聚对苯二甲酸乙二醇酯功能纤维的开发与应用进展.pdf

《河北纺织》 2011 年第三期（总 146 期） 专题研究 41聚对苯二甲酸乙二醇酯功能纤维的开发与应用进展 汪多仁 （中国石油吉林石化公司 吉林 132101） 【摘 要】 ： 全文介绍了聚对苯二甲酸乙二醇酯功能纤维的性能，生产的主要技术路线与最佳的操作条件及有关进展情况对现工业化运行的聚对苯二甲酸乙二醇酯功能纤维主要生产工艺的技术特点进行了具体的分析和总结，阐述了国内外研究开发的现状与发展趋势并探讨了扩大应用范围等的前景与市场需求 【关键词】 ： 聚对苯二甲酸乙二醇酯功能纤维；开发；应用 １．理化性质 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维又称涤纶纤维．密度：１.３g/cm3，熔点 259℃，具有高的压缩弹性，抗皱性，耐热性，耐光性，回弹性，极小的吸湿性，其耐光性仅次于聚酰胺纤维，化学稳定性高于聚酰胺，长丝的强度为４.５～５.５g／旦／，伸长率30%～40％ ２．工艺开发 PET 的固相连续聚合工艺是在连续管式反应器内在氮气保护下和在逆流流动下进行，结晶工序是操作的核心技术，在高温和高转化率下引入硫化床结晶器，大大改进了流程，解决了聚合物停留时间长，工艺效率低，结晶控制差等难题，达到高产质量均一的目的。

２.１对苯二甲酸二乙酯 ２.１.１酯交换法 将对苯二甲酸二甲酯与乙二醇按１∶２.５的摩尔比投入反应釜内，于 155℃下溶解后在装有乙酸盐与三氧化二锑催化剂的反应釜内于 190～200℃下进行酯交换，当甲醇馏出量达理论量的 95％时，反应结束，再送入缩聚釜内完成反应 ２.１.２酯化法 直接酯化法是将对苯二甲酸 65.4 份与乙二醇 798.5 份连续加入浆料调节槽内，同时加入 CH 3O)PO0.06 份，Ca（OCOCH 3） 2０.12 份和 Sｂ 2O3０.025 份，在０.２MPａ下以５～８℃／２min 的速率升温，于 260～275℃、压力０.３～０.１ＭＰａ下进行酯化， 生成对苯二甲酸羟乙酯后再进入第二酯化釜内在上述条件下进行二次酯化，《河北纺织》 2011 年第三期（总 146 期） 专题研究 42脱除乙二醇后再循环使用，酯化产物经缩聚达到要求后送储罐储存 将乙二醇 250g，甘油 130g，醋酸锌 0.２g加入反应釜中，升温至 200℃，分批加入聚酯废料 1500g，醇解 6h 以上 2.１.３缩聚 向上述醇解液中加入催化剂黄丹 0.39g，升温至 250℃，在真空条件下进行缩聚反应后保温 1h，加增塑剂磷酸三丁酯 0.2g、溶剂甲酚 100g，在真空为 93.1Kpa 下聚合数分钟，停止加热，迅速加入 1.380g 甲酚进行搅拌溶解后再将温度降至 120℃以下，加入二甲苯 500g，钛酸丁酯 5g，充分搅拌得成品。

一种用于聚酯生产的钍催化剂与锑催化剂相比，该催化剂可使聚酯产量增加15％它属于一种水稳定的，能溶于乙二醇的液体，可用于酯化工艺和缩聚工艺使用新型催化剂生产的 PET 是中性颜色的，与使用锑催化剂生产的聚合物相比，该聚合物的物理性能和光学性能都得到了改进，且使用该催化剂不需提高对苯二甲酸或乙二醇的纯度，无催化剂中毒现象 该PET生产条件类似于使用锑催化剂的PET生产条件： 250～300℃， 压力约13.33ＭＰａ，但该催化剂不会像锑催化剂那样在树脂上留下深色或残余杂质 易水解聚酯是一种新型聚合物，特别在化纤领域，是制造超细纤维组分的理想材料： 将单体 PTA、第二单体、乙二醇与各种助剂进行直接酯化反应(醇酸摩尔比为1.25∶1.00) 酯化结束， 先后加入间苯二甲酸乙二酯-5-磺酸钠， 第四单体反应20min后出料，转入缩聚 40~60min，余压 20~40h，待达到规定搅拌转数时，用 N ２ 解除真空并压出聚合物 PET 的固相连续聚合工艺是在连续管式反应器内在氮气保护下和在逆流流动下进行结晶工序是操作的核心核技术，在高温和高转化率下引入硫化床结晶器，大大改进了流程，解决了聚合物停留时间长，工艺效率低，结晶控制差等难题，达到高产质量均一的目的。

PET 的开发动向是将 PET 进行改性一是掺混粒子改性，采用单分散、精确控制粒度和氧化铝、有机粒子、有机与无机复合粒子等特殊粒子，多数具有多孔性和特定形状的特征， 2.２高模量低收缩聚酯工业丝 生产高模量低收缩聚酯工业丝需用高粘度聚酯，高粘度聚酯可以通过固相缩聚获得，或者利用高黏自洁反应器通过熔体增粘获得无论采用何种方法，均要求黏《河北纺织》 2011 年第三期（总 146 期） 专题研究 43度均匀 生产高模量低收缩聚酯工业丝有两种工艺路线， 一是采用纺丝牵仲卷绕 1 步法，其生产效率高，但对原料、工艺、设备性能要求都很高，生产软件只是掌握在少数生产商手中是采用二步法生产，先纺 POY，然后进行牵伸二步法生产流程长，设备多，生产效率较 1 步法低，但也具有生产工艺易掌握，容易生产黏合活化型高模量低收缩聚酯工业丝和其他一些特殊品种的工业丝ACORDIS 公司用二步法生产尺寸稳定性高于 1 步法的产品国外公司—直在不断改进高模量低收缩聚酯丝的尺寸稳定性，通过纺丝速度的提高、单丝纤度的降低、原料的改进等方法来实现。

新一代TG 系列的高模量低收缩聚酯帘子布在尺寸稳定性方面进一步提高 为了满足国内轮胎厂对高模量低收缩聚酯帘子布的需求，无锡太极将和国际上著名的ACORDIS 公司合作，引进设备、技术和商标，形成年产 4000吨／年的高模量低收缩聚酯工业丝及其浸胶帘子布的生产能力这一合作将是全方位的，包括技术、市场和服务的合作，将使太极公司的高模量低收缩聚酯帘子布的质量水平达到当今世界的最新水平，更好地满足我国子午线轮胎生产企业对聚酯帘子布高质量的要求 ２.３阻燃纤维 在化纤中加入添加剂是目前开发新产品的主要方法例如，加入阻燃剂制成阻燃纤维，加入结构改进剂制成易染纤维，加入抗菌剂制成抗菌纤维，使聚合物与亲水基团嫁接制成亲水性纤维等在合成纤维树脂中添加纳米 SiO 2、纳米 ZnO、纳米TiO2 复合粉体材料，经抽丝、织布，可以制成杀菌、防霉、除臭、防污和抗紫外线辐射的内衣和服装，制造抗菌用品、抗紫外线辐射的功能性纤维除了目前的气相法和混相法制造纳米级添加剂以外，也可将聚合物与添加剂基团用分子组装法制成纳米级功能纤维 阻燃纤维包括两大类：一类是通过在常规纤维(锦纶、涤纶、丙纶、腈纶等)纺丝液中以共混或共聚方式加入阻燃剂，从而得到永久性阻燃纤维；另一种是耐高温纤维，这类纤维本身的熔点很高．不易燃烧，如玻璃纤维、间位芳族聚酰胺、聚苯咪唑、聚亚苯基硫醚以及芳香杂环类聚合物。

并非任意两种聚合物都能复合，复合纤维熔融纺丝前，首先要选择聚合物匹配，应考虑两种高聚物熔体有比较接近的熔融纺丝温度，而且两者不相容，并具有同步的可纺性和基本接近的拉伸性能 两种复合的组分，需要通过温度的调节使它们的熔融黏度之比在 1.5 以下，若超过这一比率，则将严重影响纺丝和性能这一现象对于并列型复合纤维最为典型，而对于桔瓣型超细复合纤维情况要好得多同时，由于熔体黏度不同，两种相互复《河北纺织》 2011 年第三期（总 146 期） 专题研究 44合的熔体的高熔融黏度组分由于表面张力较大，呈现球状趋势，而熔融黏度较低的组分呈现包覆趋势若黏度相差太大，将使所获得的复合纤维的两组分剥离困难或剥离不匀，造成效果差与染色不均匀 ２.４抗菌防臭纤维 纳米技术在纺织领域的应用主要有两种途径：1 是纳米纤维的研究纳米纤维是指纤维直径小于 100nm 的超微细纤维，这种纤维长度可达 1000m，能把纳米世界和宏观世界连接起来，理论上可以支持“纳米机”排列纤维越细，其比表面积越大，过滤效果也更好2是采用性能不同的纳米微粒,如目前使用较多的氧化锌、氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化钛、氧化镁及含银、铜等离子的微粒，在纺丝或聚合时加入到化学纤维中去， 从而对各类传统纤维进行改性使之成为具有功能性的纤维。

用纳米技术对织物进行后整理，方法大致为：① 把纳米微粒作为固体物质直接加入到织物后整理剂中，使纳米微粒均匀分散在后处理织物中：②把纳米微粒的微乳液和织物后整理剂均匀混合后，将织物通过这种包含有纳米微粒的整理液：③把含有纳米材料的整理剂在一定的黏合剂存在下涂覆到织物表面，形成一种功能性的涂层，改善织物的服用性能抗菌纤维是在抗菌防臭后处理技术上发展起来的，其防臭效果好、耐久，无须再抗菌整理 抗菌防臭纤维加工方法主要有三种： ① 利用化学改性将抗菌纤维接到纤维上；②在纺丝过程中把抗菌剂加入聚丙烯腈或聚酰胺等聚合物中混炼纺丝，这是开发抗菌纤维的主要手段；③用物理改性使抗菌剂浸入纤维表层较深的部位，如将抗菌剂掺到纤维表层或作为并立纤维的一部分复合纺丝 纺织原料分为天然纤维和化学纤维二大类，运用纳米粉所特有的强吸收、高韧性、高强度、优良导电性、静电屏蔽效应、强杀菌、屏蔽紫外线等特性，可以使之与纺织纤维及其制品进行适当添加或结合，或多种粉体复配及多种功能复合可制成各种功能性纺织品，从而提高产品的技术含量和附加值可以用普通的树脂或纤维经特殊的加工获得功能的方法如普通非织造滤料阻燃整理与抗静电整理等 ２.５消臭纤维 人类生存环境中存在各种各样的细菌和霉菌，在高温多湿的环境下这些微生物的繁殖特别活跃。

细菌和霉菌于衣物上大量繁殖时，纤维容易受到其酸性或者碱性代谢物的作用而发生分子链降解、变色，并生成挥发恶臭物质，还容易引发人体某些皮肤病生成因此，满足人们对纺织品卫生功能的高要求，纤维制品的抗菌防臭、消臭加工是非常必要的 《河北纺织》 2011 年第三期（总 146 期） 专题研究 45消臭纤维技术开发较晚，但是随着功能织物的兴起，这种技术吸引了日本诸多大公司的关注，开发专利不断出现消臭纤维克服了后整理方法整理效果的耐久性不理想的重大缺点，因而更加受到推崇 消臭纤维一般有 3种制造方法： ① 纺丝中对纤维改性即通过对纤维的改性来达到提高消臭后整理效果改性方法有物理和化学改性物理改性即将纤维纺成异型截面或者使纤维表面形成微细孔隙，从而提高消臭剂的附着性化学改性则是在纤维纺丝液中引入特定的功能基团，从而提高成纤吸附消臭剂的能力 ②纤维中掺加消臭剂即将消臭剂掺入纺丝液中，经纺丝制取消臭纤维无机消臭剂多采用共混纺丝法，消臭剂要制成微粉状，同时还要添加助剂，使消臭剂微粉与基材兼容并分散均匀，最大限度地发挥消臭功能，并使纤维能保留原有性能，可采用复合纺丝技术。

③复合消臭纤维，包括功能复合和结构复合功能复合指在纤维中掺加消臭剂的同时，还加入抗菌剂，吸湿剂、阻燃剂等功能物质结构复合是指构成纤维形态有芯鞘、并列、镶嵌、海岛结构等多种复合形式 评价消臭纤维的消臭效果关键在于测定臭气的浓度，臭气浓度的测定有化学分析法和官能试验法两种化学分析法包括气体探测管法、气相色谱法和臭气识别传感器法等对于高浓度的臭气，用气体探测管法是最方便的，检测时将一定量的消臭纤维装入一密闭容器中，注入一定浓度的臭气，按一定的时间间隔用气体探测管测定容器中的臭气浓度，即可知道消臭纤维随时间变化的消臭率在实际使用中臭气浓度通常很低，且臭气不断，因此评价消臭纤维时不仅要测定消臭率，还要评价其消臭效果的持久性，精确但是较麻烦的方法是气相色谱法，如果臭气浓度低于一定可检测浓度，可以用液体氧浓缩官能测试法可以用直接采点法和稀释法直接采点法包括 6 档臭气强度表示法，9 档愉快和不愉快感觉表示法稀释法基于以下原。