聚對苯二甲酸丙二醇酯(pp)纖維的技術(shù)發(fā)展

聚對苯二甲酸丙二醇酯(pp)纖維的技術(shù)發(fā)展

二聚對苯二甲酸丙二醇酯（pt）是芳族聚合物。它由1、3-c和2-c組成的苯二甲酸（tpa）。目前,我們已在工業(yè)中試裝置上使用PTT聚合物和采用熔體擠出紡絲的方法成功地制造出各種PTT長絲和短纖維,通過采用紡粘法和熔噴法還生產(chǎn)出了各種非織造布。PTT纖維可以制成各種高彈伸縮且手感柔軟的彈性織物(針織和機(jī)織織物),各種PTT纖維或織物可進(jìn)行常壓沸染。美國殼牌化學(xué)公司曾對PTT聚合物的各種性質(zhì)以及纖維制造業(yè)采用PTT的情況作過相關(guān)報道。近來,PTT一直作為商品聚合物而加入到各種其他芳族聚酯如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的行列中來。1,3-丙二醇單體在合成方面的技術(shù)突破使得PTT聚合物的商品化成為可能,這樣我們就可以適應(yīng)商品化的經(jīng)濟(jì)成本來制造這種聚合物。PTT聚合物一般是以1,3-丙二醇(PDO)和對苯二甲酸(TPA)為原料經(jīng)熔體縮聚制成,這種聚合物在分子量和分子量分布的性質(zhì)方面與各種其他聚合物的性質(zhì)相類似,可供纖維、膜片以及ETP市場之用,特別是可供那些尼綸、PET或PBT產(chǎn)品占優(yōu)勢的市場之用。PTT并不是一種新型聚合物,但是圍繞此聚合物進(jìn)行的技術(shù)開發(fā)似乎給地毯業(yè)、紡織業(yè)、膜片和包裝市場以及其他一些市場提供了許多機(jī)會。在此篇論文中我們將介紹與紡織品用PTT纖維相關(guān)的技術(shù)發(fā)展情況。PTT易于擠出紡織,但必須要進(jìn)行干燥處理(像PET那樣)以便獲得穩(wěn)定的絲條。PTT聚合物與纖維生產(chǎn)中所用的其他熱塑性聚合物的主要性質(zhì)的比較如表1所示。1pt長度1.1從t聚合物到POY,SDY(HOY,FDY),SD/POY和UDY1.1.1擠出紡絲法聚合物法PTT聚合物(切片)與PET或PA聚合物相同的是,它們必須先經(jīng)干燥處理而后再進(jìn)行擠出紡絲。與PET作法不同的是,PTT聚合物(切片)的干燥不需使用結(jié)晶器,而只用一個多級干燥器就可以了。我們所建議的PTT的干燥和擠出條件在表2中給出,PTT聚合物切片干燥的關(guān)鍵是其含水量應(yīng)低于30ppm。1.1.2熔體溫度的影響通常,PTT熔體的擠出溫度要比PET的擠出溫度低30℃,我們建議PTT的熔體溫度應(yīng)在245℃～265℃之間。如果熔體的溫度高于265℃的話,聚合物將產(chǎn)生明顯的熱降解。PET和PA6或PA66所用的常規(guī)擠出機(jī)也適用于PTT的擠出。1.1.3用帶熱導(dǎo)盤的poy絲對CorterraPTT聚合物而言,可采用幾種熔體紡絲方法來生產(chǎn)各種未卷曲變形絲(長絲):POY、紡絲拉伸絲(SDY或FDY)、紡絲拉伸機(jī)生產(chǎn)的POY以及未拉伸絲(UDY)。可在合理的紡絲速度下(2500m/min～5000m/min),用帶或不帶導(dǎo)絲盤的紡絲裝置來生產(chǎn)PTTPOY絲。POY絲也可以用(帶熱導(dǎo)盤)的紡—拉紡絲機(jī)來制造,這種紡—拉紡絲機(jī)始終用來制造SDY和FDY絲。各種紡絲條件如:驟冷風(fēng)流動速率、驟冷風(fēng)流動溫度、紡絲油劑的上油位置、紡絲拉伸速度以及導(dǎo)絲盤繞絲數(shù)等均可以通過微小調(diào)整來確定,但這要視每個纖維制造廠家所用的紡絲機(jī)來定。導(dǎo)絲盤的速度及其速度比對紡絲生產(chǎn)的穩(wěn)定性至關(guān)重要,這兩種工藝參數(shù)目前已經(jīng)得到確定。盡管PTT的紡絲生產(chǎn)可以使用PET和尼綸生產(chǎn)所用的常規(guī)噴絲板,但我們建議為了獲得良好的紡絲穩(wěn)定性,應(yīng)使用L/D比較高的噴絲板。PTT紡絲還可以使用PET紡絲所用的紡織油劑。業(yè)已證實,有好幾種紡絲油劑非常適合于PTT纖維的紡絲和后道變形加工。PTT長絲的單絲旦數(shù)(d.p.f)從不到1dtex直至5dtex以上。紡織用PTT長絲的總旦數(shù)從小于28dtex～330dtex。PTTUDF的紡絲生產(chǎn)(主要用來生產(chǎn)短纖維)與PTTPOY和SDY的紡絲多少有些不同。有關(guān)PTTUDS的紡絲加工將在后面的短纖維部分進(jìn)行說明。1.1.4rcraa卷繞機(jī)可供使用的卷繞機(jī)多種多樣,選用Barmag公司制造的BirotorCraft卷繞機(jī)不失為一種明智的選擇,盡管日本的帝人、東麗等公司制造的卷繞機(jī)也非常適用。我們大力推薦使用的是低卷繞張力的卷繞機(jī)以便減少纖維的卷裝收縮。超喂速度以及卷繞角度逐漸變化可使卷繞成形良好。1.2形的起始條件目前所使用的各種纖維變形機(jī),在POY絲的變形加工方面性能都非常好。用帶接觸式和非接觸式加熱器進(jìn)行纖維試樣變形的起始條件在表3中給出。對于盤式變形機(jī)而言,其變形圓盤可以用聚氨酯或陶瓷制成,圓盤結(jié)構(gòu)呈1-6-1排列,盡管一直在使用其他一些D/Y比變化明顯的圓盤變形結(jié)構(gòu)。我們發(fā)現(xiàn)皮帶式(Murata)和針式變形機(jī)也很適用。最終的變形條件應(yīng)視所用變形機(jī)的類型以及POY絲的旦數(shù)(總旦數(shù)和單絲旦數(shù))、伸長以及強(qiáng)度等性質(zhì)而定。1.3雙羅紋針織方法成都有類使用PTTDTY,SDY和POY絲可以很容易地制成各種原坯(或稱本色)織物。我們始終在對各種PTT針織和機(jī)織織物進(jìn)行研究。一般來說,采用雙羅紋針織方法以適當(dāng)?shù)尼樭E密度(針/英寸等)和紗線支數(shù)可制成各種PTT高彈性伸縮織物,還可以適當(dāng)?shù)慕?jīng)緯密度機(jī)織而成各種質(zhì)地良好的彈力織物,即織物可沿經(jīng)向或緯向或者是沿經(jīng)緯方向拉伸且彈力良好。此外,PTT原坯織物的手感很好,比PET織物要柔軟得多。PTT纖維還可與其他纖維如:PET纖維、醋酸酯纖維、聚丙烯纖維、棉花、羊毛或尼綸在經(jīng)向或緯向上進(jìn)行組合來制造各種PTT混纖織物。1.4從原毛織物到染色織物我們知道,紡織業(yè)一直在使用著各種染色和整理加工方法,但采用何種染整方法則要視所使用的生產(chǎn)設(shè)備以及織物的類型和面料而定。1.4.1染色及熱定形處理對各種針織織物而言,通?？赡懿恍枰M(jìn)行退漿和水洗處理,織物可以或不可以進(jìn)行松弛和預(yù)熱定形處理。像PET織物的染色那樣,PTT織物也可以使用分散染料來染色。我們建議的染色溫度為100℃～110℃。為了獲得高彈性伸縮織物需要在一標(biāo)定溫度下對織物進(jìn)行熱定形處理?？蓪⒖椢锶彳泟┘尤胍讶旧乙褵岫ㄐ蔚目椢镏羞M(jìn)行軟化處理,此后,以低于或等于預(yù)熱定形溫度的溫度對織物進(jìn)行最終熱定形。最后得到的織物應(yīng)具有良好的彈性和柔軟的手感,并且其質(zhì)量要好于原坯織物。PTT針織織物的染整工序如下(溫度T1>T2>T3)。1.4.2整理后織物的染色工序像PET機(jī)織織物那樣,PTT機(jī)織織物通常可能需要進(jìn)行上漿和退漿整理,其染色工序與針織織物的染色工序相似。此外,PTT機(jī)織織物的預(yù)熱定形的柔軟整理可任選,組織物必須要進(jìn)行最終熱定形。PTT機(jī)織織物典型的染整工序如下(溫度T1.5從ty到染色線，再到染色織物用PTT纖維制成的紗線還可以進(jìn)行絞紗染色,染色后其整理工序與上述的針織和機(jī)織織物的整理工序相似。2拉伸/松弛、熱處理非織造布的生產(chǎn)總的來說,殼牌化學(xué)公司已利用兩級PET短纖維生產(chǎn)設(shè)備成功地生產(chǎn)出了各種紡織級PTT短纖維(商品名為Corterra)。該公司采用拉伸/松弛和拉伸/熱處理這兩種短纖維生產(chǎn)工藝,所生產(chǎn)的PTT紡織級短纖維在紡織用短纖紗和非織造布方面有著廣泛的用途。按比例擴(kuò)大PTT紡織級短纖維的商品化生產(chǎn)規(guī)模的確是妥善處理設(shè)備產(chǎn)能有限和所需短纖維性能之間關(guān)系的一個最佳的折衷方案。大量的實驗數(shù)據(jù)表明,PTT短纖維的生產(chǎn)可以采用為PET短纖維生產(chǎn)所制定的各種工藝技術(shù)規(guī)程。2.1工藝條件的影響PTT聚合物的各種干燥和擠出條件均與POY和SDY的條件相類似,然而由于短纖維擠出設(shè)備內(nèi)的熔體停留時間較長,且每個紡絲位的生產(chǎn)能力較大,所以某些紡絲條件可能需要進(jìn)行變化。主要的目的是最大限度地減少熔體的停留時間和降低熔體的溫度以便制定穩(wěn)定的PTTUDY的擠出紡絲工藝。此外驟冷室的溫度對穩(wěn)定PTTUDY的熔出紡絲也很重要,驟冷室溫度的高低取決于熔體的工藝溫度和每個紡絲位的單絲根數(shù)?？傊?其目的就是要冷卻UDY以便在室溫條件下形成適合于筒管均勻收縮的各種工藝條件。PTT短纖維初始生產(chǎn)所使用的紡絲油劑應(yīng)該是普通的PET短纖維紡絲油劑,應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)的工藝步驟,用給油輥或單環(huán)上油器來上油劑。我們已利用工業(yè)設(shè)備以正常的生產(chǎn)速度生產(chǎn)出UDY短纖維。2.2抗拉t長絲束的拉伸喂入卷曲機(jī)的拉伸絲束的旦數(shù)決定了短纖維集束架的尺寸。在PTT短纖維的生產(chǎn)中,其集束架的尺寸可能與PET短纖生產(chǎn)中所用集束架的尺寸有所不同。來自集束架的PTTUDY絲束的加熱溫度在絲束處于張力下之前不能超過環(huán)境溫度,這樣就可以避免UDY絲束集束失控和收縮不均勻,UDY的集束收縮失控會急劇地降低纖維的斷裂拉伸比。PTT短纖維的初始拉伸比一開始可能與PET短纖的拉伸比不同。對于拉伸/松弛和拉伸/熱定形這兩種PTT短纖維的生產(chǎn)而言,它們的卷曲條件各不相同,而且PTT短纖維的卷曲條件也與PET短纖維的卷曲條件有較大的不同。2.3ptt環(huán)紡紗PTT短纖維既可以單獨(dú)紡成紗線也可以與棉花、羊毛或其他短纖維混紡成紗。目前已生產(chǎn)出各種具有較高彈性的100%PTT短纖紗和PTT混紡紗。生產(chǎn)可經(jīng)受500多次2%～5%應(yīng)變的PTT短纖紗和混紡紗是比較容易的,PTT短纖紗的彈性受短纖維制造過程中的卷曲、熱定形以及松弛等工藝條件的控制。一般說來,與PET和PAN(聚丙烯)短纖紗的生產(chǎn)相比,PTT環(huán)紡紗的生產(chǎn)中存在著兩種主要差異,這兩種差異是由PTT短纖維相對較高的松密度和可恢復(fù)性所造成的。殼牌公司目前正在為生產(chǎn)各種PTT紡織級半成品而對梳理機(jī)進(jìn)行改造,并提出了一些有關(guān)紡紗方面的建議。2.4從紗線至染色整利用與上述類似的工藝方法,可將由PTT短纖維(單紡或混紡)制成的短纖維通過針織或機(jī)織的方法制成原坯織物。在織物的成絲過程中,要比照PET和聚丙烯腈短纖紗的彈性來計算出PTT短纖紗相對較高的彈性,這一點(diǎn)很重要。用與上述類似的工序?qū)⒃骺椢锶旧驼?可采用各種標(biāo)準(zhǔn)的紡織技術(shù)來改變織物的染整條件以便計算出PTT短纖紗的彈性和收縮率。業(yè)已證實用PTT短纖紗織成的各種織物具有良好的彈力拉伸和非彈力拉伸結(jié)構(gòu)性質(zhì),而且在包括起毛起球在內(nèi)的各項標(biāo)準(zhǔn)織物測試中,織物的性能也非常好。用PTT短纖紗制成的各種紡織品手感極好,至少與棉織物和腈綸織物的手感不相上下。2.5混紡絞紗染色PTT短纖紗可以類似于PTT長絲紗的染色方法來進(jìn)行絞紗染色或卷裝紗染色。只要紗線的卷曲穩(wěn)定性未喪失,那么采用混紡絞紗染色是穩(wěn)定紗線高溫收縮的一種合理的染色方法。PTT短纖紗的卷裝紗染色需要有不同的卷裝卷繞條件以便比照PET短纖紗來計算PTT短纖紗所增大的收縮率。2.6從染色到織物此外,可利用與上述相似的加工方法,用各種染色紗來織造針織和機(jī)織織物。3用有機(jī)纖維制作材料3.1短纖非織造布業(yè)已利用針刺和水力纏結(jié)的加工方法將PTT短纖維與其他纖維如PET、尼綸和聚丙烯纖維的混合物制成了各種非織造布,這些基于PTT短纖維的非織造布的特點(diǎn)是手感好且高度膨松。3.2非織造布的生產(chǎn)目前,某些公司已利用Hills/Ason制造的高速生產(chǎn)設(shè)備或Reifenhauser制造的低速生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)出了各種紡粘型非織造布。如果利用工藝參數(shù)設(shè)置正確的壓延機(jī)進(jìn)行加工,那么Reifenhauser生產(chǎn)線所制造的非織造布的尺寸極為穩(wěn)定。殼牌公司正在研制的紡粘非織造布可用作PTT地毯的底布。以較高的生產(chǎn)速度加工制成的各種非織造織物的手感柔軟且懸垂性好,同時還保留了極強(qiáng)的抗伽碼射線輻射的能力。如在醫(yī)用非織造織物中使用聚丙烯材料,那么伽碼射線產(chǎn)生的輻射危害是一個主要問題,而PET在紡粘工藝中其柔軟度和擠壓加工也是一大缺陷。3.3非織造布的生產(chǎn)過去常將260℃～275℃的PTT聚合物熔體經(jīng)熔噴制成各種PTT非織造布樣品。這種PTT織物的特點(diǎn)是纖維的成網(wǎng)不均勻且無定向,織物的單位重量為12.2g/m3.4聚合物基復(fù)合材料在纖網(wǎng)中的應(yīng)用業(yè)已制造出各種以PTT為基本組分的皮芯型和并列型紡粘纖維。在非織造布的用途方面,PTT纖維可作為PET-PTT共軛紡粘或熔噴纖維網(wǎng)中的粘合劑。在纖網(wǎng)的成形過程中,由于PET和PTT這兩種成纖聚合物的收縮率不同,所以我們就可以得到更為膨松的纖維網(wǎng)。我們可將以PTT為基本組分的各種海島型纖維制成各種超細(xì)旦纖維,其用途有人造革等。由于PTT和PET這兩種成纖聚合物在固態(tài)拉伸之后的收縮率各不相同,因而所制成的PTT-PET復(fù)合并列型SDY絲就具有很高的膨松度。PTT與其他聚合材料如尼綸、PP和PE相互復(fù)合的各種復(fù)合纖維目前正在研發(fā)中。4般意義上的非織造布由于PTT長絲和短纖維具有良好的彈性和柔軟性,所以它們非常適用于生產(chǎn)針織和機(jī)織織物以及用這些織物制成的各類服裝,PTT纖維特別能滿足高彈力且手感柔軟的紡織品的市場需求