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聚酯纤维简介

2017-12-21 11:39 来源:网络 作者:网络
中文名称:聚酯纤维
英文名称:polyester fiber
定义:由聚酯类线形聚合物纺制成的合成纤维。包括含芳香环的脂肪族聚酯纤维和全芳香族聚酯维。
应用学科:材料科学技术(一级学科);高分子材料(二级学科);纤维(二级学科);化学纤维(二级学科)
聚酯纤维(polyester fibre)由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维。工业化大量生产的聚酯纤维是用聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的,中国的商品名为涤纶。是当前合成纤维的第一大品种。
1941年,英国的J.R.温菲尔德和J.T.迪克森以对苯二甲酸和乙二醇为原料在实验室内首先研制成功聚酯纤维,命名为特丽纶(Terylene)。1953年美国生产商品名为达可纶(Dacron)的聚酯纤维。随后聚酯纤维在世界各国得到迅速发展。1960年聚酯纤维的世界产量超过聚丙烯腈纤维,1972年又超过聚酰胺纤维,成为合成纤维的第一大品种。
指由多种二元醇和芳香族二元羧酸或其酯经缩聚生成的聚酯为原料所制得纤维的统称。聚酯纤维在服装行业又叫冰丝。
具体品种有:聚对苯二甲酸乙二酯纤维,聚对苯二甲酸丁二酯纤维,聚对苯二甲酸丙二酯纤维,聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酯纤维,聚-2,6-萘二酸乙二酯纤维,以及多种改性的聚对苯二甲酸乙二酯纤维(如:CDP,ECDP,EDDP)等。
由于聚对苯二甲酸乙二酯纤维是其主要品种,故习称聚酯纤维即指这种纤维。这类纤维外观挺括,热稳定性好,但吸湿性稍差。它们主要用于制作各种衣着用品、床上用品、室内装饰用品等;个别品种如:聚2,6-萘二酸乙二酯纤维主要用于工业方面。
聚酯纤维是指由多种二元醇和芳香族二元羧酸或其酯经缩聚生成的聚酯为原料所制得纤维的统称。具体品种有:聚对苯二甲酸乙二酯纤维,聚对苯二甲酸丁二酯纤维,聚对苯二甲酸丙二酯纤维,聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酯纤维,聚-2,6-萘二酸乙二酯纤维,以及多种改性的聚对苯二甲酸乙二酯纤维(如:CDP,ECDP,EDDP)等。由于聚对苯二甲酸乙二酯纤维是其主要品种,故习称聚酯纤维即指这种纤维。
再生纤维主要分为两大类:再生纤维素纤维和再生合成纤维。粘胶纤维是最早的再生纤维,以后相继出现了新型再生纤维素纤维如Lyocell纤维、纤维素氨基甲酸酯纤维、超导粘胶纤维、木棉纤维以及竹纤维等。聚酯纤维大约占合成纤维的70%,而且聚酯在制瓶行业的应用迅速扩大,因此再生合成纤维以再生聚酯纤维为主。
涤纶和天然纤维相比存在含水率低、透气性差、染色性差、容易起球起毛、易沾污等缺点。为了改善这些缺点,采取化学改性和物理变形的方法。
化学改性方法有:
①添加有亲水基团的单体或低聚体聚乙二 醇等进行共聚,能提高纤维的吸湿率
②添加具有抗静电性能的单体进行共聚,可以提高纤维的抗静电和抗沾污性能
③添加含磷、含卤素和锑的化合物以改善纤维耐燃烧性能
④采用较低聚合度的聚酯纺丝以提高抗起球能力
⑤与亲染料基团的单体(如磺酸盐等)进行共聚,以改善纤维的染色性能。经过物理变形的有各种异形涤纶、与其他高聚物复合纺丝、着色的涤纶、细旦涤纶和高收缩涤纶等。
涤纶的生产过程包括缩聚和熔体纺丝两部分。原料主要从石油裂解获得,也可从煤和天然气取得。石油加热裂解得到甲苯、二甲苯和乙烯等,经化学加工后可得到对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯及 乙二醇。在早期涤纶生产中由于对苯二甲酸不易精制,曾用对苯二甲酸二甲酯和乙二醇为原料。1965年对苯二甲酸的精制获得成功,使涤纶生产工序减少,成本 降低。用对苯二甲酸和乙二醇为原料生产的涤纶逐年都有增加。缩聚:将对苯二甲酸二甲酯和乙二醇进行酯交换,生成的对苯二甲酸乙二酯,在270~290℃和 真空条件下缩聚而得聚对苯二甲酸乙二酯; 或将对苯二甲酸与乙二醇直接酯化,然后对苯二甲酸乙二酯进行缩聚获得合成纤维聚合物。熔体纺丝:有切片纺丝法和直接纺丝法两种。切片纺丝是将缩聚后的高聚 物熔体经铸带、切粒而得到切片,再经过干燥、熔融而纺丝。熔融过程中,切片所含的水分能使聚酯发生水解而影响纺丝性能和纤维质量,因此在纺丝前必须经过干 燥,使切片含水率降低到0.01%以下。直接纺丝则将高聚物熔体干燥后的涤纶切片在螺杆中加热熔融,挤压送入纺丝箱体的各个纺丝部位,由计量泵精确计量和 过滤后,从喷丝板的小孔中喷出。喷丝孔的直径一般为0.25~0.30毫米。喷出的熔体细流,被冷却气流冷却凝固成丝条。
纺制短纤维时,多根线条集合在一起,经给湿上油后落入成丝桶。再经集束、拉伸、卷曲、热定形、切断等工序得到成品。 如在拉伸后经过一次180℃左右的紧张热定形,则可得到强度达到6克/旦以上、伸长率在30%以下的高强度、低伸长率短纤维。
在纺制长丝时,凝固成形的丝条经给湿上油后,即以 1000米/分左右的速度卷绕在筒管上。卷绕丝在双区热拉伸机上经拉伸而得到长丝,称为无拈无定形长丝,可直接用于织造或经变形加工而成变形丝。也可进一步经双层加拈机提高拈度,再经蒸汽热定形后供织造用。
高速纺丝卷绕 1970年以来发展了高速纺丝卷绕技术,为涤纶变形丝的发展创造了条件。纺丝卷绕的速度一般分为普通速、半高速、高速和超高速四种。卷绕速度在1800 米/分以下为普通速;在1800~3000米/分称为半高速;在3000~5000米/分称为高速;6000米/分以上为超高速。工业化生产的高速纺丝卷 绕速度已达到3000~3500米/分。高速纺丝卷绕因卷绕速度提高,在熔体细流从熔融态到固态的过程中,高分子处于较高的速度梯度场内,受到较高的张力而形成部分取向,因而卷绕丝称为预取向丝(POY)。预取向丝的取向度较高,高分子间的吸引力较大,纤维结构比较稳定,所以便于贮存和长途运输。预取向丝的条干均匀性和染色均匀性也都有所改善。
预取向丝在拉伸变形机上经拉伸和变形可制成变形纱,称为拉伸变形丝(DTY)。因此高速纺丝不仅能提高产量,而且能缩短制造工序。
美国商品科代尔 (kodel)是已工业化生产的另一种聚酯纤维。它由对苯二甲酸与1,4-环己烷二甲醇缩聚而得的高聚物纺丝而成。与涤纶相比,比重较轻,为1.22,熔 点较高为290~295℃,耐分解性能较强,纤维的强度和伸长率稍低。适宜与棉、毛等混纺,制成的织物弹性、手感、耐皱和抗起球性能较好,但强度和耐磨性较差.
涤纶的比重为1.38;熔点255~260℃,在205℃时开始粘结,安全熨烫温度为135℃;吸湿度很低,仅为0.4%;长丝的断裂强度为4.5~5.5克/旦,短纤维为3.5~5.5克/旦;长丝的断裂伸长率为15~25%,短纤维为25~40%;高强型纤维强度可达7~8克/旦,伸长为7.5~12.5%。涤纶有优良的耐皱性、弹性和尺寸稳定性,有良好的电绝缘性能,耐日光,耐摩擦,不霉不蛀,有较好的耐化学试剂性能,能耐弱酸及弱碱。在室温下,有一定的耐稀强酸的能力,耐强碱性较差。涤纶的染色性能较差,一般须在高温或有载体存在的条件下用分散性染料染色。
作用
1、 改善高温稳定性,提高高温稳定度由于聚酯纤维单丝的三维立体分布,同时与沥青具有很强的吸附性,且不缠绕,可以吸附过多的自由沥青,使沥青的粘稠度和粘聚力 增大,同时由于纵横交错的加筋和桥接作用,降低了沥青的流动性能,限制了集料的侧向位移或流动,有效的改善了高温稳定性,使纤维沥青混凝土的稳定度得到很 大提高。
2、 改善低温抗裂性,纤维对沥青的吸附作用,导致沥青混凝土中最佳沥青用量增加,较高的沥青含量,使纤维沥青混合料在-40℃的低温下仍然保持柔韧性和 较高的抗拉强度,有效的抵抗收缩应力,使混合料的低温抗裂性能增强,减少温缩裂缝的产生以及可以防止反射裂缝的发展。
3、改善抗疲劳性能沥青路面在外界气温环境作用下,经受车轮荷载的反复作用,当荷载重复作用超过一定的次数后,在荷 载作用下路面内产生的应力就会超过强度下降的结构抗力,使路面出现裂纹,导致产生疲劳断裂破坏,掺加聚酯纤维后,纤维单丝在混合料中的均匀分布的加筋作 用,使其劲度模量增加,改善沥青混凝土的抗疲劳性能。
4、提高水稳定性沥青路面的水稳性是指沥青路面在水存在的条件下,经受交通荷载和温度涨缩的反复作用。聚酯纤维的加 入,使沥青膜增厚,使水置换沥青的强度减小,以及水分渗入沥青混凝土量的减少,再加上纤维的吸附作用使沥青的粘滞度变大,提高了沥青与集料的粘结作用力, 加强沥青混合料中沥青与集料形成的界面膜抵抗水分剥离作用的能力,从而提高了沥青混合料的水稳定性。
涤纶具有许多优良的纺织性能和服用性能,用途广泛,可以纯纺织造,也可与棉、毛、丝、麻等天然纤维和其他化学纤维混纺交织,制成花色繁多、坚牢挺刮、易洗易干、免烫和洗可穿性能良好的仿毛、仿棉、仿丝、仿麻织物。涤纶织物适用于男女衬衫、外衣、儿童衣着、室内装饰织物和地毯等。由于涤纶具有良好的弹性和蓬松性,也可用作絮棉。在工业上高强度涤纶可用作轮胎帘子线、运输带、消防水管、缆绳、渔网等,也可用作电绝缘材料、耐酸过滤布和造纸毛毯等。用涤纶制作无纺织布可用于室内装饰物、地毯底布、医药工业用布、絮绒、衬里等。
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