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化工与化纤是一回事吗?

  化工是“化学工艺”、“化学工业”、“化学工程”等的简称。凡运用化学方法改变物质组成、结构或合成新物质的技术,都属于化学生产技术,也就是化学工艺,所得产品被称为化学品或化工产品。

  化学纤维是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物为原料,经过制备纺丝原液、纺丝和后处理等工序制得的具有纺织性能的纤维。

化工与化纤是一回事吗?

  化学工业、化学工程、化学工艺都简称为化工。化学工业包括石油化工,农业化工, 化学医药,高分子,涂料,油脂等。它们出现于不同历史时期,各有不同涵义,却又关系密切,相互渗透,具有连续性,并在其发展过程中被赋予新的内容。

  人类早期的生活更多地依赖于对天然物质的直接利用。渐渐地这些物质的固有性能满足不了人类的需求,于是产生了各种加工技术,有意识有目的地将天然物质转变为具有多种性能的新物质,并且逐步在工业生产的规模上付诸实现。

  广义地说,凡运用化学方法改变物质组成或结构、或合成新物质的,都属于化学生产技术,也就是化学工艺,所得的产品被称为化学品或化工产品。

  化学纤维(简称:化纤),是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物为原料,经过制备纺丝原液、纺丝和后处理等工序制得的具有纺织性能的纤维。

化工与化纤是一回事吗?

化工与化纤是一回事吗?

  化学工业(chemical industry)、化学工程(chemical engineering)、化学工艺(chemical techno-logy)都简称为化工。 在现代汉语中,化学工业、化学工程和化学工艺都简称为化工,它们出现于不同历史时期,各有不同涵义,却又关系密切,互相渗透。在人们头脑里,“化工”这个词,习惯上已成为一个总的知识门类和事业的代名词,它在国民经济和工程技术上所具有的重要意义,引起了人们广泛的兴趣,吸引着成千上万的人,为之献出毕生精力。下面简要地从人类社会生活的各个方面,来说明化工绚丽多彩的内容及其重要贡献。

  化工作为一个知识门类来说,在各个不同的历史时期,在各种不同目的的要求下,有多种分解或综合的分类方法。可按照原料来源、产品性质分类,也可按照过程规律、历史联系分类。每种划分方法都难于严格适应。本卷力求减少不必要的交叉,采取综合分类的方法,设计了从原料出发的燃料化工分支;从产品出发的无机化工、基本有机化工、高分子化工、精细化工等分支;还有从共同的过程规律出发的化学工程分支,以及从历史发展和横向联系出发的综论分支。燃料化工的原料是石油、天然气、煤和油页岩等可燃矿物,所以它又划分为石油炼制工业、石油化工、天然气化工、煤化工和页岩油工业。其中,石油炼制工业是创造产值较高的工业部门,是国家的重要经济命脉。天然气常与石油共生,也常把天然气化工归属于石油化工。在现阶段,石油炼制和石油化工是燃料化工的主体。燃料化工生产的产品包括燃料和化工原料,后者主要是有机化工原料(除合成气也用于生产无机化工产品,如合成氨等外)。所以,石油化工也是基本有机化工的主要组成部分。由石油化工可以生产塑料、 合成橡胶、 合成纤维等三大合成材料,这是高分子化工的主要产品。因此,燃料化工、基本有机化工和高分子化工三者是有机地联系在一起的。至于无机化工所采用的原料既有可燃矿物,也有无机矿物。其产品主要有化肥,硫酸、硝酸、磷酸等酸类,纯碱、烧碱等碱类,还有无机盐,工业气体和无机非金属材料等。无机非金属材料中的硅酸盐材料,有时被划入传统的建筑材料领域。精细化工生产小批量、具有专门功能、主要用于消费的化学品。由于市场需求的发展,有些产品已变成大批量产品,但按习惯,往往仍视作精细化工产品。主要有染料、农药、医药、火炸药、信息记录材料、涂料、颜料、胶粘剂、催化剂、各种助剂和化学试剂等。医药和火炸药的生产又往往被分别划为独立的工业部门。如果从原料考虑,则精细化工是既有无机的,又有有机的,还有聚合物,是一个着眼于使用功能的综合部门。在微电子技术、生物技术和新型材料蓬勃发展的新技术革命中,精细化工给化学工业增添了新的活力。

  化学工程又分为化工热力学、传递过程、单元操作、化学反应工程和化工系统工程。前两者是化学工程的理论基础,单元操作是化学工程最早形成的概念,它把化工生产的物理过程分解为若干单元,如流体输送、蒸馏、萃取、换热、干燥等。现在这些单元操作不仅在化工生产中起着重要作用,也广泛用于冶金、轻工、食品、核工业等与化工有共同特点的工业领域。单元操作仍在继续发展和完善,如近年来发展的颗粒学,作为粉体工程的一种理论,已应用于催化剂粒度设计、高温气体除尘、粮食干燥和输送。化学反应工程着眼于工业规模的化学反应过程的传递和动力学等规律,以解决反应器的设计和放大的问题。至于化工系统工程,则是运用系统工程的理论和方法,来解决化工过程优化问题的边缘学科。

  化工所包含的核心内容基本上都可以归纳在上述六个分支之中,并且综论也是由这六个分支组成的。但是,这种分类方法并不是完全合理的,如催化剂工业被列入精细化工。虽然理论上讲,催化剂具有加快反应速率的专门功能,是不参与反应的少量物质,但在大型化生产的今天,催化剂的产量和装填量也是相当大的,中国1985年石油炼制催化剂的用量达20kt。而且催化剂的使用范围遍及燃料、无机、有机、高分子和精细化工等所有领域。这样的归属问题尚有很多。

  此外,环境保护既是化工各部门不断解决的共性问题,也是化工能作出贡献的领域。18世纪兴起的近代化学工业,迄今已有200多年的历史,创造了无数的化工产品,同时也排放了废气、废液、废渣,污染了环境。因此,人们要求化学工业在转化原料为产品时,力求物尽其用,成为无排放工程。国民经济中其他部门的发展也或多或少造成公害。长此以往,超越大自然环境自净能力的排放,必将使人类的生活环境日益恶化。因此,有识之士对世界上大气、水、土壤、生物所受到的污染和破坏,发出了危险警告。为了解决污染,保护环境,使自然界的生态平衡走向新的和谐一致,化工将成为一支主力军。

  抚今追昔,展望未来,化工将不囿于传统的范围,为改造世界作出难以估量的贡献。

  用天然的或人工合成的高分子物质为原料、经过化学或物理方法加工而制得的纤维的统称。因所用高分子化合物来源不同,可分为以天然高分子物质为原料的人造纤维和以合成高分子物质为原料的合成纤维。化学纤维的制备,通常是先把天然的或合成的高分子物质或无机物制成纺丝熔体或溶液,然后经过过滤、计量,由喷丝头(板)挤出成为液态细流,接着凝固而成纤维。此时的纤维称为初生纤维,它的力学性能很差,必须经过一系列后加工工序才能符合纺织加工和使用要求。后加工主要针对纤维进行拉伸和热定形,以提高纤维的力学性能和尺寸稳定性。拉伸是使初生纤维中大分子或结构单元沿着纤维轴取向;热定形主要是使纤维中内应力松弛。湿纺纤维的后加工还包括水洗、上油、干燥等工序。纺制长丝时,经上述工序即可卷绕成筒;纺制短纤维时还须增加卷曲、切断和打包等工序。用来生产纺织品的原料中,以棉、麻、丝、毛(羊毛)的历史最悠久。但是天然资源毕竟有限,棉花的产量约有50千克/公顷,养蚕吐丝也要种桑树,增产羊毛则要发展畜牧业。因此,化学家开始研究,利用价格更便宜、来源更丰富的原料来纺纱织布,它们便是化学纤维。

  化学纤维是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物为原料,经过制备纺丝原液、纺丝和后处理等工序制得的具有纺织性能的纤维。

  化学纤维又分为两大类:①人造纤维,以天然高分子化合物(如纤维素)为原料制成的化学纤维,如粘胶纤维、醋酯纤维。②合成纤维,以人工合成的高分子化合物为原料制成的化学纤维,如聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维。化学纤维具有强度高、耐磨、密度小、弹性好、不发霉、不怕虫蛀、易洗快干等优点,但其缺点是染色性较差、静电大、耐光和耐候性差、吸水性差。

  人造纤维主要有粘胶纤维、硝酸酯纤维、醋酯纤维、铜铵纤维和人造蛋白纤维等,其中粘胶纤维又分普通粘胶纤维和有突出性能的新型粘胶纤维(如高湿模量纤维、超强粘胶纤维和永久卷曲粘胶纤维等)。

  合成纤维主要有聚酰胺6纤维(中国称锦纶或尼龙6),聚丙烯腈纤维(中国称腈纶),聚酯纤维(中国称涤纶),聚丙烯纤维(中国称丙纶),聚乙烯醇缩甲醛纤维(中国称维纶)以及特种纤维(包括用四氟乙烯聚合制成的耐腐蚀纤维,耐200℃以上温度的耐高温纤维,强度大于10克/旦、模量大于200克/旦的高强度、高模量纤维,以及难燃纤维、弹性体纤维、功能纤维等)。20世纪50年代开展合成纤维的改性研究,主要是用物理或化学方法改善合成纤维的吸湿、染色、抗静电、抗燃、抗污、抗起球等性质,同时还增加了化学纤维的品种。

  再生纤维的生产是受了蚕吐丝的启发,用纤维素和蛋白质等天然高分子化合物为原料,经化学加工制成高分子浓溶液,再经纺丝和后处理而制得的纺织纤维。

  ■1.再生纤维素纤维 用天然纤维素为原料的再生纤维,由于它的化学组成和天然纤维素相同而物理结构已经改变,所以称再生纤维素纤维。

  (2)吸湿性、透气性良好,粘胶纤维的基本化学成份与棉纤维相同,因此,它的一些性能和棉纤维接近,不同的是它的吸湿性与透气性比棉纤维好,可以说它是所有化学纤维中吸湿性与透气性最好的一种。

  (3)染色性能好,由于粘胶纤维吸湿性较强,所以粘胶纤维比棉纤维更容易上色,色彩纯正、艳丽,色谱也最齐全。

  粘胶纤维最大的缺点是湿牢度差,弹性也较差,织物易折皱且不易恢复;耐酸、耐碱性也不如棉纤维。

  富强纤维同普通粘胶纤维(即人造棉、人造毛、人造丝)比较起来,有以下几个主要特点:

  (4)耐碱性好,由于富强纤维的耐碱性比粘胶纤维好,因此富强纤维织物在洗涤中对肥皂等洗涤剂的选择就不像粘胶纤维那样严格。

  ■1.涤纶 涤纶的学名叫聚对苯二甲酸乙二酯,简称聚酯纤维。涤纶是我国的商品名称,国外有称“大可纶”,“特利纶”,“帝特纶”等。

  涤纶由于原料易得、性能优异、用途广泛、发展非常迅速,现在的产量已居化学纤维的首位。

  涤纶最大的特点是它的弹性比任何纤维都强;强度和耐磨性较好,由它纺织的面料不但牢度比其它纤维高出3~4倍,而且挺括、不易变形,有“免烫”的美称;涤纶的耐热性也是较强的;具有较好的化学稳定性,在正常温度下,都不会与弱酸、弱碱、氧化剂发生作用。

  缺点是吸湿性极差,由它纺织的面料穿在身上发闷、不透气。另外,由于纤维表面光滑,纤维之间的抱合力差,经常摩擦之处易起毛、结球。

  ■2.锦纶 锦纶是我国的商品名称,它的学名叫聚酰胺纤维;有锦纶-66,锦纶-1010,锦纶-6等不同品种。锦纶在国外的商品名又称“尼龙”,“耐纶”,“卡普纶”,“阿米纶”等。锦纶是世界上最早的合成纤维品种,由于性能优良,原料资源丰富,因此一直是合成纤维产量最高的品种。直到1970年以后,由于聚酯纤维的迅速发展,才退居合成纤维的第二位。

  锦纶的缺点与涤纶一样,吸湿性和通透性都较差。在干燥环境下,锦纶易产生静电,短纤维织物也易起毛、起球。锦纶的耐热、耐光性都不够好,熨烫承受温度应控制在140℃以下。此外,锦纶的保形性差,用其做成的衣服不如涤纶挺括,易变形。但它可以随身附体,是制做各种体形衫的好材料。

  ■3.腈纶 腈纶是国内的商品名称,其学名为聚丙烯腈纤维。国外又称“奥纶”,“考特尔”,“德拉纶”等。

  腈纶的外观呈白色、卷曲、蓬松、手感柔软,酷似羊毛,多用来和羊毛混纺或作为羊毛的代用品,故又被称为“合成羊毛”。

  腈纶的吸湿性不够好,但润湿性却比羊毛、丝纤维好。它的耐磨性是合成纤维中较差的,腈纶纤维的熨烫承受温度在130℃以下。

  ■4.维纶 维纶的学名为聚乙烯醇缩甲醛纤维。国外又称“维尼纶”,“维纳尔”等。

  维纶洁白如雪,柔软似棉,因而常被用作天然棉花的代用品,人称“合成棉花”。维纶的吸湿性能是合成纤维中吸湿性能最好的。另外,维纶的耐磨性、耐光性、耐腐蚀性都较好。

  ■5.氯纶 氯纶的学名为聚氯乙烯纤维。国外有“天美龙”,“罗维尔”之称。

  氯纶的优点较多,耐化学腐蚀性强;导热性能比羊毛还差,因此,保温性强;电绝缘性较高,难燃。另外,它还有一个突出的优点,即用它织成的内衣裤可治疗风湿性关节炎或其它伤痛,而对皮肤无刺激性或损伤。

  ■6.氨纶 氨纶的学名为聚氨酯弹性纤维,国外又称“莱克拉”,“斯潘齐尔”等。它是一种具有特别的弹性性能的化学纤维,目前已工业化生产,并成为发展最快的一种弹性纤维。

  氨纶弹性优异。而强度比乳胶丝高2~3倍,线密度也更细,并且更耐化学降解。氨纶的耐酸碱性、耐汗、耐海水性、耐干洗性、耐磨性均较好。

  氨纶纤维一般不单独使用,而是少量地掺入织物中,如与其它纤维合股或制成包芯纱,用于织制弹力织物。

  (4)复合纤维:将两种或两种以上的聚合体,以熔体或溶液的方式分别输入同一喷丝头,从同一纺丝孔中喷出而形成的纤维。又称为双组分或多组分纤维。复合纤维一般都具有三度空间的立体卷曲,体积高度蓬松,弹性好,抱合好,覆盖能力好。特点是:

  ③、腈纶膨体纱;利用腈纶的热弹性。热拉伸——高收缩,收缩可达45~53%,与低收缩纤维混合纺纱,经蒸汽处理。