聚丙烯纖維的工作機(jī)理與發(fā)展史

聚丙烯纖維是聚丙烯切片經(jīng)紡絲、拉伸工藝制成的纖維級(jí)產(chǎn)品， 其抗拉強(qiáng)度、極限伸長(zhǎng)率以及彈性模量隨制作工藝不同而變化較大。聚丙烯纖維分子不帶有極性基團(tuán)， 是一種憎水性材料， 粘結(jié)性和抗蠕變性能差， 表面呈化學(xué)惰性。與鋼纖維相比， 聚丙烯纖維的細(xì)度要大得多 （當(dāng)量直徑0.02～0.1mm）， 在較少的摻量下就能獲得巨大的纖維根數(shù)（每公斤700到3000萬(wàn)根）， 在材料中的纖維間距小。如能保證充分分散和纖維—基體間有足夠粘結(jié)強(qiáng)度時(shí)， 上述特點(diǎn)使聚丙烯纖維能有效限制早期（塑性期和硬化初期）水泥基材料由于離析、泌水、收縮等因素形成的原生裂隙的發(fā)生和發(fā)展， 減小原生裂隙的數(shù)量和尺度。

早期，丙烯聚合只能得到低聚合度的紙化產(chǎn)物，屬于非結(jié)晶性化合物，無(wú)實(shí)用價(jià)值。1954年，Ziegler和Natta發(fā)明了Ziergler-Natta催化劑并制成結(jié)晶性聚丙烯，具有較高的立構(gòu)規(guī)整性，稱為全同立構(gòu)聚丙烯或等規(guī)聚丙烯。這一研究成果在聚合領(lǐng)域中開(kāi)拓了新的方向，給聚丙烯大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)和在塑料制品以及纖維生產(chǎn)等方面的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

1957年，由意大利的Montecatini公司首先實(shí)現(xiàn)了聚丙烯的工業(yè)化生產(chǎn)。1958-1960年，該公司又將聚丙烯用于纖維生產(chǎn)，開(kāi)發(fā)商品名為Meraklon的聚丙烯纖維，以后美國(guó)和加拿大也相繼開(kāi)始生產(chǎn)。

1964年后，又開(kāi)發(fā)了捆扎用的聚丙烯膜裂纖維，并由薄膜原纖化制成紡織用纖維及地毯用紗等產(chǎn)品。

20世紀(jì)70年代，短程紡工藝與設(shè)備改進(jìn)了聚丙烯纖維生產(chǎn)工藝。同期，膨體連續(xù)長(zhǎng)絲開(kāi)始用于地毯行業(yè)。目前，全球90%的地毯底布和25%的地毯面紗由聚丙烯纖維制得。

1980年以后，隨著聚丙烯和制造聚丙烯纖維新技術(shù)的發(fā)展，特別是茂金屬催化劑的發(fā)明使得聚丙烯樹(shù)脂的品質(zhì)得到了明顯的改善。由于提高了其立構(gòu)規(guī)整性（等規(guī)度可達(dá)99.5%），從而大大提高了聚丙烯纖維的內(nèi)在質(zhì)量。80年代中期，聚丙烯細(xì)特纖維替代了部分棉纖維，用于紡織面料及非織造布。加上一步法BCF紡絲機(jī)、空氣變形機(jī)與復(fù)合紡絲機(jī)的發(fā)展以及非織造布的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，聚丙烯纖維在裝飾和產(chǎn)業(yè)用方面的用途進(jìn)一步拓寬。另外，世界各國(guó)對(duì)聚丙烯纖維的研究與開(kāi)發(fā)也相當(dāng)活躍，差別化纖維生產(chǎn)技術(shù)的普及和完善，大大擴(kuò)大了聚丙烯纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。

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