不僅僅是再生塑料
全新再生塑料供應(yīng)鏈締造者
聚酯纖維
聚酯纖維，俗稱“滌綸”。是由有機(jī)二元酸和二元醇縮聚而成的聚酯經(jīng)紡絲所得的合成纖維，簡(jiǎn)稱PET纖維，屬于高分子化合物。于1941年發(fā)明，是當(dāng)前合成纖維的第一大品種。聚酯纖維最大的優(yōu)點(diǎn)是抗皺性和保形性很好，具有較高的強(qiáng)度與彈性恢復(fù)能力。其堅(jiān)牢耐用、抗皺免燙、不粘毛。
發(fā)展歷史
聚酯（PET）纖維是由大分子鏈中的各鏈節(jié)通過(guò)酯基連成成纖聚合物紡制的合成纖維。我國(guó)將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯含量大于85%以上的纖維簡(jiǎn)稱為滌綸，國(guó)外的商品名稱很多，如美國(guó)的達(dá)克綸(Dacron)、日本的特托綸(Tetoron)、英國(guó)的特恩卡(Terlenka)、前蘇聯(lián)的拉烏珊(Lavsan)等。
早在1894年沃爾蘭德(Vorlander)用丁二酰氯和乙二醇制得低相對(duì)分子質(zhì)量的聚酯；1898年恩克恩(Einkorn)合成聚碳酸酯；卡洛澤斯(Carothers)合成脂肪族聚酯：早年合成的聚酯大多為脂肪族化合物，其相對(duì)分子質(zhì)量和熔點(diǎn)都較低，易溶于水，故不具有紡織纖維的使用價(jià)值。1941年英國(guó)的溫菲爾德(Whinfield)和迪克松(Dickson)用對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇（EG）合成了聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（PET），這種聚合物可通過(guò)熔體紡絲制得性能優(yōu)良的纖維。1953年美國(guó)首先建廠生產(chǎn)PET纖維，可以說(shuō)PET纖維是大品種合成纖維中發(fā)展較晚的一種纖維
隨著有機(jī)合成、高分子科學(xué)和工業(yè)的發(fā)展，近年研制開(kāi)發(fā)出多種具有不同特性的實(shí)用性PET纖維。如具有高伸縮彈性的聚對(duì)苯二甲酸丁二酯（PBT）纖維及聚對(duì)苯二甲酸丙二酯（PTT）纖維，具有超高強(qiáng)度、高模量的全芳香族聚酯纖維等：所謂的“聚酯纖維”通常是指聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維。
聚酯纖維具有一系列優(yōu)良性能，如斷裂強(qiáng)度和彈性模量高，回彈性適中，熱定型效果優(yōu)異，耐熱和耐光性好。聚酯纖維的熔點(diǎn)為255℃左右，玻璃化溫度約70℃，在廣泛的最終用途條件下形狀穩(wěn)定，織物具有洗可穿性，另外，還具有優(yōu)秀的阻抗性（諸如抗有機(jī)溶劑、肥皂、洗滌劑、漂白液、氧化劑）以及較好的耐腐蝕性，對(duì)弱酸、堿等穩(wěn)定，故有著廣泛的服用和產(chǎn)業(yè)用途。石油工業(yè)的飛速發(fā)展，也為聚酯纖維的生產(chǎn)提供了更加豐富而廉價(jià)的原料，加之近年化工、機(jī)械、電子自控技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，使其原料生產(chǎn)、纖維成形和加工等過(guò)程逐步實(shí)現(xiàn)短程化、連續(xù)化、自動(dòng)化和高速化，聚酯纖維已成為發(fā)展速度最快、產(chǎn)量最高的合成纖維品種。2010年，全球聚酯纖維的產(chǎn)量達(dá)到3730萬(wàn)噸，占到世界合成纖維總量的74%。
性能與作用
1、物理性質(zhì) ①顏色。滌綸一般為乳白色并帶有絲光，生產(chǎn)無(wú)光產(chǎn)品需在紡絲之前加入消光劑TiO2，生產(chǎn)純白色產(chǎn)品需加入增白劑，生產(chǎn)有色絲則需在紡絲熔體中加入顏料或染料。 ②表面及橫截面形狀。常規(guī)滌綸表面光滑，橫截面近于圓形。如采用異形噴絲板，可制成種特殊截面形狀的纖維,如三角形、Y形、中空等異形截面絲。 ③密度。滌綸在完全無(wú)定形時(shí)，密度為1.333g/cm3。完全結(jié)晶時(shí)為1.455g/cm3通常滌綸具有較高的結(jié)晶度，密度為1.38~1.40g/cm3，與羊毛（1.32g/cm3）相近。 ④回潮率。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下滌綸回潮率為0.4%，低于腈綸(1%~2%)和錦綸(4%)。滌綸的吸濕性低,故其濕強(qiáng)度下降少，織物洗可穿性好；但加工及穿著時(shí)靜電現(xiàn)象嚴(yán)重，織物透氣性和吸濕性差。 ⑤熱性能。滌綸的軟化點(diǎn)T為230-240℃，熔點(diǎn)Tm為255-265℃，分解點(diǎn)T為300℃左右。滌綸在火中能燃燒，發(fā)生卷曲，并熔成珠，有黑煙及芳香味。 ⑥耐光性。其耐光性僅次于腈綸。滌綸的耐光性與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，滌綸僅在315nm光波區(qū)有強(qiáng)烈的吸收帶，所以在日光照射600h后強(qiáng)度僅損失60%，與棉相近。 ⑦電性能。滌綸因吸濕性低，故其導(dǎo)電性差，在-100~+160℃范圍內(nèi)的介電常數(shù)為3.0~3.8，是一種優(yōu)良的絕緣體。
2、力學(xué)性能 ①?gòu)?qiáng)度高。干態(tài)強(qiáng)度為4~7cN/dex,濕態(tài)則下降。 ②延伸度適中，為20%~50%。 ③模量高。在大品種的合成纖維中，以滌綸的初始模量最高，其值可高達(dá)14~17GPa，這使滌綸織物尺寸穩(wěn)定，不變形、不走樣，褶裥持久。 ④回彈性好。其彈性接近于羊毛，當(dāng)伸長(zhǎng)5%時(shí)，去負(fù)荷后幾乎完全可以恢復(fù)。故滌綸織物的抗皺性超過(guò)其他纖織物。 ⑤耐磨性。其耐磨性僅次于錦綸，而超過(guò)其他合成纖維，耐磨性幾乎相同。
3、化學(xué)穩(wěn)定性。滌綸化學(xué)穩(wěn)定性主要取決于分子鏈結(jié)構(gòu)。滌綸除耐堿性差以外，耐其他試劑性能均較優(yōu)良。 ①耐酸性。滌綸對(duì)酸(尤其是有機(jī)酸)很穩(wěn)定，在100℃下于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸溶液內(nèi)浸泡24h，或在40℃下于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的硫酸溶液內(nèi)浸泡72h后，其強(qiáng)度均無(wú)損失，但在室溫下不能抵抗?jié)庀跛峄驖饬蛩岬拈L(zhǎng)時(shí)間作用。 ②耐堿性。由于滌綸大分子上的酯基受堿作用容易水解。在常溫下與濃堿、高溫下與稀堿作用能使纖維破壞，只有在低溫下對(duì)稀堿或弱堿才比較穩(wěn)定。 ③耐溶劑性。滌綸對(duì)一般非極性有機(jī)溶劑有強(qiáng)的抵抗力，即使對(duì)極性有機(jī)溶劑在室溫下也有強(qiáng)的抵抗力。例如，在室溫下于丙酮、氯仿、甲苯、三氯乙烯、四氯化碳中浸泡24h，纖維強(qiáng)度不降低。在加熱狀態(tài)下，滌綸可溶于苯酚、二甲酚、鄰二氯苯酚、苯甲醇、硝 基苯和苯酚-四氯化碳、苯酚-氯仿、苯酚-甲苯等混合溶劑中。
4、耐微生物性。滌綸耐微生物作用，不受蛀蟲(chóng)、霉菌等作用，收藏滌綸衣物無(wú)需防蟲(chóng)蛀，織物保存較容易。
主要作用
1、 改善高溫穩(wěn)定性，提高高溫穩(wěn)定度由于聚酯纖維單絲的三維立體分布，同時(shí)與瀝青具有很強(qiáng)的吸附性，且不纏繞，可以吸附過(guò)多的自由瀝青，使瀝青的粘稠度和粘聚力增大，同時(shí)由于縱橫交錯(cuò)的加筋和橋接作用，降低了瀝青的流動(dòng)性能，限制了集料的側(cè)向位移或流動(dòng)，有效的改善了高溫穩(wěn)定性，使纖維瀝青混凝土的穩(wěn)定度得到很大提高。
2、 改善低溫抗裂性，纖維對(duì)瀝青的吸附作用，導(dǎo)致瀝青混凝土中最佳瀝青用量增加，較高的瀝青含量，使纖維瀝青混合料在-40℃的低溫下仍然保持柔韌性和較高的抗拉強(qiáng)度，有效的抵抗收縮應(yīng)力，使混合料的低溫抗裂性能增強(qiáng)，減少溫縮裂縫的產(chǎn)生以及可以防止反射裂縫的發(fā)展。
3、改善抗疲勞性能瀝青路面在外界氣溫環(huán)境作用下，經(jīng)受車輪荷載的反復(fù)作用，當(dāng)荷載重復(fù)作用超過(guò)一定的次數(shù)后，在荷載作用下路面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力就會(huì)超過(guò)強(qiáng)度下降的結(jié)構(gòu)抗力，使路面出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致產(chǎn)生疲勞斷裂破壞，摻加聚酯纖維后，纖維單絲在混合料中的均勻分布的加筋作用，使其勁度模量增加，改善瀝青混凝土的抗疲勞性能。
4、提高水穩(wěn)定性瀝青路面的水穩(wěn)性是指瀝青路面在水存在的條件下，經(jīng)受交通荷載和溫度漲縮的反復(fù)作用。聚酯纖維的加入，使瀝青膜增厚，使水置換瀝青的強(qiáng)度減小，以及水分滲入瀝青混凝土量的減少，再加上纖維的吸附作用使瀝青的粘滯度變大，提高了瀝青與集料的粘結(jié)作用力，加強(qiáng)瀝青混合料中瀝青與集料形成的界面膜抵抗水分剝離作用的能力，從而提高了瀝青混合料的水穩(wěn)定性。
合成步驟
滌綸的生產(chǎn)過(guò)程包括聚酯熔體合成和熔體紡絲兩部分。合成聚酯的原料為聚對(duì)苯二甲酸和乙二醇，主要從石油裂解獲得，也可從煤和天然氣取得。石油加熱裂解得到甲苯、二甲苯和乙烯等，經(jīng)化學(xué)加工后可得到對(duì)苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞ゼ耙叶肌Ｔ谠缙跍炀]生產(chǎn)中由于對(duì)苯二甲酸不易精制，曾用對(duì)苯二甲酸二甲酯和乙二醇為原料。1965年對(duì)苯二甲酸的精制獲得成功，使滌綸生產(chǎn)工序減少，成本降低。用對(duì)苯二甲酸和乙二醇為原料生產(chǎn)的滌綸逐年都有增加?？s聚：將對(duì)苯二甲酸二甲酯和乙二醇進(jìn)行酯交換，生成的對(duì)苯二甲酸二乙二醇酯低聚物，在280～290℃和真空條件下縮聚而得聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；或?qū)?duì)苯二甲酸與乙二醇直接酯化，然后對(duì)苯二甲酸乙二酯進(jìn)行縮聚獲得聚酯熔體。聚酯熔體可以用于制備聚酯切片和熔體直接紡絲。聚酯切片是將聚酯熔體經(jīng)鑄帶、切粒而得到切片。
1、紡絲。聚酯切片經(jīng)過(guò)干燥、熔融可以用于紡絲、制備聚酯膜、聚酯瓶等。熔融過(guò)程中，切片所含的水分能使聚酯發(fā)生水解而影響紡絲性能和纖維質(zhì)量，因此在紡絲前必須經(jīng)過(guò)干燥，使切片含水率降低到0.01%以下。切片紡絲則將干燥后的聚酯切片在螺桿中加熱熔融，擠壓送入紡絲箱體的各個(gè)紡絲部位，由計(jì)量泵精確計(jì)量和過(guò)濾后，從噴絲板的噴絲孔中噴出。噴絲孔的直徑一般為0.15～0.30毫米。噴出的熔體細(xì)流，被冷卻氣流冷卻凝固成絲條。冷卻后的絲條根據(jù)不同的加工工藝分為聚酯長(zhǎng)絲和聚酯短纖維（或聚酯短絲）。
2、聚酯短絲。紡制短纖維時(shí)，多根線條集合在一起,經(jīng)給濕上油后落入盛絲桶。再經(jīng)集束、拉伸、卷曲、熱定形、切斷等工序得到成品。 如在拉伸后經(jīng)過(guò)一次180℃左右的緊張熱定形，則可得到強(qiáng)度達(dá)到6cN/dtex以上、伸長(zhǎng)率在30%以下的高強(qiáng)度、低伸長(zhǎng)率短纖維。滌綸短纖維分為棉型短纖維（長(zhǎng)度38mm）和毛型短纖維（長(zhǎng)度56mm），分別用于跟棉花纖維和羊毛混紡。
3、聚酯長(zhǎng)絲。在紡制長(zhǎng)絲時(shí)，凝固成形的絲條經(jīng)給濕上油后，即以 3500米/分左右的速度卷繞在筒管上得到預(yù)取向絲（POY）。POY無(wú)法直接用于織布，POY經(jīng)過(guò)拉伸定型、加彈或者加捻得到拉伸絲（DT）、拉伸變形絲（DTY）或加捻絲，可直接用于織造或經(jīng)變形加工而成變形絲。絲條凝固后經(jīng)過(guò)上油直接進(jìn)行拉伸以4500-5000m/min進(jìn)行卷繞即得到全拉伸絲（FDY），可以用于織布。美國(guó)商品科代爾 (kodel)是已工業(yè)化生產(chǎn)的另一種聚酯纖維。它由對(duì)苯二甲酸與1,4-環(huán)己烷二甲醇縮聚而得的高聚物紡絲而成。與滌綸相比，比重較輕，為1.22，熔點(diǎn)較高為290～295℃，耐分解性能較強(qiáng)，纖維的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率稍低。適宜與棉、毛等混紡，制成的織物彈性、手感、耐皺和抗起球性能較好，但強(qiáng)度和耐磨性較差。
用途
聚酯纖維的強(qiáng)度高、模量高、吸水性低,作為民用織物及工業(yè)用織物都有廣泛的用途。作為紡織材料，滌綸短纖維可以純紡，也特別適于與其他纖維混紡；既可與天然纖維如棉、麻、羊毛混紡，也可與其他化學(xué)短纖維如粘纖、醋酯纖維、聚丙烯腈纖維等短纖維混紡。其純紡或混紡制成的仿棉、仿毛、仿麻織物一般具有聚酯纖維原有的優(yōu)良特性，如織物的抗皺性和褶裥保持性、尺寸穩(wěn)定性、耐磨性、洗可穿性等，而聚酯纖維原有的一些缺點(diǎn)，如紡織加工中的靜電現(xiàn)象和染色困難、吸汗性與透氣性差、遇火星易熔成空洞等缺點(diǎn)，可隨親水性纖維的混入在一定程度上得以減輕和改善。滌綸加捻長(zhǎng)絲(DT)主要用于織造各種仿絲綢織物，也可與天然纖維或化學(xué)短纖維紗交織,還可與蠶絲或其他化纖長(zhǎng)絲交織,這種交織物保持了滌綸的一系列優(yōu)點(diǎn)。
聚酯變形紗(主要是低彈絲DTY)是我國(guó)近年發(fā)展的主要品種。它與普通長(zhǎng)絲不同之處是高蓬松、大卷曲度、毛感強(qiáng)、柔軟，且具有高度的彈性伸長(zhǎng)率(達(dá)400%)。用其織成的織物具有保暖性好，遮覆性和懸垂性優(yōu)良，光澤柔和等特點(diǎn)，特別適于織造仿毛呢、嗶嘰等西裝面料，外衣、外套以及各種裝飾織物如窗簾、臺(tái)布、沙發(fā)面料等。滌綸空氣變形絲ATY和網(wǎng)絡(luò)絲的抱合性、平滑性良好，可以筒絲形式直接用于噴水織機(jī)，適合織造仿真絲綢及薄形織物，也可織造中厚型織物。聚酯纖維在工、農(nóng)業(yè)及新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛，如簾子線、輸送帶、繩索、電絕緣材料等。滌綸強(qiáng)力絲的強(qiáng)度和初始模量高，耐熱性、耐疲勞性和形態(tài)穩(wěn)定性好，特別適用于紡制輪胎簾子線。使用滌綸簾子線制造輪胎，可減少其平點(diǎn)現(xiàn)象。
