涤纶的前景用途作用

admin 阻燃面料知识 2020-10-14 9 0
  涤纶是以聚酯(PET)为原材料,经熔融纺丝及后整理而制得的纤维。聚酯是由精对苯二甲酸(FTA)或对苯二甲酸二甲酪(DMT)和乙二醇(EG),经酪化反应后再经缩聚而生成的聚合物。
  1953年美国杜邦(Dhpont)公司建成第一座工业化聚酪纤维厂,随后英国、德国、意大利、日本等国,也先后建成工业化生产装置。非常是在80年代后,聚酪纤维在世界范围内得到了迅速的进展。
  我国涤纶纤维生产起步于60年代。70年代开始先后引进了日本、德国、瑞士、美国、法国、英国等国外先进技术及设备。目前涤纶纤维工业已成为合成纤维中的龙头老大,进展极为迅速。1998年我国聚酪产量达到287.4万吨,涤纶纤维产量达到357.5万吨。
  第一节涤纶的品种及用途
  一、品种
  涤纶品种较为“丰富”,可分为短纤维和长丝两大类。
  1.短纤维
  涤纶短纤维种类如下:种类规格
  棉型短纤维~1.5分特×33~38毫米中长型短纤维~2.5分特×65毫米毛型短纤维3~9分特×64~114毫米毛条短纤维3~9分特(单纤维)2.长丝
  涤纶长丝品种有预取向丝(POY)、拉伸丝(DY)、拉伸变形丝(DY)、空气变形丝(ATY)等。如按纤维功能分类,其种类就比较繁多了,除常规涤纶外,还有有色涤纶、阳离子可染纤维、抗起球纤维、抗静电纤维、高吸水纤维、高收缩纤维、防火纤维等。
  二、性能
  涤纶纤维的性能和聚合物性质(包含其分子量),非常是纺丝及后整理条件等均有直接关系。
  (1)外观:涤纶纤维一般为乳白色,亦可根据用户需要生产不同品种的产品。在生产过程中,添加增白剂可制得纯白纤维,亦可用染料染成各种颜色而制得有色纤维。由于纤维截面形状不同,视觉感到不同完泽。随着消完剂(二氧化钻)添加数量不同,可制得满足用户需要的不同完泽度纤维,形成超有完纤维、有完纤维、半消完纤维、全消完纤维。
  (2)密度:涤纶纤维密度随其结晶度和取向度不同而不同,一般在1.38~1.40克/厘米3。在制备中空纤维时,其密度可降至0.6~1.2克/厘米3,可达到比羊毛还轻、而又非常保暖的效果。这种纤维可用于棉织物或棉被絮片,枕头、玩具的填充料。
  (3)吸湿性:涤纶纤维回潮率很低,在相对湿度为65%时,吸湿量为0.4%。0.5%,即使相对湿度在100%时,吸湿率也仅为0.6%。0.8%,因而涤纶织物具有易洗快干的特性。
  (4)耐热性:涤纶纤维软化点在230―240℃,熔点x5加Y,和其他纤维相Lb,涤纶纤维在受热条件下耐热性能较好。
  (5)耐完性:涤纶纤维在波长为315flm以下的紫外线照耀下,产生分子断裂现象,纤维强度下降,其耐完性高于锦纶而低于晴纶。
  (6)电性能:涤纶纤维在干燥状态下,具有良好的电绝缘性,因而在整理和衣着时,由于摩擦而易产生静电,易吸灰尘,这也是涤纶纤维的缺点。
  (7)化学性能:涤纶纤维在常温下,对酸、碱有肯定稳定性,但随着温度升高耐腐蚀性降低。对某些氧化剂具有较强抗氧化能力。
  (8)抑菌性:涤纶纤维通常不会受微生物的侵蚀,具有抑菌性,因而织物不会被蛀虫蛀坏。
  三、用途
  (1)短纤维:涤纶短纤维及毛条,可用作衣着用织物或装饰用织物的原材料,也可用于工业用毛毯及织造布原材料,可用于纯纺,也可以和天然纤维、其他合成纤维混纺化纤织物做成各种织物,用于生活、工业各个方面。
  (2)长丝:涤纶长丝可供机织、针织物等布料整理的原材料,主要用于衣着布料、装饰织物,还可用作非织造布原材料。
  (3)改性纤维:涤纶纤维经化学改性(共聚、表面处理)、物理改性(共混纺化纤织物丝、改变纤维整理条件、改变纤维形态以及混纤交错等)后,其用途范围会发生很大变化,扩大了应用领域,在工业、农业及高科技领域应用日益广泛。如可用于绳索、汽车安全带及轮胎子午线;还可制成拒水性、吸水性或导水性产品;制成抗静电、防火型、有色纤维等。第二节涤纶的生产一、生产原材料涤纶纤维生产原材料为聚酪(PET熔体或切片),特性粘度在0.6~0.7之间的PET用于生产民用涤纶,特性粘度在0.7~1.0之间的取T用于生产涤纶工业丝。
  二、生产过程
  涤纶纤维的生产是将聚酪熔体在压力下,定量地由纺丝机中的喷丝孔流出丝束,经冷却、凝固再经拉伸及后整理处理而制成涤纶短纤维和长丝。
  (一)聚酪的生产
  PET生产工艺路线有两种,一种是以FTA为原材料的直接酪化缩聚工艺,在该方法中有连续法、间歇法和半连续法;一种是以DMT为原材料的酯交换缩聚工艺,在该方法中亦有连续法、间歇法和半连续法。前一种工艺路线现已逐渐替代后一种,主要原因是使用DMT生产聚酪的成本较高。
  1.缩聚反应
  缩聚反应分为酪化法及酯交换法两种。这两种技术除所使用的原材料PTA、DMT不同之外,主要差别在于生产对苯二甲酸双经乙酣(BHET)工艺过程不同,而由BHET、生产PET工艺技术是一致的。
  酪化法:酪化反应不需要使用催化剂、酯化率要求低,酪化反应在压力下进行,酯化法缩聚反应不产生甲醇,无需设置甲醇回收装量。
  酯交换法:酪交换反应使用催化剂,其结果是使反应物中灰分含量加大,为保证产品有足够的聚合度,要求酯交换率在99%以上。酯交换反应可以在常压下操作,反应操纵简单。酪交换反应有甲醇生成,因而需设置甲醇回收装置。
  2.缩聚工艺分类
  缩聚工艺主要分为间歇缩聚、连续缩聚、半连续缩聚等。
  间歇缩聚:主要由一个酯化(或酯交换)反应器和一个缩聚反应器组成,每个反应器在分期、分批进料和反应后出料,呈间断操作。
  连续缩聚:由几个反应器串联组成,原材料PTA/DMT、EG和添加剂、催化剂、消完剂、稳定剂等,按肯定比例加入,反应后产物连续进入下一个反应器,在最终缩聚釜生产出PET,又连续地进入铸带切粒整理成PET切片或熔体PET进入直接纺丝工序纺丝。
  半连续缩聚:该工艺特点是能够适应生产小批量、多品种的产品。半连续缩聚生产是在第一、二酯化反应器后,增加一中间贮槽,贮存BHET,再分期分批加人间歇缩聚反应器内,进行缩聚反应,而第一、二酪化反应器和中间贮槽之间相似于连续酯化过程,来完成半连续缩聚生产。
  连续编聚生产大型化,(www.ninbofp.com)目前一条生产线年产量可以达到10万吨以上,产品质量易操纵,生产易操作。熔体直接纺丝省去切粒、干燥再熔融等工序,从而节约了投资,生产成本有明显下降。间歇缩聚生产工艺流程简单,便于更换品种和生产非常品种,但其生产能力低,产品质量受每批所限,均匀性和可纺性差,消耗高。
  3.主要设备
  酯化反应器:酪化反应器分为站式和卧式两种,反应器内又分为单室和多室。间歇缩聚中,酯化反应式一种类型。
  酯交换反应器:反应器类型分为多釜式、多室式及塔式三种。间歇缩聚工艺中,只有单釜式一种。
  预缩聚反应器:分为带有搅拌器的釜式反应器和无搅拌器的容量盘塔式反应器。反应器类型又有站式和卧式二种。
  缩聚反应器:有二种类型,一种为卧式反应器,有单轴和双轴二种,其构件由不同形式的圆盘组成。另一种为鼠笼式圆盘反应器。(二)涤纶纤维的生产涤纶纤维生产方法有直接纺丝法和切片纺丝法。
  1.涤纶短纤维的生产
  涤纶短纤维的生产,按其所用原材料(PET)(切片、熔体)不同,分为切片纺丝和直接纺丝。后整理为集束、拉伸、热定型、卷胁、切断、打包等。
  根据所需纤维的性能,可采纳不同的工艺,如要生产高强高模纤维,可采纳二段拉伸和紧张热定型工艺;如要生产低强高模纤维,可采纳一段拉伸和紧张热定型工艺;如要生产低强高伸型纤维,可采纳一段或二段拉伸和松弛热定型工艺;如要生产中强中伸型纤维,可采纳二段拉伸和半紧张热定型工艺。
  切片纺丝工艺特点:切片纺丝工艺(聚酯厂和纺丝厂)可以分开两地建设,因此灵敏性很大,可以按每批不同切片质量要求,生产出不同品种的纤维。但由于原材料PET,在形成熔体前,需进行干燥、熔融、螺杆挤压等工艺过程,因而增加了建设花费和生产成本花费,同时并不适用于大型化纺丝需要。
  直接纺工艺特点:在最终缩聚釜生成的熔体PET,可直接去纺丝而不必进行铸带、切粒、包装,运输到纺丝厂,拆包、干燥和再熔融等,因而既可节约建设花费,又可大幅度的降低生产成本,从而形成生产规模化,具有竞争能力,提高企业经济效益。其不足之处是不宜常常改换产品品种,而且纺丝和聚酪上、下游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治理严格,完量幸免故障停车。目前,我国涤纶短纤维生产已具规模化,单线年生产能力达到3万吨。
  涤纶短纤维生产的主要设备是纺丝机。纺丝机主要由纺丝箱体、冷却吹风、纺丝筒以及卷取成条等部分组成。
  纺丝箱体:纺丝箱体内由熔体分配管(1,2)、计量泵(3,4)和纺丝组件(5)构成。其中熔体分配管的布置,必须保证熔体自分配头到多纺丝部位的流经时间相同,同时压力降也要相同。纺丝箱体要求温度恒定、密闭性良好,用导生锅炉电加热产生的导生蒸汽送进箱体,来达到保温目的。
  量泵是由一对齿轮、三块板和传动轴组成。计量泵结构简单,要求具有装拆和加热方便,材质耐450℃高温,整理精度高,不能发生泄漏事故等特点。纺丝组件由熔体导人顶板(1~5)分配板(6~7)砂过滤层、金属网(8~2)、喷丝板(13)及耐压板(14、15)组成。喷丝板的结构和纺丝状态及纺丝机产量有关。喷丝板的结构参数包含孔数、排列方式、孔径、孔的几何形状等。。
  冷却吹风:分为竖吹和横吹二大类。冷却吹风的目的是使丝条均匀冷却、断面结构均匀。纺丝筒:纺丝筒长短不一,在保证冷却效果及平稳卷绕的同时,一般在3米左右。
  卷取成条:由油轮上油、卷绕、集束、补充上油、牵引、喂人、成条组成。其中卷绕辊是关键组件,目前较多采纳的是一种小辊,它起到转向作用。2.涤纶长丝的生产涤纶长丝的生产,采纳熔体纺丝方法,包含切片纺丝和连续缩聚。熔体直接纺丝法。涤纶长丝的纺丝生产工艺,按其纺丝速度分为常规纺、中速纺、高速纺三种工艺技术。
  常规纺丝工艺:常规纺又称为低速纺。一般纺丝速度在1000~1500米/分,拉伸加捻速度在600~l100米/分,假捻变形速度在120~160米/分,卷绕速度在900~1200米/分可纺制33~167分特长丝。熔体纺丝温度操纵在280~290℃,螺杆挤出压力在6.5~7.5兆帕,纺丝组件压力操纵在9.8~24.5兆帕。纺丝一般采纳侧吹风冷却形式,温度操纵在20~30℃,风速采纳0.3~0.5米/分。

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