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多功能聚酯切片及纤维的开发 中国石油化工集团天津石油化工公司研究院马志忠 1 前言 随着世界聚酯工业的发展，聚酯纤维以其优异的性能被广泛应用于服装面料、装饰织物、产业用纺织品等 方面，其产量已跃居世界合成纤维首位随着生活水平的不断提高，人们对聚酯纤维提出了更多的要求即一种 聚酯织物要求同时具备多种功能服用面料色彩要艳丽，具有真丝手感或毛质感，并且不易起球起毛；装饰织物 应阻燃、有一定悬垂感为了赋予聚酯织物这些功能，我们主要从聚合物共聚改性着手 2 多功能聚酯切片及纤维的研制 2 ．1 理论分析 聚酯为结晶性聚合物，分子结构为线型对称结构，染料分子很难进入其分子链中，故常规聚酯纤维需要高 温高压染色又由于其纤维的刚性结构，使其同棉、毛混纺的织物易起毛起球 为了改善聚酯分子的刚性结构，我们在大分子链中引入柔性分子，如芳香二元酸及其衍生物和脂肪二元醇 作为改性剂这样可以使共聚酯无定形程度提高，降低其分子刚性，改善织物的染色性能和起毛起球性，使其接 近棉、毛等天然纤维品质纤维的收缩性在装饰织物中应用广泛，不同收缩率的纤维织成的织物经整理具有立体 风格，研究表明，单体加入量对收缩率的影响成正比关系。

一般根据收缩率要求控制单体加入量但随着无定形 程度的提高，共聚酯的熔点相应降低，若降低幅度过大，会使纺丝的干燥过程出现问题，故对改性剂必须控制在 一个合适的范围内 装饰织物的阻燃J 陛对人们的生活非常重要，而对于织物的阻燃处理方法有浸入法、涂覆法我们采用的是 在聚酯聚合物分子中引入反应性阻燃官能团，此方法的最大优点就是阻燃剂分子参与聚酯反应，使阻燃效果持久 反应型阻燃剂存在一个缺点：在反应过程中起阻聚剂的作用，因此在达到阻燃效果的同时，必须控制阻燃剂加入 量，而且要在反应中控制加入时间，尽量减少其对聚合反应的影响 在多功能聚酯切片生产过程中，要对原有的聚合工艺做相应地调整 2 ．2 实验装置及工艺过程 将对苯二甲酸和邻位或间位二元羧酸同乙二醇和一定分子量的聚乙二醇按一定摩尔比例投入1 0 0 0 L 半连续 聚酯中试装置打浆釜中，通过计量泵以一定的流速加入酯化釜中，酯化釜温度控制在2 5 0 5 " C 范围保证水的 正常流出，当接收的水达到理论量的9 5 ％以上时，导人聚合釜中，在氮气的保护下，加入缩聚催化剂醋酸锑、稳 定剂磷酸三甲酯、消光剂二氧化钛及一定量的磷系阻燃剂，进行升温反应，保持一定的常压、时间以保证过最的 乙二醇蒸出，然后减压反应直至反应物的粘度达到一定值后，通入一定压力的氮气，铸带、切粒。

纺丝装置：R o s i n 公司干燥机，B a r m a g 公司两位纺丝机，B a r m a g 公司F K 6 V - 9 0 0 型D T Y 装置 2 ．3 测试 2 ．3 ．1 切片测试 特性粘度：用苯酚／四氯乙烷( w t ％比l ：1 ) 作溶剂，于2 5 " C 下用N C Y 自动粘度仪测定 热分析：采用E S T A R A M - 1 4 1D S C 分析仪，以I O C ／m i n 出的升温及降温速率进行扫描 二甘醇含量：采用胺分解法测定 羧基含量：采用容量分析法测定 色相测定：采用T C - PI IG 全自动测色色差计测试 2 ．3 ．2 纤维测试 长短纤维的测试均按G B ／T1 4 4 6 4 - 9 3 、C B ／T 1 4 4 6 0 - 9 3 进行 1 6 7 2 ．4 实验结果与讨论 2 ．4 ．1 单体对切片性能的影响 由于邻位、间位脂肪二元羧酸分子的不规整性，破坏了聚 合物分子的对称性，由图l 可以看到随着单体加入量的增加，熔 点、结晶温度均有下降，当单体的加人量达到一定程度时，切 片表现出的热行为中结晶温度和熔点非常不明显，纺丝无法进 行，故此单体的加入量应控制在一定范围内。

脂肪二元醇在聚合反应中易产生自聚，生成醚键，热稳定 性差，易使产物变色，产物的b 值随二元醇用量的增加而增加 ( 见图2 ) 由此可见，脂肪二元醇的加入量应严格控制，如加 入二元羧酸可达到效果，应避免加入脂肪二元醇 2 ．4 阻燃剂对聚合的影响 在P E T 合成中，磷系阻燃剂在反应过程中具有阻聚效果 ( 见图3 ) ，由此可见，在保证阻燃效果的前提下，应尽最少加 入阻燃剂 2 ．4 ．3 单体、阻燃剂对纺丝的影响 通过上述改性生产的二聚酯切片，由于改性聚酯切片中单 体及阻燃剂的引入，使其软化点、结晶度降低，干燥时易粘连， 因而采用延长预结晶时间，低温长时间进行干燥即可以达到效果 纺丝时各个控制区的温度均低于普通聚酯切片纺丝温度， 其纺丝性能优良，纺速可变区间大，丝的各项性能指标良好 3 多功能聚酯纤维和织物的性能 3 ．1 多功能聚酯长丝性能( 见表1 ) 3 ．2 多功能聚酯短纤维性能( 见表2 ) 温度／x 2 图】单体加人量对切片热性能的影响( D S C ) ．暑 唇 扈 鲁 毯 邋 二元醇对E G ( m o l 比l ( ) 0 ％) 图2 脂肪二元醇对色相的影响 4 5 4 0 3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 阻燃剂用量( P T A 质嚣比1 0 0 ％) 图3 阻燃剂用量对反应时间的影响 表1多功能聚酯长丝性能指标 纤度／d t e x强度／c N d t e x _伸长／％沸水收缩率／％ P O Y1 6 7 2 ．21 4 9 ．77 0 D T Y1 2 63 ．23 1 ．53 0 从上述长丝、短纤类的性能指标中可以看出，多功能聚酯纤维由于在分子链中引入了其它单体，- 除了对纤 维的强力造成一定的影响外、对其它性能指标影响很小，因此对后序织造，印染、整理等工序影不大。

3 ．3 织物沸水收缩性能 单体加入量的不同对织物沸水收缩率具有一定性的影响( 见表3 ) 表3 表明，织物的沸水收缩率随单体加入量的增加而上升织物的收缩率一般应控制在3 5 ％以下 1 6 8 表3 单体含餐与织物收缩率之间的关系 单体量／％ 收缩量／％ O l7 2{三I二I：；I茹 3 ．4 织物的染色性能 染色性能测试使用染料为分散蓝H G L ，染料浓度为3 ％，在1 0 0 " C 下进行l h 常压沸染染色实验证明单体 的加入可以改善染色性能，但单体的量到一定程度后，上染率提高不大 表4 单体含量与织物上染率之间的关系 单体量／％l 0 I 2 l 5 l 7 l l o l 1 5 上染率／％I 2 5 I 6 5 I 8 5 l 9 0 l 9 5 l 9 7 3 ．5 织物抗起球起毛性能 按G B 4 8 0 2 ．1 —8 4 “织物起球实验方法园轨迹起球仪”方法对多功能聚酯纤维的平面平纹织物进行6 0 0 次园轨 迹平磨，织物表面未有起毛起球现象，抗起毛起球性能评级5 级 3 ．6 织物的阻燃性能 按G B 5 4 5 —1 9 9 7 “纺织品燃烧性能实验氧指数法”对织物进行燃烧实验，实验结果其极限氧指数( L O I ) 值 为3 2 ％，而一般认为L O I 大于2 6 ％即称为有阻燃性。

按G B ／T 5 4 5 5 - 1 9 9 7 “纺织品燃烧性能实验垂直法”对织物 进行燃烧性能测试，从表5 结果可见，多功能聚酯织物阻燃效果良好 表5 织物的燃烧性能测试 实验结果 实验内容 经向纬向 续燃时间／s 00 阻燃时间／s 00 损毁长度／m m 9 77 4 4 多功能聚酯纤维的应用 ．． 多功能聚酯纤维一般很少单独使用，长丝与其它长丝混合用做装饰布，染色深浅效果不同，具有丰富的层 次感而且其又具有阻燃效果，可以广泛应用于汽车内饰、各种公共场所装饰用布，如窗帘、沙发套等 多功能聚酯纤维由于本身具有接近天然纤维的品质，使其与天然纤维混纺，即不会影响天然纤维的本性，又 可以具有挺括、阻燃等优点，可广泛应用于服饰面料 多功能聚酯纤维由于在分子中存在柔性官能团，具有优良的染色性能，可使织物进行常压染色，使织物色 牢度高，色泽鲜艳，且工序简单，成本降低，提高了产品竞争力 5 结论 1 ．通过多种组分共聚制备多功能聚醋切片是可行的，普通聚酯装置通过对工艺的调整可以生产多功能聚酯 纤维 2 ．多功能聚酯纤维织物具有收缩性、分散染料可染、阻燃、抗起球起毛等特性 3 ．本研究的多功能聚酯纤维可工业化生产并在多领域中得以应用。