纤维加工工艺学

纤维加工工艺学

课程作业

题目聚酯纤维的改性

学院化学与材料工程学院

专业高分子材料

学号Y09211124

学生姓名薛俊

摘要

近二十年来，我国的化学纤维工业取得了快速的发展，根据官方网站的数据，1985年我国化纤产量为104吨，2007年为2457万吨，其中以聚酯纤维的产量最大，占化纤总产量的四分之三，为1900万吨。随着聚酯纤维的发展，其改性品种也逐年增加，特别在改性技术上有了很大的提高，在开展大量研究工作的同时，不少研究成果已转化成生产力，投入到工业化生产中。在改性技术方面主要是从性能和用途方面进行研究，在此笔者主要从其舒适度和阻燃性方面查找翻阅。

关键词：聚酯纤维，改性，舒适度，阻燃性

目录

1.前言 (3)

2聚酯纤维的性能和用途介绍 (3)

3聚酯纤维的舒适性改良 (3)

3.1提高聚酯纤维舒适性的途径 (4)

3.2聚酯纤维舒适性研究的进展 (4)

4阻燃聚酯纤维的改性 (5)

4.1阻燃聚酯纤维的生产技术 (5)

4.2阻燃聚酯纤维的发展现状 (7)

参考文献 (8)

1.前言

纤维加工工艺学，一门对各类纤维的介绍。聚酯纤维(polyester fibre)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。是当前合成纤维的第一大品种。经小组讨论决定对聚酯纤维进行研究，聚酯纤维用途广泛，对其的改性研究也逐渐增多，相对而言满足于日常生活，舒适度是最值得的关注的，而工程应用方面，阻燃开发新品种具有重要意义。

2聚酯纤维的性能和用途介绍

涤纶的比重为1.38;熔点255～260℃,在205℃时开始粘结，安全熨烫温度为135℃；吸湿度很低,仅为0.4%；长丝的断裂强度为4.5～5.5克/旦,短纤维为3.5～5.5克/旦；长丝的断裂伸长率为15～25%，短纤维为25～40%;高强型纤维强度可达7～8克/旦,伸长为7.5～12.5%。涤纶有优良的耐皱性、弹性和尺寸稳定性，有良好的电绝缘性能，耐日光，耐摩擦，不霉不蛀，有较好的耐化学试剂性能，能耐弱酸及弱碱。在室温下，有一定的耐稀强酸的能力，耐强碱性较差。涤纶的染色性能较差，一般须在高温或有载体存在的条件下用分散性染料染色。

涤纶具有许多优良的纺织性能和服用性能，用途广泛，可以纯纺织造，也可与棉、毛、丝、麻等天然纤维和其他化学纤维混纺交织，制成花色繁多、坚牢挺刮、易洗易干、免烫和洗可穿性能良好的仿毛、仿棉、仿丝、仿麻织物。涤纶织物适用于男女衬衫、外衣、儿童衣着、室内装饰织物和地毯等。由于涤纶具有良好的弹性和蓬松性，也可用作絮棉。在工业上高强度涤纶可用作轮胎帘子线、运输带、消防水管、缆绳、渔网等，也可用作电绝缘材料、耐酸过滤布和造纸毛毯等。用涤纶制作无纺织布可用于室内装饰物、地毯底布、医药工业用布、絮绒、衬里等。

3 聚酯纤维的舒适性改良

由于聚酯纤维紧密的大分子链结构以及缺乏吸湿性基团，其在舒适性方面要

比棉等天然纤维差得多，由此限制了其在更大范围内的应用。因此，对于聚酯纤维的舒适性研究就成为人们关注的焦点。这方面早期的成功进展是超细纤维的生产与应用，它在改善人们视觉、触觉以及穿着舒适性等方面有了质的变化，甚至在一定程度上超越了天然纤维。近期，国外研究者正展开多方位的探索活动，以期改善聚酯纤维的舒适性。

3.1提高聚酯纤维舒适性的途径

从理论上讲，只要织物(纤维)完成对汗液的吸水一保水一蒸发过程，就能达到舒适性要求?。但实际过程要复杂得多，它涉及到组织结构、纱线捻度、纤维及纱线问空隙、织物孔隙率以及外界风速、温度、湿度等多种因素。因此采用多层复合结构的织物设计是最理想的：即内层纤维具有高吸湿性，能够快速吸收汗液并具有向外层传输水或水汽的功能；外层纤维具有暂时储存以及快速传递汗液和水汽的功能。但不管如何，这都涉及到纤维本身，要求纤维一方面具有吸湿性能，另一方面还要具有能使水分高效传输，即与吸水性配套的微观结构。目前对舒适性聚酯纤维的开发，不论是化学改性、物理改性还是工艺技术改性都是基于上述原理的。

化学改性化学改性方法主要有：采用功能性共聚单体聚合形成新型共聚物；共混以功能性添加剂纺制出所需纤维；利用辐射线等特殊条件对纤维进行特殊基团的接枝共聚；对纤维或织物进行涂层整理。

物理改性物理改性方法包括：变化聚合及纺丝形成新型纤维，如中空、多孔纤维等；对纤维进行特殊处理如碱处理，使其表面形成凹凸结构；纤维超细化横截面异形化以形成有利于吸、排湿结构。

工艺技术改性如对纤维进行变形加工，不同种类、纤度的纤维混合以及采用新型加工方法等手段，对聚酯纤维进行改性。当然对于以上技术联合应用则可以更好地改善纤维的吸排湿性能，开发出高品质面料。

3.2聚酯纤维舒适性研究的进展

高吸湿性纤维是指可吸收空气中的气态水分，这种吸湿性主要取决于纤维的化学结构，与物理结构关系较小。常规聚酯纤维属疏水性纤维，其在20℃×65％

相对湿度时的回潮率仅为04％。与棉的7％、粘胶的13％相比较，常规涤纶织物所形成的湿闷感也就在情理之中了。提高聚酯纤维吸湿性的研究已进行过较多探索，其原理主要是通过接枝共聚等方法，在纤维上引入亲水性基团，包括羧基、酰胺基、羟基以及氨基，或者磺酸基团等，这些基团对水分子有相当的亲和力。

1.与高吸湿性物质共混采用不同吸湿性能的聚合物组分的复合纺丝方法可以制得高吸湿性聚酯纤维。

2.亲水性物质整理用亲水性试剂对纤维进行后整理可以使聚酯纤维获得较好的吸湿性。

3.接枝共聚以及问苯磺酸钠化合物的应用用亲水性试剂对纤维进行后整理，或与接枝共聚等方法相结合，可改善其亲水性。

4.改善纤维的物理、形态结构在改善聚酯纤维吸水性研究中，用得较多的要数改变纤维横截面形态。

日本公司在这方面研发较多的是采用可形成与中空贯通结构的纤维或皮／芯型海岛纤维，同时还结合吸湿性加工。用这种复合技术进行舒适性聚酯纤维的开发将是今后的方向。

4阻燃聚酯纤维

作为合成纤维的最大品种聚酯纤维的阻燃织物的需用量很大9如航空.铁路和其它交通运输系统.涉外宾馆.饭店.公共娱乐场所及消防等特种行业的工作服都需要用D 有关专家估算[192]9我国仅上述所需阻燃织物为28 496 万m2/a9需用阻燃聚酯纤维93 kt/aD

4.1阻燃聚酯纤维的生产技术

通常, 极限氧指数(LOl) 大于26 的纤维称阻燃纤维, 阻燃纤维在火源点燃的情况下发生燃烧, 离开火源即熄灭, 经20 次洗涤, 其阻燃性能不变目前阻燃聚酯纤维的制造方法主要有阻燃整理~ 共混阻燃改性和共聚阻燃改性~ 皮芯型复合纺丝四种四种方法各有优缺点, 其成本及效果比较

表 1 不同方法(类型)阻燃效果及成本比较

皮芯型复合纺丝的阻燃效果最好, 费用也最高.

共混改性

共混添加型阻燃聚酯切片较共聚反应型阻燃聚酯切片具有工艺简便~ 成本低等优点, 易于推广但受阻燃剂的热稳定性~ 光稳定性及其在聚酯中的分散性等问题的影响因为这是一种将阻燃剂加入PET 熔体中的方法, 要求这类阻燃添加剂能经受熔体纺丝的高温, 与聚合物体系的相容性好, 不影响纺丝~ 后处理的正常进行~ 不使纤维及其制品的主要性能发生较大的变化~ 无毒~ 耐久性好根据阻燃剂添加方式的不同, 共混添加方式又分为 3 种, !将聚酯切片与阻燃剂在双螺杆上共混挤出, 重新造粒, 称为后添加这种方式多一道工序, 成本较高, 且造粒后切片的特性粘数下降较大"阻燃剂在聚合体中分布不均匀#在酯交换结束, 缩聚反应开始, 将阻燃剂以乙二醇的悬浮液形式加入BHET 中，称前添加共混。前添加在共混均匀性方面优于后添加，但由于阻燃剂的加入使体系中单体浓度相对下降和阻燃剂长时间处于高温阶段，故切片的特性粘数下降比后添加明显。在缩聚反应结束前，将粉状或液态阻燃剂加入聚酯熔体中，搅拌一段时间后出料，称后添加共混。后添加方式阻燃剂对反应过程影响小，获得的切片特性粘数较高一些，但共混均匀性差一些，这在纺丝时可得到弥补。

皮芯型复合纺丝

以共聚型或添加型阻燃聚酯为芯，普通聚酯为皮，制成的皮芯型复合纤维具有更为完善的阻燃改性效果。因为一般卤化物热稳定性不好，在熔融纺丝温度

下易使聚酯纤维着色，且所得纤维的耐光性差，而且共聚，共混和阻燃整理的阻燃纤维在接触火焰燃烧时，一部分阻燃剂挥发或分解而影响阻燃性。采用皮芯型复合纺丝法，使阻燃剂位于纤维芯部，既可以充分发挥阻燃作用，又能保持聚酯纤维的光稳定性，白度和染色性。

4.2阻燃聚酯纤维的发展现状

近30 年来，各类民用和工业用纤维及纺织品的应用领域逐渐扩大，促进了国民经济的发展和人民生活的改善。但由于它的可燃性，在火灾事故中，由纤维纺织品着火所致占有相当大的比例，且造成的损失也越来越严重。因此，世界各发达国家早在60 年代就纷纷对纺织品提出阻燃要求，相应地制定了各类纺织品的阻燃标准和法规。同样，我国的阻燃标准和法规也在日趋完善。纺织品阻燃标准和法规的逐步建立和完善，进一步促进了阻燃纺织品的研究、开发和应用，以满足各领域的需求。

国内情况国内近些年在阻燃聚酯的研究方面开展了不少工作，但是对于磷系阻燃共聚酯的研究却相对较少。虽曾研制出了一些有关产品，但主要是仿制国外已工业化的品种，而且与普通聚酯相比，这些阻燃聚酯存在着熔点、玻璃化温度、结晶性、取向度，甚至可纺性等降低的现象。目前尚无综合性能较好的磷系阻燃共聚酯投放市场。

国外情况国外对磷系阻燃共聚酯的研究较我国广泛而深入，有关的文献报道较多，且有相应的工业化产品。就阻燃单体而论，较早采用的主要是磷酸酯、烃基二膦酸或膦酸酯类，然而这些阻燃剂易从聚合体系中挥发，使催化剂失活，促使醚键生成或引起交联等。为了解决上述问题，相继开发了一些相对热稳定的单体或齐聚物，如羧乙基（苯基）膦酸、苯基膦酸二苯砜酯齐聚物等。同样，这些阻燃剂本身也存在不足：由于分子链中存在P - 0 - C 键，因而水解稳定性差，而且在聚合或纺丝温度下，这种键可能断裂引起聚酯降解而达不到设计目的。鉴于此，日本东洋纺公司开发了一种耐水解性和热稳定性较好的环状膦酸酯。近些年，国外对磷系阻燃共聚酯更是从多方面进行研究，代表性的有先制得高磷含量的阻燃共聚酯，然后与普通聚酯共混，开发新型的含氧化膦基团的阻燃单体，为

提高阻燃聚酯的玻璃化温度，再加另一种共聚组分等。在工业上，磷系阻燃共聚酯纤维早在70 年代就已商品化，主要有德国的Trevira CS，日本的Hei m 和GH等品牌。近些年，虽然有关专利很多，但真正实用的并不多，工业化的阻燃聚酯或纤维新品种却无报导。由此可见，磷系阻燃共聚酯的发展趋势是开发应用热稳定性和耐水解性等都较好的阻燃剂。目前世界范围内磷系阻燃共聚酯或纤维商品品种很少，因而开发新品种具有重要意义。

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