聚酯纤维的构和性能.ppt

化纤生产各论 Textile Engineering 课程介绍 第一节 概论 重点内容：聚酯纤维的发展简史与产品分类。 第二节 聚酯原料生产工艺及技术 重点内容：聚酯原料的生产技术与工艺。 课程介绍 第三节 聚酯纤维的生产技术及工艺 重点内容：聚酯纤维的的生产技术与工艺。 第四节 聚酯纤维的结构性能及改性 重点内容：聚酯纤维的各种改性方法和目的。 聚酯纤维的结构 分子链结构 聚集态结构 结晶结构 取向结构 聚酯纤维的性质 聚酯纤维的化学性质 聚酯纤维的物理性质 聚酯的分子结构PET 聚酯是指分子链中含有酯基的聚合物的总称 聚酯分子的重复单元结构中由三部分组成，即酯基、苯环和亚甲基链，大分子的两端各有一个羟基。 例如： PET的旁式构象（能量高） PET的反式构象 （能量低） 聚酯的分子链可转动发生重排，大约在100 oC时开始结晶。在结晶过程中旁式构象逐步转化为反式构象。 PBT中亚甲基链节不是完全伸直的。 PBT重复单元结构中含有四个柔性的亚甲基链节，其可能的空间构象显然比PET更加复杂。 可扭曲的分子链在拉力下容易伸直，故PBT的屈服应力比PET要低得多 这种性质被用来制造弹性纤维。 PTT在两个对苯二甲酸单元之间存在着3个亚甲基单元。 这种化学结构中奇数个亚甲基单元会在大分子链之间产生“奇碳效应”, 使苯环不能与3个亚甲基处于同一平面, 临近两个羰基的斥力不能呈180°平面排列，只能以空间120°错开排列，由此使得PTT大分子链形成螺旋状排列，最终影响PTT的物理性能。 PTT是新型弹性纤维品种。 PET、PTT、PBT均属三斜晶系 改性的原因 染色性、吸湿性差 易起球、静电大、易沾污等 不同应用领域的要求差异 改性方法 化学方法 共聚、纤维表面改性处理 物理方法 共混 改进纺丝加工技术，变更纤维加工条件 改变纤维形态以及通过后纺与其他纤维混纺、交织等 化学改性是通过化学的方法改变聚酯分子链上某些结构或组成，达到改变聚酯纤维性能的目的 。 改变聚酯的刚性结构单元 改变聚酯的柔性组分 一、PET与PEG（聚乙二醇）的共聚 PEG分子链上有大量的醚键，醚键上的氧原子有孤对电子，使得PEG的导电率较高，在聚酯纤维中加入适量的PEG有利于改进纤维的吸湿性能、抗静电能、化学稳定性。 一般是先将PET与PEG共聚,制得PET-PEG嵌段共聚物，并以此共聚物作为改性剂加入到PET中混合纺丝。 PET/PEG共聚物的聚合过程 PET-PEG嵌段共聚物是以对苯二甲酸二甲酯(DMT)、EG、PEG为原料,进行共聚而制得的。 首先按1∶1.8的摩尔配比将DMT和EG加入到聚合反应釜中，在酯交换催化剂Mn(OAc)2的存在下,在230～240℃范围进行酯交换反应 当酯交换率达98%后,加入PEG、第二催化剂及其他添加剂,搅拌均匀后进行缩聚反应,反应过程中边搅拌边升温,至240℃后开始缓抽真空,约1h后达到高真空 反应温度维持在275℃左右,约2.5～3h后即可得到PET-PEG嵌段共聚酯。 通过切片的共混纺丝,染色性、抗静电性、导电性、阻燃性等各项性能都能得到很大改善。 PET与PBT按照一定的比例进行共混纺丝,可以极大地改进PET纤维的弹性和染色性。 在涤纶纺丝时添加增白剂,提高纤维的白度和染色性,减少废水排放。 在聚酯中添加其他的功能组分，可以提高纤维的功能性。在这类改性的范围最为广泛，应用也最普遍。 一、聚酯与聚酰胺的共混纺丝 聚酯与聚酰胺共混纺丝一直被作为改进聚酯纤维的重要手段而加以研究。 将PET与尼龙6共混物进行纺丝,然后用甲酸将聚酰胺组分溶解，得到聚酯原纤，这也是目前制备聚酯超细纤维的方法之一。（所谓的海岛丝） 聚酯与聚酰胺为热力学不相容体系，共混物熔体对应两个熔点，可纺性一般变差。 二、PET/PBT共混纺丝 PET、PBT为同系物 PBT可改进PET的染色性、手感及弹性回复率 它们并不是从热力学相容的体系，两个熔点，不能形成共晶 一个玻璃化温度，说明非晶区相容 在共混物纺丝过程中可能会出现链交换 三、PET/ECDP/PEG三元共混纤维 聚乙二醇(PEG)不仅可以提供柔性链段,降低聚酯的玻璃化温度, 醚键具有较好的吸水性。因此采用PEG与PET的共混物纺丝可以提高PET纤维染色性、吸湿性和抗静电性能。 思考题（不交作业） 1. 简述聚酯纤维的主要改性方法和手段。