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聚酯纖維
聚酯纖維，俗稱“滌綸”。是由有機二元酸和二元醇縮聚而成的聚酯經(jīng)紡絲所得的合成纖維，簡稱PET纖維，屬于高分子化合物。于1941年發(fā)明，是當(dāng)前合成纖維的第一大品種。聚酯纖維最大的優(yōu)點是抗皺性和保形性很好，具有較高的強度與彈性恢復(fù)能力。其堅牢耐用、抗皺免燙、不粘毛。
發(fā)展歷史
聚酯（PET）纖維是由大分子鏈中的各鏈節(jié)通過酯基連成成纖聚合物紡制的合成纖維。我國將聚對苯二甲酸乙二醇酯含量大于85%以上的纖維簡稱為滌綸，國外的商品名稱很多，如美國的達克綸(Dacron)、日本的特托綸(Tetoron)、英國的特恩卡(Terlenka)、前蘇聯(lián)的拉烏珊(Lavsan)等。
早在1894年沃爾蘭德(Vorlander)用丁二酰氯和乙二醇制得低相對分子質(zhì)量的聚酯；1898年恩克恩(Einkorn)合成聚碳酸酯；卡洛澤斯(Carothers)合成脂肪族聚酯：早年合成的聚酯大多為脂肪族化合物，其相對分子質(zhì)量和熔點都較低，易溶于水，故不具有紡織纖維的使用價值。1941年英國的溫菲爾德(Whinfield)和迪克松(Dickson)用對苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇（EG）合成了聚對苯二甲酸乙二酯（PET），這種聚合物可通過熔體紡絲制得性能優(yōu)良的纖維。1953年美國首先建廠生產(chǎn)PET纖維，可以說PET纖維是大品種合成纖維中發(fā)展較晚的一種纖維
隨著有機合成、高分子科學(xué)和工業(yè)的發(fā)展，近年研制開發(fā)出多種具有不同特性的實用性PET纖維。如具有高伸縮彈性的聚對苯二甲酸丁二酯（PBT）纖維及聚對苯二甲酸丙二酯（PTT）纖維，具有超高強度、高模量的全芳香族聚酯纖維等：所謂的“聚酯纖維”通常是指聚對苯二甲酸乙二酯纖維。
聚酯纖維具有一系列優(yōu)良性能，如斷裂強度和彈性模量高，回彈性適中，熱定型效果優(yōu)異，耐熱和耐光性好。聚酯纖維的熔點為255℃左右，玻璃化溫度約70℃，在廣泛的最終用途條件下形狀穩(wěn)定，織物具有洗可穿性，另外，還具有優(yōu)秀的阻抗性（諸如抗有機溶劑、肥皂、洗滌劑、漂白液、氧化劑）以及較好的耐腐蝕性，對弱酸、堿等穩(wěn)定，故有著廣泛的服用和產(chǎn)業(yè)用途。石油工業(yè)的飛速發(fā)展，也為聚酯纖維的生產(chǎn)提供了更加豐富而廉價的原料，加之近年化工、機械、電子自控技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，使其原料生產(chǎn)、纖維成形和加工等過程逐步實現(xiàn)短程化、連續(xù)化、自動化和高速化，聚酯纖維已成為發(fā)展速度最快、產(chǎn)量最高的合成纖維品種。2010年，全球聚酯纖維的產(chǎn)量達到3730萬噸，占到世界合成纖維總量的74%。
性能與作用
1、物理性質(zhì) ①顏色。滌綸一般為乳白色并帶有絲光，生產(chǎn)無光產(chǎn)品需在紡絲之前加入消光劑TiO2，生產(chǎn)純白色產(chǎn)品需加入增白劑，生產(chǎn)有色絲則需在紡絲熔體中加入顏料或染料。 ②表面及橫截面形狀。常規(guī)滌綸表面光滑，橫截面近于圓形。如采用異形噴絲板，可制成種特殊截面形狀的纖維,如三角形、Y形、中空等異形截面絲。 ③密度。滌綸在完全無定形時，密度為1.333g/cm3。完全結(jié)晶時為1.455g/cm3通常滌綸具有較高的結(jié)晶度，密度為1.38~1.40g/cm3，與羊毛（1.32g/cm3）相近。 ④回潮率。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下滌綸回潮率為0.4%，低于腈綸(1%~2%)和錦綸(4%)。滌綸的吸濕性低,故其濕強度下降少，織物洗可穿性好；但加工及穿著時靜電現(xiàn)象嚴重，織物透氣性和吸濕性差。 ⑤熱性能。滌綸的軟化點T為230-240℃，熔點Tm為255-265℃，分解點T為300℃左右。滌綸在火中能燃燒，發(fā)生卷曲，并熔成珠，有黑煙及芳香味。 ⑥耐光性。其耐光性僅次于腈綸。滌綸的耐光性與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，滌綸僅在315nm光波區(qū)有強烈的吸收帶，所以在日光照射600h后強度僅損失60%，與棉相近。 ⑦電性能。滌綸因吸濕性低，故其導(dǎo)電性差，在-100~+160℃范圍內(nèi)的介電常數(shù)為3.0~3.8，是一種優(yōu)良的絕緣體。
2、力學(xué)性能 ①強度高。干態(tài)強度為4~7cN/dex,濕態(tài)則下降。 ②延伸度適中，為20%~50%。 ③模量高。在大品種的合成纖維中，以滌綸的初始模量最高，其值可高達14~17GPa，這使滌綸織物尺寸穩(wěn)定，不變形、不走樣，褶裥持久。 ④回彈性好。其彈性接近于羊毛，當(dāng)伸長5%時，去負荷后幾乎完全可以恢復(fù)。故滌綸織物的抗皺性超過其他纖織物。 ⑤耐磨性。其耐磨性僅次于錦綸，而超過其他合成纖維，耐磨性幾乎相同。
3、化學(xué)穩(wěn)定性。滌綸化學(xué)穩(wěn)定性主要取決于分子鏈結(jié)構(gòu)。滌綸除耐堿性差以外，耐其他試劑性能均較優(yōu)良。 ①耐酸性。滌綸對酸(尤其是有機酸)很穩(wěn)定，在100℃下于質(zhì)量分數(shù)為5%的鹽酸溶液內(nèi)浸泡24h，或在40℃下于質(zhì)量分數(shù)為70%的硫酸溶液內(nèi)浸泡72h后，其強度均無損失，但在室溫下不能抵抗?jié)庀跛峄驖饬蛩岬拈L時間作用。 ②耐堿性。由于滌綸大分子上的酯基受堿作用容易水解。在常溫下與濃堿、高溫下與稀堿作用能使纖維破壞，只有在低溫下對稀堿或弱堿才比較穩(wěn)定。 ③耐溶劑性。滌綸對一般非極性有機溶劑有強的抵抗力，即使對極性有機溶劑在室溫下也有強的抵抗力。例如，在室溫下于丙酮、氯仿、甲苯、三氯乙烯、四氯化碳中浸泡24h，纖維強度不降低。在加熱狀態(tài)下，滌綸可溶于苯酚、二甲酚、鄰二氯苯酚、苯甲醇、硝 基苯和苯酚-四氯化碳、苯酚-氯仿、苯酚-甲苯等混合溶劑中。
4、耐微生物性。滌綸耐微生物作用，不受蛀蟲、霉菌等作用，收藏滌綸衣物無需防蟲蛀，織物保存較容易。
主要作用
1、 改善高溫穩(wěn)定性，提高高溫穩(wěn)定度由于聚酯纖維單絲的三維立體分布，同時與瀝青具有很強的吸附性，且不纏繞，可以吸附過多的自由瀝青，使瀝青的粘稠度和粘聚力增大，同時由于縱橫交錯的加筋和橋接作用，降低了瀝青的流動性能，限制了集料的側(cè)向位移或流動，有效的改善了高溫穩(wěn)定性，使纖維瀝青混凝土的穩(wěn)定度得到很大提高。
2、 改善低溫抗裂性，纖維對瀝青的吸附作用，導(dǎo)致瀝青混凝土中最佳瀝青用量增加，較高的瀝青含量，使纖維瀝青混合料在-40℃的低溫下仍然保持柔韌性和較高的抗拉強度，有效的抵抗收縮應(yīng)力，使混合料的低溫抗裂性能增強，減少溫縮裂縫的產(chǎn)生以及可以防止反射裂縫的發(fā)展。
3、改善抗疲勞性能瀝青路面在外界氣溫環(huán)境作用下，經(jīng)受車輪荷載的反復(fù)作用，當(dāng)荷載重復(fù)作用超過一定的次數(shù)后，在荷載作用下路面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力就會超過強度下降的結(jié)構(gòu)抗力，使路面出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致產(chǎn)生疲勞斷裂破壞，摻加聚酯纖維后，纖維單絲在混合料中的均勻分布的加筋作用，使其勁度模量增加，改善瀝青混凝土的抗疲勞性能。
4、提高水穩(wěn)定性瀝青路面的水穩(wěn)性是指瀝青路面在水存在的條件下，經(jīng)受交通荷載和溫度漲縮的反復(fù)作用。聚酯纖維的加入，使瀝青膜增厚，使水置換瀝青的強度減小，以及水分滲入瀝青混凝土量的減少，再加上纖維的吸附作用使瀝青的粘滯度變大，提高了瀝青與集料的粘結(jié)作用力，加強瀝青混合料中瀝青與集料形成的界面膜抵抗水分剝離作用的能力，從而提高了瀝青混合料的水穩(wěn)定性。
合成步驟
滌綸的生產(chǎn)過程包括聚酯熔體合成和熔體紡絲兩部分。合成聚酯的原料為聚對苯二甲酸和乙二醇，主要從石油裂解獲得，也可從煤和天然氣取得。石油加熱裂解得到甲苯、二甲苯和乙烯等，經(jīng)化學(xué)加工后可得到對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞ゼ耙叶?。在早期滌綸生產(chǎn)中由于對苯二甲酸不易精制，曾用對苯二甲酸二甲酯和乙二醇為原料。1965年對苯二甲酸的精制獲得成功，使滌綸生產(chǎn)工序減少，成本降低。用對苯二甲酸和乙二醇為原料生產(chǎn)的滌綸逐年都有增加?？s聚：將對苯二甲酸二甲酯和乙二醇進行酯交換，生成的對苯二甲酸二乙二醇酯低聚物，在280～290℃和真空條件下縮聚而得聚對苯二甲酸乙二醇酯；或?qū)Ρ蕉姿崤c乙二醇直接酯化，然后對苯二甲酸乙二酯進行縮聚獲得聚酯熔體。聚酯熔體可以用于制備聚酯切片和熔體直接紡絲。聚酯切片是將聚酯熔體經(jīng)鑄帶、切粒而得到切片。
1、紡絲。聚酯切片經(jīng)過干燥、熔融可以用于紡絲、制備聚酯膜、聚酯瓶等。熔融過程中，切片所含的水分能使聚酯發(fā)生水解而影響紡絲性能和纖維質(zhì)量，因此在紡絲前必須經(jīng)過干燥，使切片含水率降低到0.01%以下。切片紡絲則將干燥后的聚酯切片在螺桿中加熱熔融，擠壓送入紡絲箱體的各個紡絲部位，由計量泵精確計量和過濾后，從噴絲板的噴絲孔中噴出。噴絲孔的直徑一般為0.15～0.30毫米。噴出的熔體細流，被冷卻氣流冷卻凝固成絲條。冷卻后的絲條根據(jù)不同的加工工藝分為聚酯長絲和聚酯短纖維（或聚酯短絲）。
2、聚酯短絲。紡制短纖維時，多根線條集合在一起,經(jīng)給濕上油后落入盛絲桶。再經(jīng)集束、拉伸、卷曲、熱定形、切斷等工序得到成品。 如在拉伸后經(jīng)過一次180℃左右的緊張熱定形，則可得到強度達到6cN/dtex以上、伸長率在30%以下的高強度、低伸長率短纖維。滌綸短纖維分為棉型短纖維（長度38mm）和毛型短纖維（長度56mm），分別用于跟棉花纖維和羊毛混紡。
3、聚酯長絲。在紡制長絲時，凝固成形的絲條經(jīng)給濕上油后，即以 3500米/分左右的速度卷繞在筒管上得到預(yù)取向絲（POY）。POY無法直接用于織布，POY經(jīng)過拉伸定型、加彈或者加捻得到拉伸絲（DT）、拉伸變形絲（DTY）或加捻絲，可直接用于織造或經(jīng)變形加工而成變形絲。絲條凝固后經(jīng)過上油直接進行拉伸以4500-5000m/min進行卷繞即得到全拉伸絲（FDY），可以用于織布。美國商品科代爾 (kodel)是已工業(yè)化生產(chǎn)的另一種聚酯纖維。它由對苯二甲酸與1,4-環(huán)己烷二甲醇縮聚而得的高聚物紡絲而成。與滌綸相比，比重較輕，為1.22，熔點較高為290～295℃，耐分解性能較強，纖維的強度和伸長率稍低。適宜與棉、毛等混紡，制成的織物彈性、手感、耐皺和抗起球性能較好，但強度和耐磨性較差。
用途
聚酯纖維的強度高、模量高、吸水性低,作為民用織物及工業(yè)用織物都有廣泛的用途。作為紡織材料，滌綸短纖維可以純紡，也特別適于與其他纖維混紡；既可與天然纖維如棉、麻、羊毛混紡，也可與其他化學(xué)短纖維如粘纖、醋酯纖維、聚丙烯腈纖維等短纖維混紡。其純紡或混紡制成的仿棉、仿毛、仿麻織物一般具有聚酯纖維原有的優(yōu)良特性，如織物的抗皺性和褶裥保持性、尺寸穩(wěn)定性、耐磨性、洗可穿性等，而聚酯纖維原有的一些缺點，如紡織加工中的靜電現(xiàn)象和染色困難、吸汗性與透氣性差、遇火星易熔成空洞等缺點，可隨親水性纖維的混入在一定程度上得以減輕和改善。滌綸加捻長絲(DT)主要用于織造各種仿絲綢織物，也可與天然纖維或化學(xué)短纖維紗交織,還可與蠶絲或其他化纖長絲交織,這種交織物保持了滌綸的一系列優(yōu)點。
聚酯變形紗(主要是低彈絲DTY)是我國近年發(fā)展的主要品種。它與普通長絲不同之處是高蓬松、大卷曲度、毛感強、柔軟，且具有高度的彈性伸長率(達400%)。用其織成的織物具有保暖性好，遮覆性和懸垂性優(yōu)良，光澤柔和等特點，特別適于織造仿毛呢、嗶嘰等西裝面料，外衣、外套以及各種裝飾織物如窗簾、臺布、沙發(fā)面料等。滌綸空氣變形絲ATY和網(wǎng)絡(luò)絲的抱合性、平滑性良好，可以筒絲形式直接用于噴水織機，適合織造仿真絲綢及薄形織物，也可織造中厚型織物。聚酯纖維在工、農(nóng)業(yè)及新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛，如簾子線、輸送帶、繩索、電絕緣材料等。滌綸強力絲的強度和初始模量高，耐熱性、耐疲勞性和形態(tài)穩(wěn)定性好，特別適用于紡制輪胎簾子線。使用滌綸簾子線制造輪胎，可減少其平點現(xiàn)象。
