长了纺织品的使用寿命。

然而,聚丙烯纤维也存在一些潜在的问题。一些研究表明,聚丙烯纤维在高温条件下可能释放出有害物质,如挥发性有机化合物(VOCs)。这些化合物可能对人体健康造成一定的影响,如引发过敏反应或呼吸道不适。因此,在选择使用聚丙烯纤维制成的纺织品时,特别是儿童和敏感人群,建议选择经过严格测试和认证的产品,确保其安全性。

另外,与纯天然纤维相比,聚丙烯纤维的透气性较差。这可能导致在高温或潮湿环境下,穿着聚丙烯纤维制成的衣物会感觉不舒适,增加出汗和过热的风险。因此,在选择适合的衣物时,应考虑气候条件和个人的舒适度需求。

聚丙烯纤维在混凝土中的应用

聚丙烯纤维在混凝土中发挥着重要的作用,主要是通过限制外力作用下水泥基料中裂缝的扩展来起到保护作用。在受到拉力或弯曲力作用的初期阶段,水泥基料与纤维共同承受外力,但主要的承受者是水泥基料。当混凝土发生裂缝后,横跨在裂缝上的纤维成为主要承受外力的部分。如果纤维的体积掺量超过某个临界值,整个复合材料可以继续承受更高的荷载并产生更大的变形,直到纤维被拉断或者从基料中被拨出,导致复合材料破坏。与普通混凝土相比,纤维混凝土具有更高的抗拉和抗弯极限强度,尤其是在韧性方面得到了大幅度的提高。

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