滌綸的性能和生產(chǎn)第七章

1、滌綸的性能和生產(chǎn)第七章第1頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五第七章 滌綸（Ployester)1.概述2.滌綸的品種和性能3.滌綸的制備與生產(chǎn)工藝 （短纖維、長絲）4.改性滌綸第2頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五1、概述 1.1 滌綸的化學(xué)結(jié)構(gòu) 商品名: 滌綸 俗名: 的確良 化學(xué)名稱: 聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）聚酯 飽和的二元酸與二元醇通過縮聚反應(yīng)制得的一類線性高分子縮聚物。第3頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五PET分子結(jié)構(gòu)特征：1）沒有大的支鏈，具有對稱型芳環(huán)結(jié)構(gòu)的線性大分子，易于沿著纖維拉伸方向取向而平行排列；2）分子

2、鏈中基團(tuán)剛性大，純凈的PET熔點(diǎn)高（265）；3）由于分子內(nèi)C-C鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，分子存在2中空間構(gòu)象，無定形為順式構(gòu)象，結(jié)晶時(shí)為反式；4）分子鏈的結(jié)構(gòu)具有高度的規(guī)整性，有緊密斂集能力與結(jié)晶傾向；5）分子間無強(qiáng)大的定向作用力，相鄰間的原子間距，均是正常的范德華間距，大分子幾乎呈平面構(gòu)型。第4頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五顯著優(yōu)點(diǎn)：抗皺、保型、挺括、美觀。對熱、光穩(wěn)定性好。潤濕時(shí)強(qiáng)度不降低，經(jīng)洗耐穿，可與其他纖維混紡。年久不會(huì)變黃。缺點(diǎn)是不吸汗，而且需要高溫染色。約 90% 作為衣料用。用于工業(yè)生產(chǎn)的只占6%左右。 是生產(chǎn)量最大的合成纖維第5頁，共62頁，2022年，5月20

3、日，2點(diǎn)2分，星期五才華橫溢的Carothers ?question1. 為什么脂肪族的聚酯不能紡絲?第6頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五 由于分子間沒有氫鍵，由酯鍵運(yùn)動(dòng)造成的分子鏈柔性相當(dāng)大，致使其熔點(diǎn)較低。例如：聚己二酸己二醇酯的熔點(diǎn)僅 70-72。若在大分子主鏈上引進(jìn)苯環(huán)，不僅能增加分子鏈的剛性，而且使聚合物的熔點(diǎn)顯著提高，例如：聚辛二酸乙二（醇）酯的熔點(diǎn)只有 63 - 65，而聚對苯二甲酸乙二（醇）酯（滌綸，又名的確良）的熔點(diǎn)卻高達(dá) 265。脂肪族的聚酯由于熔點(diǎn)太低，多用做表面活性劑或大分子的增塑劑。易水解易溶解在有機(jī)溶劑中第7頁，共62頁，2022年，5月20日

4、，2點(diǎn)2分，星期五1940年英國Whenfield和Dikson以對苯二甲酸和乙二醇為原料合成了聚對苯二甲酸乙二酯，并制成了纖維。于1946年在英國工業(yè)化生產(chǎn)。1953年開始在世界范圍內(nèi)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。1971年開始數(shù)量上超過尼龍，成為第一大合成纖維。第8頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五 滌綸主要生產(chǎn)商主要包括儀征化纖、上海石化、浙江大普、淄博萬杰、洛陽石化、開平滌綸、江蘇鷹翔、鞍山合成、浙化聯(lián)、湖北新豐、龍滌股份等。 我國滌綸年產(chǎn)量在500萬噸以上（占合成纖維總量的65%以上，占世界總產(chǎn)量25%以上）。 第9頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五第10

5、頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五第11頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五低彈絲（DTY）全牽伸絲（FDY）第12頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五牽伸機(jī)第13頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五滌綸以短纖維為主。 除用于服裝外，在裝飾面料和產(chǎn)業(yè)用布方面的消費(fèi)也在逐漸增加，產(chǎn)業(yè)用布將是滌綸需求增長的新推動(dòng)力。服裝、裝飾、產(chǎn)業(yè)用滌綸的消費(fèi)比例為2000年56： 24：20， 2005年52：27：21，預(yù)計(jì)2010年為49：30：21，2015年則為43：34：23。第14頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分

6、，星期五第15頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五2、滌綸的品種和性能 2.1 滌綸的品種：短纖維與長絲 1.按物理性能區(qū)分：高強(qiáng)低伸型、中強(qiáng)中伸型、低 強(qiáng)中伸型、高模量型、高強(qiáng)高模量型2. 按后加工要求區(qū)分：棉型、毛型、麻型、絲型 3. 按用途區(qū)分：服裝用、裝飾用、工業(yè)用 4. 按功能區(qū)分：陽離子可染、吸濕、阻燃、有色、 抗起球、抗 靜電短纖維第16頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五初生絲：未拉伸絲（UDY）、半預(yù)取向絲（MOY）、預(yù)取向絲（POY）、高取向絲（HOY）；拉伸絲：拉伸絲（DY）、全拉伸絲（FDY）、全取絲（FOY）； 變形絲：常規(guī)變形絲（

7、DY）、拉伸變形絲（DTY）、空氣變形絲（ATY ）。 長絲第17頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五 按截面形狀分：圓形截面和異型纖維按成分分： 單組分纖維和復(fù)合纖維化學(xué)纖維截面上具有兩種或兩種以上的組分或成分的纖維用非圓形噴絲板加工的非圓形截面的纖維。中空形、三角形、“支”字形等第18頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五噴絲孔板形和異形纖維截面第19頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五（1） 外觀：滌綸纖維一般為乳白色，添加增白劑可得到純白纖維，也可用染料染成各種顏色的有色纖維。由于纖維截面形狀不同，可制得滿足用戶需要的不同光澤度纖維，

8、形成超有光纖維、有光纖維、半消光纖維、全消光纖維。2.2 滌綸的性能第20頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五（2） Tg 69 Tm 265 Td 300-350 特性粘度在0.6-0.7之間的PET用于生產(chǎn)民用滌綸，特性粘數(shù)在0.7-1.0之間PET 用于生產(chǎn)滌綸工業(yè)絲。 question2. 特性粘數(shù)和分子量之間的關(guān)系？Mark-Houwink方程:第21頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五產(chǎn)品結(jié)晶度(%)取向度密度（克/厘米2）初生絲完全無定形差1.3351.337商品絲4060較高1.38（3）聚集態(tài)結(jié)構(gòu)：結(jié)晶度和取向度模型理論：折疊鏈-纓狀原纖模

9、型纓狀原纖結(jié)構(gòu) 折疊鏈片晶 第22頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五 密度在1.38-1.40克/厘米3 ，受結(jié)晶度影響。一般為乳白色 。question3. 為什么高聚物結(jié)晶時(shí)，從無色透明轉(zhuǎn)變?yōu)槿榘咨?？?）回潮率低。標(biāo)準(zhǔn)條件下回潮率0.4-0.5%。吸濕性差 電性能 滌綸在干燥狀態(tài)下具有良好的電絕緣性，由于摩擦而易產(chǎn)生靜電，易吸灰塵，這是滌綸的缺點(diǎn)。第23頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五 滌綸表面光滑，內(nèi)部分子排列緊密，分子間缺少親水結(jié)構(gòu)，因此回潮率很小，吸濕性能差。在相對濕度為95的條件下，其最高吸濕率為0.7，因而電絕緣性好，其織品易洗快干，具

10、有“洗可穿”的美稱，但由于其吸濕性差，故透氣性不好。 第24頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五第25頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五（5）強(qiáng)度高。短纖維為2.65.7cN/dtex，高強(qiáng)力纖維為5.6 8.0cN/dtex。耐沖擊強(qiáng)度比錦綸高4倍，比粘膠纖維高20倍。（6）彈性和耐磨性 彈性好，保型性好。彈性接近羊毛，當(dāng)伸長5%6%時(shí)，幾乎可以完全恢復(fù)。 尺寸穩(wěn)定性好。 耐磨性好。耐磨性僅次于耐磨最好的錦綸。第26頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五（7）耐光性 在波長為300330nm的紫外線照射下，會(huì)產(chǎn)生分子斷裂現(xiàn)象，纖維強(qiáng)度下降

11、，其耐光性高于錦綸而低于腈綸。 （8）耐熱性 可在70170 用，是合成纖維中耐熱性和熱穩(wěn)定性最好的。在150 的熱空氣中加熱1000h，稍有變色，其強(qiáng)力下降不超過50。 第27頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五（9）化學(xué)性質(zhì)：在常溫下，滌綸對酸有一定的穩(wěn)定性，但隨著溫度升高耐腐蝕性降低。分子中含有酯鍵，不耐強(qiáng)堿，容易水解。對某些氧化劑具有較強(qiáng)的抗氧化能力。 （10）染色性 染色性差，常采用紡前染色。（11）抗菌性 滌綸纖維通常不會(huì)被微生物侵蝕，具有抗菌性，因而織物不會(huì)被蛀蟲蛀壞。 第28頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五3.滌綸的制備與生產(chǎn)工藝3.1滌

12、綸的合成 直接紡絲法3.2滌綸的生產(chǎn) 切片紡絲法第29頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五聚酯的合成路線對苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路線酯交換聚酯路線環(huán)氧乙烷酯化聚酯路線3.1 滌綸的合成第30頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五 直接酯化法反應(yīng)原理無甲醇回收，生產(chǎn)控制穩(wěn)定，流程短，投資低等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展迅速。目前國內(nèi)用的比較多。三氧化二銻第31頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五酯交換反應(yīng)的原理 是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)的聚酯路線。工藝技術(shù)成熟，所以至今在工業(yè)生產(chǎn)中仍占有相當(dāng)?shù)牡匚?。醋酸鋅、醋酸錳和醋酸鈷第32頁，共62頁，2022年，5月20日，2

13、點(diǎn)2分，星期五環(huán)氧乙烷酯化的原理 該路線具有成本低；產(chǎn)物低聚物少，容易精制；設(shè)備利用率高，輔助設(shè)備少等優(yōu)點(diǎn)。脂肪胺或季胺鹽第33頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五 聚對苯二甲酸乙二酯的生產(chǎn)經(jīng)過酯交換或直接酯化后的對苯二甲酸雙羥乙二酯，要經(jīng)過縮聚工序，使之形成線型高分子化合物，稱之為聚酯樹脂。制備聚對苯二甲酸乙二醇酯的方法，大致可分為三種，即熔融縮聚法、溶液縮聚法和固相縮聚法。第一種方法早已投入生產(chǎn)，并有成熟的工藝和設(shè)備。第34頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五聚酯縮聚反應(yīng)原理產(chǎn)品PET聚合度為85。完成縮聚的熔體可直接紡絲或鑄條切粒。 一般產(chǎn)品的平均相對

14、分子質(zhì)量不低于20000，用于制造纖維、薄膜的相對分子質(zhì)量約為25000。第35頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五3.2 滌綸的生產(chǎn)滌綸通常用熔體紡絲法來生產(chǎn)， Tm 265 紡絲熔體溫度在265-270 ?？煞譃橹苯蛹徑z法和切片紡絲法。直接紡絲法：縮聚反應(yīng)原料PET熔體紡絲后加工纖維產(chǎn)品第36頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五 切片紡絲法： 紡絲后加工纖維產(chǎn)品熔融擠出結(jié)晶干燥原料縮聚反應(yīng)PET熔體鑄帶切粒切片第37頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五滌綸短纖維的生產(chǎn)工藝流程圖 切片干燥 熔體擠出 卷繞 集束 牽伸 卷曲 熱定型 切斷

15、打包 在卷繞和拉伸過程中有兩道上油。后紡前紡滌綸短纖維的生產(chǎn)第38頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五第39頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五滌綸短纖維的用途 可以純紡，但通常與棉、毛、粘等纖維混紡，以改善它的服用性能。（1）棉型纖維： 纖度1.31.7dtex ,長度2538mm 滌棉混紡為主，混紡比一般滌65%67%，棉33 % 35 % ，亦可以其他比例混紡。第40頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五（2）中長型2.23.3dtex(23D) x5176mm主要用于與毛型粘膠纖維混紡，混紡比和棉滌混紡比大致相同。為降低成品和織物價(jià)格

16、，粘膠纖維可增至50%?？椢镉糜诳p制外衣、便服、襯衫、女裙、運(yùn)動(dòng)服等第41頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五（3）毛型2.754.4dtex(2.54D)x3540mm主要用于與毛混紡，混紡比：滌綸45%55%，羊毛55%45%，織物主要用于縫制外衣用。滌綸短纖維還可與其他天然纖維以及天然纖維下腳料等混紡，也可與其他兩種纖維混紡，制備三合一織物。隨著新品種的開發(fā)，滌綸的某些缺點(diǎn)正在得到改進(jìn)，用途更為廣闊。第42頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五 長絲后處理過程主要為： 初生纖維拉伸加捻復(fù)捻水洗干燥熱定型絡(luò)絲分級包裝成品長絲 3.3.2 滌綸長絲的生產(chǎn)第4

17、3頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五 加捻: 凡是在紡紗過程中,使紗條(須條,紗,線,絲)繞其軸線扭轉(zhuǎn),搓動(dòng),纏繞,交結(jié),使其獲得捻回,包纏,交纏,網(wǎng)絡(luò)等都稱為加捻。常用捻度表示加捻的程度。 捻度 T :紗絲加捻角扭轉(zhuǎn)一圈為一個(gè)捻回。單位長度紗線上的捻回?cái)?shù)。常用單位有：捻/10厘米。 假捻：把一根繩子的兩端固定，在中間加捻，一邊越捻越緊，而另一邊也越捻越緊，但捻向相反，因此在繩子上的總捻數(shù)是沒有變化的，仍然為0，所以加的是假捻。有關(guān)滌綸長絲的一些基本概念第44頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五 預(yù)取向絲POY：（Pre-oriented yarn ）or

18、（Partially oriented yarn ）。 指經(jīng)高速紡絲獲得的取向度在未取向絲和拉伸絲之間的未完全拉伸的化纖長絲。 特點(diǎn)：與未拉伸絲相比，它具有一定程度的取向，穩(wěn)定性好，常常用做拉伸假捻變形絲（DTY）的專用絲。（一般不用于織造） 全拉伸絲FDY（fully draw yarn） ：若在紡絲過程中引入拉伸作用，可獲得具有高取向度和中等結(jié)晶度的卷繞絲，為全拉伸絲。 特點(diǎn)：纖維已經(jīng)充分拉伸，可以直接用于紡織加工第45頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五 拉伸變形絲DTY：也叫假捻變形絲，全稱：Draw Textured Yarn。是利用POY做原絲，進(jìn)行拉伸和假捻變形

19、加工制成。往往有一定的彈性及收縮性，又稱彈力絲。一般分有網(wǎng)絡(luò)和無網(wǎng)絡(luò)絲，網(wǎng)絡(luò)的意思是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。DTY網(wǎng)絡(luò)絲：是指絲條在網(wǎng)絡(luò)噴嘴中，經(jīng)噴射氣流作用，單絲互相纏結(jié)而呈周期性網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)的長絲。 拉伸加捻絲稱為DT（Draw Twist） ：以POY為原絲經(jīng)牽伸加捻機(jī)，拉伸為主并給予少量的捻度，即可得到DT。 第46頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五空氣變形絲ATY（airtextured yarn）：利用壓縮空氣，使化學(xué)纖維的長絲發(fā)生噴氣變形，絲束外圈局部起小卷，再使它部分?jǐn)嗔眩纬扇舾啥祟^露在外面，看上去十分接近用短纖維、按常規(guī)方法紡織，就得到空氣變形絲。特點(diǎn)：空氣變形絲在生產(chǎn)時(shí)省

20、略切斷化纖長絲，再紡成長紗的生產(chǎn)過程。由它織成的織物，外觀和手感接近用短纖維織成的織物，還有吸濕性。它可以用來生產(chǎn)仿絹絲、仿棉或仿毛形織物，分別用作衣料、家具布、氈毯或汽車用布。第47頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五纖維規(guī)格的表示方法： 100D36F，150D36F，50D18F等。纖度噴絲板的孔數(shù)紡絲時(shí)使用的噴絲板有36孔，即該纖維有36根單絲第48頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五按紡速不同常規(guī)紡絲工藝中速紡絲工藝高速紡絲工藝第49頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五4. 紡絲拉伸一步法工藝低速紡絲+高速拉伸卷繞9001500m

21、/min+32004200m/min高速紡絲+超高速拉伸卷繞26003500m/min+51005500m/min在同一臺紡絲拉伸聯(lián)合機(jī)上完成。成本低，質(zhì)量穩(wěn)定，毛絲斷頭少，染色均勻性好第50頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五1 滌綸仿真絲織物 由圓形、異形截面的滌綸長絲或短纖維紗線織成的具有真絲外觀風(fēng)格的滌綸面料，具有價(jià)格低廉、抗皺免燙等優(yōu)點(diǎn)，頗受消費(fèi)者歡迎。常見品種有：滌絲綢、滌絲縐、滌絲緞、滌綸喬其紗、滌綸交織綢等。 3.3.3 長絲的用途第51頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五2 滌綸仿毛織物 由滌綸長絲如滌綸加彈絲、滌綸網(wǎng)絡(luò)絲或各種異形截面滌綸

22、絲為原料，或用中長型滌綸短纖維與中長型粘膠或中長型腈綸混紡成紗后織成的具有呢絨風(fēng)格的織物，分別稱為精紡仿毛織物和中長仿毛織物，其價(jià)格低于同類毛織物產(chǎn)品。 第52頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五特點(diǎn)：既具有呢絨的手感豐滿膨松、彈性好的特性，又具備滌綸堅(jiān)牢耐用、易洗快干、平整挺括、不易變形、不易起毛、起球等特點(diǎn)。常見品種有：滌彈嗶嘰、滌彈華達(dá)呢、滌彈條花呢、滌綸網(wǎng)絡(luò)絲紡毛織物、滌粘中長花呢、滌腈隱條呢等。 第53頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五3 滌綸仿麻織物 是目前國際服裝市場受歡迎的衣料之一，采用滌綸或滌/粘強(qiáng)捻紗織成平紋或凸條組織織物，具有麻織物的

23、干爽手感和外觀風(fēng)格。如薄型的仿麻摩力克，不僅外觀粗獷、手感干爽，且穿著舒適、涼爽，因此，很適宜夏季襯衫、裙衣的制作。第54頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五4 滌綸仿鹿皮織物 是新型滌綸面料之一，以細(xì)旦或超細(xì)旦滌綸纖維為原料，經(jīng)特殊整理加工在織物基布上形成細(xì)密短絨毛的滌綸絨面織物，稱為仿鹿皮織物，一般以非織造布、機(jī)織布、針織布為基布。 特點(diǎn)：具有質(zhì)地柔軟、絨毛細(xì)密豐滿有彈性、手感豐潤、堅(jiān)牢耐用的風(fēng)格特征。常見的有人造高級鹿皮、人造優(yōu)質(zhì)鹿皮和人造普通鹿皮三種。適合做女衣、高級禮服、茄克衫、西服上裝等。 第55頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五第56頁，共62頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)2分，星期五滌綸長絲銷售分布圖 滌綸短纖維銷售分布圖第57頁，共62頁，