A-level 应用科学/色彩化学/纤维/合成纤维
尼龙是一种合成纤维。见聚酰胺和蛋白质纤维。
纤维素纤维,如醋酸纤维素,是经过化学改性的。见纤维素纤维。
丙烯酸纤维是由聚合物制成的合成纤维,其重量平均分子量约为 100,000。在美国,要被称为丙烯酸,聚合物必须含有至少 85% 的丙烯腈单体。典型的共聚单体是醋酸乙烯酯或丙烯酸甲酯。
丙烯酸纤维染色效果不佳,但具有极佳的耐色牢度。由于丙烯酸纤维在溶液中形成阴离子,因此非常适合与碱性染料一起使用。它具有弹性,保持其形状,并抵抗收缩和起皱。它在形式上变化很大,有时外观类似羊毛或棉花。
丙烯酸的缺点是它容易起毛(或起球),而且不像羊绒那样能够为穿着者提供保温。许多产品,如帕什米纳或卡什米纳,使用这种材料来营造羊绒的假象,从而欺骗消费者。
丙烯酸耐受飞蛾、油脂和化学物质,并且非常耐受阳光照射的破坏。然而,静电和起球可能是问题。
丙烯酸轻盈、柔软、温暖,具有类似羊毛的感觉。
最终用途包括毛衣、手工编织纱线、地毯、遮阳篷、船用罩布,以及作为碳纤维的前体。丙烯酸纤维的生产集中在远东,在欧洲呈下降趋势,现在在美国已停止(除前体外)。
由于材料手感相似,丙烯酸最近在服装中被用作羊绒的廉价替代品。
聚合物是通过自由基聚合形成的。纤维的生产是通过将聚合物溶解在溶剂中,将其通过多孔喷丝板计量,并在相同溶剂的水溶液中使所得细丝凝固来完成的。洗涤、拉伸、干燥和卷曲完成了加工过程。
聚酯是一类聚合物,更准确地说是一种缩聚物,其主链中含有酯官能团。虽然聚酯在自然界中存在,但聚酯通常指的是聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯(涤纶、达克隆、PET 或 PETE)在内的庞大合成聚酯(塑料)家族。PET 是最重要的热塑性聚酯之一。在聚酯周围使用明火时应格外小心,因为聚酯极易燃烧,火焰可以从火柴跳跃到聚酯上,距离至少三英寸。
涤纶是第一种聚酯纤维,是在英国生产的。它于 1951 年由杜邦公司带到美国,在美国的商品名为达克隆。
聚酯具有极佳的耐用性、耐磨性、强力和高伸长率。该纤维还具有高外观保持性、尺寸稳定性、弹性回复性和极佳的弹性。它在湿润状态下仍然非常坚固。
该纤维与其他纤维混合良好,并保持自然外观。聚酯可以被设计成在外观和手感上非常接近羊毛、亚麻和丝绸。
与天然纤维相比,聚酯服装通常被认为手感“不自然”。低吸湿性会导致织物非常不舒服。这可以通过将其与其他纤维混合来改善。聚酯纤维通常与棉纤维一起纺织,形成一种织物(有时称为“涤棉”,它兼具两种纤维的优点)。
静电可以通过添加剂和化合物变化来控制。
影响与尼龙非常相似。聚酯被广泛回收利用,与制造新纤维相比,回收纤维的再造过程中产生的污染更少。
聚酯是美国最广泛使用的合成纤维。机织布用于服装和家居用品。包括床单、床罩、窗帘和帷幔。用于针织布的聚酯包括衬衫和女衬衫。填充材料也用于填充枕头、被子以及靠垫垫料。
第一种合成聚酯,甘油邻苯二甲酸酯,在第一次世界大战中被用于防水。天然聚酯大约从 1830 年开始就已为人所知。
- 用于织物的纤维(和微纤维)
- 瓶子
- 薄膜,如双向拉伸 PET 薄膜,通常镀铝
- 照相胶片(在醋酸纤维素之后,聚酯是第二重要的底片基材)
- 玻璃增强塑料(通常称为“玻璃纤维”)和其他复合材料的常见基质。
- 液晶显示器
- 全息图
- 过滤器
- 电容器用介电薄膜和电线绝缘薄膜以及绝缘胶带
- 地毯
液晶聚酯是首批工业化应用的液晶聚合物。一般来说,它们具有极好的机械性能,且耐热性极佳。因此,它们可用于喷气发动机中的可磨损密封件。
聚酯的合成通常通过缩聚反应实现。
在这种经典方法中,醇和羧酸反应生成羧酸酯。为了组装聚合物,反应生成的必须通过共沸蒸馏不断除去。
O \\ C - OCH3 + OH[Oligomer2] / [Oligomer1] |
O \\ C – O[Oligomer2] + CH3OH / [Oligomer1] | |
(酯封端低聚物 + 醇封端低聚物) | (较大低聚物 + 甲醇) |
酸最初为酰氯,因此缩聚反应伴随盐酸 (HCl) 的释放,而不是水。
- 硅烷法
- 在这种 HCl 法的变体中,羧酸酰氯用醇组分的甲基硅醚转化;生成三甲基硅烷氯。
- 硅烷乙酸酯法
脂肪族聚酯可以在非常温和的条件下从内酯组装。
- Kadolph, S & Langford, A (1998) Textiles, 第 8 版。
- Aspland, JR (1993) 第 12 章:碱性染料阳离子在阴离子纤维上的应用:用碱性染料染色丙烯酸纤维和其他纤维。Textile Chemist and Colorist 第 25 卷,第 6 期,1993 年 6 月 21-26。