標籤:科學技術化學品

聚酯纖維(polyester fibre)由有機二元酸和二元醇縮聚而成的聚酯經紡絲所得的合成纖維。工業化大量生產的聚酯纖維是用聚對苯二甲酸乙二醇酯製成的,中國的商品名為滌綸。是當前合成纖維的第一大品種。

1基本信息

再生聚酯纖維
再生纖維主要分為兩大類:再生纖維素纖維和再生合成纖維。粘膠纖維是最早的再生纖維,以後相繼出現了新型再生纖維素纖維如Lyocell纖維、纖維素氨基甲酸酯纖維、超導粘膠纖維、木棉纖維以及竹纖維等。聚酯纖維大約佔合成纖維的70%,而且聚酯在制瓶行業的應用迅速擴大,因此再生合成纖維以再生聚酯纖維為主。

2滌綸改性

滌綸和天然纖維相比存在含水率低、透氣性差、染色性差、容易起球起毛、易沾污等缺點。為了改善這些缺點,採取化學改性和物理變形的方法。化學改性方法有:①添加有親水基團的單體或低聚體聚乙二
滌綸

  滌綸

醇等進行共聚,能提高纖維的吸濕率;②添加具有抗靜電性能的單體進行共聚,可以提高纖維的抗靜電和抗沾污性能;③添加含磷、含鹵素和銻的化合物以改善纖維耐燃燒性能;④採用較低聚合度的聚酯紡絲以提高抗起球能力;⑤與親染料基團的單體(如磺酸鹽等)進行共聚,以改善纖維的染色性能。經過物理變形的有各種異形滌綸、與其他高聚物複合紡絲、著色的滌綸、細旦滌綸和高收縮滌綸等。

3製造

滌綸的生產過程包括縮聚和熔體紡絲兩部分。原料主要從石油裂解獲得,也可從煤和天然氣取得。石油加熱裂解得到甲苯、二甲苯和乙烯等,經化學加工后可得到對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯及乙二醇。在早期滌綸生產中由於對苯二甲酸不易精製,曾用對苯二甲酸二甲酯和乙二醇為原料。1965年對苯二甲酸的精製獲得成功,使滌綸生產工序減少,成本降低。用對苯二甲酸和乙二醇為原料生產的滌綸逐年都有增加。縮聚:將對苯二甲酸二甲酯和乙二醇進行酯交換,生成的對苯二甲酸乙二酯,在270~290℃和真空條件下縮聚而得聚對苯二甲酸乙二酯;或將對苯二甲酸與乙二醇直接酯化,然後對苯二甲酸乙二酯進行縮聚獲得合成纖維聚合物。熔體紡絲:有切片紡絲法和直接紡絲法兩種。切片紡絲是將縮聚后的高聚物熔體經鑄帶、切粒而得到切片,再經過乾燥、熔融而紡絲。熔融過程中,切片所含的水分能使聚酯發生水解而影響紡絲性能和纖維質量,因此在紡絲前必須經過乾燥,使切片含水率降低到0.01%以下。直接紡絲則將高聚物熔體乾燥后的滌綸切片在螺桿中加熱熔融,擠壓送入紡絲箱體的各個紡絲部位,由計量泵精確計量和過濾后,從噴絲板的小孔中噴出。噴絲孔的直徑一般為0.25~0.30毫米。噴出的熔體細流,被冷卻氣流冷卻凝固成絲條。
紡制短纖維時,多根線條集合在一起,經給濕上油后落入成絲桶。再經集束、拉伸、捲曲、熱定形、切斷等工序得到成品。 如在拉伸后經過一次180℃左右的緊張熱定形,則可得到強度達到6克/旦以上、伸長率在30%以下的高強度、低伸長率短纖維。
在紡制長絲時,凝固成形的絲條經給濕上油后,即以 1000米/分左右的速度卷繞在筒管上。卷繞絲在雙區熱拉伸機上經拉伸而得到長絲,稱為無拈無定形長絲,可直接用於織造或經變形加工而成變形絲。也可進一步經雙層加拈機提高拈度,再經蒸汽熱定形后供織造用。
高速紡絲卷繞  1970年以來發展了高速紡絲卷繞技術,為滌綸變形絲的發展創造了條件。紡絲卷繞的速度一般分為普通速、半高速、高速和超高速四種。卷繞速度在1800米/分以下為普通速;在1800~3000米/分稱為半高速;在3000~5000米/分稱為高速;6000米/分以上為超高速。工業化生產的高速紡絲卷繞速度已達到3000~3500米/分。高速紡絲卷繞因卷繞速度提高,在熔體細流從熔融態到固態的過程中,高分子處於較高的速度梯度場內,受到較高的張力而形成部分取向,因而卷繞絲稱為預取向絲(POY)。預取向絲的取向度較高,高分子間的吸引力較大,纖維結構比較穩定,所以便於貯存和長途運輸。預取向絲的條幹均勻性和染色均勻性也都有所改善。
預取向絲在拉伸變形機上經拉伸和變形可製成變形紗,稱為拉伸變形絲(DTY)。因此高速紡絲不僅能提高產量,而且能縮短製造工序。
美國商品科代爾 (kodel)是已工業化生產的另一種聚酯纖維。它由對苯二甲酸與1,4-環己烷二甲醇縮聚而得的高聚物紡絲而成。與滌綸相比,比重較輕,為1.22,熔點較高為290~295℃,耐分解性能較強,纖維的強度和伸長率稍低。適宜與棉、毛等混紡,製成的織物彈性、手感、耐皺和抗起球性能較好,但強度和耐磨性較差。
參考書目
  1. W. Moncrieff, Mɑn-mɑde Fibers, 6th ed., Buttworths & Co,England,1975.
  2. F.Mark,S.M.Atlas,E.Cernia,Mɑn-mɑde Fibers Science ɑnd Technology,Vol.Ⅲ, John Wiley & Sons, New York,1968.
polyester fiber

4性能用途

作用
1、  改善高溫穩定性,提高高溫穩定度由於聚酯纖維單絲的三維立體分佈,同時與瀝青具有很強的吸附性,且不纏繞,可以吸附過多的自由瀝青,使瀝青的粘稠度和粘聚力增大,同時由於縱橫交錯的加筋和橋接作用,降低了瀝青的流動性能,限制了集料的側向位移或流動,有效的改善了高溫穩定性,使纖維瀝青混凝土的穩定度得到很大提高。
2、     改善低溫抗裂性,纖維對瀝青的吸附作用,導致瀝青混凝土中最佳瀝青用量增加,較高的瀝青含量,使纖維瀝青混合料在-40℃的低溫下仍然保持柔韌性和較高的抗拉強度,有效的抵抗收縮應力,使混合料的低溫抗裂性能增強,減少溫縮裂縫的產生以及可以防止反射裂縫的發展。
3、改善抗疲勞性能瀝青路面在外界氣溫環境作用下,經受車輪荷載的反覆作用,當荷載重複作用超過一定的次數后,在荷載作用下路面內產生的應力就會超過強度下降的結構抗力,使路面出現裂紋,導致產生疲勞斷裂破壞,摻加聚酯纖維后,纖維單絲在混合料中的均勻分佈的加筋作用,使其勁度模量增加,改善瀝青混凝土的抗疲勞性能。
4、提高水穩定性瀝青路面的水穩性是指瀝青路面在水存在的條件下,經受交通荷載和溫度漲縮的反覆作用。聚酯纖維的加入,使瀝青膜增厚,使水置換瀝青的強度減小,以及水分滲入瀝青混凝土量的減少,再加上纖維的吸附作用使瀝青的粘滯度變大,提高了瀝青與集料的粘結作用力,加強瀝青混合料中瀝青與集料形成的界面膜抵抗水分剝離作用的能力,從而提高了瀝青混合料的水穩定性。
物理參數
檢測項目單位檢測結果
纖維密度
g/cm^3
1.37
當量直徑
um
23.05
斷裂強度
Mpa
650
斷裂伸長率
%
16.2
模量(1%切線)
Mpa
9790
熔點
261
纖維定性
——
聚酯纖維

5技術參數

原料
聚酯
纖維類型
單絲
纖維直徑
20±5 µm
抗拉強度
≥500MPa
纖維長度
3mm、6mm、9mm
斷裂伸長率
≥15%
比重
1.36±0.05
顏色
白色、黑灰色
熔點溫度
>258℃
耐酸鹼性
燃點溫度
>556℃
安全性
無毒材料
 

6加強纖維

主要功能
提高道路質量、延長道路使用壽命
提高瀝青混凝土的高溫穩定性
提高瀝青混凝土的低溫抗裂性
提高瀝青混凝土的抗疲勞特性
提高瀝青混凝土的柔韌性、抗剝落性、抗磨耗性和水穩性
防止產生車轍和路面渠化
防止產生反射裂縫和溫度裂縫
防止由於強壓造成的路面坑窪
芳香族聚酯纖維
由全芳族共聚聚酯所紡成的纖維,亦稱聚芳酯纖維。有高強型和高模型,密度各為1.41和1.37g/cm3,拉伸強度各為22.9和19.4cN/dtex,斷裂伸長率各為3.8和2.4%,模量各為528和774cN/dtex,分解溫度>400℃,吸水性小,抗蠕變和耐磨性好。製法是將對羥基苯甲酸和2-羥基6-萘甲酸或其他三元、四元單體共聚后熔紡及熱處理而得。用作光纖補強件、繩索、漁網、輪胎帘子線、防切割用具、體育用品、製冷劑用電絕緣材料、船帆、土工布等。
聚酯超細纖維氈
由熔噴法等製得的聚酯超細纖維氈片。對平均直徑2μm和定積重量為200g/m2的氈片,表觀密度0.23kg/cm3,拉伸強度2.2kg/cm,y值(染色指標)5,柔軟而富有彈性。製法是將聚酯在295℃溫度及322℃高速(壓力0.226MPa)蒸氣流下熔噴至移動捕集面上而製得,必要時再用2.94和0.98MPa高速水流處理。用作人造革基布和各種濾材,經特殊處理后可用作油水分離器等。

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