高分子材料成形工艺聚酯纤维熔纺成形分析报告.ppt

第十一章 聚酯纤维熔纺成形 11.1 聚酯原料及纤维 11.2 聚酯纤维纺丝 11.3 聚酯纤维后加工 熔体纺丝成形应用：涤纶、锦纶和丙纶产品 涤纶：直接纺丝和切片纺丝两种实施方法 锦纶：主要采用切片纺丝法，不太采用的直接纺丝法目前仅限于短纤维生产 PA聚合过程通常会残留一些单体和低聚物 丙纶：通常只能采用切片纺丝法（PP不能直接聚合得到聚合熔体） 聚酯纤维：脂肪族聚酯（熔点低，力学强度小）不适合纺织纤维，实用都是芳香族聚酯纤维，最重要PET纤维（美国1953年），近年研制出多种实用纤维（如PBT、PTT） 目前聚酯纤维通常是指PET纤维，我国将含聚对苯二甲酸乙二酯组分大于85wt%的聚酯纤维称为涤纶 产量：2006年全世界涤纶2740万吨，占化学纤维67.2％，长丝和短纤维分别1590万吨和1130万吨 11.1 聚酯原料及纤维 11.1.1 聚酯原料 11.1.2 聚酯纤维 11.1.1 聚酯原料 一、PET的生产 PET是以对苯二甲酸双羟乙二酯（BHET）为原料缩聚反应脱除乙二醇（EG）而制备，缩聚反应式： 1．BHET的制备 制备PET首先制备得到BHET，BHET方法有酯交换法和直接酯化法 酯交换法：先将TPA与MA反应生成粗对苯二甲酸二甲酯（粗DMT），精炼后再与EG酯交换反应得到纯度较高的BHET 直接酯化法：直接采用TPA与EG酯化反应而制得BHET 2．BHET的缩聚 BHET缩聚反应是可逆平衡的逐步反应，依次生产BHET二聚体、三聚体、四聚体、…，不同多聚体间进一步进行缩合反应 ：  二、PET的结构及性质 1．分子结构 特点：线型大分子，两端有羟基，酯基，没有大支链，因此分子线性好，易于取向；链结构具有高度立体规整性，因此具有结晶倾向 酯交换或缩聚过程副反应产物（羰基化合物、环状低聚物、二甘醇DEG等）：破坏规整性，熔点下降，导致纺丝困难并使成品纤维性能变坏 2．分子量及其分布 纤维用树脂分子量通常15000~22000，分子量直接影响纺丝性能及纤维性能 分子量低，则熔体黏度下降，纺丝易断头，纤维经不起较高倍拉伸，所得成品性能差 分子量小于8000~10000时几乎不具有可纺性 一般采用特性粘数表征，纤维级树脂通常0.62~0.68dL/g 分子量分布对PET纺丝性能及成品纤维影响较大 低分子量组分含量较高，纺丝易断头、毛丝和疵点且经不起拉伸 分子量分布窄，纤维表面均一，无明显裂纹 3．流变性质 PET熔点：分子链苯环－酯基组合基团刚性大，因此熔点较高，纯PET熔点267℃，副反应产物DEG使熔点略低，一般255~264℃，切片熔点波动较大，熔纺温度需适当调整 PET熔体黏度：影响因素有温度、压力、聚合度和切变速率等 熔体温度每增减10℃，约相当PET特性粘数增减0.05 dL·g-1 三、PET切片的质量指标 PET切片质量对纺丝拉伸工艺和纤维质量影响重大 分子量及其分布、熔点、灰分、DEG含量、羧基及粉尘含量等：直接影响PET熔体的流变性、均匀性和细流强度 凝聚粒子：沉积于熔体过滤器的滤网或喷丝头组件的滤层，缩短滤网或喷丝头组件的更换周期或因熔体过滤反压太大而击穿滤网；残留在纤维中会造成纤维节瘤，使纤维拉伸断头或拉伸不匀，降低成品纤维的品质 11.1.2 聚酯纤维 一、聚酯纤维的性质 1．物理性质 结晶与密度：部分结晶，1.38~1.40g/cm 色泽：一般为乳白色并带有丝光，无光产品需加入消光剂TiO2，纯白色产品需加入增白剂，有色丝则需加入颜料或染料 截面：常规涤纶表面光滑，横截面近于圆形，异形涤纶可有△形、Y形、中空等特殊形状 吸湿性：较低，标准状态回潮率0.4%，低于腈纶1%~2%和锦纶4%，静电现象严重，透气性差，但湿强度下降少，具洗可穿性 其他：软化点230~240℃，火中能燃烧，耐光性仅次于腈纶 2．力学性能 强度：干态强度高，4~7cN/dtex，湿态下强度不下降 断裂伸长率：适中，20%~50% 初始模量：大品种合成纤维中最高，可高达14~17GPa，因此涤纶织物尺寸稳定 回弹性：回弹性好，接近于羊毛，织物抗皱性超过其他合纤织物 耐磨性：仅次于锦纶而超过其他合成纤维，干湿态下耐磨性几乎相同 3．其他性质 化学稳定性：优异，除耐碱性差外耐其他试剂性能均较优良，对酸（尤其是有机酸）很稳定，但室温下不能抵抗浓硝酸或浓硫酸的长时间作用 耐微生物作用：不受蛀虫、霉菌等作用，衣物不需防虫蛀，织物较易保存 二、聚酯纤维的用途 纺织领域：短纤维可纯纺，特别适于与棉麻羊毛等天然纤维及粘胶、醋纤维、聚丙烯腈等短纤维混纺 加捻长丝（DT）：主要用于织造各种仿丝绸织物，也可与天然纤维或化学短纤维纱交织，亦可与蚕丝或其他化纤长丝交织 变形纱（主要是低弹丝DTY）：我国发展的主要品种，织物