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1、纺织学报第二十一卷第六期·375·【47】化纤新材料—PTT的合成、性能及应用叶胜荣边界封麟先(浙江大学)【摘要】聚对苯二甲酸1,3丙二醇酯(PTT)是一种新型聚酯材料,因具有优良的性能而被广泛用于纤维(服用材料、地毯等)、工程塑料等领域,是目前国际上合纤新品种开发的热点。本文较系统地阐述了PTT的合成、结构、性能及应用。关键词:聚对苯二甲酸1,3丙二醇酯(PTT)合成结构物理化学性能应用中图分类号:TS102.522聚对苯二甲酸1,3丙二醇酯(Poly2Li、Na、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba,n=1或2,x=trimethyleneterephthalat
2、e,简称PTT)是一种新0.01～6,Z=0.01～2)的钛化合物比现在已知型聚酯材料,它是由对苯二甲酸(TPA)和1,3的钛催化剂具有更好的催化效果。而Kuratsu2[4]丙二醇(PDO)缩聚而成,属结晶性的线型饱和ji等在合成聚酯树脂过程中还提出了助催化聚酯树脂。在化学结构上,可以看成是聚对苯剂的概念,即在酯交换阶段,用有机钛或有机锡二甲酸乙二酯(PET)和聚对苯二甲酸1,4丁二作主催化剂时,加入一定量的磺酸或链烷酸作醇酯(PBT)的同系物。由于PTT具有特殊的助催化剂,可有效地提高聚酯的聚合度。另外,结构和优良的物理、化学性能以及低成本合成[5]Wick等还
3、对PTT合成中的副反应作了较系[1]PDO取得成功,使之在纤维及工程塑料等领统的研究。域有着广阔的发展前景。共缩聚是寻找新材料及对现有材料进行改性的有效手段之一。有关PTT共聚酯专利资一、合成料很多,但主要局限于应用方面。因此,Pon2与PET、PBT传统的合成方法相似,PTTnusamy[6]等的工作显得较为突出,作者合成了的制备可由酯交换—缩聚法和直接酯化—缩聚不同比例PET和PTT的无规共聚酯,并测定法等两种方法合成。反应分两步进行:第一步了它们的特性粘数、数均分子量以及共聚酯中为酯交换或酯化反应,即对苯二甲酸二甲酯乙二醇和1,3丙二醇残剩基团的含量。DTA(
4、DMT)或对苯二甲酸在催化剂存在下,与1.4测试结果显示,熔点和组成的关系出现了低共～2.2摩尔的1,32丙二醇在常压、155～230℃熔类型的最低值,这是无规共缩聚物的典型性(酯交换)或200～240℃(直接酯化)下反应,随质,并且当1,3丙二醇含量大于60mol%时,着副产物甲醇或水的蒸出,得到对苯二甲酸双PET/PTT共聚酯变得完全无定形而不结晶。羟丙酯及其齐聚物。第二阶段为缩聚反应,通这点与PET/PBT共聚酯有所不同,由乙二醇常在催化剂存在下,在压力小于133.3Pa,温度和1.4丁二醇任何比例所组成的共聚酯都是可为255～270℃条件下反应4～5小时,蒸
5、出1,3结晶的。[2]丙二醇及副产物,得到高分子量的PTT。二、结构与性能反应中所用的催化剂大多与合成PBT所用的催化剂相同,一般为钛酸四丁酯[Ti1.PTT的结晶形态(OBu)[3]等对制备聚酯的钛催化(1)球晶:Gonzalez[7]4]。Schmidt等观察了从熔体等温剂作了较为系统的研究,发现具有TiO2·ZH2O结晶的PTT球晶形态,在150～200℃范围内,(Z=0.01～2)或(MnO)x·(TiO2)·(H2O)z(M:球晶的尺寸随结晶温度的增加而增大,该现象【48】·376·2000年12月与PET球晶一致。PTT的最大结晶速率发生中心位置。因PT
6、T的亚甲基基团是奇数,虽然在约170℃(Tmax)。在Tmax与熔点(Tm=分子链以对苯二甲酰残基的中心仍呈中心对225℃)之间的低过冷区,球晶呈黑十字消光的称,但三个亚甲基部分的中心则已不再是分子入射状,为典型的球晶结构。在Tmax与玻璃化链的对称中心。这样,PTT分子链在C方向需温度(Tg=45℃)间的高过冷区,球晶在黑十字要两个化学重复单位,才能满足空间群的要求。消光图像上出现明暗相间的同心消光圆环。在2.PTT的机械力学性能[9]Tmax附近,两种类型的球晶都被观察到。根据Jakeways等在测试PTT纤维的机械行产生同心消光圆环的原理可知,在高过冷区,结为
7、时发现,对PTT施于机械应力时,晶区立即晶的PTT球晶是由沿半径方向排列着的,拉长作出反应且整体应力增加,纤维轴方向的最大了的螺旋形晶片所组成。由于同样可形成同心重复单元可达2.0nm,由此得出了PTT纤维在消光圆环的PET球晶是发生在180～239℃之轴向可能会发生由扭曲的旁式构象向反式构象[8]间的低过冷区,因此,高分子链化学结构的不同转变的假定。但Ponlin等通过测定的晶体结可能是决定不同过冷度下球晶晶片拉长扭曲的构计算发现,如果PTT分子链从旁式构象全部主要原因。转变成反式构象,纤维轴方向的重复单元可达(2)单晶:PTT的单晶体是这样制备2.27nm,
