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合成纤维第六章演示文稿1页，共77页，星期三合成纤维第六章2页，共77页，星期三1.涤纶概述涤纶概述 1.1 生产原理生产原理 1.2 结构特征结构特征 1.3 材料性能材料性能 1.4 生产工艺生产工艺2.改性涤纶改性涤纶3.其他聚酯纤维其他聚酯纤维4.功能聚酯纤维功能聚酯纤维第六章 涤纶（Ployester)3页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述1.1 涤纶的化学结构涤纶的化学结构 商品名商品名: 涤纶涤纶 俗名俗名: 的确良的确良 化学名称化学名称: 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）聚酯聚酯 饱和的二元酸与二元醇通过缩聚反应制得的一类线性高分子缩聚物4页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述显著优点：抗皱、保型、挺括、美观对热、光稳定性好润湿时强度不降低，经洗耐穿，可与其他纤维混纺年久不会变黄缺点是不吸汗，而且需要高温染色约 90% 作为衣料用用于工业生产的只占6%左右 是生产量最大的合成纤维5页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述涤纶的研究始于20世纪30年代，1940年英国Whenfield和Dikson以对苯二甲酸和乙二醇为原料合成了聚对苯二甲酸乙二酯，并制成了纤维。

于1949年在英国工业化生产1953年开始在世界范围内大规模工业化生产1971年开始数量上超过尼龙，成为第一大合成纤维6页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述才华横溢的Carothers ?question1. 为什么脂肪族的聚酯不能纺丝?7页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 由于分子间没有氢键，由酯键运动造成的分子链柔性相当大，致使其熔点较低例如：聚己二酸己二醇酯的熔点仅 70-72若在大分子主链上引进苯环，不仅能增加分子链的刚性，而且使聚合物的熔点显著提高，例如：聚辛二酸乙二（醇）酯的熔点只有 63 - 65，而聚对苯二甲酸乙二（醇）酯（涤纶，又名的确良）的熔点却高达 265脂肪族的聚酯由于熔点太低，多用做表面活性剂或大分子的增塑剂易水解易溶解在有机溶剂中8页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述如何进行改进？如何进行改进？第一：第一：大分子主链上引进苯环，聚对苯二甲酸乙二（醇）大分子主链上引进苯环，聚对苯二甲酸乙二（醇）酯（涤纶）酯（涤纶）第二：将酯键换为酰胺键，聚酰胺，尼龙第二：将酯键换为酰胺键，聚酰胺，尼龙66，（锦纶），（锦纶）第三：用二异氰酸酯交联，聚酰胺弹性纤维，（氨纶）第三：用二异氰酸酯交联，聚酰胺弹性纤维，（氨纶）站在巨人的肩上，追求人生的理想。

站在巨人的肩上，追求人生的理想9页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 涤纶主要生产商主要包括涤纶主要生产商主要包括仪征化纤仪征化纤、上海石、上海石化、浙江大普、化、浙江大普、淄博万杰淄博万杰、洛阳石化、开平涤、洛阳石化、开平涤纶、江苏鹰翔、纶、江苏鹰翔、鞍山合成鞍山合成、浙化联、湖北新丰、浙化联、湖北新丰、龙涤股份等龙涤股份等 我国涤纶年产量在我国涤纶年产量在500500万吨以上（占合成纤维万吨以上（占合成纤维总量的总量的65%65%以上，占世界总产量以上，占世界总产量25%25%以上）以上） 10页，共77页，星期三11页，共77页，星期三12页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.1 生产原理生产原理 聚酯的合成方法对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线酯交换聚酯路线环氧乙烷酯化聚酯路线13页，共77页，星期三酯交换反应的原理 是最早实现工业的聚酯路线工艺技术成熟，所以至今在工业生产中仍占有相当的地位醋酸镉、二氧化锑、醋酸锌、醋酸锰和醋酸钴第一节、第一节、概述概述 1.1 生产原理生产原理 14页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.1 生产原理生产原理 酯交换聚酯路线1.甲基化：对苯二甲酸与稍过量甲醇反应，先酯化成对苯二甲酸二甲酯，蒸出水分、多余甲醇、苯甲酸甲酯等低聚物，再经精馏，即得到纯的对苯二甲酸二甲酯。

2.酯交换：190-200下，以醋酸镉和二氧化锑作催化剂，使对苯二甲酸二甲酯与乙二醇（摩尔比约1:2.4）进行酯交换低聚物蒸馏甲醇，使酯交换充分3.终缩聚：在高于涤纶熔点下，如283，以三氧化锑为催化剂，使对苯二甲酸乙二醇酯自缩聚或酯交换，借减压和高温，不断蒸馏出副产物乙二醇，逐步提高聚合度15页，共77页，星期三 直接酯化法反应原理无甲醇回收，生产控制稳定，流程短，投资低等优点，发展迅速目前国内用的比较多三氧化二锑第一节、第一节、概述概述 1.1 生产原理生产原理 16页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.1 生产原理生产原理 直接酯化法对苯二甲酸与过量乙二醇在200下先酯化为低聚物（如n=1-4）聚对苯二甲酸乙二醇酯，而后在280下终缩聚成高聚合度的最终聚酯产品（n=100-200）随之聚合反应程度的提高，体系粘度增加，在工程上，将聚合分段在两反应器内进行前段预缩聚：270，2000-3300Pa; 后段预缩聚：280-285，60-130Pa为什么先开发酯交换法，后开发直接酯化法制备PET?17页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.1 生产原理生产原理 对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线选择酯交换聚酯路线的原因：1.对苯二甲酸熔点很高，300升华，在溶剂中溶解度很小，难以用精馏、结晶等方法来提纯。

难提纯难提纯2.原料纯度不高时，难以控制两种单体的等基团数比3.聚酯化反应平衡系数小，需在高温、高度减压条件下排除低分子副产物，才能获得高分子量18页，共77页，星期三环氧乙烷酯化的原理 该路线具有成本低；产物低聚物少，容易精制；设备利用率高，辅助设备少等优点脂肪胺或季胺盐第一节、第一节、概述概述 1.1 生产原理生产原理 产品PET聚合度为85完成缩聚的熔体可直接纺丝或铸条切粒一般产品的平均相对分子质量不低于20000，用于制造纤维、薄膜的相对分子质量约为2500019页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.2 结构特征结构特征PET分子结构特征：分子结构特征：1）没有大的支链，具有对称型）没有大的支链，具有对称型芳环结构的线性大分子，易于芳环结构的线性大分子，易于沿着纤维拉伸方向取向而平行沿着纤维拉伸方向取向而平行排列；排列；2）分子链中基团刚性大，纯净的）分子链中基团刚性大，纯净的PET熔点高（熔点高（265）；）；3）由于分子内）由于分子内C-C链的内旋转，链的内旋转，分子存在两种空间构象，无分子存在两种空间构象，无定形为顺式构象，结晶时为定形为顺式构象，结晶时为反式；反式；20页，共77页，星期三。

第一节、第一节、概述概述 1.2 结构特征结构特征PET分子结构特征：分子结构特征：4）分子链的结构具有高度的规整性，所有）分子链的结构具有高度的规整性，所有的苯环几乎处在同一个平面上，有紧密敛的苯环几乎处在同一个平面上，有紧密敛集能力与结晶倾向；集能力与结晶倾向；5）分子间无强大的定向作用力，相邻间的）分子间无强大的定向作用力，相邻间的原子间距，均是正常的范德华间距，大原子间距，均是正常的范德华间距，大分子几乎呈平面构型分子几乎呈平面构型21页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 （1） 外观外观：涤纶纤维一般为乳白色，添加增白剂可得到：涤纶纤维一般为乳白色，添加增白剂可得到纯白纤维，也可用染料染成各种颜色的有色纤维由于纯白纤维，也可用染料染成各种颜色的有色纤维由于纤维截面形状不同，可制得满足用户需要的不同光泽度纤维截面形状不同，可制得满足用户需要的不同光泽度纤维，形成超有光纤维、有光纤维、半消光纤维、全消纤维，形成超有光纤维、有光纤维、半消光纤维、全消光纤维22页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 （2） Tg 69 Tm 265 Td 300-350 特性粘度在特性粘度在0.6-0.70.6-0.7之间的之间的PETPET用于生产民用涤纶，特用于生产民用涤纶，特性粘数在性粘数在0.7-1.00.7-1.0之间之间PET PET 用于生产涤纶工业丝。

用于生产涤纶工业丝 产品产品结晶度结晶度(%)取向度取向度密度（克密度（克/厘米厘米2）初生丝初生丝完全无定形完全无定形差差1.3351.337商品丝商品丝4060较高较高1.38（3）聚集态结构：结晶度和取向度23页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 密度密度在在1.38-1.401.38-1.40克克/ /厘米厘米3 3 ，受结晶度影响一般，受结晶度影响一般为乳白色为乳白色 question1. 为什么高聚物结晶时，从无色透明转变为乳白色？光学各向异性光学各向异性 结晶结晶 光学各向同性光学各向同性24页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 吸湿性吸湿性热性能热性能机械性能机械性能化学稳定性化学稳定性染色性能染色性能起毛起球现象起毛起球现象静电现象静电现象其他其他-燃烧性、霉蛀性、耐光性燃烧性、霉蛀性、耐光性25页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 吸湿性：吸湿性：标准条件下回潮率0.4-0.5%吸湿性差；在相对湿度为100%条件下，吸湿率仅为0.6-0.8%聚酯除了两端有一个羟基，分子中不含其它亲水性基团，而且其结晶度高，分子链排列很紧密，因此吸湿性差。

吸湿性差 导致问题1、在水中溶胀度小 2、染色困难3、干、湿强度和干、湿拉伸率基本相同4、导电性差 5.容易产生静电和玷污现象6、穿着时感觉气闷-易洗快干 26页，共77页，星期三2727页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 热性能：热性能：28页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 29页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 机械性能：机械性能：30页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 31页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 化学稳定性：化学稳定性： 对酸和碱的稳定性； 对氧化剂和还原剂的稳定性 耐溶剂性32页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 对氧化剂和还原剂的稳定性对氧化剂和还原剂的稳定性：在常温下，涤纶对酸有一定的稳定性，但随着温度升高耐腐蚀性降低分子中含有酯键，不耐强碱，容易水解对酸和碱的稳定性对酸和碱的稳定性：稳定性很高，即使在浓度、温度、时间等条件较高时，纤维强度的损伤也不十分明显。

33页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 耐溶剂性耐溶剂性34页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 染色性能：染色性能：染色性差，常采用纺前染色表观原因：涤纶缺乏亲水性、在水中膨化程度低深层原因：缺少活性基团，排列的比较紧密（结晶度高）低聚物对染色性能影响： 含1%-3%的单体和低聚物 影响手感、色牢度、色光；导致染色不均35页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 起毛起球现象：起毛起球现象：容易起球容易起球原因：纤维截面呈圆形，表面光滑，纤维之间抱合力差，织物表层容易形成小球；纤维强度高、弹性好、小球难于脱落强度低的纤维，如棉纤维，即使形成小球，但易脱落，也不发生起球现象静电现象：静电现象：容易产生静电容易产生静电原因：吸湿性低，表面具有较高的比电阻，当与其他物体相互摩擦并立即分开时，表面易积聚大量电荷且不易逸散 给纺织品加工印染带来困难，穿着时不舒服36页，共77页，星期三第一节、第一节、概述概述 1.3 材料性能材料性能 其他其他-燃烧性、霉蛀性、耐光性燃烧性、霉蛀性、耐光性：耐光性耐光性 在波长为在波长为3。