聚酯纤维的结构和性能_图文
聚酯纤维
聚酯纤维 polyester fibre juzhi xiɑnwei 聚酯纤维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。
聚酯纤维：英文名Polyester Fiber，俗称涤纶，是当前合成纤维的第一大品种。
其面料特性爽滑有柔和的光泽感、垂感好、尺寸稳定、易洗快干、热定型好，但不透气有闷热感。
两者都是常用化纤面料。
超细纤维：英文名Micro Fiber，俗称超细。
一般把纤度0.3旦(直径5微米)以下的纤维称为超细纤维(注:一旦指9000米长纤维重量为1克)。
其面料特性：A、触感极舒适、吸汗透气、冬暖夏凉、色泽高雅。
B、舒适：细腻、保暖、干爽透气、不粘身。
C、美观：细腻、光泽高雅、有较好的悬垂性和丰满度。
D、冬暖夏凉：疏水和防污性方面性能明显提高，利用比表面积大及松软的特点，可设计不同的组织结构，使之更多地吸收阳光热能或更快散发体温，起到冬暖夏凉的作用。
1 前言超细纤维是近年来发展迅速的一种特殊的纤维.它是一种高品质的纺织原料.超细纤维优良的性能是高档时装面料和一些功能性材料的理想原料.超细纤维最显著的特点是:单丝线密度大大低于普通纤维,最细可达0.0001dtex.超细纤维具有以下性能特点:良好的织物结构,特有的界面性质,织物中可以形成微穴结构,能够和其他材料相互渗透等等.2超细纤维的发展历史20世纪40年代,受当时羊毛皮芯结构的启发,仿制出了双组分的复合粘胶纤维.该纤维具有三维卷曲，而且卷曲性能较稳定，故称为“永久卷曲粘胶纤维”[1].国外化纤公司在20世纪60年代开始对细旦和超细旦纤维的研究开发工作，杜邦公司在1964年就取得了用复合纺丝法生产超细纤维的专利，并以此作为发展超细纤维的起点.到20世纪70年代，剥离法和海岛法两种复合纺丝法制取0.1 dtex左右超细旦纤维的生产工艺实现了工业化，并取得了较好的经济效果.三菱人造丝公司采用直接纺丝法，制得纤度为0.06 dtex~0.1 dtex的超细旦腈纶[2].日本首批问世的商业化双组分共轭复合纤维结构十分简单，有“并列型”.“皮芯型”等。
聚酯纤维[聚酯纤维]
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聚酯纤维[聚酯纤维]发展历史聚酯(PET)纤维是由大分子链中的各链节通过酯基连成成纤聚合物纺制的合成纤维，聚酯英文缩写为PET.我国将聚对苯二甲酸乙二酯含量大于85%以上的纤维简称为涤纶，国外的商品名称很多，如美国的达克纶(Dacron)、日本的特托纶(Tetoron)、英国的特恩卡(Terlenka)、前苏联的拉乌珊(Lavsan)等。
早在1894年沃尔兰德(Vorlander)用丁二酰氯和乙二醇制得低相对分子质量的聚酯；1898年恩克恩(Einkorn)合成聚碳酸酯；卡洛泽斯(Carothers)合成脂肪族聚酯：早年合成的聚酯大多为脂肪族化合物，其相对分子质量和熔点都较低，易溶于水，故不具有纺织纤维的使用价值。
1941年英国的温菲尔德(Whinfield)和迪克松(Dickson)用对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)合成了聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，这种聚合物可通过熔体纺丝制得性能优良的纤维。
1953年美国首先建厂生产PET纤维，可以说PET纤维是大品种合成纤维中发展较晚的一种纤维.随着有机合成、高分子科学和工业的发展，近年研制开发出多种具有不同特性的实用性PET纤维。
如具有高伸缩弹性的聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)纤维及聚对苯二甲酸丙二酯( PTT)纤维，具有超高强度、高模量的全芳香族聚酯纤维等：所谓的“聚酯纤维”通常是指聚对苯二甲酸乙二酯纤维。
聚酯纤维具有一系列优良性能，如断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，热定型效果优异，耐热和耐光性好。
聚酯纤维的熔点为255℃左右，玻璃化温度约70℃，在广泛的最终用途条件下形状稳定，织物具有洗可穿性，另外，还具有优秀的阻抗性（诸如，抗有机溶剂、肥皂、洗涤剂、漂白液、氧化剂）以及较好的耐腐蚀性，对弱酸、碱等稳定，故有着广泛的服用和产业用途。
石油工业的飞速发展，也为聚酯纤维的生产提供了更加丰富而廉价的原料，加之近年化工、机械、电子白控等技术的发展，使其原料生产、纤维成形和加工等过程逐步实现短程化、连续化、自动化和高速化，聚酯纤维已成为发展速度最快、产量最高的合成纤维品种。
聚酯纤维生产工艺_图文
PET的物理性质
课程介绍
第一章 聚酯纤维生产工艺
• 第三节 聚酯纤维的生产技术及工艺
重点内容：聚酯纤维的的生产技术与工艺。
切片纺丝
优点： 聚合与纺丝相互独立，有利于纺
丝厂的合理布局 纺丝品种可根据市场的变化做出
快速改变，灵活性大 缺点：
工艺流程长 原料消耗和能耗高 单位产量的建设资金投入大 应用范围：适合小品种、多功能、差 别化纤维的生产，适合于长丝的生产
1.3. 1 原料的纺前准备及处理
切片的干燥
干燥的目的（普通聚酯切片含水率通常约为0.4％） – 干燥的目的是除去切片中的水分 – 提高聚酯的软化点；
1.3.3聚酯长丝的生产
按纺丝速度可分为 – 常规纺丝 – 中速纺丝 – 高速纺丝。
按工艺流程又可分为 – 三步法 – 二步法 – 一步法。
常规纺丝
常规纺丝-低速纺丝 纺丝速度低： 1000~1500m/min 采用纺丝卷绕-拉伸加捻-假捻变形的三步法工艺路线
(UDY-DY-TY)。 拉伸加捻速度为600~ 1000 m/min。 假捻变形的速度为120~160m/min。 可生产33~167dtex的聚酯长丝。常规纺丝工艺既可
同时使熔体增压，以保证稳定纺丝。
泵供量取决于齿轮齿谷的容积
和齿轮的转速
工作原理：两个齿轮转动→
吸入孔1成低压→ 熔体有吸入孔1进入→
1—熔体进口； 2—熔体出口；
充满齿轮的齿隙→
3—主动齿轮；
随齿轮的转动→
(纤维化学与物理)第二章 聚酯纤维(涤纶)的生产、结构和性能
生产过程中各工序的作用和纤维的变化
纺丝：
作用： 使PET熔体变成长丝
变化： 大分子熔体凝固成纤维状 ——初生丝 产生一定的取向度 常规纺丝初生丝几乎无结晶
抽伸
作用： 为纤维提供必须的机械性能
变化： 取向度提高 产生部分结晶 有内应力，使纤维结构不稳定
卷曲
作用： 提高纤维的抱和力
连续法： 间歇法：
（二）纺丝：熔融法纺丝
熔体温度：285~290℃ 凝固温度：35~45 ℃ 初生丝：无结晶，有取向
（三）后处理
涤沦树脂切片
加热熔融
(285-290oC )
从喷丝头中挤出
形成丝束
丝室冷却
(35-45oC )
成形
给湿.给油
卷绕 (600-700米/分)
涤纶短纤纺丝后处理加工流程
变化： 纤维表面出现皱纹
热处理
作用： 提高纤维的结构稳定性
变化： 结晶度提高 内应力消除
第三节 涤纶的形态结构和超分子结构
一、涤纶纤维的形态结构
横截面：圆形 纵向：光滑、均匀的圆柱体
卷曲涤纶在卷曲内侧有不规则性
二、涤纶纤维的超分子结构
结晶度和取向度
产品
结晶度(%)
初生丝（常规纺丝） 完全无定形
三、常用合成纤维
短纤维
棉型 毛型 中长纤维（仿毛、仿麻）
长丝
四、合成纤维的优缺点
优点
强度高 弹性好 耐穿耐用 光泽好 化学稳定性强 耐霉腐 耐虫蛀
…
缺点
吸湿性差 耐热性差 导电性差 防污性差 易起毛起球 不易染色 腊状手感
…
五、特种合纤
复合纤维
两种以上成分组成的纤维 并列型
（四）热收缩及其对纤维结构和性能的影响
5.聚酯纤维
BHET的合成
BHET的合成主要采用以下三种方法： （1）DMT和EG的酯交换法； （2）PTA和EG的直接酯化法； （3）PTA和EO （环氧乙烷）加成法。 在工业上PET的制造采用二种方法：
酯交换法：以DMT为中间体通过酯交换法来制造 直接酯化法：以PTA（高纯度对苯二甲酸）或MTA （中纯度对苯二甲酸）为中间体通过直接酯化法来 制造。
可以达到强化熔体均匀性的目的，同时可以减少 熔体通过弯管时，管壁与管中心温度及停留时间 的差别。
➢ 在较新型的螺杆挤出机中，往往采用特殊设计的 混炼头来代替静态混合器。混炼头的主要作用是 改变螺杆沟槽中挤出的熔体的流线，使熔体进一 步均匀化
聚酯纤维
聚酯短纤
聚酯纤维的分类
• 从应用领域来划分
–服用 –装饰用 –产业用 –2000年的比例68：19：13 –2005年的比例54：33：13
聚酯纤维的生产工艺及技术
❖聚酯纤维原料的生产技术及工艺 ❖聚酯纤维的生产技术及工艺
聚酯纤维原料的生产技术
• PET原料: – 对苯二甲酸 – 乙二醇（或环氧乙烷）
We=KP，式中，K为平衡常数，P为平衡蒸汽压。 升高温度和增加干燥介质的流动有利于干燥过程。
干燥过程
➢干燥分为两个阶段，即预结晶阶段和高温 干燥阶段
➢预结晶温度和时间
– 沸腾床：温度可高至160~180oC，时间8~15min。 – 搅拌式充填：温度120~140oC，时间1~l.5小时。 – 转鼓干燥时，在120℃以下缓慢升温，预结晶时
• PET的制造大致可分为两个阶段 – 第一阶段是由基本原料对二甲苯、甲苯、邻 苯二甲酸酐合成中间体对苯二甲酸二甲酯 （DMT）或对苯二甲酸（PTA）。 – 第二阶段是由DMT或PTA与乙二醇（EG） 进行酯化或酯交换反应，生成聚酯单体对苯 二甲酸双β-羟乙酯（简称BHET或DGT） – 各种工艺路线的区别主要在前一阶段，即单 体的合成阶段。
聚酯纤维的结构简式
聚酯纤维的结构简式1. 引言聚酯纤维是一种具有广泛应用的合成纤维，其独特的结构和性质使其成为纺织、塑料和包装等领域的重要材料。
本文将探讨聚酯纤维的结构简式以及其与性能之间的关系。
2. 聚酯纤维的化学结构2.1 聚酯的基本单元聚酯纤维是由聚酯分子通过聚缩合反应聚合而成的。
聚酯的基本单元是酯键连接的重复单元，其化学结构由酯基和酯键组成。
2.2 聚酯纤维的链结构聚酯纤维的链结构由交替排列的聚酯基团和酯键组成。
聚酯基团是由一个有机酸分子和一个醇分子通过酯化反应生成的。
酯键连接不同聚酯基团，形成聚酯链。
2.3 聚酯纤维的侧基结构聚酯纤维的侧基结构可以通过在聚合过程中引入不同的官能团来调控。
常见的侧基结构包括卤素取代基、醚基和酮基等。
这些侧基的引入可以改变聚酯纤维的性能和用途。
3. 聚酯纤维的物理性质3.1 强度和拉伸性能聚酯纤维具有较高的强度和良好的拉伸性能。
这是由于聚酯链上的酯键具有较高的结晶性，使得纤维具有较高的强度和刚性。
同时，聚酯链的柔性和可伸性也使得纤维具有良好的拉伸性能。
3.2 热稳定性和耐热性聚酯纤维具有较高的热稳定性和耐热性。
聚酯链上的酯键能够耐受较高温度的作用，因此聚酯纤维可以在较高温度下使用而不融化或分解。
这使得聚酯纤维成为耐热性要求较高的领域的首选材料之一。
3.3 耐化学品性能聚酯纤维具有良好的耐化学品性能。
由于聚酯链上的酯键与许多溶剂和化学品的作用较小，聚酯纤维不易受化学品侵蚀和腐蚀。
这使得聚酯纤维在化工和包装领域得到广泛应用。
4. 聚酯纤维的应用4.1 纺织行业聚酯纤维在纺织行业中广泛应用，用于制作衣物、织物和工业用品等。
其优良的物理性能和化学性质使得聚酯纤维具有良好的耐磨性、抗皱性和耐褪色性，并且易于染色和加工。
聚酯纤维的应用范围涵盖了从家庭纺织品到汽车座椅等各个领域。
4.2 塑料和包装行业聚酯纤维作为一种重要的塑料材料，在包装行业中得到广泛应用。
它具有良好的韧性和承重能力，可以用于制作各种类型的包装材料，如瓶子、薄膜和容器等。
聚酯纤维(涤纶)简介
谢谢
涤纶分子中含有酯键. 涤纶耐酸性能很好。 碱的作用 涤纶对氧化剂、还原剂作用的稳定性很好。 酸的作用
涤纶在烧碱溶液中处理时，在一定温度下， 不致发生较大溶胀，酯键的水解一般只能由表 及里地进行。由于这种由表及里的作用特点， 当表面的分子被损伤到一定程度后，便在碱液 中发生溶解而产生"剥皮"。而涤纶经过烧碱溶 液处理后宽度和重量都有减小，而聚合度基本 上不变，则剥皮现象 剥皮现象存在。 剥皮现象
涤纶纤维的形态结构
用熔纺法制得的涤纶纤维，在光学显微镜中观 察发现它具有圆形的截面和光滑、均匀而无条痕 的纵向，见图。
涤纶的性能
一、热性能
涤纶是热塑性纤维。 1.涤纶的热性能常数 2. 玻璃化温度（Tg） 3. 热收缩
涤纶纤维和锦纶6的某些热性能物理常数 涤纶纤维和锦纶 的某些热性能物理常数
纤 维 项目 熔点（℃） 软化点（℃） 玻璃化温度（Tg） 比热（卡/克/℃） 导热系数（卡/厘米/秒/℃） 255～260 238～240 238 240 67 ～ 81 0.32 2×10－4 0.46（25～200℃） 4.2×10－4 215～220 180 涤纶 锦纶6
涤纶纤维经过无张力热处理后， 负荷－延伸曲线发生明显的改变。 经过无张力热处理后的普遍现象 是纤维的初杨氏模量减小，断裂伸长 率和纤维的韧性变大，并随着处理温 度的升高而加大。
不 荷 － 延 伸 曲 线 的 影 响 同 热 处 理 条 件 对 涤 纶 长 丝 的 负
三、吸湿性和染色性能
涤纶纤维在标准状态下的吸湿率只 有0.4%，即使在100%相对湿度下的吸湿 率也仅为0.6～0.8%。由于涤纶纤维的吸 湿性低，因而具有一些特性。例如涤纶纤 维在水中的溶胀度小，干、湿强度和断裂 延伸度基本相同，导电性差，容易产生静 电和沾污现象以及染色困难等。
聚酯纤维是什么组成的物质
聚酯纤维是什么组成的物质
聚酯纤维是一种常见的合成纤维，它是由聚酯树脂制成的纤维材料。
聚酯树脂是一种聚酯化合物，通过聚合和纺丝等工艺制成纤维。
聚酯纤维具有许多优良的性能，广泛用于纺织、服装、家居用品等领域。
首先，聚酯纤维的主要成分是聚酯树脂。
聚酯树脂是由二元醇和二酸经过酯化反应得到的聚合物，其中二元醇和二酸的种类和比例决定了聚酯树脂的性能。
对聚酯树脂进行适当的改性可以调节聚酯纤维的强度、柔软性、耐热性等性能。
其次，聚酯纤维具有许多优良的特性。
首先是强度高。
聚酯纤维的强度比棉纤维高，具有良好的耐磨性和耐拉伸性，不容易变形。
其次是细度细。
聚酯纤维细度可以调控，可制成细纱、超细纤维等，适用于不同的纺织品制作。
再者是染色性好。
聚酯纤维吸湿性低，易着色，染色均匀，色牢度高。
此外，聚酯纤维还具有抗皱性好、耐腐蚀、耐日晒等特点。
最后，聚酯纤维的应用领域广泛。
在纺织领域，聚酯纤维可用于制作衣服、床上用品、窗帘、毛巾等，具有耐用、易护理的特点；在工业领域，聚酯纤维可用于制作工业绳索、帆布、过滤材料等，具有耐磨、耐高温的性能；在建筑领域，聚酯纤维可用于加强混凝土、制作隔热隔音材料等，具有耐腐蚀、耐候性好的优势。
总的来说，聚酯纤维是一种重要的合成纤维材料，具有优良的性能和广泛的应用领域。
随着技术的发展和应用需求的不断增长，聚酯纤维在各个领域的应用前景将更加广阔。
1。
(纤维化学与物理)第二章 聚酯纤维(涤纶)的生产、结构和性能
位于近(+)端的带正电荷，近(－)端的带负电荷
静电序列受材料生产条件和环境影响
4.静电的危害
生产过程中的障碍
折叠困难、电击、火灾…
使用过程中的问题
沾污、电击、刺痒感…
5.克服静电的方法
两种纤维混纺 生产抗静电纤维 进行抗静电整理 …
五、化学性能
酯键：
O
O
COC 2 C H 2O HC
纤维变细、变轻 纤维表面出现刻蚀
变得凹凸不平
（二）碱对涤纶的作用
涤纶的耐碱性差!! 碱使聚酯发生降解反应
尽量避免碱性加工条件 使用碱时要特别小心
碱处理涤纶的“剥皮现象”
测得的分子量降低小 形态结构变化大
纤维变细、变轻 纤维表面出现刻蚀
变得凹凸不平
意义——碱减量处理 提高纤维细度 提高纤维吸湿性
商品丝
40~60
全结晶(理论)
完全结晶
取向度 差 较高 较高
密度（克/厘米2） 1.335~1.337 1.38 1.455~1.498
涤纶的结构比较紧密（无定形区也较紧密）
涤纶的结晶结构模型
模型理论：折叠链-樱状原纤模型 晶胞类型：
折叠链结晶（I型） 伸直链结晶（II型） 两种晶型并存，其含量由后处理条件决定
保持在物体上的电荷为静电荷——静电
静电产生条件
电荷转移
电荷泄漏
2.影响静电大小的因素
材料的导电性
电阻越大，静电越大
材料的吸湿性
吸湿性越大，静电越小
摩擦时的力
力越大，静电越大
3.静电序列
玻 璃
人 发
羊 毛
锦 纶
粘 胶
棉
蚕 丝
钢 铁
醋 酸
聚酯纤维结构式
聚酯纤维结构式
聚酯纤维是一种合成纤维，由聚酯树脂制成，具有优异的物理性能和
化学稳定性，被广泛应用于纺织、包装、建筑等领域。
聚酯纤维的化学结构是由聚酯单元组成的长链分子，其中聚酯单元是
由二元酸和二元醇经缩合反应而成的分子。
常见的聚酯单元包括对苯
二甲酸和乙二醇，苯醌酸和1,4-丁二醇等组合。
聚酯单元结构中，二元酸和二元醇分别通过羟基基团和羧基基团相连，形成一个反复出现的酯键单元，同时在两侧还有未反应的羧基和羟基。
这些未反应的官能团可以与其他聚酯单元反应，形成更长的聚酯链，
其分子量可达到数万甚至数十万。
聚酯纤维的物理性能受其分子量和聚合度影响，通常表现为高强度、
低伸长、耐腐蚀和耐热性能。
其中，高强度主要与聚酯链间的氢键相
互作用有关，而低伸长则是由于聚酯链的高分子量和互相交织所导致的。
总结起来，聚酯纤维的结构式可以简单地表示为(-CO-O-)n，其中n
表示聚酯单元的重复次数。
聚酯纤维的结构使其具有优异的物理性能
和化学稳定性，被广泛应用于各个领域。
涤纶的结构及性能
涤纶的结构及性能涤纶是聚脂纤维的俗称,其密度为1.38g/cm3,相对分子质量为15000-30000。
涤纶分子结构式为：其中对苯二甲酸乙二醇酯含量大于85%,结品度约为60%。
(1)涤纶的形态结构涤纶的纵向状态是光滑的圆柱形,横截面则是圆形实体。
涤纶有皮层和芯层两个部分,但并不明显。
涤纶的结晶度约为60%,皮层很紧密,不易染色,但染料一旦进入皮层就不易剥落。
因此,涤纶采用分散染料染色后的水洗牢度和摩擦牢度均较好。
(2)机械性能和形状稳定性涤纶大分子属线型分子链,分子侧面没有连接大的基团和支链,因此涤纶分子间紧密结合在一起而形成结晶,使纤维具有较好的机械性能和形状稳定性。
涤纶的机械性能包括弹性、强度、耐磨性等,涤纶的弹性比大部分的合成纤维高,而与羊毛接近,涤纶的耐冲击强度比锦纶高4倍,比粘胶高20倍,涤纶的耐磨性能仅次于锦纶。
(3)吸湿性和染色性能在涤纶中虽然和棉一样也具有非结晶区,但缺少吸湿基团,在标准状态下吸湿率仅有0.4%,由于涤纶的吸湿率低,在水中溶胀度小,干、湿态下强度和断裂延伸度基本相同,导电性差,容易产生静电和玷污现象,另一方面涤纶分子中缺乏像纤维素纤维和蛋白质纤维那能与染料结合的活性基团,分子排列紧密,这些都导致涤纶染色困难。
(4)涤纶的热性能和化学性能涤伦的软化点为230~240℃,熔点为258~263℃,在涤纶分子中只有酯键具有一定的化学反应能力,而苯环和亚甲基都非常稳定,涤纶对酸、氧化剂、还原剂都比较稳定,涤纶经氢氧化钠适当处理后,可以使纤维表面暴露出羧基,表面产生凹坑,同时降低纤维的细度,获得表面多孔性及易去污性,并产生柔软的手感,这种处理称为碱减量整理。
除氢氧化钠以外,氨、碳酸钠和硅酸钠也能使涤伦损伤,氨对涤纶的酯键在常温条件下易产生作用,这种现象叫氨解。
第一章聚酯纤维_2023年学习资料
第一节聚酯纤维原料-二分子量及其分布-纤维用PET树脂的分子量通常为15000~22000。PET的分-子 直接影响其纺丝性能及纤维物理性能。分子量低，则熔体-粘度下降，纺丝易断头，纤维也经不起较高倍数的拉伸，成品 性能下降。-分子量分布也对PET纺丝加工性能及成品纤维结构、性能有-较大影响。分子量低的组分含量较高的PE ,纺丝易产生断头、-毛丝和疵点，且经不起拉伸。分子量分布窄的纤维，其表面均-一，无明显裂纹。-4:35
第一节聚酯纤维原料-280-Nfcm时-240-200-t11.0-13.8-172-270'℃-120心.8-4.146.9-9.65-350℃-o-N/cm-0200-4006008001012001400 600102000-切变逑举产马-图13不同温度下PET擦体粘度与切变速率的依赖关系-[p7=0.65d2 s-。··--·一恒定切应为线一▲一▲一▲一牛顿粘度极袍-4:35
第一章聚酯纤维-1.背景-1941年Whinfield和Dickson用对苯二甲酸二甲酯DMT-和乙二醇E 合成聚对苯二甲酸乙二酯PET,这种聚合-物可通过熔体纺丝制得性能优良的纤维。1953年美国首先建厂-生产聚 纤维。-近年研制开发出了多种具有不同特性的实用性聚酯纤维。如-具有高伸缩弹性的聚对苯二甲酸丁二酯PBT纤维 聚对苯-二甲酸丙二酯（PTT纤维、具有超高强度、高模量的全芳香-族聚酯纤维等。-4:35
第一节聚酯纤维原料-由于分子链上的碳-碳键内旋转，故分子存在两种空间构想。-无定型PET为顺式：-CH:H2-结晶PET为反式：-CH.-CH.-无定型PET为无色透明固体，密度为1.335g/cm3。完全结的聚合物为乳白色固体，密度为1.455g/cm3。而PET纤维-为部分结晶，其密度为1.38~1.40g/ m3。同时，PET分子链-中的酯键在高温和水存在下或强碱介质中容易发生水解，聚合-度下降，为此，PT纺丝时 须严格控制水份含量。-4:35
聚酯纤维概述
聚酯纤维概述一、聚酯纤维工业发展聚酯纤维(polyester fibre)是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。
主要品种是聚对苯二甲酸乙二酯纤维，中国商品名为涤纶。
1941年，英国科学工作者在Carotherse工作启发下，选用具有对称结构的对苯二二甲酸和乙二醉缩聚，制成聚对苯二甲酸乙二酯，成功地在实验室中用熔体纺丝法制成了有应用价值的聚酯纤维，当时命名为特丽纶。
英国化学工业公司1949年开始进行小规模工业生产。
聚酯纤维是合成纤维的第一大品种，大约占合成纤维的70%。
世界聚酯纤维产量一表二、聚酯纤维分类和性能1.PET纤维（涤纶）：涤纶占世界合成纤维产量的60%以上.性能特点：玻璃化温度67-81℃（1）．强度高。
短纤维强度为2.6～5.7cN/dtex，高强力纤维为5.6～ 8.0cN/dtex。
由于吸湿性较低，它的湿态强度与干态强度基本相同。
耐冲击强度比锦纶高4倍，比粘胶纤维高20倍。
涤纶织物结实耐用。
（2）．弹性好。
弹性接近羊毛，当伸长5%～6%时，几乎可以完全恢复。
耐皱性超过其他纤维，即织物不折皱，尺寸稳定性好。
弹性模数为22～141cN/dtex，比锦纶高2～3倍。
.涤纶织物具有较高的强度与弹性恢复能力，因此，其坚牢耐用、抗皱免烫。
（3）涤纶的熔点比较高，而比热容和导热率都较小，因而涤纶纤维的耐热性和绝热性要高些。
是合成纤维中最好的。
（4）．耐磨性好。
耐磨性仅次耐磨性最好的锦纶，比其他天然纤维和合成纤维都好。
（5）．耐光性好。
耐光性仅次于腈纶。
涤纶织物的耐光性较好，除比腈纶差外，其耐晒能力胜过天然纤维织物。
（6）．耐腐蚀。
可耐漂白剂、氧化剂、烃类、酮类、石油产品及无机酸。
耐稀碱，不怕霉，但热碱可使其分解。
（7）．染色性较差，但色牢度好，不易褪色。
涤纶分子链上因无特定的染色基团，而且极性较小，所以染色较为困难，易染性较差，染料分子不易进入纤维。
(8). 吸湿性很小，即使相对湿度在100%，吸湿率也仅为0．6％。
3.聚酯纤维.doc解析
二、涤纶纤维的形态结构
用熔纺法制得的涤纶纤维，在光学显微镜中观 察发现它具有圆形的截面和光滑、均匀而无条痕 的纵向，见图。
涤纶的超分子结构
涤纶的超分子结构与纤维生产过程 中的拉伸和热处理有关。涤纶喷丝 成型后的初生纤维是无定形的，取 向度很差，需要进一步牵伸取向后 方能纺织加工。经过拉伸和热定型 处理后的纤维，结晶度约为60%，并 有较高的取向度。 涤纶的超分子结构称为“折叠链 — 缨状微原纤”
对苯二甲酸乙二酯（BHET）
直接酯化法：生产流程短，投资少，原料消耗低， 反应时间短，生产效率高，自20世纪80年代起已 成为聚酯的主要工艺和首选技术路线。
（3）直接加成法 （EO法）－－直接法
HOOC－
－COOH＋
2 CH2－CH2 O
对苯二甲酸（TPA）
环氧乙烷（EO）
HOCH2CH2COOC－
易回复。
另一方面，从涤纶的微结构来看，存在无定形区、结晶区和 取向度高的部位，分子间有比较牢固的联结点，分子间作用 力较大，受外力时不易产生形变。涤纶在一定外力作用下产 生的形变是可复形变，但在高度拉伸时，回复性能显著变差。
具有“洗可穿”性能
（3）耐磨性
涤纶的耐磨性仅次于锦纶而超过其他纤维。
结晶时，即转变为反式构象
相对分子质量及其分布
高聚物相对分子质量的大小直接影响其加工性能和纤维质量。 PET 的耐热、 光、 化学稳定等性质及纤维的强度均与相对 分子质量有关，如 PET 相对分子质量小于 1×104 时，就 不 能正常加工为高强力纤维。 工业控制通常采用相对粘度和特性粘数作为衡量相对分子质 量大小的尺度。 民用成纤 PET 切片的相对粘度ηr 至少为 1.30～1.36，相 当于 [η]＝0.55～ 0.65dL／g（分升每克）， 或相当于
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7.9
7.9
96.8
44.0
5
8
PEN纤维的性能 PEN纤维的耐化学腐蚀性、抗紫外线辐射、热稳定性和水解稳定性均优
于PET。 PEN的玻璃化温度高达110oC左右,其纤维可以耐200oC左右的温度。
目前纤维级的PEN树脂已由美国Shell公司研制成功并投放市场，其商品名 称为Vituf。美国Amoco公司的PEN纤维也已投放市场。
• 第四节 聚酯纤维的结构性能及改性
重点内容：聚酯纤维的各种改性方法和目的。
1.4.1 聚酯纤维的结构和性能
聚酯纤维的结构 – 分子链结构 – 聚集态结构 结晶结构 取向结构
聚酯纤维的性质 – 聚酯纤维的化学性质 – 聚酯纤维的物理性质
聚酯的分子结构PET
聚酯是指分子链中含有酯基的聚合物的总称 聚酯分子的重复单元结构中由三部分组成，即酯基、
62.0 252.0
1
0.682
61.5 248.5
5
0.677
58.8 237.3
8
0.750
57.0 232.0
10
0.656
55.4 226.5
15
0.712
54.7 217.5
随着间位苯环含量的增加，共聚酯的Tg和Tm下降，而冷结晶温度则上升。当 IPA的含量大于 9 mol % 时，共聚酯已无冷结晶峰存在。美国于1959年实现了 PET—IPA共聚酯工业化生产，该共聚酯的商品名为Vycron，主要用于制备易 染纤维。由于PET—IPA结晶速率慢，我国则更多用其制备高收缩纤维。应该 指出的是这种共聚酯广泛用于瓶用聚酯，IPA的添加量为2%～4％
改变聚酯的刚性结构单元
一、间苯二甲酸代替对苯二甲酸 在PET的直接酯化聚合过程中，用对称性较差的间苯二甲 酸（IPA）取代部分的对苯二甲酸（TPA）
化学改性
IPA/(IPA+TPA) mol %
0 1 3 5 7 9 12
[η]/(dL•g)-1
0.62 0.61 0.60 0.60 0.63 0.60 0.62
化学改性
PET/PEG共聚物的聚合过程 PET-PEG嵌段共聚物是以对苯二甲酸二甲酯
(DMT)、EG、PEG为原料,进行共聚而制得的。 首先按1∶1.8的摩尔配比将DMT和EG加入到聚
合反应釜中，在酯交换催化剂Mn(OAc)2的存在下,在 230～240℃范围进行酯交换反应
当酯交换率达98%后,加入PEG、第二催化剂及 其他添加剂,搅拌均匀后进行缩聚反应,反应过程中边搅 拌边升温,至240℃后开始缓抽真空,约1h后达到高真 空
在聚酯聚合时加入尼龙66盐-无规聚酯酰胺 加入尼龙66齐聚物-嵌段聚酯酰胺
尼龙66盐
尼龙66齐聚物
添加量 / （mol 0
3
6
9
3
6
9
）%, 相对于
BHET
Tg / oC Tc / Tm /
96.1 88.7 87 84.7 91.9 87.2 88.1 139 141 141 142 139 140 140 256 246 238 228 249 243 241
化学改性
二、同时用间位和邻位对苯二甲酸代替对苯二甲酸
•这种改性方法的效果与用DMI替代DMT的效果类似，即随 着间位和邻位苯环含量的增加，共聚酯的Tg和Tm下降，而 冷结晶温度则上升。原苏联学者是将DMT残渣混合物进行 分离回收提纯，并通过催化氧化的方法将其中的对醛基苯 甲酸甲酯氧化，最终得到含DMT 68%，DMI 23%，DMO 9%（邻苯二甲酸二甲酯）的苯二甲酸混合物。该技术已于 1980左右工业化。
改性方法 – 化学方法 共聚、纤维表面改性处理 – 物理方法 共混 改进纺丝加工技术，变更纤维加工条件 改变纤维形态以及通过后纺与其他纤维混纺、交织等
化学改性
化学改性是通过化学的方法改变聚酯分子链上某些结构或组 成，达到改变聚酯纤维性能的目的 。 – 改变聚酯的刚性结构单元 – 改变聚酯的柔性组分
物理改性
一、聚酯与聚酰胺的共混纺丝 聚酯与聚酰胺共混纺丝一直被作为改进聚酯纤维的
重要手段而加以研究。 将PET与尼龙6共混物进行纺丝,然后用甲酸将聚酰
胺组分溶解，得到聚酯原纤，这也是目前制备聚酯超 细纤维的方法之一。（所谓的海岛丝）
聚酯与聚酰胺为热力学不相容体系，共混物熔体 对应两个熔点，可纺性一般变差。
苯环和亚甲基链，大分子的两端各有一个羟基。 例如：
聚酯的构象
PET的旁式构象（能量高）
PET的反式构象 （能量低）
构象的转变
聚酯的分子链可转动发生重排，大约在100 oC时开始 结晶。在结晶过程中旁式构象逐步转化为反式构象。
PBT的分子结构
PBT中亚甲基链节不是完全伸直的。 PBT重复单元结构中含有四个柔性的亚甲基链节，其
卷绕速 度（ m/min）
4750
5000
5500
6000
晶胞底面高×104(μm)
a 4.504 4.495 4.485 4.480
b
C
5.90 10.7 2
5.88 10.7 2
5.88 10.7 1
5.88 10.7 1
表观晶核侧面高×103(μm)
Λ010
Λ100
ΛT05
2.4
2.9
5.4
结晶浓度
物理改性
二、PET/PBT共混纺丝 PET、PBT为同系物 PBT可改进PET的染色性、手感及弹性回复率 它们并不是从热力学相容的体系，两个熔点，不
（kg/m3 ）
估算的结 晶温度 （
oC）
1488186源自2.93.45.7
1495
198
4.1
4.1
7.6
1499
212
5.1
4.9
8.4
1501
218
PET纤维性能与结构的关系
1.4.2 聚酯纤维的改性
改性的原因 – 染色性、吸湿性差 – 易起球、静电大、易沾污等 – 不同应用领域的要求差异
化学改性
改性后纤维的性能 PET大分子中引入PBT柔性链段后共聚酯整体的
趋势是刚性下降,取向度降低,强度也相应下降。
PBT 含 量/%
15 20 25
试样线密 度/dtex
1153.0 2150.1 3133.2
强度
/cN·dtex-1
3.576 3.396 3.280
延伸 度,%
30.04 37.42 31.92
化学改性
PCT的性能
由于环己烷环的存在，使得PCT有顺式和反式两种异构体
。
虽然顺式和反式异构体均为三斜晶系，但其相应的晶胞参
数、晶区密度和结晶熔融温度以及玻璃化温度却有较大的区别
构P。C象T
晶胞参数
晶区
熔融
玻璃
密度
温度
化温
a
b
c
α
β
γ /(o)
/kg·m-
/oC
度/oC
/nm /nm /nm
/(o)
化学改性
三、与含磺酸基的苯二甲酸共聚 含磺酸基的苯二甲酸是指苯环上的一个氢被磺酸基取代
，形成邻位、间位或对位的含磺酸基的苯二甲酸 常用于聚酯改性的有对苯二甲酸二甲酯磺酸钠（STPM）和 间苯二甲酸二甲酯磺酸钠（SIPM）
由于添加的第三单体含有可离子化的磺酸钠基团，可以 极大地改善聚酯的阳离子可染性。
/(o)
2
反式
0.63 0.66 1.40
89.3 47.
114.3
1265
320
87
7
3
0
5
11
6
顺式
0.60 0.60 1.37
89.9 53.
112.4 1303
260
68
2
1
0
4
03
9
化学改性
五、聚酯酰胺（PEA） 从分子结构设计的角度综合聚酯和聚酰胺的优点 实验室经过很多尝试，没有工业化品种
化学改性
经含磺酸钠苯二甲酸改性后的聚酯（CDP、ECDP）其 物理性质也会产生一定的变化。
第三组分的加入破坏了PET的规整性，而对位结构的 STPM对PET结构规整性的影响较间位结构的SIPM要小。
添加组分 添加量（ mol %）
Tg / oC
Tc / oC
Tm / oC
PET
0
SIPM
1
2
3
4
STPM
聚酯纤维的结构和性能_图文.ppt
课程介绍
第一章 聚酯纤维生产工艺
• 第一节 概论
重点内容：聚酯纤维的发展简史与产品分类。
• 第二节 聚酯原料生产工艺及技术
重点内容：聚酯原料的生产技术与工艺。
课程介绍
第一章 聚酯纤维生产工艺
• 第三节 聚酯纤维的生产技术及工艺
重点内容：聚酯纤维的的生产技术与工艺。
反应温度维持在275℃左右,约2.5～3h后即可 得到PET-PEG嵌段共聚酯。
化学改性 PEG改性后的聚酯性质
PEG,mol % [η]/dL·g-1
75
-
45
0.896
25
0.720
15
0.694
Tm/℃
78 219 252 252
化学改性
二、与长链脂肪族二元醇共聚 改进PET的染色性及回弹性 在PET聚合时添加丁二醇可以制备无规或嵌段的PETPBT共聚物
2
77
137
256
75
157
250
72
167
243
71
167
243
71
187
242
73
155