聚酯纤维-材料与化学工程学院ppt课件.ppt

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1、高分子材料加工工艺学第二章聚酯纤维第二章聚酯纤维内容提要：本章共有7节内容，其中：第1节聚对苯二甲酸乙二酯的制备要了解清楚第2、3、4、5节是重点，要很好掌握；第六节是聚酯纤维的性质与用途。第7节是新产品简介，是扩展知识结构的内容，要适当了解。2引言：1.什么是聚酯纤维？聚酯纤维是通过酯基相连的成纤高聚物纺制而成的合成纤维、英文缩写为PET。我国将含聚对苯二甲酸乙二酯组分大于85%的合成纤维称为涤纶。1941年whinfield和Dickson用对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)合成聚对苯二甲酸乙二酯（PET)，并将聚合物通过熔体纺丝制

2、得性能优良的纤维。1953年美国首先建厂生产聚酯纤维。3近年又研制开发出多种有不同特性的实用性聚酯纤维。如具有高伸缩弹性的聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)纤维，聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)纤维。具有超高强度、高模量的全芳香族聚酯纤维等。目前所谓“聚酯纤维”通常指PET纤维。42.聚酯纤维问世虽晚，但由于具有一系列优良性能，如断裂强度和弹性模高，回弹性适中，热定型性优异，耐热和耐光性好，织物具有洗可穿性等，故有广泛的服用和产业用途；聚酯纤维是发展速度最快，产两最大的合成纤维品种。2011年世界纤维产量为6510万t,2011年全球化纤产量达到4866

3、万吨。其中中国大陆的产量达到3362.36万吨其中，占世界总量的69%。我国合成纤维产量3096.36万吨，其中我国涤纶产量达到2800万吨，占合成纤维总量的90%。锦纶159万吨，占5.1%，腈纶69.96万吨，占2.26%，其它占2.64%。5第一节聚酯纤维原料一、聚对苯二甲酸乙二酯的制备聚对苯二甲酸乙二酯的制备包括对苯二甲酸(TPA)及乙二醇的制备，对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)的制备和聚对苯二甲酸乙二酯的制备。在工业生产中是以对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)为原料，经缩聚反应脱出乙二醇(EG)来实现的，缩聚反应式如下：6所以，要制备聚对苯

4、二甲酸乙二酯(PET)，首先要制得对苯二甲酸双羟乙酯(BHET),目前，BHET的生产方法有酯交换法〔间接法)、直接酯化法和直接加成法(直接法)。7（一）、对苯二甲酸双羟乙酯（BHET)的制备1.酯交换法原理：此法是先将TPA与甲醇反应，生成粗对苯二甲酸二甲酯(粗DMT)，经精制提纯后，再与EG进行酯交换反应，得纯度较高的BHET。8对苯二甲酸二甲酯的精制：DMT的精制通常采用蒸馏法，经过精制，DMT的纯度可由94％提高到99％以上。9用对苯二甲酸二甲酯制备对苯二甲酸双羟乙酯在催化剂(醋酸盐)存在下，EG与DMT中的甲氧基(—OCH3)交

5、换，生成BHET，被取代的甲氧基与EG中的氢结合，生成甲酯，其反应式如下：10(1)间歇法酯交换间歇法配交换和间歇缩聚的工艺流程比较简单，主机只有一台酯交换釜和一台缩聚釜(见图1—0)。酯交换釜是一圆柱形反应釜，内装有锚式搅拌叶，釜外壁有联苯加热夹套，釜顶盖有加料孔、防爆装置和甲醇(或乙二醇)蒸气出口。11返回12(2)连续法酯交换(P14)连续酯交换是物料在连续流动和搅拌过程中完成酯交换反应。连续酯交换装置有多种形式，如多个带搅拌的立式或卧式反应釜串联式和多层泡罩塔式等。连续酯交换工艺，除了要控制好酯交换率外，还要严格控制反应物料配比、反应温

6、度和反应时间。物料配料比通常为DMT：EG＝1：2．15(mol比)左右。132.直接酯化法所谓直接酯化，就是TPA与EG直接进行酯化反应，一步法制得BHET。由于TPA在常态下为无色针状结晶或无定形粉末，其熔(425C)高于其升华温度(300C)，而EG的沸点(197℃)又低于TPA的升华温度。因此，直接酯化体系为固相TPA与液相EG共存的多相体系，酯化反应只发生在已溶解于溶液中的TPA和EG之间：14溶液中反应消耗的TPA，由随后溶解的TPA补充。由于TPA在EG中的溶解度不大，所以在TPA全部溶解前，体系中的液相为TPA的饱和溶液，故酯化

7、反应的速度与TPA浓度无关，平衡向生成DHET方向进行，此时酯化反应为零级反应；平衡常数以官能团反应表示：15直接酯化亦有间歇法相连续法两种方法。目前工业生产多用连续法。图1—1表示连续直接酯化的流程。连续直接酯化控制的工艺参数如下；(1)反应温度和压力：为加快反应速度，通常适当提高温度。各釜物料温度顺次为264℃、266℃相270℃。通常依次控制釜压为0.35MPa、0.27MPa和0.12MPa。(2)配料比：EG与TPA完全酯化反应的理论配比为EG：TPA＝2：1(mol比)。16返回17（二）聚对苯二甲酸乙二酯的生产在一定条件下，BHE

8、T分子彼此间多次缩合，不断释出EG而生成聚对苯二甲酸乙二酯(PET）其反应式如下：181.缩聚反应平衡BHET的缩聚反应是可逆平衡的逐步反应，按下述步