聚酯纤维的改性.ppt
Sichuan University,Textile Engineering,化纤生产各论,Sichuan University,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,Sichuan University,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,Sichuan University,课程介绍,第五节 产业用聚酯纤维的产品种类和应用领域重点内容：了解聚酯纤维的产业应用领域和前景。第四节 聚乳酸纤维重点内容：了解聚乳酸纤维的特点与生产方法。,第一章 聚酯纤维生产工艺,Sichuan University,1.4.2 聚酯纤维的改性,改性的原因染色性、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,Sichuan University,表面改性,表面改性是在纤维形成以后进行的 表面改性方法具有针对性强、效果显著等优点 表面改性方法包括：化学改性、光化学改性、等离子体处理等,一、聚酯纤维的碱减量处理 原理：聚酯纤维在强碱和高温作用下,大分子中的酯基发生水解反应断裂，分解为热水可溶的低聚物或单体。经水洗过程,热水可溶性物从纤维中洗出。,Sichuan University,表面改性,Sichuan University,减量效果与碱浓度的关系,表面改性,Sichuan University,碱减量后纤维性能的改进 碱减量后，聚酯纤维织物的去污性能得到改善，例如以10NaOH碱减量后的聚酯织物进行悬浮性污物去污试验，其效果相当于一般去污后整理，但耐洗性却比后者好得多。织物经碱减量后，纤维间抱合力减小，孔隙增大，透气量增加，这对穿着舒适性有一定改善。由于强度略有下降，有利于改进织物抗起球性能。纯涤纶、涤棉或涤毛混纺织物经碱减量后抗起球性能有所改善，目前国内外部分仿毛织物产品也采用碱减量处理。,表面改性,Sichuan University,二、聚酯纤维的氨解处理 氨解-是聚酯纤维又一种表面处理的化学方法。在氨解反应中，聚酯与胺发生亲核取代反应，胺作用于缺电子的羰基碳上，使聚酯的分子链断裂形成酰胺，分子量减少并溶出。经过氨解处理，不仅使纤维产生具有较大亲水性的酰胺基和氨基，而且在纤维的表面产生裂纹和坑洼。因此，氨解处理可以极大地改善聚酯纤维的手感、亲水性、易去污性、可染性，同时还可以提高纤维的抗静电性、抗起球性、悬垂效果等。如在经过氨解的聚酯纤维上涂敷一层丝素分子膜，可以使丝素分子膜牢固地附着在聚酯纤维的表面，使其具有更好地仿真丝效果。,表面改性,Sichuan University,氨解的三个阶段 第一阶段反应发生在无定型区，对纤维的重量或结晶度影响不大，但聚合物的分子量下降很快。第二阶段，纤维失重较快，但由于聚酯分子链的链断裂而产生大量可萃取的低分子量物质，结晶度也增加。第三阶段，反应速率逐渐降低，这是因为无定型区的反应基本结束，反应逐步转向结构紧密的结晶区的缘故。,表面改性,Sichuan University,三、强氧化剂处理法 强氧化剂氧化法是由于纤维在强氧化剂的作用下，表面被强氧化剂烧蚀，使聚合物表面发生裂解、交联和氧化，使纤维和染料及其它材料之间的物理键合力和化学键合力增强，提高了纤维的表面活化能力和润湿性，从而改善了纤维的润湿性能。强氧化剂氧化法有酸洗、臭氧氧化和双氧水浸润等,表面改性,Sichuan University,四、光化学表面处理 在光化学处理过程中,聚合物链在射线、紫外线、电子束等高能射线的照射下,发生链断裂而产生很多自由基,在辐照的同时引入比较亲水的单体在纤维表面聚合,使纤维表面活化,从而达到改善纤维表面润湿性和染色性。最常用的单体为丙烯酸 处理后纤维的强度下降较多，但可改善聚酯纤维的润湿性和粘着性等表面性能,表面改性,Sichuan University,五、等离子体处理 等离子体技术在纤维表面处理方面的应用始于20世纪60年代末。与化学表面处理处理方法相比有如下优点:（1）省能源,无公害,满足环保的需要;（2）处理时间短,效率高（10-500s）;（3）处理仅在纤维的表面，典型的作用深度为550nm，对所处理的纤维的性能影响不大；（4）可处理形状较复杂的材料,材料表面处理的均匀性好;（5）反应环境温度低。因此,等离子体技术适合于材料表面的改性。,表面改性,Sichuan University,DLZT-1000型等离子体改性设备 DLZT-1000型等离子体改性设备为卧式圆筒型材料表面改性处理设备。是利用电容式耦合辉光放电技术使气体电离产生冷等离子体。冷等离子体不同于一般中性气体,它的基本特点是系统主要由带电粒子支配（冷等离子体中含有大量的电子、离子、激发态原子和分子及自由基等活性粒子），在外部电场、磁场的影响下,存在多种基元过程和等离子体与固体表面的相互作用,可以在材料（金属、半导体、高分子材料）表面引起刻蚀、氧化、还原、裂解、交联和聚合等物理、化学反应,对材料表面进行改性。这些改性在不损伤基体的前提下，赋予材料表面新的性能,如亲水性（或疏水性）、可染性、粘接性、耐磨性、抗静电性及生物相容性等等。这种技术尤其适用于天然高分子材料（棉、毛、丝、麻）和合成高分子材料（化纤、塑料、合成橡胶等），因而在材料、化工、电子、印刷、纺织、制造、医疗、生物技术等领域有广泛的应用。,Sichuan University,纺织品常压等离子体连续处理装置,Sichuan University,等离子体处理前后涤纶织物的SEM照片,Sichuan University,1.4.3 聚酯纤维的应用,一、聚酯短纤维的应用 聚酯短纤维在棉纺行业的应用：大约80%被棉纺行业使用；聚酯短纤维在毛纺行业的应用：少量聚酯短纤维用于毛纺行业，通过以下的仿毛技术：（1）通过化学改性和特殊的纺丝方法提高聚酯的热收缩性(由于羊毛具有很高的弹性回复率)，使其沸水收缩率提高到25%以上；（2）采用混纤法将不同截面或不同热收缩率的聚酯纤维进行混纤，使纱线、织物产生毛感；（3）复合纺丝法，将其它的聚合物与聚酯一起进行复合纺丝，生产纺毛纤维。,Sichuan University,聚酯短纤维在其它行业的应用(1)细旦有光缝纫线专用短纤维(2)聚酯超短纤维（12mm）的应用 一是用于造纸业；二是用作复合材料的加强填充料；三是用于植绒类产品。(3)聚酯短纤维作复合材料的填充料(4)非织造布领域的应用(5)聚酯纤维纸,Sichuan University,二、聚酯长丝的应用 1、纺织方面 2、装饰方面 3、产业方面,Sichuan University,1.简述聚酯纤维的主要改性方法和手段。2.聚酯长丝有哪些产品种类和产业应用领域？,思考题（不交作业）,Sichuan University,第五节 产业用聚酯纤维的产品种类和应用领域,产业用纺织品发展战略国务院於2009年2月4日发布的纺织工业调整振兴规划明确提出，未来三年，中国产业用纺织品纤维消费量将每年增长80100万吨，在全行业纤维加工总量中的比重将增加到19%左右。产业用纺织品是近十年来纺织行业新兴的最具有发展潜力和高附加值的技术性纺织品，目前已成为中国纺织工业新的经济增长点。,Sichuan University,我国产业用纺织品发展现状 2007年，中国产业用纺织品进口金额为275.56亿美元，同年中国产业用纺织品出口创汇506.4亿美元，约占加工总产量的30%。但与发达国家相比，中国产业用纺织品行业还处於初级阶段，发达国家的产业用纺织品在其纤维加工总量中的比重一般占到30%左右，而2007年中国产业用纺织品的产量为544.32万吨，仅占全行业纤维加工总量的15.4%。,Sichuan University,聚酯纤维的应用领域 2006年世界化学纤维总产量约为3703万吨，聚酯纤维约占65%，2010年将超过70%，全球聚酯纤维需求量平均年增长率约7.0%，广泛应用於居室、运动和旅游方面，同时在交通、建筑、石化、航空航天等工业领域发挥重要的作用。,Sichuan University,聚酯纤维的产业应用高模量低收缩（HMLS）聚酯工业丝 适合作为速度较高的轿车子午线轮胎和轻载子午线轮胎的骨架材料 中的超高强型、超低收缩型、耐磨型、活化型聚酯工业丝 输送带、传动三角带、PVC涂贴层织物、安全气囊（聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、消防水带、胶管等的骨架材料，被广泛应用於煤炭、冶金、矿山、化工、港口等行业。,Sichuan University,聚酯纤维的产业应用阻燃工业丝 各种公共建筑、商业网点和各种交通工具的内装饰，以及码头、仓库等的顶蓬等 高收缩涤纶短纤维 是人造革基布的主要材料，根据不同的人造革制造过程，高收缩纤维的热水收缩率可以达到80%，适用於制造高密度非织造布产品。,Sichuan University,聚酯纤维的产业应用涤纶超短纤维 1）化学分析用滤纸、高效真空吸尘器集成袋用纸、饮料一次性用滤纸、食品加工用滤纸、汽车工业用滤纸 2）在沥青混凝土中加入超短聚酯纤维，利用纤维的吸附作用和微观加筋作用，可以增加沥青之间的粘滞力，延缓了沥青从矿料表面剥离的速度，因此增加了路面抵抗水侵蚀的能力。3）短纤维橡胶基复合材料（简称SFRC），来满足传动带、密封制品、胶管等行业产品的需求。,Sichuan University,第六节 聚乳酸纤维,1.6 聚乳酸纤维性能 聚乳酸（PLA）是一种聚羟基酸，它的原料乳酸可由玉米乳清、甜菜下脚、土豆废渣、奶酪下脚等经发酵、蒸馏获得。在常见的可生物降解聚合物中，聚乳酸的性能最为优越（见表1-6-1）：耐热性能良好、结晶度高、强度高、透明，且可热塑成形。人们对它进行了大量的研究，并取得了许多进展。,图1-6-1 聚乳酸和聚羟基乙酸的结构,Sichuan University,表1-6-1 各种可生物降解聚合物的性能比较,Sichuan University,虽是可以完全分解的聚合物，但在一般的大气环境和储存仓库中并不会进行分解，仅在下列皆具备的环境下才会快速进行分解反应：a.充足的水气（相对湿度90%以上）b.充足的氧气（非密闭环境中）c.适当的温度（5870）适合的加工方式有：真空成型、射出成型、吹瓶、押出、发泡、透明膜、保鲜膜等。,Sichuan University,图1-6-2 Lactron 在堆肥中的生物降解情况,Sichuan University,1.6.2 聚乳酸纤维的制备及其应用,采用适合的聚合条件（主要是温度的控制和水分的脱除），由乳酸直接聚合或将乳酸环状二聚体丙交酯开环聚合，均可得到高分子量聚乳酸（图1-6-3）。采用常规熔融纺丝工艺（高速纺一步法和纺丝拉伸二步法），可将聚乳酸纺制成纤维。聚乳酸纤维制品可在98110下用分散染料进行染色，且具有较好的色牢度，是较好的服用材料。此外，聚乳酸纤维的应用已拓展到非服用领域，如用作日常用品、土木/建筑工程、农业、林业、园艺、包装、医用和卫生材料等。,Sichuan University,图1-6-3 聚乳酸的合成路线,Sichuan University,目前，由熔融纺丝法生产的聚乳酸纤维已进入了半商品化生产阶段。Lactron是日本钟纺公司生产的PLLA长丝的商品名。Lactron有多种规格的产品，如复丝、单丝、短丝、纱线、纺粘非织造布等。Lactron的物理性能与常规PA和PET纤维接近（见表1-6-2）。表1-6-2 Lactron 的物理性能,Sichuan University,日本尤尼吉卡公司使用美国Cargill Dow公司生产的生物合成乳酸聚合物，采用熔融纺丝工艺，也成功地纺制了聚乳酸纤维，商品名为Terramac。该公司开发了单丝、复丝、短丝（常规型和皮芯复合型）及纺粘非织造布等纤维品种。由聚乳酸制成的服装，其使用寿命为2年左右。聚乳酸纤维是最接近大规模实用阶段的可降解纤维。但国内的研究开展较少，亟待引起重视。,Sichuan University,Thank you！,
