聚酯纖維ppt課件(已修改)
2025-01-29 18:41 本頁面
【正文】 LOGO 高分子材料加工工藝及設(shè)備 朱 鵬 南通大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 08:28 第一章聚酯纖維 聚酯纖維是大分子鏈中各鏈結(jié)通過 酯基相連 的成纖高聚物紡制而成的纖維（ PET）。我國將含 聚對苯二甲酸乙二酯組分大于 85％的合成纖維稱為聚酯纖維 ，商品名為滌綸。 早在 1894年 Vorlander用丁二酰氯和乙二醇制得低分子量的聚酯； 1898年 Einkorn合成聚碳酸酯；早年合成的聚酯大都為脂肪族化合物，其分子量及熔點都較低，且易溶于水，故不能具有紡織纖維的實用價值。 08:28 第一章聚酯纖維 1941年 Whinfield和 Dickson用 對苯二甲酸二甲酯（ DMT）和乙二醇（ EG）合成聚對苯二甲酸乙二酯（ PET）， 這種聚合物可通過熔體紡絲制得性能優(yōu)良的纖維。 1953年美國首先建廠生產(chǎn)聚酯纖維。 近年研制開發(fā)出了多種具有不同特性的實用性聚酯纖維。如具有高伸縮彈性的聚對苯二甲酸丁二酯（ PBT）纖維和聚對苯二甲酸丙二酯（ PTT）纖維、具有超高強度、高模量的全芳香族聚酯纖維等。 08:28 第一節(jié) 聚酯纖維原料 一、聚對苯二甲酸乙二酯的制備 PET工業(yè)上是以 對苯二甲酸雙羥乙二酯（ BHET） 為原料，經(jīng) 縮聚反應(yīng)脫除乙二醇（ EG） 來實現(xiàn)。縮聚反應(yīng)如下： 所以 PET的制備首先需得到 BHET，目前生產(chǎn) BHET的方法有 酯交換法和直接酯化法。 08:28 第一節(jié) 聚酯纖維原料 （一） BHET的制備 此法是將對苯二甲酸（ TPA）與甲醇反應(yīng)生成粗對苯二甲酸二甲酯（ DMT），經(jīng)精制提純后，再與 EG進行酯交換反應(yīng)，得到純度較高的 BHET。在催化劑存在下， EG與 DMT進行酯交換，生成 BHET。被取代的甲氧基與 EG的氫結(jié)合，生產(chǎn)甲醇，其反應(yīng)式如下： 08:28 第一節(jié) 聚酯纖維原料 （二）聚對苯二甲酸乙二酯的生產(chǎn) 1. 縮聚反應(yīng)平衡 BHET的縮聚反應(yīng)是可逆平衡的逐步反應(yīng) ，按下述步驟進行： 依次，反應(yīng)繼續(xù)進行。除了 BHET分子的羥乙基和聚合體分子的羥乙基的反應(yīng)外，羥乙酯基還可以相互進行縮聚反應(yīng)，通式如下： 在通常情況下，隨縮聚反應(yīng)的進行和 EG的不斷脫除， 聚合度控制在 100左右 ，個別情況可達 150～ 180。 B H ET +B H ET EGB H ET EGB H ET EG二聚體＋＋二聚體 三聚體＋＋三聚體 四聚體＋08:28 第一節(jié) 聚酯纖維原料 2. 縮聚反應(yīng)副反應(yīng) 縮聚反應(yīng)的同時會存在副反應(yīng)，主要有： ? 大分子鏈 端基裂解生成乙醛 ； ? 生成環(huán)狀低聚物； ? 大分子中的 酯鍵裂解 ； ? EG間分子縮合生成乙二醇醚。 08:28 第一節(jié) 聚酯纖維原料 二、聚對苯二甲酸乙二酯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) （一）分子結(jié)構(gòu) 聚對苯二甲酸乙二酯（ PET）的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下： PET為 線性大分子 ，分子鏈的兩端各有一個羥基，中間每個單元鏈節(jié)都由苯環(huán)通過酯基與乙基相連，沒有大的支鏈。因此分子線性較好， 易于沿著纖維拉伸方向取向而平行排列 。 08:28 第一節(jié) 聚酯纖維原料 由于分子鏈上的碳－碳鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)，故分子存在兩種空間構(gòu)想。 無定型 PET為順式 ： 結(jié)晶 PET為反式： 無定型 PET為 無色透明固體 ，密度為 。 完全結(jié)晶的聚合物為 乳白色固體 ，密度為 。而 PET纖維為部分結(jié)晶，其密度為 ～ g/cm3。同時， PET分子鏈中的酯鍵在高溫和水存在下或強堿介質(zhì)中容易發(fā)生水解，聚合度下降，為此， PET紡絲時必須嚴格控制水份含量。 08:28 第一節(jié) 聚酯纖維原料 （二）分子量及其分布 纖維用 PET樹脂的 分子量通常為 15000～ 22022。 PET的分子量直接影響其紡絲性能及纖維物理性能。 分子量低，則熔體粘度下降，紡絲易斷頭，纖維也經(jīng)不起較高倍數(shù)的拉伸，成品性能下降 。 分子量分布也對 PET紡絲加工性能及成品纖維結(jié)構(gòu)、性能有較大影響。 分子量低的組分含量較高的 PET，紡絲易產(chǎn)生斷頭、毛絲和疵點，且經(jīng)不起拉伸 。分子量分布窄的纖維，其表面均一，無明顯裂紋。 08:28 第一節(jié) 聚酯纖維原料 （三）流變性質(zhì) 純 PET的熔點為 267℃ ，工業(yè)生產(chǎn)的 PET熔點略低，一般在255～ 264℃ 之間，這主要是由于酯化或縮聚反應(yīng)過程中副反應(yīng)生成的 DEG，致使 PET分子中含有醚鍵，破壞分子結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，降低了分子間作用力。 熔體粘度是熔體流變性能的表征，與紡絲成型密切相關(guān) 。其一般與切變速度有關(guān)。一定特性粘度的 PET在不同溫度下，熔體粘度與切變速率的關(guān)系如圖 1－ 3。 08:28 第一節(jié) 聚酯纖維原料 08:28 第一節(jié) 聚酯纖維原料 三、聚酯切片的質(zhì)量指標 PET切片的質(zhì)量對紡絲、拉伸工藝和纖維質(zhì)量有重大影響。PET切片和纖維主要質(zhì)量指標按照國標 GB
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