3.3.缩聚生产工艺(涤纶)详解
涤纶生产工艺
涤纶生产工艺涤纶是一种合成纤维，由聚酯原料制成。
涤纶生产工艺主要包括聚合、纺丝、牵伸和后处理四个步骤。
首先是聚合步骤。
涤纶的聚合是指将聚酯原料与催化剂混合，在高温高压下进行缩聚反应。
首先将聚酯原料加入反应器中，加入催化剂后，反应器加热至160-220℃，同时使反应器内部保持一定的压力，从而促进原料之间的缩聚反应。
聚合反应通常持续4-8小时，直至获得理想的聚酯物。
接下来是纺丝步骤。
纺丝是指将聚酯物溶解在溶剂中，然后通过旋转孔板或喷丝孔将其拉伸成细丝状。
首先将聚酯物加入纺丝锅中，加热至其熔融点，并加入稳定剂、着色剂等辅助剂，使其溶解、混合均匀。
然后通过锥形溜槽将溶液送至旋转孔板或喷丝孔，使其受到高速旋转的离心力作用，并通过冷却气流将其快速拉伸成细丝。
拉伸过程中，还会添加拉伸剂，使细丝的结晶度增加，从而提高其强度。
然后是牵伸步骤。
牵伸是指将纺丝得到的长丝进行机械拉伸，使其纤维结构排列更加均匀，并增加其强度、弹性和耐磨性。
首先将纺丝得到的长丝穿过一系列牵伸辊，辊与辊之间的距离逐渐缩小，通过牵引作用使长丝拉伸至一定长度。
牵伸过程中，还会根据需要进行加热或冷却处理，以控制长丝的温度，保证其物理性能得到最佳调整。
最后是后处理步骤。
后处理是指对拉伸后的长丝进行各种处理，以改善其外观和性能。
首先是交织，即将拉伸后的长丝交织成带状，并通过热定型进行处理，使其保持交织状态。
然后是牵引，将交织后的长丝通过牵引机进行拉伸处理，使其纤维排列更加均匀。
最后是干燥、切断和包装，将处理完的纤维进行干燥、切断成所需长度，并进行包装，以方便运输和使用。
这就是涤纶生产的基本工艺流程。
涤纶的生产工艺不仅能够生产纤维，还可以生产其他涤纶制品，如涤纶纱线、涤纶织物等。
涤纶以其良好的强力、耐磨、不易褪色等优点，被广泛应用于纺织、汽车制造、建筑材料等领域，给人们的生活和工作带来了很多方便和舒适。
3.3.缩聚生产工艺(涤纶)详解
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b. 聚醚化反应：二元醇与二元醇反应 n HO-R-OH + n HO-R’-OH
H-(OR-OR’)n-OH + (2n-1) H2O
c. 聚酰胺反应：二元胺与二元羧酸、二元酯、二元酰氯等反应 n H2N-R-NH2 + n ClOC-R’-COCl H-(HNRNH-OCR’CO)n-Cl + (2n-1) HCl d. 聚硅氧烷化反应：硅醇之间聚合 n HO-SiR1R2-OH + n HO-SiR1’R2’-OH H-(OSiR1’R2’-OSiR1R2)n-OH + (2n-1) H2O
+
与缩聚反应不同，逐步加成聚合反应没有小分子副产物生成。
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逐步聚合反应分类
线型逐步聚合
聚合产物 结构不同 非线型逐步聚合 (1) 线型逐步聚合反应
热力学
平衡线型逐步聚合
不平衡线型逐步聚合
参与反应的单体只含两个功能基（即双功能基单体），聚合 产物分子链只会向两个方向增长，生成线形高分子。
8
双功能基单体类型：
聚合产物分子链形态不是线形的，而是支化或交联型的。 聚合体系中必须含有带两个以上功能基的单体。
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聚合度、反应程度
反应程度P定义为反应时间t时已反应的A或B功能基的分数，即 P = 已反应的A(或B)功能基数/起始的A（或B）功能基数
数均聚合度 Xn=
起始单体的A-A和B-B分子总数 生成聚合物的分子总数
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例：合成涤纶（PET)的传统方法
A
catalyst x H3CO C O C OCH3 + 2 x HOCH2CH2OH O 150-200 0C
B
n HOH2CH2CO ( C O
缩聚生产工艺
n HOCH2CH2COOC－ Nhomakorabea－COOCH2CH2OH
O O C OCH2CH2OH
H
OCH2CH2OC
n 把异缩聚变成均缩聚，保证等当量配比。 优点： ①能保证质量（把异缩聚变成均缩聚，便可不考虑 原料配比对分子量的影响） ②工艺路线成熟 缺点： ①工艺路线复杂（制备DMT，消耗甲醇，流程 长，成本不易降低） ②成本高（副产甲醇，需增加回收设备）
1.原料配比对分子量的影响
对苯二甲酸 乙二醇 a-A-a b-B-b A—主体 a---官能团
naAa nbBb a[ AB]n b
DP：表示以重复单元表示的数均聚合度
Xn：表示以结构单元表示的数均聚合度 Xn = 2 DP
设令Na、Nb分别为官能团a、b的起始数，官能团a的反应程度为P， b分子过量即Nb>Na
主要原料
（1）．对苯二甲酸（TPA） 对苯二甲酸是芳香族二元羧酸的一种，它在常温下，外观为白色 晶体，无毒，易燃。稍溶于热乙醇，微溶于水，不溶于氯仿、乙醚 、醋酸，能溶于碱。对苯二甲酸由对二甲苯、苯酐或甲苯制得，主 要用于制造聚酯纤维和塑料。
（2）．对苯二甲酸二甲酯（DMT）
对苯二甲酸二甲酯是芳香族二元酯的一种，在常温下，外观为白色结晶 粉末，无毒、易燃，其蒸气或粉尘与空气混合至一定比例，遇热能发生爆 炸。对苯二甲酸二甲酯由对苯二甲酸与甲醇酯化，然后经重结晶或真空蒸 馏制得。
3. 界面缩聚(interfacial polycondensation)
单体分别溶解于两不互溶的溶剂中，反应在两相界面上进行的 缩聚。工业上聚碳酸酯的合成采用界面缩聚。
特点
属于非均相体系，为不可逆聚合，要求单体活性 高；
• 反应温度低、反应速率快； • 溶剂的用量较多，处理和回收困难； • 产物分子量高，原料配比不要求完全等摩尔； • 大部分反应在有机溶剂一侧进行，要求所选的溶 剂可使聚合物沉淀析出。
缩聚生产工艺
3. 界面缩聚(interfacial polycondensation)
单体分别溶解于两不互溶的溶剂中，反应在两相界面上进行的 缩聚。工业上聚碳酸酯的合成采用界面缩聚。
特点
属于非均相体系，为不可逆聚合，要求单体活性 高； • 反应温度低、反应速率快； • 溶剂的用量较多，处理和回收困难； • 产物分子量高，原料配比不要求完全等摩尔； • 大部分反应在有机溶剂一侧进行，要求所选的溶 剂可使聚合物沉淀析出。
（1）．对苯二甲酸（TPA） 对苯二甲酸是芳香族二元羧酸的一种，它在常温下，外观为白色
晶体，无毒，易燃。稍溶于热乙醇，微溶于水，不溶于氯仿、乙醚 、醋酸，能溶于碱。对苯二甲酸由对二甲苯、苯酐或甲苯制得，主 要用于制造聚酯纤维和塑料。
（2）．对苯二甲酸二甲酯（DMT）
对苯二甲酸二甲酯是芳香族二元酯的一种，在常温下，外观为白色结晶 粉末，无毒、易燃，其蒸气或粉尘与空气混合至一定比例，遇热能发生爆 炸。对苯二甲酸二甲酯由对苯二甲酸与甲醇酯化，然后经重结晶或真空蒸 馏制得。
利用了热力学因素。
所以，温度的影响具有双重性，既影响动力学因素，
又影响热力学因素。
6.氧的影响
缩聚温度高（200 ～ 300⁰C），涤纶生产在220 ～ 280 ⁰C 下进行。因而对氧的影响应有足够的重视。
在高温下氧的存在会导致氧化降解与交联并有发色基团产生。 随着氧化程度加深，颜色先转黄，后为褐色，最终甚至黑色。同 时伴随制品发脆，性能明显变坏。在生产中为防止氧的作用，通 常采取一定的措施：
ｑ（克分子％） ０ (2) ０．１
１ １．５
Ｐ＝１００％
２２６１１３ ２２７１３ １５１８０
Ｐ＝９９．５(4)％增加100%Ｐ＝９９％
涤纶生产的原理与方法
涤纶生产的原理与方法
涤纶是一种合成纤维，其生产原理和方法主要包括以下几个步骤：
1. 原料准备：涤纶的主要原料是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），PET首先通过聚合反应生成聚酯原料。
2. 聚合：将聚酯原料加入聚合釜中，在高温下通过聚合反应形成长链聚酯，并形成预聚合体。
3. 还原：将预聚合体进行还原处理，将酯键进行断裂，得到低分子量的二元醇和二元酸。
4. 缩聚：将二元醇和二元酸进行缩聚反应，形成交链的高分子聚酯。
5. 熔融纺丝：将高分子聚酯加热到熔点，并通过纺丝机将熔融的聚酯从喷孔中拉伸出来，形成连续的纤维。
6. 固化：将纤维经过冷却，使其迅速固化成为固体纤维。
7. 可选的后处理：根据需求，可以对涤纶纤维进行后处理，如热定型、拉伸、染色等。
以上就是涤纶生产的主要原理和方法。
涤纶是一种比较广泛使用的合成纤维，在纺织工业中应用广泛，具有耐磨、抗皱、易清洗等特点。
涤纶纤维的生产过程
涤纶纤维的生产过程涤纶纤维是一种合成纤维，也被称为聚酯纤维。
它是由聚酯单体经过聚合反应制成的线状聚合物。
涤纶纤维具有高强度、耐磨损、抗细菌、易干燥等特点，广泛应用于制衣、纺织品、工业材料等领域。
下面我们将详细介绍涤纶纤维的生产过程。
1.聚合反应：涤纶纤维的生产开始于聚合反应。
聚酯单体（对苯二甲酸和乙二醇）在加热的条件下经过酯交换反应，生成聚酯线状聚合物。
这个过程中，通过不同的催化剂和反应条件可以调整聚合物的分子量。
2.锥形破粒：聚酯线状聚合物经过冷却器降温至固化点以下，形成固体颗粒，这也被称为原粒。
然后，原粒通过破粒机被破碎成为较小的颗粒，这些颗粒被称为锥形破粒。
锥形破粒的尺寸通常在1-2毫米之间。
3.熔融纺丝：锥形破粒进入螺杆挤出机，通过加热和螺杆的旋转被熔化成为涤纶熔体。
熔化后的涤纶熔体通过过滤来除去杂质，然后经过多个旋转轴的作用被拉伸和延伸成为纤维状物质。
4.冷却和固化：熔融纺丝后的涤纶纤维通过冷却器降温，使其形成固态纤维。
在冷却的同时，纤维通过气流和牵引力的作用被拉伸和延伸。
拉伸和延伸过程可以调整纤维的最终性能，如强度和弹性。
5.卷绕和切割：冷却和固化的涤纶纤维通过卷绕机结成纤维纱，并在卷绕时进行整理。
根据市场需求，纺织企业可以选择将纱线卷绕成小卷或大卷。
随后，纱线经过切割机被切割成为所需长度的纤维。
6.纺纱：在涤纶纤维生产过程中，纺纱可被看作是一个附加步骤。
在纺纱过程中，涤纶纤维被加工成纱线，并通过打结、捻合和细长至所需的纱线形式。
总结起来，涤纶纤维的生产过程包括聚合反应、锥形破粒、熔融纺丝、冷却和固化、卷绕和切割以及纺纱等步骤。
这些步骤在涤纶纤维的制造商中可能会有所不同，主要取决于产品的规格和质量要求。
涤纶生产工艺流程
4/8/2014
• 2、热媒的汽相和液相技术 • 采用汽相热媒加热的方法一般是通过蒸汽自然循环 将热量传递给被加热的对象。在汽相系统中，热量是蒸汽 变到冷凝液所释放的潜热，温度等于热媒蒸汽的饱和温度。 为了保证纺丝箱体中各熔体配管以及纺丝组件中熔体温度 均一，以达到消除各个纺丝位间原丝质量差异，因此纺丝 箱体采用汽相热媒加热保温。 • 液相热媒是利用热媒温度降低过程中所释放的显热 进行加热，对于熔体输送系统来说，只要保证熔体输送管 道上各点在时间上没有差异，不需消除空间上的差异，即 保证熔体输送管道上各点的熔体温度、压力、粘度等工艺 参数恒定不随时间变化，不需要保证各个空间点上的熔体 参数都一致，因此熔体输送系统的管道采用液相热媒技术 进行加热保温。
4/8/2014
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二、热媒加热系统 热媒---传热介质的简称，它是将热源的热量传递给需要加热的对象的热载体，反之则叫做冷 媒。对传热介质的基本要求是热稳定性好，高温下不分解。 闪点：115℃ 着火点：138℃ 自燃点：540℃ 饱和蒸汽压：0.1MPa（1kgf/cm2） 腐蚀性：液相和汽相下，对普通的金属和合金没有腐蚀作用。 可燃性：热媒是可燃性物质，但它有比较高的闪点和着火点。热媒在空气中的爆炸极限相当 狭窄。 有时热媒汽体会泄漏到大气中，一般泄漏的汽体会很快冷却到低于着火点以下的温度， 一般不会引起燃烧。因热媒有刺激性气味，因此可及时发现泄漏，及时组织抢修。然而当泄漏的热 媒蒸汽在空气中的温度、在空气中的混合体积等全都集中在狭窄的爆炸极限范围内时，就会发生爆 炸。 从管线泄漏到保温材料中的热媒同样具有危险性，这种泄漏会引起保温材料燃烧。 热媒失火可用二氧化碳或干粉灭火器，对于较大的火灾用泡沫灭火器灭火。 毒性：联苯-联苯醚混合物属于低毒类，能引起慢性中毒，主要损害肝、肺、肾等人体器官。 液相热媒对皮肤和眼睛有轻微的刺激，长时间或重复接触会发生皮炎，应尽量防止对皮肤的伤害。 车间内热媒的允许浓度控制在7mg/cm3以内，以减少对人体的危害。 稳定性：联苯混合物的热稳定性好，在380℃下可长期使用，380-400℃可短期使用。
涤纶的工艺流程简述
涤纶纤维的生产
涤纶纤维的成产方法分为两种 • 直接纺丝法 • 切片纺丝法
直接纺丝法
直接纺丝法是指将缩聚釜生成的熔体PET直接 直接纺丝法 纺丝，再后加工成涤纶纤维产品。 优点：该法生产成本较低，易形成生产规模化， 优点 具有竞争能力，提高企业经济效益。 缺点：1、不宜经常改换产品品种； 缺点 2、纺丝和聚酯任何一个环节发生故障 时，都可能造成整条生产线停车。所以对直接 纺丝工艺生产管理严格，尽量避免故障停车。
涤纶的工艺流程简述
一、聚酯的生产 二、涤纶纤维的生产
聚酯的生• 环氧乙烷法 聚酯生产工艺路线虽然多种多样，但归根 到底是由酯化（或酯交换）和缩聚两个步 骤组成。
• 首先是对苯二甲酸 对苯二甲酸(PTA)或者对苯二甲酸甲酯 对苯二甲酸 对苯二甲酸甲酯 (DMT)与乙二醇 乙二醇(EG) 在催化剂存在下进行酯交换 乙二醇 反应，生成对苯二甲酸双羟乙酯 对苯二甲酸双羟乙酯(BHET) ，常用的 对苯二甲酸双羟乙酯 催化剂为锌、钴、锰的醋酸盐。 对苯二甲酸双羟乙酯(BHET) ，在 • 第二步为生成的对苯二甲酸双羟乙酯 对苯二甲酸双羟乙酯 前缩聚釜及后缩聚釜中进行缩聚反应，前缩聚釜 中的反应温度为270℃，后缩聚釜中反应温度为 270～280℃。缩聚反应在高真空及强烈搅拌下进 行，才能获得高分子量的聚酯。
涤纶的工艺流程简述
07应化（1）班 应化（ ） 应化 200707302132 王 璇
涤纶简介
• 涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我 国聚酯纤维的商品名称。它是以精对苯二 甲酸（PTA）或对苯二甲酸二甲酯（DMT） 和乙二醇（EG）为原料经酯化或酯交换和 缩聚反应而制得的成纤高聚物——聚对苯 聚对苯 二甲酸乙二醇酯（PET），经纺丝和后处 二甲酸乙二醇酯 理制成的纤维。
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(ii) 不平衡线型逐步聚合反应
聚合反应过程中生成的聚合物分子之间不会发生交换反 应，单体分子与聚合物分子之间不存在可逆平衡，即不 存在化学平衡。 不平衡逐步聚合反应概括起来有三种： （i) 热力学不平衡反应：聚合反应的基本化学反应本身为 不可逆反应；
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（ii) 聚合方法不平衡反应：即聚合反应本身是平衡反应， 但在实施聚合反应时，人为地使聚合产物从反应体系中迅 速析出或随时除去聚合反应伴生的小分子，使可逆反应失 去条件。 （iii) 准不平衡反应：平衡常数K≥104 (2) 非线型逐步聚合反应
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2 逐步聚合类型
逐步聚合反应具体反应种类很多，概括起来主要有两大类： 缩合聚合（Polycondensation) 和 逐步加成聚合(Polyaddition) (1) 缩聚反应
a. 聚酯反应：二元醇与二元羧酸、二元酯、二元酰氯等之间反应
n HO-R-OH + n HOOC-R’-COOH
H-(ORO-OCR’CO)n-OH + (2n-1) H2O
n HO-R-COOH
H-(ORCO)n-OH + (n-1) H2O
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(i) 平衡线型逐步聚合反应
指聚合过程中生成的聚合物分子可被反应中伴生的小分 子降解，单体分子与聚合物分子之间存在可逆平衡的逐 步聚合反应。 如聚酯化反应：
n HOOC R COOH + n HO R' OH 聚合 水解 HO ( OC-R-CO O-R'-O ) H + (2n-1) H2O n
=
[NA(1+ 1/r)]/2
[NA(1-P) + NB(1-rP)]/2
=
1+ r 1+ r - 2rP
若r≠1, P 指量少功能基的反应程度
适用于线型逐步聚合反应
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分子量、分布系数
) Mn = M0Xn = M0 ( 1 + r - 2rP 单体单元的（平均）分子量 M0的计算分两种情况： A. 均缩聚：只有一种单体，所得聚合物分子只含一种单体单 元，M0就等于这一单体单元的分子量； B. 混缩聚：含两种或两种以上单体，所得聚合物分子含两种 或两种以上的单体单元，M0就为所有单体单元的分子量的平 均值。 Xw d= =1+P 聚合度分布系数： Xn 14 1+r
聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯
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含活泼氢的功能基：-NH2, -NH, -OH, -SH, -SO2H, -COOH, -SiH等 亲电不饱和功能基：主要为连二双键和三键, 如：-C=C=O， -N=C=O，-N=C=S，-C≡C-，-C≡N等 b. Diels-Alder加成聚合：单体含一对共轭双键
如：
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b. 聚醚化反应：二元醇与二元醇反应 n HO-R-OH + n HO-R’-OH
H-(OR-OR’)n-OH + (2n-1) H2O
c. 聚酰胺反应：二元胺与二元羧酸、二元酯、二元酰氯等反应 n H2N-R-NH2 + n ClOC-R’-COCl H-(HNRNH-OCR’CO)n-Cl + (2n-1) HCl d. 聚硅氧烷化反应：硅醇之间聚合 n HO-SiR1R2-OH + n HO-SiR1’R2’-OH H-(OSiR1’R2’-OSiR1R2)n-OH + (2n-1) H2O
+
与缩聚反应不同，逐步加成聚合反应没有小分子副产物生成。
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逐步聚合反应分类
线型逐步聚合
聚合产物 结构不同 非线型逐步聚合 (1) 线型逐步聚合反应
热力学
平衡参与反应的单体只含两个功能基（即双功能基单体），聚合 产物分子链只会向两个方向增长，生成线形高分子。
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双功能基单体类型：
2 HOOC-R-COO-R'-OH
HOOC-R-COO-R'-OOC-R-COO-R'-OH + H2O 。 。 四聚体 。 。 。 。 O O n HOOC-R-COOH + n HO-R'-OH HO ( C R C OR'O ) H + (2n-1) H2O n
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基本特征：
（1）聚合反应是通过单体功能基之间的反应逐步进行 的； （2）每步反应的机理相同，因而反应速率和活化能大 致相同； （3） 反应体系始终由单体和分子量递增的一系列中 间产物组成，单体以及任何中间产物两分子间都能发 生反应； （4） 聚合产物的分子量是逐步增大的。 最重要的特征：聚合体系中任何两分子（单体分子或 聚合物分子）间都能相互反应生成聚合度更高的聚合 物分子。
缩合聚合生产工艺
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1、逐 步 聚 合 反 应概述：
特 征： 以二元羧酸与二元醇的聚合反应为例：
HOOC-R-COOH + HO-R'-OH
HOOC-R-COOH HOOC-R-COO-R'-OH + HO-R'-OH
HOOC-R-COO-R'-OH + H2O 二聚体
HOOC-R-COO-R'-OOC-R-COOH + H2O 三聚体 HO-R'-OOC-R-COO-R'-OH + H2O
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共同特点：在生成聚合物分子的同时，伴随有小分子副产物 的生成，如H2O, HCl, ROH等。 (2) 逐步加成聚合 a. 重键加成聚合： 含活泼氢功能基的亲核化合物与含亲电不饱和功能基的亲 电化合物之间的聚合。如：
n O=C=N-R-N=C=O + n HO-R’-OH
( C N R N C O R'O ) n O H H O
a. 两功能基相同并可相互反应：如二元醇聚合生成聚醚
n HO-R-OH
H-(OR)n-OH + (n-1) H2O
b. 两功能基相同, 但相互不能反应，聚合反应只能在不同单体 间进行：如二元胺和二元羧酸聚合生成聚酰胺 n H2N-R-NH2 + n HOOC-R’-COOH H-(HNRNH-OCR’CO)n-OH + (2n-1) H2O c. 两功能基不同并可相互反应：如羟基酸聚合生成聚酯
聚合产物分子链形态不是线形的，而是支化或交联型的。 聚合体系中必须含有带两个以上功能基的单体。
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聚合度、反应程度
反应程度P定义为反应时间t时已反应的A或B功能基的分数，即 P = 已反应的A(或B)功能基数/起始的A（或B）功能基数
数均聚合度 Xn=
起始单体的A-A和B-B分子总数 生成聚合物的分子总数