聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维PTT纤维

聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维（PTT纤维）CollegeofTextileandClothEngineering,SoochowUniversitySoochowUnuversityContents概述国内外开发现状纺丝工艺结构与性能新型PTT纤维市场前景分析与应用SoochowUnuversity概述PTT即聚对苯二甲酸丙二醇酯是1，3一丙二醇(PDO)和对苯二甲酸(TPA)缩聚制成的芳香族聚合物。PTT与PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)同属聚酯材料，以PTT聚合物为原料，采用熔融挤出纺丝可以生产各种PTT长丝和短纤维。PTT纤维具有良好的使用性能和加工性能，它既克服了PET纤维的刚性和PBT纤维的柔性，又有聚酯和聚酰胺纤维的优点，特别是它良好的回弹性和较高的伸长率，已引起人们的关注，国外已把它列为21世纪的新型纤维材料之一。SoochowUnuversity概述(1)合成PDO生产工艺的开发研究；(2)PTT纺丝工艺技术研究；主要研究内容(3)PTT纺织品的开发利用；(4)PTT纤维在非织造布中的应用。SoochowUnuversity国内外开发现状早在1941年，Whinfield等人成功地合成了PTT聚合物，由于PTT的原料PDO价格昂贵，因而未能实现工业化生产。直到1994年德国Gegussa公司开发成功用丙烯醛为原料，规模为2000t／a的PDO生产装置，才使PTT工业化生产成为可能。1995年美国壳牌化学公司亦开发成功以环氧乙烯为原料生产PDO的装置，并于1996年建成了7.2万吨和9.1万吨PTT聚合物的工厂，推出了商品名为Corterra的PTT纤维。目前国际上一些著名大公司都在加大投入，进行1，3一丙二醇和PTT纤维的生产技术和应用研究，一些大化纤生产商都已着手生产PTT纤维，预计到2010年全世界将有10～15家大型纤维厂生产PTT纤维，届时PTT纤维的产量将达544万吨以上。SoochowUnuversity国内外开发现状我国对PDO和PTT的开发研究仍处于起步阶段，近年国外PDO生产技术的突破和PTT树脂的工业化生产和应用，为我国开发PTT提供了有利条件。一些单位正在进行合成PDO工艺的试验，几家大的化纤公司在进行PTT生产的可行性研究。上海石化股份有限公司研究院已完成了“PTT聚合及纺丝研究小试”。合成的PTT切片可纺性良好，PTT纤维加工的织物亦有良好的性能。预计在不久的将来国产PTT纤维就会进入市场并越来越多地得到应用。SoochowUnuversity纺丝工艺合成PTT切片干燥纺丝拉伸定型纺丝工艺SoochowUnuversityPTT的合成方法PTT的合成与PET、PBT相似，有直接酯化法和酯交换法两种工艺路线。酯交换法（DMT法)：用1，3-丙二醇（PDO）与对苯二甲酸二甲酯(DMT)进行酯交换，直接酯化法（PTA法)：用1，3-丙二醇（PDO）与对苯二甲酸(PTA)直接酯化。直接酯化法工艺合理，流程短，生产效率高，生产过程无需回收甲醇，可减少污染，原料及能量消耗低，生产成本低，因而优越性较大，采用较普遍。纺丝工艺SoochowUnuversity切片的干燥PTT切片干燥后含水率应小于30*10-6，聚酯熔体中的微量水分既会造成酯基的水解，导致分子量下降，又会在熔体中汽化形成气泡，从而影响纺丝过程的稳定。PTT的结晶结构与PET、PBT不同，它结晶速度快，切片为半结晶状态，所以干燥过程不必进行预结晶，美国壳牌化学公司介绍的干燥条件为130℃循环热空气中干燥4小时。纺丝工艺SoochowUnuversity纺丝PTT可以熔融纺丝生产UDY、POY和FDY，其相应的工艺条件不同。对PTT流变性的研究表明，在低剪切速率时，它具有近似牛顿流体的行为，粘度变化不大，而在高剪切速率时，则发生切力变稀，粘度随剪切速率上升而下降，表现为非牛顿流体行为。因此，纺丝温度的升高有利于熔体的纺丝成形，但纺丝温度的升高，将导致聚合物热降解加快，这也会影响纺丝的顺利进行。为了避免热降解的发生，一般熔体温度控制在熔点温度以上20～30℃，PTT熔点为228℃，因此其纺丝温度控制在245～275℃范围内。其它工艺条件，如侧吹风温度及风速、纺丝油剂、纺丝与牵伸速度等与PET的工艺参数类似。纺丝工艺SoochowUnuversity拉伸与定型未拉伸的PTT纤维必须经过拉伸等后加工处理，才能符合纺丝的要求。拉伸温度应大于PTT纤维的玻璃化温度而又低于200℃。在这种温度下分子链节容易运动，有利于大分子沿纤维轴向排列，提高纤维的取向度和结晶度。PTT长丝的拉伸工艺与PET长丝大致相同，即可同样采用双区热拉伸工艺。第一拉伸盘的温度约为80℃，加热器的温度控制在120～200℃，拉伸速度为800～1200m／min。拉伸倍数仅为1.005左右，第二拉伸倍数为1.10～1.90。在热拉伸的同时也起到一定的定型作用。纺丝工艺SoochowUnuversity结构与性能分子结构结晶结构PTT树脂的物理性能PTT树脂的力学及电学性能纤维基本性能比较PTT面料的一般性能结构与性能SoochowUnuversity分子结构结构与性能PTT的结构单元中含有奇数个亚甲基单元。在许多缩聚高聚物中化学结构中的奇数或者偶数个甲基单元会影响高聚物的性能，即“奇碳效应”。PTT的奇数亚甲基结构表现出较PET、PBT优良的回弹性，其回弹性PTTPBTPET。PTT的高回弹性来自于晶体结构，PTT纤维在刚开始伸长时，其晶体的晶格应变的数量几乎等同于宏观应变，而PET、PBT则不存在。PET的结晶单元在c轴上的长度是分子链完全展开时的98％，PBT为88％-96％，而PTT的结晶单元在C轴上的长度则是分子链完全展开时的75％。SoochowUnuversity分子结构结构与性能几种聚酯在结晶区中的分子结构SoochowUnuversity结晶结构结构与性能PTT结晶结构属于三斜晶系，每个晶胞沿C轴方向含有一个大分子链的两个重复单元。当拉伸力去除后，PTT纤维并未发生结构形变。这也许可以用来解释PTT优于PET和PBT的良好的弹性回复。SoochowUnuversityPTT树脂的物理性能结构与性能项目PTTPBTPETPA6PA66PPTm(℃)228226265220265168Tg(℃)45-65248040-8750-90-17密度(g/cm3)1.331.321.401.131.140.9124hr吸水率0.03-0.091.92.8-336hr吸水率0.15-0.499.58.9＜0.03SoochowUnuversityPTT树脂的力学及电学性能结构与性能性能指标单位PETPTTPBTPA66PC拉伸屈服强度Mpa72.567.656.682.865.0挠屈模量GPa3.112.762.342.832.35悬臂梁式冲击强度J/M37485353640模收缩M/m0.0300.0200.0200.0150.007绝缘强度V/mil550530400600380介电常数MHz3.03.03.13.63.0耗散因子MHz0.020.0150.020.020.01电阻率Ω·cm1.0E+151.0E+161.0E+161.0E+158.2E+16SoochowUnuversityPTT纤维基本性能比较结构与性能SoochowUnuversityPTT纤维与其他纤维性能的比较结构与性能项目PTTPETPA6PA66膨松性及弹性优中中良抗折皱性优优中良静电低很高高高拉伸回复性优差良优吸水性差差中中抗日光性优良差差尺寸稳定性良良良良染色性优优良良印花适应性优中良良加工及后处理费用低高中中耐污性优良优优SoochowUnuversityPTT面料的一般性能结构与性能SoochowUnuversityPTT面料的一般性能结构与性能1.可机洗性能及尺寸稳定性：在混纺面料中一般含量达40％以上就能达到面料可机要求，经纬向收缩率通常均小于1.5％，松弛收缩小于2％，湿膨胀也在3％以内。它的松弛收缩，湿膨胀率都很低。2.柔软性与悬垂性：比起PET纤维，手感柔软得多。可接近锦纶，如果采用与其他纤维的各种混纺比例，一般都能有效改善它的手感柔软性。适当的设计规格面料，都显示具有良好的拉伸弹性、悬垂性。3.拉伸弹性：适当的结构设计并采用小张力的后整理工艺，一般拉伸性可达10％以上，拉伸回复率98％以上。适宜服装在穿着中肘部、膝部、肩部等部位拉伸展活动的舒适性。如设计偏紧，后整理张力较大，一般只能达到6~8％，甚至更差，几乎只有极小的拉伸效果，同时手感偏硬。而PTT纤维的针织衫，只要纺纱捻度适当，穿着十分舒适。SoochowUnuversity染色性能结构与性能PTT可以方便地采用纺前染色工艺，生产出色丝、色纤来；也可以利用它的良好的染色性能，通过散纤染色、绞纱染色或筒装染色、或者更大量地采用坯布染色与印花工艺进行加工。PTT织物采用比较廉价的分散染料进行印染加工。用碱性染料可以染得浅色。采用不同的分散染料的染色条件也有不同，所以首先对染料要有选择。PTT纤维可以采用常压染色，而大多数分散染料在较低温度下的稳定性比较好，所以其染色使用的pH值范围比较广（4-10）。通常在中性条件下染色，而不对pH值作专门的调节。SoochowUnuversity染色性能结构与性能用低能量水平染料，PTT在100℃即可染得比PET在130℃还深的色泽；对于中等和高能量水平染料，PTT在100℃可染得与PET在130℃同样深的色泽。PTT染得最深色泽的温度是110-120℃，其色泽比在同样染料浓度、在最佳温度下染得的PET的色泽深大约50%。染中等色泽一般取98℃下30-45分钟；染深色一般取110-120℃下45-60分钟。加入适当的匀染剂等助剂可改善染色效果。热定型温度不宜过高，否则织物手感粗糙，弹性降低甚至丧失。建议的定型条件为140-150℃下30秒。柔软整理建议在140-170℃下进行。采用含硅柔软剂比无硅柔软剂更能改善织物的弹性。处理温度越高，伸长越小，而回弹性则越能得到明显改善。SoochowUnuversity新型PTT纤维含金属氧化物的具有良好染色得色率、柔软性和悬垂性的光屏蔽聚酯皮芯共轭纤维此聚酯共轭纤维的芯层组份含有聚酯和2-40%的金属氧化物，皮层组份含有≥90%的聚对苯二甲酸丙二酯或1-10%的磺基间苯二酸盐结构单元的对苯二甲酸丙二酯共聚酯，其皮-芯重比率为1-4：4-1。此纤维可制作游泳衣、紧身衫裤、内衣和窗帘。作为芯层的含PET和二氧化钛的混合物和作为皮层的以1：1的比率一起熔融纺丝，以140℃的热板温度，3：1的拉伸倍率拉伸，制成的纤维强度为3.5cN/dtex，伸长率为35%，模量为36cN/dtex，用分散性染料对纤维染色，其K/S得色量值为22.3。用此纤维作为纬线，用PET纤维作为经线的机织物具有良好的光屏蔽性能。SoochowUnuversity新型PTT纤维由聚对苯二甲酸丙二酯和弹力纤维构成的，具有良好形状保持性的，染色和整理疵点少的针织物此针织物由聚对苯二甲酸丙二酯（Ⅰ）纤维和弹力纤维构成。Ⅰ经熔融纺丝及以140℃的热板3.0的拉伸倍率拉伸，所制成纤维其强度为2.8cN/dtex，伸长10%后的弹性回复率为98%。由Ⅰ纤维和聚氨基甲酸酯纤维（Roica）制成的经编织物在90℃的水中松驰，在190℃温度下热定型40秒，在95℃温度下染色30秒，再在170℃温度下热定型40秒，所得经编织物具有柔软手感，无染色和整理疵点。SoochowUnuversity新型PTT纤维可用分散染料于低温染色又可与耐热性低的纤维共混的PTT纤维该纤维可与耐热性低的纤维共混。PTT被熔纺，纺丝卷绕速度5500m/min，获得的纤维的特性粘度0.68，双折射值=0.042，力学耗损角正切的峰温Tmax=92℃，强度2.5cN/dtex，沸水收缩率12%，纤维以6%（对纤维重量而言）的KayalonPolyesteBlu