（纺织工程专业论文）双组分PTT的产品开发及性能研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

双组分p t i 的产品开发及性能研究 摘要 p t t ( 聚对苯二甲酸丙二醇酯) 是最近几年开发的一种新型聚酯， 被列为2 1 世纪的新型纤维之一。p t t 纤维既保持了p e i 的一些优良 的性能，又有更好的染色性及弹性，是一种极有前途的合成纤维新材 料。且纺得的纱线回弹性相当于尼龙，因而在纺织、工程塑料等方面 均将有广泛应用。近年来，随着p d o 生产新工艺的成功开发，p t t 纤 维的研制和开发取得了较大进步，一些国际大公司已经投入较大的物 力和财力进行p t t 的研究和开发。 本课题所要研究的双组分p t t 长丝，是将p t t 、p e t 以5 0 ：5 0 的 i ：l - n 并列复合纺丝成型，获得p t t 、p e t 双边型复合纤维。它除了具 有普通p t t 纤维所具有的优良特性之外，还具有普通p t t 纤维无法比 拟的特性。p t t p e t 并列复合纤维由于在纤维截面上同时并存的p t t 和p e t 原料成分不同，也就是沸水收缩率、干热收缩率不同，于是便 潜伏一种自卷曲能力，在进行热处理或后整理时便呈现出来。这种自 卷曲效应使复合丝在松弛热处理和染色中呈现类似于羊毛纤维的三 维立体卷曲膨松。这样就可以获得具有以往并列复合纤维所不能比拟 的细而密的永久性三维立体卷曲的p t t p e t 复合丝。p t t p e t 复合纤 维在编织过程中采用合理的编织工艺得到的织物，不仅弹性好，而且 手感柔软，有优良的耐热性、耐氯性及耐碱性。适宜于制作各类连裤 袜、无跟袜、芭蕾演出服、紧身衣、弹力牛仔衣、游泳衣和各类中、 高档运动服及风格别致的新型丝绸。因此，这个课题有很大的社会意 义和经济利益。 本课题中，我们致力于双组分p t t 长丝纬编圆机和横机针织物的 开发及其性能的研究与比较，包括双组分p t t 长丝纬编织物的编织、 整理和染色工艺。同时我们选取结构成分相似的t 4 0 0 和纯p t t ， c o o l m a x 作比较。首先我们对纤维做切片分析纤维的复合结构及成分 比例，然后分析纱线的结构及弹性。强力性能，为后面的分析打好基 础。同时特别分析了纱线的残余扭矩，为后面分析织物线圈歪斜现象 提供依据。然后在圆机和s t o l l 横机上编织纬平针，四平，双元宝织 物，在织物编织过程中，我们发现了存在的漏针及断头问题，分析了 原因，并给出合理建议。两种分散染料分别对纬平针组织和四平组织 的四种织物染色后，染色效果最好的都是双组分p l l 织物，颜色最深 且均匀，上染率高。甚至好于纯p t t 织物。这说明p t t 与p e t 混纺比 为5 0 ：5 0 时得到的纱具有最佳染色性。 对这些织物进行性能测试，项目包括：织物克重，密度，强力， 弹性回复性，弯曲性能，蓬松度，透气性，抗起毛起球性，折痕回复 性等。在强力方面，双组分p t t 的纱线和织物都不如t 4 0 0 织物，但 要优于纯p t t 织物，弹性回复方面，双组分p t t 与t 4 0 0 比较接近， 与纯p t t 的差距并不是很大，这说明，纯p t t 纱线中一定量p e t 的混 入，在不会太大影响其弹性的同时。还可以优化其染色性能。双组分 p t t 织物的弯曲刚度大于纯p t t 织物，但是其折痕回复性优于纯p t t 。 双p t t 和纯p t t 的悬垂性基本相近。明显好于t 4 0 0 织物。双组分p t t ， t 4 0 0 纯p t t 的抗起毛起球性都很好，明显好于c o o l m a x 织物。在最 后部分，我们还采用模糊数学对四平织物风格进行综合评价，结果表 明双组分p t t 的织物风格与纯p t t 的接近，t 4 0 0 最好，这说明我们 还要优化双组分p t t 的纺丝工艺。 关键字：双组分p t t ，编织，弹性回复性，染色性能，织物风格 d e v e l o p m e n ta n dr e s e a r c ho n b l c o m p o n e n tp t t a b s t r a c t p t t ( p o l y t r i m e t h y l e n et e r e p h a l a t e ) ，a l la r o m a t i cp o l y e s t e r , h a sb e e n i n t i m t e dt h en e w - d e v e l o p e df i b e ri nt h e2 1 靠c e n t u r y p t tc o m b i n e st h e p e r f o r m a n c ep r o p e r t i e so fp e t , o f f e r st h eu n i q u ep r o p e r t i e so fe l a s t i c i t y a n dd y e i n g ，t h u sp t tw i l lh a v ew i d ea p p l i c a t i o n so nt e x t i l e s ，e n g i n e e r i n g t h e r m o p l a s t i c se t e e s p e c i a l l yi nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h eg r e a ts l l c e s si n p r o d u c i n gp d o ( 1 ，3 - p r o p a n e d i 0 1 ) ，t h ea n n u a lp r o d u c t i o nq u a n t i t yo f p t t i si n c r e a s i n gg r e a t l y m a n yf a m o u sc o m p a n i e sa r ei n v e s t i n gm o r ea n d m o r ee f f o r t st or e s e a r c ha n dd e v e l o pe x c e l l e n tp r o p e r t i e so f p t t t h e b i e o m p o n e n tp t t s t u d i e di ss p u nw i t hp e ta n dp t t p a r a t a c t i c ， t h e p r o p o r t i o n o ft h ec o m p o s i t ey a mi s5 0 ：5 0 b e s i d e st h eg o o d p e r f o r m a n c eo fp t t , t h eb i c o m p o n e n tp t t h a ss o m eu n i q u ep r o p e r t i e s t h a tt h en o r m a lp r r rd o e s n th a v e t h eb i c o m p o n e n tp t th a sa ni n h e r e n t c r i m p i n gc a p a c i t yb e c a u s eo f t h ed i f f e r e n tc o m p o n e n tw h i c hh a sd i f f e r e n t c o n t r a c t i b i l i t yi nh o t w a t e ra n dd r ya i r w h e nt h eb i c o m p o n e n tp 订w a s t r e a t e do rf i n i s h e di nh o tc o n d i t i o n ，t h ei n h e r e n tc r i m p i n gc a p a c i t yw i l lb e s h o w e d ，i ti sl i k et h et h r e e d i m e n s i o n a li n h e r e n tc r i m p i n gc a p a c i t yo f w 0 0 1 a f t e rt h ef a b r i ci sk n i t t e dw i t ha p p r o p r i a t es p e c ，i th a st h eg o o d e l a s t i c i t y , a l s ot h eh a n d l ei sg o o d ，t h eh e a t r e s i s t a n tp r o p e r t y , t h e c l r e s i s t a n tp r o p e r t yi sv e r yg o o d ，i ti sf i t t e dt om a k et h ep a n t y - h o s e ，t h e b a l l e td r e s s i n g ，t h ec o r s e t r y ，t h ee l a s t i cj e a n sw e a r , t h es w i m m i n gw e a r a n da l lk i n d so fh i g h - q u a l i t ys p o r t sw e a r s ot h ep r o j e c tw i l ls h o wag r e a t o f b e n e f i ti nt e c h n o l o g ya n df i n a n c i a lp r o f i t s i nt h i s p r o j e c t , b i c o m p o n e n tp t tw a sw e f t - k n i t t e d o nc i r c u l a r m a c h i n ea n df l a tm a c h i n ea n da f t e rt h a t ，s o m ei m p o r t a n tp r o p e r t i e sw e r e t e s t e d ，i n c l u d i n gt h es p e c so fk n i t t i n g ，d y i n ga n df i n i s h i n g m e a n w h i l e t 4 0 0 ，p t t , c o o l m a xw e r ec h o s e na st h ec o n t r a s tf i b e r s i no r d e rt o g e td e t a i l e di n f o r m a t i o no ft h ey a m ，t h es t r u c t u r ea n dt h ec o m p o n e n t s p r o p o r t i o nw e r ea n a l y z e d ；t h es t r u c t u r e ，t h ee l a s t i c i t ya n dt h et e n s i l eo f t h ey a r n sw e r ea n a l y z e dt o o f u r t h e rm o r e ，t h er e s i d u a lt o r s i o no fy a r n w a s s p e c i a l l yr e s e a r c h e d ，s u p p l y i n gt h et h e o r yr e f e r e n c ef o ra n a l y z i n gt h e d e f l e c t i o no ft h el o o p s a l lt h e s ey a m sw e r eu s e dt ok n i tf u l ln e e d l ea n d j e r s e yf a b r i c so nc i r c u l a rm a c h i n ea n df l a tm a c h i n e d u r i n gt h ek n i t t i n g p r o c e s s ，i ti sf o u n dt h a tt h e r ei sat e n d e n c yt or u no rl a d d e r t h em e t h o d t os o l v et h i sp r o b l e mw a sw o r k e do u tf m a l l y a l lt h ef o u rk i n d so ff a b r i c s w e r ed y e d t h ec o l o ro fb i - c o m p o n e n tmi sd e e pa n de v e n t h ed y i n g r a t ei st h eh i g h e s t e v e nb e t t e rt h a nt h ep t tf a b r i c t h ep r o p e r t i e so ft h ef a b r i c si n c l u d i n gt h ew e i g h t , t h es t r e n g t h , t h e e l a s t i c i t y , t h em e l tp r o p e r t i e s ，t h ea i rp e r m e a b i l i t y , p i l l i n gr e s i s t a n c e ， r e s i s tp l e a t i n gc a p a b i l i t yw e r ea l s ot e s t e d i nt h et e n s i o n ，t h ey a r na n dt h e f a b r i co f b i c o m p o n e n tp t ti sw o r s et h a nt 4 0 0 ，b u t ，i ti sb e t t e rt h a np t t ； i nt h ee l a s t i c i t y , t h er e s u l to ft h eb i c o m p o n e n tm i sv e r ys i m i l a rt ot h e 1 4 0 0 ，a n dt h ed i f f e r e n c e sb e t w e e nt h e ma n dp t t i sn o tv e r yl a r g e a l l t h e s es h o w e dt h a tm i x t u r eo fp e tt op t tc a ni m p r o v et h ed y i n ga b i l i t y w i t h o u tr e d u c i n gi t se l a s t i c i t y t h em e l tm o d u l o u so fb i c o m p o n e n tp t t , i sl a r g e rt h a np t r , w h i l er e s i s tp l e a t i n gc a p a b i l i t yo fi ti sb e t t e rt h a np t t , t h eb e e t l i n ga b i l i t yo f b i c o m p o n e n tp t t a n dp t ti sb e t t e rt h a nt 4 0 0 t h e p i l l i n gr e s i s t a n c eo f b i c o m p o n e n tp t t , t 4 0 0 p t t i sb e t t e rt h a nc o o m a x i nt h el a s t ，f u z z ym a t h e m a t i c a lc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i n gt h e o r yi su s e d f o ra n a l y z i n gf u l ln e e d l ef a b r i c t h er e s u l ts h o w e dt h ef a b r i cs t y l eo f b i c o m p o n e n tp t t i ss i m i l a rt op t t , t h e s t y l eo ft 4 0 0i st h eb e s t a l s oi t s h o w e dt h a tw es h o u l di m p r o v et h es p i n n i n gs p e c 白小静( 纺织工程) s u p e r v i s e db y 赵俐 k e yw o r d s ：b i c o m p o n e n t p t t , k n i t ，e l a s t i c i t y ，d y i n ga b i l i t y , f a b r i c t e x t u r e 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风所呈交的学位论文，是本人在导师的 指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 符吁 小月由1 名年 凇西 文论 ； 位期 学b 附件二： 东华大学学位论文版权使用授权书 ， 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印什和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以 将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者签名：卧竹 鼢沙弦蝴f 7 目 指导教师签名：盔盔乡1 日期：一f 年， 刖日 第1 章绪论 概述 p 1 - r 是聚对苯二甲酸丙二醇酯( p o t y t r i m e t h y t e n et e r p h t h a l a t e ) 的简称。是聚 酯家族中的一类新产品，也是继5 0 年代聚对苯二甲酸乙二醇酯( p e t ) 工业化 和7 0 年代聚对苯二甲酸丁二醇酯( p b t ) 后新实现工业规模的可成纤的聚酯材 料。美国c a l i c o p r i n t e r s a s s 公司的w h i n f i e l d 和d i c k s o n 在1 9 4 1 年就成功合成了 p t t 。9 0 年代中期美国s h e l lc h e m i c a l 公司研制成功了m 纤维纺丝聚合物一 c o r t e r r ap o l y m e r l 2 1 该纤维不仅兼具p e t , p b t 二者的优点，而且由于。奇碳效应” 田使其具有良好的回弹性和蓬松性。近年，国内外己开始进行大规模的m 纤维 的生产开发，p 1 r r 纤维克服了p e t 纤维的刚性和p b t 纤维的柔性，兼具有聚醋 和聚酞胺纤维的优点，特别是它优异的回弹性和易染性，从而引起了纤维材料界 的瞩目，国外己把它列为2 l 世纪的薪型纤维之一。 1 1p t l 纤维概述 1 1 1p t t 的结构 p 1 t 即聚对苯二甲酸丙二醇酯( p o l y t r i m e t h y l e n et e r p h t h a l a t e ) 的简称，是一 种芳香族聚合物。由l 3 丙二醇( p d o ) 和对苯二甲酸( t p a ) 经缩聚制成。 1 i i 1 分子结构 p 1 盯聚合物的分子结构( 分子式) 如图1 1 所示1 3 ； o o to l k a c - l a c l q m 士 图卜ip t t 聚合物的分子结构 从分子结构上看，p 1 广r 的结构单元中有奇数个亚甲基单元，研究表明正是高 聚物化学结构中的奇数或偶数个甲基影响了高聚物的性能。 i 1 1 2 分子链结构 p 1 r r 聚合物大分子链形态结构如图1 2 所示。 图l _ 2p t t 大分子链形态结构 如图卜2 所示，p 1 曙单元在c 轴上的长度是分子链完全展开时的7 5 ，具有 像弹簧一样的结构。 1 1 1 3p t t 的结晶结构 研究表明，p t t 结晶结构属于三斜晶系，每个晶胞沿c 轴方向含有一个大 分子链的两个重复单元。与p b t 不同，当拉伸力去除后m 纤维并未发生结 构形变。遮一具体的特征也许可以用来解释n t 优于p e t 和p b t 的良好的弹性 回复【l l 。 1 2p t t 纤维的制备 1 2 1 单体p d o 的合成 早在1 9 4 1 年m 高分子就已被合成出来，但原料之一l ，3 丙二醇单体无法 工业化生产致使p r r 的生产和应用受到了限制。近年来，随着p d o 生产工艺的 开发成功，m 纤维的研制和开发也实现了工业化生产。目前，生产p d o 比较 可行的方法有以下三种【i l 。 环氧乙烷法：壳牌公司采用的以乙烯原料生产p d o 的方法。乙烯与氧气反 应生成环氧乙烷，继而使环氧乙烷在催化剂的作用下与c o 发生反应制得p d o 。 这一方法的优点是环氧乙烷的价格比较便宜。 丙烯醛法：德国d e g t m a 公司在这一技术方面作了大量研究，取得了很大的 进展。以丙烯为原料，经氧化生成丙烯醛；丙烯醛在催化剂的作用下与水进行双 键水合，制得3 羟基丙醛( h p a ) ；h p a 在n i 等催化剂的作用下加氢制得p d o s i 。 生物酶催化法：此种方法是杜邦公司开发的，用低廉的碳水化合物通过微生 物酶催化发酵制得p d o ，这种技术方法简单，副产品少，成本低。而目前，杜 邦公司联合泉州海天公司，从可再生原料一玉米糖中用生物酶催化法制备p d o ， 来生产新型的$ o r o n ap o l y m c r 叫做c o r n t e c 纤维，这一转变既不会降低 c o r n t e c 的任何性能，又增加了环保因素，这种采用可再生资源的革命性的开 第i 苹绪论 端对于自然资源的合理利用、对于经济的可持续发展都有极重大的意义侈n 1 2 2p t t 的合成方法 与p e t 的合成方法类似，p 1 广r 的合成可分为直接酯化缩聚法( e t a ) 和酯 交换缩聚法( d m t ) 。分别由对苯二甲酸( f t a ) ，对苯二甲酸二甲酯( d m t ) 与脂肪族丙二醇( p d o ) 反应制取。 p t a 法：采用钛作催化剂，酯化反应的温度为2 6 0 - 2 7 0 ( 2 ，酯化时间为 1 0 0 1 4 0m i n ，缩聚反应时问为1 6 0 屹1 0 m i n 。 d m a 法；采用d m a 路线生产p 1 广r 时，酯化温度为1 4 0 - 2 2 0 ( 2 ，催化剂为 四丁基钛，除去甲醇后，升温至2 7 0 c 。压力降至5 p a 进行缩聚反应制取产品。 1 3 丙二醇实现工业化生产后，其生产成本大大降低，使p 1 t 的价格与p e t 相当。而p t a 法又比d m t 路线流程简单、成本低，更具经济性。 1 3p t t 纤维的性能及与传统纤维的比较 1 3 1p t t 的热学性能 表1 1 列出了几种主要合成纤维的热性能。 表1 - 1 几种合成纤维韵热学性能比较 项目mp e tp b tp a 6p a 6 6 t m ( ) 2 2 82 6 52 2 l 2 2 02 5 6 t 甙) 4 5 7 56 9 8 0 2 5 4 0 - 8 05 0 - - 9 0 表1 1 中列出，p t t 的熔点在2 3 0 左右，低于p e t 和p a 6 6 ，所以纺丝温 度比p e t 大约低3 0 。其玻璃化温度与p a 6 相似。 1 3 。2 ”t 的力学性能田 研究人员通过测定材料的应力一应变曲线，对p e t 、p b t 、p 1 广r 纤维的力学 性能进行了对比研究。结果表明，f r r 纤维的初始模量明显低于p e t 纤维，但 较p b t 纤维路高。m 纤维的初始模量与拉伸倍数之间没有依赖关系，所以p 1 盯 不可能像p e t 那样生产出高模量、低伸长的纤裂珂。纤维的应力应变曲线表明它 是一种柔软的低模量纤维( 强力适中约2 5 克旦) ，有极高的伸长( 约9 5 嘲。而p 1 t 纤维的弹性回复率明显高于p b t 和p e t 纤维。图1 3 绘出了p 1 盯、队、p e t 的 弹性回复曲线嘲。p t t 聚合物大分子具有螺旋形结构，这一结构增加了p 1 广r 的内 在回弹性哪。 第1 章绪论 图1 _ 4p 纤维的拉伸回弹性 由图l - 4 可以看出，当m 纤维伸长1 5 时可1 0 0 回复，拉伸到2 5 时， 亦可达到9 0 的回弹率。 p 1 r r 纤维的强度与纺丝速度有关，m 纤维的断裂强度略低于p e t ，p 1 盯 拉伸纤维的断裂伸长约为4 0 ，明显高于p e t 拉伸纤维的0 。 1 3 3p t t 纤维的染色性能 哪的化学组成与涤纶不同，它的基本链节中有三个甲基。由此产生的“奇 碳效应”使得其物理和化学结构和性能不同于涤纶纤维。该纤维的玻璃化温度和 熔点比涤纶低，分散染料的可染性好于涤纶。4 5 , 7 5 1 2 的玻璃化温度使其能在无 载体的情况下常压沸染。m 最佳染色温度是1 1 0 c ，但是在1 0 0 c 时仍有很高 的上染率。将p e t 与p t t 两种纤维在相同的条件下进行染色，结果发现9 0 c p e t 纤维还未吸收染料，而p t t 纤维7 5 c 就开始吸收染料；p 1 t 纤维在1 0 0 c 时就可 将染料吸尽，而p e t 纤维在1 2 0 时吸收染料量最大才达到9 5 。下表1 5 表示 在相同条件下，两种分散性染料对p e t 和p t t 纤维染色时的转化温度f ”。 另一方面，虽然m 分子链与p e t 的刚性分子链相似，但其晶格堆积比p e t 的要疏松的多，所以在相同的染色温度下，染料在p 1 1 中渗透深度明显高于p e t ， 而且色泽均匀、坚牢度高。 表1 - 2 m 与p e t 上染率对比 温度 r e d y e l l o wb l u e m1 0 0 9 7 8 2 9 6 1 2 9 6 4 0 l o o8 4 2 8 6 7 - 6 0 8 3 2 0 p e t 1 3 0 9 7 3 5 9 5 9 4 9 6 0 0 通过表l - 2 上染率的对比看出，p e t 织物在1 0 0 ( 3 时上染率很低。远远不及 p 1 - r 织物。p t t 织物在1 0 0 ( 2 的上染率还稍稍高于p e t 织物在1 3 0 ( 2 染色时的上 4 釜! 皇堡堡 染率。这充分体现了p 1 广r 纤维的优异染色性能 合成纤维一般郝是易着色者也易褪色，通常是一体的，即：易染纤维普遍色 牢度低。而p 1 广r 纤维是唯一不遵守此法则的纤维，即尽管染色温度为1 1 0 1 2 ，也 能取得相同的后整理效果，水洗牢度，汗渍牢度至少与p e t 相同实际上使 用d i s p e r s o ln a v yx f 染色时，在6 0 c ，水洗牢度c a a 以及汗渍牢度均为灰色分 级卡4 5 级，达到了最高的湿牢度。从这个意义上讲，m 纤维是易着色，不 易褪色的纤维姗。 p t t 纤维的日晒牢度和p e t 相比，低半级左右，即在包括家具领域的一般 衣料领域不会出现问题，但在车辆使用方面会受一部分限制。枷。 1 3 4p t t 纤维的抗污性能 f r i - r 纤维具有聚酷纤维和尼龙的优异性质，如尼龙的回弹特性和固有的耐污 性等，还有优异的舒适感、柔软感和易染色性；另外它能抵抗紫外线、臭氧和氮 氧化物的破坏作用。抗污性能与纤维的拒油性和易去污性有关。大分子链的化学 结构对其表面张力影响很大，亚甲基为奇数的比偶数的临界表面张力低，m 纤 维具有较好的抗污性。 1 3 5p t t 纤维的碱解 p 1 t 纤维的初始模量只有p e t 的4 0 ，因而p t t 纤维像p a 纤维一样柔软， 无需在n a o h 溶液中经碱量处理即可在许多方面得到应用。在9 8 c ，7 0 9 l 的 n a o h 溶液中处理3 0 m i a ，p e t 失重率为1 5 ，而m 仅为5 ；处理6 0 m i n ， p t t 失重率为1 2 。而p e t 已达3 0 1 6 1 。 1 3 6 ”t 纤维与箕他纤维的性能比较田 表1 - 3 对p 1 r r 纤维与其他纤维的性能作了比较： 表l qp t t 纤维与其他纤维的性能比较 m p e tp a 6 形状 优 中优 柔软性优良优 手感优优良 蓬松性优 d j由 抗折皱性优优 由 第1 章绪论 抗静电性优优良 抗折皱性优 优 出 抗渗透性优优良 耐污性优良优 吸水性差差 由 抗日光性优良差 尺寸稳定性良良良 染色性优中良 印花适应性优 由 良 加工及后处理费低高 由 通过以上的对比，我们可以得出这样的结论，虽然几种纤维各有优缺点，但 总体而言，m 纤维的优势是比较突出的。再次印证了m 纤维的发展潜力。 1 4p t t 纤维的生产现状 1 4 1 国外市场开发现状 自p d o 实现工业化生产以后，许多国家陆续投入m 纤维的生产。目前全 球p t t 生产技术掌握在壳牌( s h e l l ) 和杜邦( d u p o n t ) 两家公司手中，其商品名称 分别为c o r t t e r a 与s o r o n a 。杜邦公司与壳牌公司生产方式的最大不同点在于制备 p d o 的方法。壳牌公司是利用化学合成方式生产，而杜邦公司是以兼具环保性 的生化合成技术制造。然而就商业化程度而言，壳牌化学公司在2 0 世纪9 0 年代 末期就把p 1 1 商业化，因而在这方面超过了杜邦。几年来，壳牌公司已通过国 内和国际合作建立起年产十余万吨的p 1 盯聚合物工厂，在其p 1 盯聚合物c o r t e r m 基础上，p 1 1 纤维的工业化正迅速地向前发展。日本、韩国、中国台湾、欧洲及 美国的一些纤维生产厂都开始工业化生产p t t 纤维。 日本旭化成公司就p 1 盯纤维的制造和加工技术已申请了1 0 0 多项专利，其 中8 3 项已获批准，并且对所有专利己进行注册。此外，旭化成公司在p t r 纤维 开发初期就已经从材科、纺丝、加弹以及机织、针织、染整等几方面申请各种专 利。该公司生产的期叮纤维为s o l o 。 壳牌化学公司用其开发的p r r 纤维制造技术同一些纤维生产厂商进行合作。 6 第1 章绪论 他们把北美的k o s a 公司和西班牙的c d p 、德国的l u r g i z i m m e r 作为其在欧洲 的合作伙伴。在韩国也有三家公司：s k 化学、h a n k o o k 合纤及h y u o s u n g 已开始 工业化生产p 1 广r 纤维。此外，s a m y a n g 、k o l o n 、k o h a p 及t a e k w a n g 等四家公 司也已表示要加入m 纤维工业化生产行列。 至于杜邦公司，从2 0 世纪8 0 年代即开始研究生产p 1 r 纤维的3 g t 技术， 并计划于2 0 0 3 年建成年产4 5 万吨p d o 的生产工厂，此计划前后开发时间己长 达2 0 年。目前，其位于美国北卡罗来纳州的工厂已开始生产s o r o n a ，年产1 2 万吨，未来将扩充到年产5 万吨。与杜邦公司策略联盟合作生产m 纤维的伙 伴相当少，目前只有在北美的杜邦聚酯事业部、欧洲的d u p o n t s a 、韩国的s a e h a n 公司与在日本的帝, ( t e i j i n ) 和东丽( t o r a y ) 公司。美国杜邦公司授权台湾远东纺织 公司，在台生产s o r o n a 纤维。有预计估计三、五年后p 1 t 纤维可能取代5 传 统聚酯纤维。 在韩国，现在主要有三家公司生产p 1 t 纤维，s k 化学公司从19 9 9 年7 月 开始以“e s p o l ”商标销售p 1 广r 纤维，其生产能力为l 万吨年：韩国合纤公司以 “z i s p a n ”商标生产p 1 t 纤维：晓星公司以“n e o p o l ”商标生产p 1 叮纤维， 生产能力为5 0 吨，月。计划本年初增至2 0 0 吨，月。还有四家公司准备涉足p t t 纤维的生产，分别是s a m y a n g ，k o l o n ，k o h a p 。t a e k w a n g 公司。 在台湾，华隆公司于1 9 9 6 年从壳牌公司接受许可开发p 1 盯纤维，1 9 9 9 年获 得成功。同年，工业研究院化工所、纺织研究中心对p 1 t 纤维进行了商业验证， 化工所负责聚合、纺丝，纺研中心负责变形加工、织布、染整及服装设计一条龙 科研计划，华隆负责上、中、下工序的整体放大，推向工业化。华隆计划以 “e s t e r a ”商标销售p i t 纤维产品，以丝和针织品展开。 1 4 2 国内市场开发现状 国内对丙二醇和p 1 阿的研究开发尚处于起步阶段，近年国外1 ，3 一丙二醇 生产技术的突破和p r i t 树脂的工业化生产和应用，为我国开发p 1 旧提供了有利 条件。国内在p 1 广r 开发上，尚未解决的问题主要集中在催化剂的选择和改善色 相上，i r i t 纤维高回弹性的结构原因也是有待于进一步研究的方面，所以国内应 尽快抓住机遇，进一步进行对p 1 t 深入的研究和产品开发，以参与国际竞争。 一些单位正在进行l ，3 一丙二醇合成方法的试验，国内几家知名的化纤公司也 7 第1 章绪论 都有意开发p 1 广r ，但是无论投资力度还是己经获取的成果都与国际水平有较大的 差距。其中上海石化股份有限公司研究院己经完成了“p 1 广r 聚合及纺丝研究小 试”合成的p 1 盯切片可纺性良好，以t 纤维加工的织物亦具有良好的性能。预 计在不久的将来国产m 纤维就会进入市场越来越多地得到应用。 由于这种双组分纤维刚上市不久。因此对其的开发还比较少，我们所用的原 料由壳牌公司提供 1 4 3p t t 纤维的市场前景和发展预测” p 1 r r 纤维被人们认为是2 1 世纪新型纤维。发展潜力巨大，前景广阔。从技 术角度看，l ，3 p d o 与v i a 的聚合、纺丝、后加工等工艺与p e t 工艺无大差剐， p t t 能否广泛应用的关键取决于能否得到较低成本的1 , 3 - p d o 。丽这一技术近年 来的突破性进展，使m 的生产和应用变为现实。从性能和应用角度看，由于 m 的优异性能，它可以广泛用于衣料、产业、装饰和工程塑料等各个领域，特 别是在地毯领域将成为p a 强有力的竞争对手。有关专家估计，m 纤维的需求 量大约5 5 来自地毯领域，其余的4 5 为其他纺织品领域。从企业动向的角度 看，以壳牌和杜邦两公司为先导，认为这一聚酯技术是支撑未来聚酯事业发展的 方向。技术领先，市场广阔，使世界化纤化工企业争先发展m 树脂及其纤维， 近年来，在世界各地出现了开发和生产的热潮。 壳牌化学公司预测。如果1 0 的化纤地毯原料使用p 1 t 纤维作背衬，需要 约1 4 0 1 a ，加上明广r 纤维可代替的其他纺织品的原料，2 0 0 0 年全世界需要m 纤维约2 0 0 k ：t ，壳牌公司还预测，2 0 1 0 年，美国将成为m 的最大市场，计划将 c o r t e r r a 的生产量扩大到1 1 0 0 k t ，而且几乎全部用在纺织领域，并预测2 0 1 0 年将 有儿或1 2 家p 1 丌工厂投入生产。亚洲是纺织生产集中的地区，对p 1 广r 纤维的 需求增长也会十分迅速最近某工程公司预测2 0 0 0 - 2 0 0 5 年世界肿市场需求 量可达1 2 1 5 k t ，壳牌的保守预计为1 0 0 0 k t 以上。 1 5p t t 纤维的应用 1 5 1 地毯工业 由于m 纤维优良的回弹性、耐污性、良好的染色性以及耐紫外线和臭氧 性，在地毯工业中有着广泛的用途，据统计，有5 5 的p l r r 用于地毯领域。目 前合成纤维地毯主要以尼龙和聚烯烃为原料。而p t t 有者它们无法比拟的优异 8 第1 章绪论 性能。p 1 1 的主要优点之一就是能在热空气中纺成高度蓬松的b c f ，良好的蓬 化度和弹性使m 地毯明显优于p e t 地毯，p e t 地毯使用后会很快纠缠在一起， 而p t t 地毯与p a 地毯相近，在频繁的磨损和洗涤后仍具有较好的弹性。 1 5 2 服用材料 像其他熔纺合纤一样，p 1 t 在高速下纺成的p o y 具有优良的可拉伸性，可 在较高速下变形制成d t y ，它具有较好的手感和悬垂性。用它制成的弹性纤维， 其弹性回复性和回弹率优于p e t 、p b t 和p p ，可与p a 纤维相媲美。因此，i r l 广r 纤维在衣料领域尤其是运动服、游泳衣、紧身农等方面很有发展前途。 表1 4m 纤维面料和服装的优点 易护理，机可洗，抗沾污 贴身服用，手感柔软 服用性能和 经纬双向拉伸，提高服装贴身造型性能及定型性能 审美性能的 浅色调清晰，染色容易，色牢度高，得色率高 提高 抗静电，不加助剂处理，本身即有抗静电性能 耐褪色 表l - 4 总结了m 纤维面料和服装的优点，包括成品的服用性能和审美性 能。比如易护理、手感柔软性、经纬双向抗伸特性，简易染色条件以及耐褪色等， 这些益处能节省成本，包括取代或降低弹性纤维的使用量、染色和整理工艺简便、 成本低、省略抗静电处理、与其他纤维混纺容易，使加工成本降低。但是p 1 1 上浆有一定困难，给机织生产带来限制，有待于进一步的解决。 目前，在弹力织物中大量使用的氨纶通常需要添加用以支撑的长丝，因此一 般制成包芯纱使用。但是p 1 了线可以不必添加任何用以支撑的的长丝，所以它 不用制成包芯纱就可以直接作为弹性纱线使用，从而减少了加工工序。 使用p t t , d t y , s d y 和p o y 丝可以很容易地制成各种原坯( 或称本色) 织 物。一般来说，采用双罗纹针织方法以适当的针迹密度和纱线支数可制成各种 p 1 曙高弹性伸缩织物，此外，m 原坯织物的手感很好，比p e t 织物要柔软得 多。 m 纱线在编织时不要求对机器进行特殊调整，在一般的机器上都可以编 织。在编织过程中，需要优化配置线圈长度，张力和牵拉r “。举例来说，一块 9 第1 覃绪论 由7 8 d t e x 纱线在2 8 机号( 2 2 针厘米) 的机器上编织双罗纹织物，我们得到的 是横幅为1 4 5 e m ，平方米克重为1 4 0 9 ，弹性良好的织物。 1 5 3 热塑性工程塑料 m 作为工程塑料的最大特点之一就是其加工性好，用于要求低吸湿、尺寸 稳定、物性变化小的制品。 1 5 4 非制造布等其他生产领域 由于m 纤维具有较大的比重，因此可以克服喷丝板能力的限制，制得超 细旦丝。可广泛用于非织造布领域。纺粘法p 兀非织造布尺寸更稳定熔喷法 p 1 盯非织造布手感相当柔软、悬垂性好1 5 1 。此外p t t 还可以用于薄膜领域。 1 6 本课题的研究意义及目标 m 是2 0 世纪9 0 年代中期工业化开发成功的一种极有发展前途的新型聚 酯材料，它的许多优异性能使它被评为美国1 9 9 8 年六大石化新产品之一，将逐 步替代涤纶和锦纶而成为2 1 世纪大型纤维。n t 纤维具有比涤纶、锦纶纤维更 为优异的性能，具有特别优异的柔软性和弹性恢复性，优良的抗折皱性和尺寸稳 定性，耐气候性、低温染色性以及良好的屏障性能，能经受住y 射线消毒，并 改进了抗水解稳定性，因此可提供开发高级服饰和功能性织物，由它制作的服装 穿着舒适，触感柔软，易洗、快干、免烫。符合人们生活快节奏的要求。同时， 与其他熔融纺合纤的生产一样，m 亦可以采用相似的工艺进行诸如p o y 、d t y 、 h o y 、f d y 等的生产加工。结合以适当的针织及机织结构，可以加工成具有特 殊性能的织物。p 1 t 原坯织物所具有的良好的手感，比p e t 更好的柔软性、染 色性及高防污性都表明f 1 1 r 纤维具有很大的发展潜能。 y r r 纤维与其它纤维混纺，具有如下优点：与棉混纺一一可赋予织物柔软性、 适宜的伸长度及提高尺寸稳定性：与醋纤混纺一可赋予织物伸长性和优异的染 色均匀性：与毛混纺一一可避免织物泛黄，使织物保持柔软的手感。 p 1 广r 家族不断有新的成员出现，本课题所要研究的双组分哪长丝，除了 具有普通p t t 纤维所具有的优良特性之外。还具有普通m 纤维无法比拟的特 性。p e t 、p b t 和p 1 广r 为同类聚酯，利用共聚、共混的方法能综合各自的优势， 弥补单一组分性能上的缺陷。目前p b t 与p e t 有三类共混方法：一是p e t 与 p b t 进行共混熔融纺丝；二是用d m t ( 对苯二甲酸) 、b d ( 丁二醇) 和e g ( 丙二醇) 第1 章绪论 进行三元共聚，得到p b t p e t 共聚酯；三是将p b t 、p e t 并列复合纺丝成型， 获得p b t 、p e t 双边型或皮芯型复合纤维”n 。本课题的纱线就是通过第三种方 法得到的。m 和p e t 混纺的比例不同，可以得到不同的优良特性，例如，以l ： 9 混