經濟學聚酯纖維學習教案

1、會計學1經濟學聚酯纖維經濟學聚酯纖維第一頁，共109頁。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述聚酯聚酯(PET)(PET)纖維是由大分子鏈中的纖維是由大分子鏈中的各鏈節(jié)通過酯基連成成纖聚合物紡制的各鏈節(jié)通過酯基連成成纖聚合物紡制的合成纖維，英文縮寫合成纖維，英文縮寫PETPET。我國將聚對苯。我國將聚對苯二甲酸乙二酯含量大于二甲酸乙二酯含量大于8585以上的纖維以上的纖維簡稱簡稱(jinchng)(jinchng)為滌綸。為滌綸。 聚酯纖維是到目前為止發(fā)展速度最聚酯纖維是到目前為止發(fā)展速度最快、產量最高的合成纖維品種?？臁a量最高的合成纖維品種。第1頁/共109頁第二頁，共109頁。2009年1-12化纖產量

2、(chnling)完成情況第2頁/共109頁第三頁，共109頁。2010年1-5月滌綸(dln)產量 從分省市產量統(tǒng)計看，1-5月浙江產量486.97萬噸，居全國之首，產量增速達到16.08%，高于全國平均水平。第二(d r)到第五位依次是江蘇、福建、四川、廣東，而上海、山東、河南傳統(tǒng)聚酯滌綸大省分居六、七、八位。第3頁/共109頁第四頁，共109頁。二酯（二酯（PBTPBT）纖維）纖維(xinwi)(xinwi)，聚對苯二甲酸丙二酯（聚對苯二甲酸丙二酯（PTTPTT）纖）纖維維(xinwi)(xinwi)，具有超高強度、，具有超高強度、高模量的全芳香族聚酯纖維高模量的全芳香族聚酯纖維(xin

3、wi)(xinwi)。第4頁/共109頁第五頁，共109頁。、洗滌劑、漂白液、氧化劑）以洗滌劑、漂白液、氧化劑）以及較好的耐腐蝕性，對弱酸、及較好的耐腐蝕性，對弱酸、堿等穩(wěn)定。堿等穩(wěn)定。原料豐富、廉價、生產過原料豐富、廉價、生產過程簡單。程簡單。第5頁/共109頁第六頁，共109頁?；瘜W改性化學改性物理改性物理改性第6頁/共109頁第七頁，共109頁。PET聚對苯二甲酯乙二酯聚對苯二甲酯乙二酯Polyethylene terephthalateTPA對苯二甲酸對苯二甲酸t(yī)erephthalicDMT對苯二甲酸二甲酯對苯二甲酸二甲酯Dimethyl terephthalateEG乙二醇乙二醇Et

4、hylene glycolBHET對苯二甲酸乙二酯對苯二甲酸乙二酯Bishydroxyethyl terphthalateEO環(huán)氧乙烷環(huán)氧乙烷Ethylene oxide第7頁/共109頁第八頁，共109頁。一、對苯二甲酸及乙二醇的制備一、對苯二甲酸及乙二醇的制備(zhbi)(zhbi)對苯二甲酸及對苯二甲酸二甲酯的制備對苯二甲酸及對苯二甲酸二甲酯的制備(zhbi)(zhbi)目前工業(yè)制取對苯二甲酸及其二甲酯的方目前工業(yè)制取對苯二甲酸及其二甲酯的方法主要有法主要有 高溫氧化法高溫氧化法 低溫氧化法低溫氧化法 氧化酯化法氧化酯化法第8頁/共109頁第九頁，共109頁。優(yōu)點：反應快、流程簡單，收率

5、在優(yōu)點：反應快、流程簡單，收率在90以上，適以上，適合大型化生產，是目前合大型化生產，是目前(mqin)應用最廣泛的方法。應用最廣泛的方法。第9頁/共109頁第十頁，共109頁。缺點：需用氧化促進劑且副缺點：需用氧化促進劑且副產品醋酸需專門處理產品醋酸需專門處理(chl)，反應時間長，動力消耗大。反應時間長，動力消耗大。第10頁/共109頁第十一頁，共109頁。第11頁/共109頁第十二頁，共109頁。乙二醇的制備乙二醇的制備 生產生產PETPET纖維用乙二醇纖維用乙二醇(EG)(EG)，通常，通常(tngchng)(tngchng)可用兩種方法制備：可用兩種方法制備： 環(huán)氧乙烷環(huán)氧乙烷(EO

6、)(EO)水解法水解法H2COCH2190220 H2O1.0MPaH2CCH2OHOH優(yōu)點：所得優(yōu)點：所得EGEG純度高純度高缺點：缺點：EOEO容易著火容易著火(zho hu)(zho hu)、爆炸，貯存和運輸、爆炸，貯存和運輸困難。困難。 第12頁/共109頁第十三頁，共109頁。 此外還有二氯乙烷水解法等。粗制的此外還有二氯乙烷水解法等。粗制的EGEG，需經進一步精制，需經進一步精制(jngzh)(jngzh)提純。提純。 氯乙醇氯乙醇(y chn)水解法水解法ClH2CCH2OH7880 1.0MPaHOH2CCH2OH+ NaHCO3+ NaCl + CO2H2O第13頁/共109

7、頁第十四頁，共109頁。對苯二甲酸乙二酯的制備方法主要有三種：對苯二甲酸乙二酯的制備方法主要有三種： 酯交換法（間接酯交換法（間接(jin ji)(jin ji)法）法） 直接酯化法直接酯化法 直接加成法（直接法）直接加成法（直接法）二、對苯二甲酸乙二酯的制備二、對苯二甲酸乙二酯的制備(zhbi)(zhbi)第14頁/共109頁第十五頁，共109頁。圖圖3-1 PET3-1 PET纖維纖維(xinwi)(xinwi)生產路線生產路線第15頁/共109頁第十六頁，共109頁。取代的甲氧基和乙二醇中的氫取代的甲氧基和乙二醇中的氫結合生成甲醇，其反應式如下：結合生成甲醇，其反應式如下：第16頁/共1

8、09頁第十七頁，共109頁。常將以上兩種方法同時采用。常將以上兩種方法同時采用。在上述酯交換反應過程中伴在上述酯交換反應過程中伴隨著主反應可發(fā)生許多副反應。隨著主反應可發(fā)生許多副反應。例如例如第17頁/共109頁第十八頁，共109頁。動；動；生成二甘醇，使生成二甘醇，使PET熔點熔點下降，顏色發(fā)黃，樹脂質量下下降，顏色發(fā)黃，樹脂質量下降，紡絲困難；降，紡絲困難；第18頁/共109頁第十九頁，共109頁。圖圖3-2 3-2 間歇法酯交換縮聚間歇法酯交換縮聚(suj)(suj)工藝流程圖工藝流程圖 第19頁/共109頁第二十頁，共109頁。第20頁/共109頁第二十一頁，共109頁。第21頁/共1

9、09頁第二十二頁，共109頁。第22頁/共109頁第二十三頁，共109頁。第23頁/共109頁第二十四頁，共109頁。e.酯交換率酯交換率酯交換率越高越好，一般要酯交換率越高越好，一般要求在求在99以上，過低時縮聚的以上，過低時縮聚的聚合度下降，影響成品質量。聚合度下降，影響成品質量。氣阻是指輸油管因高溫產生的空氣堵塞油路導致發(fā)動機供不上油而熄火。氣阻是指輸油管因高溫產生的空氣堵塞油路導致發(fā)動機供不上油而熄火。在逆流接觸的氣在逆流接觸的氣- -液反應器或傳質分離設備中，氣體從下往上流動。當氣體的流速增大至某一數(shù)值，液體被氣體阻攔不能向下流動，愈積愈多，最后從塔頂溢出，稱為液反應器或傳質分離設備

10、中，氣體從下往上流動。當氣體的流速增大至某一數(shù)值，液體被氣體阻攔不能向下流動，愈積愈多，最后從塔頂溢出，稱為(chn wi)(chn wi)液泛。在設計設備時，必須使設備的操作不致發(fā)生液泛。液泛。在設計設備時，必須使設備的操作不致發(fā)生液泛。第24頁/共109頁第二十五頁，共109頁。圖圖3-3 3-3 連續(xù)連續(xù)(linx)(linx)酯交換工藝流程圖酯交換工藝流程圖第25頁/共109頁第二十六頁，共109頁。率率99），并被連續(xù)、定量地），并被連續(xù)、定量地抽出，送去縮聚。抽出，送去縮聚。第26頁/共109頁第二十七頁，共109頁。第27頁/共109頁第二十八頁，共109頁。有增加。有增加。第2

11、8頁/共109頁第二十九頁，共109頁。精制精制(jngzh)(jngzh)與過濾，因而必與過濾，因而必須嚴格控制反應條件，減少副須嚴格控制反應條件，減少副反應的發(fā)生。反應的發(fā)生。第29頁/共109頁第三十頁，共109頁。第30頁/共109頁第三十一頁，共109頁。第31頁/共109頁第三十二頁，共109頁。DPDP第32頁/共109頁第三十三頁，共109頁。DPDP第33頁/共109頁第三十四頁，共109頁。第34頁/共109頁第三十五頁，共109頁。第35頁/共109頁第三十六頁，共109頁。圖圖3-4 3-4 連續(xù)縮聚連續(xù)縮聚(suj)(suj)工藝流程圖工藝流程圖第36頁/共109頁第

12、三十七頁，共109頁。第二階段物料在低真空、低粘度下縮聚；第三階段在高真空、高粘度下縮聚。第37頁/共109頁第三十八頁，共109頁。后縮聚后縮聚第38頁/共109頁第三十九頁，共109頁。OCO第39頁/共109頁第四十頁，共109頁。CH2CH2OCOCOOCH2OCOH2COCO結晶結晶(jijng)(jijng)時，即轉變?yōu)榉词綍r，即轉變?yōu)榉词綐嬒螅簶嬒螅旱?0頁/共109頁第四十一頁，共109頁。OCOO(CH2)2O第41頁/共109頁第四十二頁，共109頁。與相對分子質量的關系：與相對分子質量的關系： aKM第42頁/共109頁第四十三頁，共109頁。(yngxing)成品纖維的

13、性能。成品纖維的性能。r WMnM第43頁/共109頁第四十四頁，共109頁。熔點熔點WnMM第44頁/共109頁第四十五頁，共109頁。孔，成為熔體細流并冷卻成形?？?，成為熔體細流并冷卻成形。熔體粘度是熔體流變性能的表熔體粘度是熔體流變性能的表征，與紡絲成型密切相關。征，與紡絲成型密切相關。第45頁/共109頁第四十六頁，共109頁。纖維級PET的相對分子質量 1500022000熔融熱/Jg-1130134玻璃化溫度/導熱系數(shù)/W（cmK）g-11.40710-3 無定形67折光指數(shù)2.480（2） 晶 態(tài) 811.574（25） 取向態(tài)結晶125體積膨脹系數(shù)1.610-4（-3060）熔

14、點/2643.710-4（90190）熔體密度/gcm-31.220（270）體積電阻/cm-11.210191.117（295）第46頁/共109頁第四十七頁，共109頁。切片也變得堅硬，且熔程狹窄，切片也變得堅硬，且熔程狹窄，熔體質量均勻，軟化點得到提熔體質量均勻，軟化點得到提高，可以防止切片進入螺桿擠高，可以防止切片進入螺桿擠壓機后會很快軟化粘合，造成壓機后會很快軟化粘合，造成環(huán)結阻料。環(huán)結阻料。第47頁/共109頁第四十八頁，共109頁。體均勻性。因此，通常預結晶體均勻性。因此，通常預結晶溫度控制在溫度控制在170170以下，干燥溫以下，干燥溫度控制在度控制在180180以下。以下。第

15、48頁/共109頁第四十九頁，共109頁?？捎每捎?0m/s20m/s以上的風速。而充填以上的風速。而充填干燥的風速為干燥的風速為8 810m/s10m/s。風速。風速的選擇也與所用設備尺寸、料的選擇也與所用設備尺寸、料柱高度、生產能力等有關。柱高度、生產能力等有關。第49頁/共109頁第五十頁，共109頁。備有真空轉鼓干燥機；連續(xù)式備有真空轉鼓干燥機；連續(xù)式設備有回轉式、沸騰式和充填設備有回轉式、沸騰式和充填式等干燥機，也有用多種形式式等干燥機，也有用多種形式組合而成的聯(lián)合干燥裝置，如組合而成的聯(lián)合干燥裝置，如德國的德國的KFKF、BMBM，吉瑪和日本的，吉瑪和日本的鐘紡、奈良等干燥裝置。鐘

16、紡、奈良等干燥裝置。第50頁/共109頁第五十一頁，共109頁。圖圖3-5 VC353真空干燥機示意圖真空干燥機示意圖1-冷卻冷卻(lngqu)桶桶 2-除塵桶除塵桶 3-加熱夾套加熱夾套 第51頁/共109頁第五十二頁，共109頁。第52頁/共109頁第五十三頁，共109頁。圖圖3-6 回轉圓筒回轉圓筒-充填組合干燥工藝流程圖充填組合干燥工藝流程圖1-混合料倉混合料倉(lio cn) 2-上部切片料斗上部切片料斗 3-回轉干燥機回轉干燥機 4-下部切片料斗下部切片料斗 5-旋風分離器旋風分離器 6-第三料斗第三料斗 7-充填式干燥機充填式干燥機 第53頁/共109頁第五十四頁，共109頁。1

17、5003000m/min。其卷繞絲具。其卷繞絲具中等取向度，為中取向絲，通稱中等取向度，為中取向絲，通稱第54頁/共109頁第五十五頁，共109頁。繞絲具有高取向和中等結晶結構，繞絲具有高取向和中等結晶結構，為全取向絲，通稱為全取向絲，通稱FOY（fully oriented yarn）。）。第55頁/共109頁第五十六頁，共109頁。第56頁/共109頁第五十七頁，共109頁。 單螺桿擠出機結構簡圖單螺桿擠出機結構簡圖 1-螺桿螺桿 2-套筒套筒 3-彎頭彎頭 4-鑄鋁加熱圈鑄鋁加熱圈 5-電熱棒電熱棒 6-冷卻水管冷卻水管 7-進料管進料管 8-密封部分密封部分 9-傳動及變速傳動及變速(

18、bin s)機構機構 第57頁/共109頁第五十八頁，共109頁。第58頁/共109頁第五十九頁，共109頁。第59頁/共109頁第六十頁，共109頁。第60頁/共109頁第六十一頁，共109頁。板的每一小孔，形成熔體細流。板的每一小孔，形成熔體細流。第61頁/共109頁第六十二頁，共109頁。第62頁/共109頁第六十三頁，共109頁。第63頁/共109頁第六十四頁，共109頁。保持一定的熔體保持一定的熔體(rn t)(rn t)溫度溫度和粘度，并確保在穩(wěn)定的壓力和粘度，并確保在穩(wěn)定的壓力下輸送熔體下輸送熔體(rn t)(rn t)。對熔點。對熔點在在255255以上的以上的PETPET切片

19、，該區(qū)切片，該區(qū)溫度為溫度為285285左右。切片特性粘左右。切片特性粘數(shù)較大時，溫度要相應提高。數(shù)較大時，溫度要相應提高。第64頁/共109頁第六十五頁，共109頁。影響較大。一般彎管區(qū)溫度可接近或略低于紡絲熔體溫度。第65頁/共109頁第六十六頁，共109頁。第66頁/共109頁第六十七頁，共109頁。第67頁/共109頁第六十八頁，共109頁。絲條冷卻固化條件絲條冷卻固化條件第68頁/共109頁第六十九頁，共109頁。條件；冷卻條件；冷卻(lngqu)吹風時初吹風時初生纖維質量提高，拉伸性能好，生纖維質量提高，拉伸性能好，又有利于提高設備的生產能力。又有利于提高設備的生產能力。冷卻冷卻(

20、lngqu)吹風工藝條件吹風工藝條件主要包括風溫、風濕、風速主要包括風溫、風濕、風速（風量）等。（風量）等。第69頁/共109頁第七十頁，共109頁。第70頁/共109頁第七十一頁，共109頁?？轨o電劑、集束劑、乳化劑和調整劑等。此外對于高速紡的紡絲油劑還要求具有良好的熱穩(wěn)定性。第71頁/共109頁第七十二頁，共109頁。理理成品纖維。成品纖維。直接紡絲工藝流程：直接紡絲工藝流程：PETPET熔熔體體紡絲紡絲后處理后處理成品纖維。成品纖維。第72頁/共109頁第七十三頁，共109頁。100t100t，甚至可達，甚至可達200t200t以上；紡以上；紡絲采用大型噴絲板，其孔數(shù)達絲采用大型噴絲板，

21、其孔數(shù)達第73頁/共109頁第七十四頁，共109頁。產品高檔化，以提高短纖維產產品高檔化，以提高短纖維產品的附加值。品的附加值。普通(ptng)滌綸短纖三維中空滌綸(dln)短纖增白滌綸短纖玩具填充物（含滌綸短纖）第74頁/共109頁第七十五頁，共109頁。1-切片料桶切片料桶 2-螺桿擠出機螺桿擠出機 3-螺桿擠出機和計量泵傳動裝置螺桿擠出機和計量泵傳動裝置 4-紡絲紡絲(fn s)箱體箱體 5-吹風窗吹風窗 6-甬道甬道 7-上油輪上油輪 8-導絲器導絲器 9-繞絲輥繞絲輥 10-總上油輪總上油輪 1l-牽引輥牽引輥 12-喂入輪喂入輪 13-受絲桶受絲桶 14-總繞絲輥總繞絲輥 第75頁

22、/共109頁第七十六頁，共109頁。紡絲紡絲(fn s)(fn s)壓力壓力PETPET短纖維熔體紡絲短纖維熔體紡絲(fn (fn s)s)壓力為壓力為0.50.50.9MPa0.9MPa稱為低稱為低壓紡絲壓紡絲(fn s)(fn s)；15MPa15MPa以上以上為高壓紡絲為高壓紡絲(fn s)(fn s)。第76頁/共109頁第七十七頁，共109頁。30 2的濕度為的濕度為7080 。第77頁/共109頁第七十八頁，共109頁。紡絲速度紡絲速度PET短纖維紡絲速度為短纖維紡絲速度為1000m/min時，后拉伸倍數(shù)約時，后拉伸倍數(shù)約4倍；當紡絲速度增大到倍；當紡絲速度增大到1700m/min

23、時，后拉伸倍數(shù)只有時，后拉伸倍數(shù)只有3.5倍。倍。第78頁/共109頁第七十九頁，共109頁。大有光滌綸(dln)長絲半消光(xio un)滌綸長絲第79頁/共109頁第八十頁，共109頁。及工業(yè)、裝飾、衣著等領域。及工業(yè)、裝飾、衣著等領域。第80頁/共109頁第八十一頁，共109頁。第81頁/共109頁第八十二頁，共109頁。不超過不超過11，側吹風風速差異，側吹風風速差異不大于不大于0.1m/s0.1m/s，紡絲張力要求，紡絲張力要求穩(wěn)定等。穩(wěn)定等。高速度、大卷裝高速度、大卷裝第82頁/共109頁第八十三頁，共109頁。要求大大提高。對筒子內外層要求大大提高。對筒子內外層質量的均一性、原絲

24、的退卷、質量的均一性、原絲的退卷、筒子的裝箱運輸?shù)纫嘤休^高的筒子的裝箱運輸?shù)纫嘤休^高的要求。要求。第83頁/共109頁第八十四頁，共109頁。1切片料倉切片料倉 2切片干燥機切片干燥機 3螺桿擠出機螺桿擠出機 4箱體箱體 5上油輪上油輪 6上導絲盤上導絲盤 7下導絲盤下導絲盤 8卷卷繞筒子繞筒子 9摩擦摩擦(mc)輥輥10卷繞機卷繞機 11紡絲甬道紡絲甬道 12冷冷卻吹風卻吹風 第84頁/共109頁第八十五頁，共109頁。壓力控制為壓力控制為6.57.5MPa，而紡，而紡絲組件的壓力則控制在絲組件的壓力則控制在9.824.5MPa范圍內。范圍內。第85頁/共109頁第八十六頁，共109頁。速度

25、越高，卷繞絲預取向度越速度越高，卷繞絲預取向度越高，后拉伸倍數(shù)越低。常規(guī)紡高，后拉伸倍數(shù)越低。常規(guī)紡長絲的最佳紡絲速度為長絲的最佳紡絲速度為9001200m/min。第86頁/共109頁第八十七頁，共109頁。第87頁/共109頁第八十八頁，共109頁。第88頁/共109頁第八十九頁，共109頁。程和設備均有差異。目前國內程和設備均有差異。目前國內生產的生產的PET短纖維有普通型和短纖維有普通型和高強低伸型，相應后加工也有高強低伸型，相應后加工也有兩種流程。兩種流程。第89頁/共109頁第九十頁，共109頁。圖圖3-15 PET短纖維后加工短纖維后加工(ji gng)工藝流程圖工藝流程圖 第9

26、0頁/共109頁第九十一頁，共109頁。第91頁/共109頁第九十二頁，共109頁。度、拉伸倍數(shù)及其分配、拉伸度、拉伸倍數(shù)及其分配、拉伸點的控制等。點的控制等。熱定型熱定型第92頁/共109頁第九十三頁，共109頁。用不同的熱定型方式。影響熱用不同的熱定型方式。影響熱定型的主要工藝參數(shù)是定型溫定型的主要工藝參數(shù)是定型溫度、時間及張力。度、時間及張力。卷曲卷曲第93頁/共109頁第九十四頁，共109頁。直接通入蒸汽效果更好。影響直接通入蒸汽效果更好。影響卷曲的主要因素有絲片密度、卷曲的主要因素有絲片密度、絲片溫度、絲片張力、填塞絲片溫度、絲片張力、填塞(tin si)箱壓力及熱定型條件。箱壓力及

27、熱定型條件。第94頁/共109頁第九十五頁，共109頁。打包是滌綸短纖維生產的最打包是滌綸短纖維生產的最后一道工序，將短纖維打成一后一道工序，將短纖維打成一定規(guī)格和重量的包，以便運送定規(guī)格和重量的包，以便運送出廠。成包后應標明批號、等出廠。成包后應標明批號、等級級(dngj)、重量、時間和生產、重量、時間和生產廠等。廠等。第95頁/共109頁第九十六頁，共109頁。紡設備，工藝先進、自動化程紡設備，工藝先進、自動化程度高，操作方便，產量大且產度高，操作方便，產量大且產品質量好。品質量好。第96頁/共109頁第九十七頁，共109頁。70年代末、年代末、80年代初的水平。年代初的水平。第97頁/共109頁第九十八頁，共109頁。以以POY為原料經后加工制得為原料經后加工制得的產品，主要有普通長絲、假的產品，主要有普通長絲、假捻變形絲捻變形絲(低彈絲低彈絲)和空氣變形絲和空氣變形絲以及其它差別化長絲，如網絡以及其它差別化長絲，如網絡絲、混纖絲等。絲、混纖絲等。第98頁/共109頁第九十九頁，共109頁。第99