第一章 聚酯纤维

PET为线性大分子，分子链的两端各有一个羟基，中间每个单 元链节都由苯环通过酯基与乙基相连，没有大的支链。因此分 子线性较好，易于沿着纤维拉伸方向取向而平行排列。
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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： 结晶PET为反式：
无定型PET为无色透明固体，密度为1.335g/cm3。完全结 晶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1.38～1.40 g/cm3。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，PET纺丝时必须严格控制水份含量。
1. 缩聚反应平衡 BHET的缩聚反应是可逆平衡的逐步反应， 按下述步骤进行： BHET+BHET 二聚体＋EG
BHET＋二聚体 BHET＋三聚体 三聚体＋EG 四聚体＋EG
依次，反应继续进行。除了BHET分子的羟乙基和聚合体分 子的羟乙基的反应外，羟乙酯基还可以相互进行缩聚反应，通 式如下：
在通常情况下，随缩聚反应的进行和EG的不断脱除，聚合 度控制在100左右，个别情况可达150～180。
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第一节 聚酯纤维原料
一、聚对苯二甲酸乙二酯的制备
PET工业上是以对苯二甲酸双羟乙二酯（BHET）为原料， 经缩聚反应脱除乙二醇（EG）来实现。缩聚反应如下：
所以PET的制备首先需得到BHET，目前生产BHET的方法有 酯交换法和直接酯化法。
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第一节 聚酯纤维原料
（一）BHET的制备
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第二节 聚酯切片的干燥
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第二节 聚酯切片的干燥
3. 切片干燥过程中的结晶
聚酯在170-190℃时结晶速率 最高，超过190℃，结晶速率反 而随温度升高而下降。这是由于 高温下晶核生成太少的缘故。因 此，在170℃以下短时间干燥， 由于切片表面温度高于内部温度， 切片表面的结晶度高于内部；在 190℃以上短时间干燥，则内部 结晶度大于表面结晶度。
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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 子量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PET，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。
1.酯交换法 此法是将对苯二甲酸（TPA）与甲醇反应生成粗对 苯二甲酸二甲酯（DMT），经精制提纯后，再与EG进行酯交 换反应，得到纯度较高的BHET。在催化剂存在下，EG与DMT 进行酯交换，生成BHET。被取代的甲氧基与EG的氢结合，生 产甲醇，其反应式如下：
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第一节 聚酯纤维原料
（二）聚对苯二甲酸乙二酯的生产
切片中水分的不良影响：①在纺丝温度下，水的存在使PET 大分子的酯键水解，聚合度下降，纺丝困难，成品丝质量降低； ②少量水分气化，往往造成纺丝断头，使生产难以正常进行。 2. 提高切片含水的均匀性
3. 提高结晶度及软化点 干燥初期，切片受热结晶，结晶度提 高至25％～30％，软化点提高至210℃以上，且熔程狭窄，熔 体质量均匀。
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第二节 聚酯切片的干燥
二、切片干燥机理
1. 切片中的水分 PET大分子缺少亲水性基团，吸湿能力差，其 水分分为两部分：一是粘附在切片表面的非结合水，另一是与 PET大分子上的羰基及少量的端羟基等以氢键结合的结合水。 2. 切片的干燥曲线
由曲线可以看出，切片的含水率均随干燥时间延长而逐步降 低。在干燥前期为恒速干燥阶段。这时除去的主要是切片中的 非结合水。干燥后期为降速干燥阶段，主要去除结合水。
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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（EG）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 生产聚酯纤维。
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）纤维和聚对苯 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。
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第一节 聚酯纤维原料
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第一节 聚酯纤维原料
三、聚酯切片的质量指标
PET切片的质量对纺丝、拉伸工艺和纤维质量有重大影响。 PET切片和纤维主要质量指标按照国标GB/T4189－93。
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第二节 聚酯切片的干燥
一、切片干燥的目的
1．除去水分 湿切片中含水率为0.4％～0.5％，干燥后下降至 0.01％（常规纺）或0.003％～0.005％（高速纺）。
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第一节 聚酯纤维原料
（三）流变性质
1.熔点
纯PET的熔点为267℃，工业生产的PET熔点略低，一般在 255～264℃之间，这主要是由于酯化或缩聚反应过程中副反应 生成的DEG，致使PET分子中含有醚键，破坏分子结构的规整 性，降低了分子间作用力。 2.熔体粘度
熔体粘度是熔体流变性能的表征，与纺丝成型密切相关。其 一般ห้องสมุดไป่ตู้切变速度有关。一定特性粘度的PET在不同温度下，熔 体粘度与切变速率的关系如图1－3。
第一章聚酯纤维
1.背景
聚酯纤维是大分子链中各链结通过酯基相连的成纤高聚物纺 制而成的纤维（PET）。我国将含聚对苯二甲酸乙二酯组分大 于85％的合成纤维称为聚酯纤维，商品名为涤纶。 早在1894年Vorlander用丁二酰氯和乙二醇制得低分子量的 聚酯；1898年Einkorn合成聚碳酸酯；早年合成的聚酯大都为 脂肪族化合物，其分子量及熔点都较低，且易溶于水，故不能 具有纺织纤维的实用价值。
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第一节 聚酯纤维原料
2. 缩聚反应副反应
缩聚反应的同时会存在副反应，主要有：
大分子链端基裂解生成乙醛； 生成环状低聚物； 大分子中的酯键裂解； EG间分子缩合生成乙二醇醚。
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第一节 聚酯纤维原料
二、聚对苯二甲酸乙二酯的结构和性质
（一）分子结构
聚对苯二甲酸乙二酯（PET）的化学结构如下：