跳转到内容

A-level 应用科学/色彩化学/纤维/合成纤维

来自维基教科书,开放的书籍,开放的世界

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

[编辑 | 编辑源代码]

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。

丙烯酸甲酯(甲基丙烯酸甲酯)。
丙烯腈(氰基乙烯,氰基乙烯,乙烯基氰化物或 2-丙烯腈)。
醋酸乙烯酯(1-乙酰氧基乙烯,乙酸乙烯酯或乙烯基乙酸酯)。
聚丙烯腈。


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。

美学品质

[编辑 | 编辑源代码]

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。

高表面积聚酯纤维弯曲处的扫描电子显微镜图像。

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。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET 或 PETE)。

聚酯的历史

[编辑 | 编辑源代码]

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。

美学品质

[编辑 | 编辑源代码]

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。

环境影响

[编辑 | 编辑源代码]

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。

共沸酯化

[编辑 | 编辑源代码]

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。

醇解酯化

[编辑 | 编辑源代码]
          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)

酰化 (HCl 法)

[编辑 | 编辑源代码]

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。

乙酸酯法 (酯化)

[编辑 | 编辑源代码]
硅烷乙酸酯法

开环聚合

[编辑 | 编辑源代码]

脂肪族聚酯可以在非常温和的条件下从内酯组装。

参考文献

[编辑 | 编辑源代码]
华夏公益教科书