聚酯纤维的结构和性能课件.ppt

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1、TextileEngineering化纤生产各论SichuanUniversity课程介绍第一节概论重点内容：聚酯纤维的发展简史与产品分类。第二节聚酯原料生产工艺及技术重点内容：聚酯原料的生产技术与工艺。第一章聚酯纤维生产工艺课程介绍第三节聚酯纤维的生产技术及工艺重点内容：聚酯纤维的的生产技术与工艺。第四节聚酯纤维的结构性能及改性重点内容：聚酯纤维的各种改性方法和目的。第一章聚酯纤维生产工艺1.4.1聚酯纤维的结构和性能聚酯纤维的结构分子链结构聚集态结构结晶结构取向结构聚酯纤维的性质聚酯纤维的化学性质聚酯纤维的物理性质聚酯的分子结构PET聚酯是指分子链中含有酯基的聚合物的

2、总称聚酯分子的重复单元结构中由三部分组成，即酯基、苯环和亚甲基链，大分子的两端各有一个羟基。例如：PET的旁式构象（能量高）PET的反式构象（能量低）聚酯的构象构象的转变聚酯的分子链可转动发生重排，大约在100oC时开始结晶。在结晶过程中旁式构象逐步转化为反式构象。PBT的分子结构PBT中亚甲基链节不是完全伸直的。PBT重复单元结构中含有四个柔性的亚甲基链节，其可能的空间构象显然比PET更加复杂。可扭曲的分子链在拉力下容易伸直，故PBT的屈服应力比PET要低得多这种性质被用来制造弹性纤维。PTT的分子结构PTT在两个对苯二甲酸单元之间存在着3个亚甲基单元。这种化学结构中奇

3、数个亚甲基单元会在大分子链之间产生“奇碳效应”,使苯环不能与3个亚甲基处于同一平面,临近两个羰基的斥力不能呈180°平面排列，只能以空间120°错开排列，由此使得PTT大分子链形成螺旋状排列，最终影响PTT的物理性能。PTT是新型弹性纤维品种。聚集态结构PET、PTT、PBT均属三斜晶系几种聚酯在结晶状态下大分子链的形态结构三种聚酯的结晶结构晶胞参数PETPTTPBTαβa(Å)4.564.584.834.95b(Å)5.948.225.945.67c(Å)10.7518.1211.5912.95α(o)98.596.999.7101.7β(o)11889.4115.21

4、21.8γ(o)112111.0110.899.9结构的形成和发展PET纤维的结晶特征随卷绕速度的变化卷绕速度（m/min）晶胞底面高×104(μm)表观晶核侧面高×103(μm)结晶浓度（kg/m3）估算的结晶温度（oC）abCΛ010Λ100ΛT0547504.5045.9010.722.42.95.4148818650004.4955.8810.722.93.45.7149519855004.4855.8810.714.14.17.6149921260004.4805.8810.715.14.98.41501218PET纤维性能与结构的关系1.4.2聚酯纤维的改性改

5、性的原因染色性、吸湿性差易起球、静电大、易沾污等不同应用领域的要求差异改性方法化学方法共聚、纤维表面改性处理物理方法共混改进纺丝加工技术，变更纤维加工条件改变纤维形态以及通过后纺与其他纤维混纺、交织等化学改性化学改性是通过化学的方法改变聚酯分子链上某些结构或组成，达到改变聚酯纤维性能的目的。改变聚酯的刚性结构单元改变聚酯的柔性组分改变聚酯的刚性结构单元一、间苯二甲酸代替对苯二甲酸在PET的直接酯化聚合过程中，用对称性较差的间苯二甲酸（IPA）取代部分的对苯二甲酸（TPA）IPA/(IPA+TPA)mol%[η]/(dL•g)-1Tg/oCTc/oCTm/oC0135791

6、20.620.610.600.600.630.600.628181808079.57978157159160162165__253248245240235232228化学改性采用间苯二甲酸二甲酯（DMI）取代对苯二甲酸二甲酯(DMT)可以达到相同效果DMI/mol%[η]/(dL•g)-1Tg/oCTm/oC015810150.6800.6820.6770.7500.6560.71262.061.558.857.055.454.7252.0248.5237.3232.0226.5217.5随着间位苯环含量的增加，共聚酯的Tg和Tm下降，而冷结晶温度则上升。当IPA的含量大

7、于9mol%时，共聚酯已无冷结晶峰存在。美国于1959年实现了PET—IPA共聚酯工业化生产，该共聚酯的商品名为Vycron，主要用于制备易染纤维。由于PET—IPA结晶速率慢，我国则更多用其制备高收缩纤维。应该指出的是这种共聚酯广泛用于瓶用聚酯，IPA的添加量为2%～4％化学改性二、同时用间位和邻位对苯二甲酸代替对苯二甲酸这种改性方法的效果与用DMI替代DMT的效果类似，即随着间位和邻位苯环含量的增加，共聚酯的Tg和Tm下降，而冷结晶温度则上升。原苏联学者是将DMT残渣混合物进行分离回收提纯，并通过催化氧化的方法将其中的对醛