PTT纤维的制备及纺丝工艺
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PTT纤维的纺丝工艺特点作者:佚名文章来源:《中国纺织报》点击数:185 更新时间:2008-12-26作为目前使用量最大的PET纤维的同系物,PTT可采用直接熔融纺丝和切片熔融纺丝。
由于国内聚合PTT的工艺尚不成熟,因此各厂家均采用进口切片进行纺丝。
无论是生产PTT短纤维,还是服用全牵伸丝FDY,或先纺成POY丝再予以加弹变形成服用低弹丝DTY或空变丝ATY,还是直接纺地毯用膨体纱BCF,尽管各自有特殊工艺要求,但是在纺丝过程中,PTT均可采用和PET相同的纺丝装置和工艺流程,均需要经过切片干燥、熔融挤出、侧吹风冷却、牵伸、定型、上油、卷绕及包装入库等工艺流程,同时由于PTT和PET亚甲基个数的差异,导致PTT 具有低于PET的玻璃化温度、熔融温度,且切片粘流性能及熔体结晶性能均存在差异,从而在具体的纺丝工艺参数及控制上和PET纺丝存在显著的不同。
本文主要介绍PTT纺丝过程中的纺丝特点。
基本原则:即使是特性粘度很高的PTT切片,在高温下的表观粘度也显著低于PET;且由于PTT是典型的非牛顿流体,剪切变稀现象严重;PTT易于降解使粘度更低,故PTT纺丝工艺首先要求管道尽可能短、没有死角,防止PTT降解;此外还需要采用低温联苯,与其纺丝温度相协调。
切片干燥:纺丝中,由于PTT切片处于半结晶状态,其结晶速率也高,故PTT切片干燥不需要像PET那样使用结晶器预先结晶后再干燥,而是可采用无结晶工序、闭环式热空气干燥器直接干燥,可以分子筛为干燥剂,干燥温度在130~145℃,使切片水分含量小于30~50μg/g,以获得最佳性能。
熔融挤出:包括在纺丝箱体内切片的分区域熔融、在纺丝组件内的分配和通过喷丝口挤出等,这是熔体纺丝最关键的部分。
PTT纺丝过程中,适当的熔融温度为245~265℃,以保证高聚物熔体质量的均一性和最佳的流动状态,当超过265℃后热降解速度明显提高,致使熔体在管路中发生粘连现象,影响高聚物的流动,最终影响初始纤维的形成。
聚丙烯纤维工艺流程在现代纺织工业中,聚丙烯纤维是一种常用的合成纤维材料。
聚丙烯纤维具有轻巧、耐磨、易打理等优点,在服装、家居用品等方面都有广泛的应用。
本文将介绍聚丙烯纤维的生产工艺流程。
原料准备制备聚丙烯纤维的最主要原料是聚丙烯树脂。
聚丙烯树脂通常以粉末或颗粒的形式存在,生产之前需要对聚丙烯树脂进行精细的筛选和处理,确保原料质量良好,以提高后续生产工艺的稳定性。
熔融纺丝将经过处理的聚丙烯树脂投入到高温熔融装置中,加热至合适的熔融温度,使其变成熔融状态。
随后,将熔融的聚丙烯树脂通过纺丝孔板,将熔融聚丙烯挤出成细丝,同时冷却固化,形成初步的聚丙烯纤维。
拉伸拉力初步形成的聚丙烯纤维通过一系列的拉伸拉力过程,使纤维分子排列更加均匀,增强纤维的拉伸强度和柔软度。
在拉伸拉力的过程中,需要控制合适的温度和速度,以确保纤维质量达到要求。
热固化拉伸拉力完成后,聚丙烯纤维需要经过热固化工艺。
在高温条件下,使纤维分子间的结合更加牢固,提高纤维的热稳定性和耐磨性,确保纤维的品质。
切断整理热固化后的聚丙烯纤维经过切断整理,将长纤维裁剪成合适长度,并进行整理处理,使纤维表面光滑、整齐,适合后续的染色或加工。
切断整理是生产环节中的最后一道工序,直接影响着聚丙烯纤维的最终质量。
总结通过以上工艺流程,我们可以生产出高质量的聚丙烯纤维,为纺织产业提供优质原材料。
聚丙烯纤维在日常生活中有着广泛的应用前景,其轻便、易打理、耐磨等特性使其成为人们喜爱的纤维材料之一。
希望通过本文的介绍,能够更加了解聚丙烯纤维的生产工艺流程,促进纺织产业的发展与创新。
聚丙烯纤维的制备工艺研究聚丙烯纤维是一种常见的合成纤维,具有轻质、坚韧和不易燃烧的特点,在纺织、建筑和医疗等行业的广泛应用。
本文将介绍聚丙烯纤维的制备工艺研究。
1.聚丙烯纤维的原料选择聚丙烯纤维的制备首先需要选择合适的原料。
聚丙烯是一种热塑性树脂,可通过聚合反应制得。
一般采用聚合物颗粒作为原料,这些颗粒用溶解或熔融的方式转化为聚丙烯纤维。
在选择原料时,应考虑到颗粒尺寸、熔点、分子量等因素。
2.熔融纺丝制备工艺熔融纺丝是制备聚丙烯纤维的主要工艺之一。
该工艺的基本原理是将聚丙烯颗粒加热至熔融状态,通过万向切割或喷丝等方式制成纤维。
具体生产过程中,需要考虑加热温度、切割速度、冷却方式等因素,以及控制纤维直径和拉伸程度等关键参数。
3.湿法纺丝制备工艺湿法纺丝是另一种制备聚丙烯纤维的工艺。
该工艺的基本原理是将聚丙烯颗粒先溶解在溶剂中,然后经过旋转喷雾制成纤维。
相对于熔融纺丝工艺,湿法纺丝可以生产更细的纤维,具有更好的柔软性。
但该工艺也存在着设备复杂、成本较高等缺点。
4.丙烯腈共聚纤维制备工艺丙烯腈共聚纤维是将丙烯腈和聚丙烯单体按一定比例共聚得到的一种合成纤维。
该纤维具有较高的强度和耐磨性,常用于汽车轮胎、绝缘材料等领域。
丙烯腈共聚纤维的制备工艺较为繁琐,需要对反应条件、氧化过程和还原过程等进行细致的控制。
5.聚丙烯纤维在实际应用中的问题和解决方法聚丙烯纤维在实际应用中会遇到一些问题,如热收缩、毛羽较多等。
为了解决这些问题,可采取措施如改变纺丝温度、纤维互锁等。
此外,聚丙烯纤维的染色和印刷也需要根据其化学性质和纤维结构特征进行相应的处理和修饰。
总之,聚丙烯纤维在现代工业和日常生活中的应用非常广泛,其制备工艺的研究和掌握对于提高纤维品质和开发新产品都具有重要意义。
虽然聚丙烯纤维的制备工艺存在一定的技术难度,但随着技术的不断进步和创新,相信在未来会有更多的突破和提高。
生物基PTT聚酯连续聚合纺丝关键技术一、概述生物基聚合物是近年来备受关注的研究热点,具有生物可降解性、可再生性等优势,对于解决传统石油基聚合物资源短缺和环境污染问题具有重要意义。
聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)是一种优秀的工程塑料,具有优异的力学性能、耐热性能和化学稳定性。
而通过将PBT的一部分对苯二甲酸单元替换成聚对丙二酸丁二酯(DCB)单元,可以获得生物基PBT共聚物PTT。
生物基PTT聚酯具有更优秀的性能和环保特性,应用前景广阔。
二、PBT与PTT聚酯材料特性比较1. PBT聚酯材料特性PBT聚酯具有优异的力学性能,如高强度、高模量、高刚度等,同时具有较好的耐热性能和电性能。
PBT还具有良好的耐化学性能和耐老化性能,是一种优秀的工程塑料,广泛应用于汽车、电器、电子等领域。
2. PTT聚酯材料特性PTT与PBT相比,具有更好的热稳定性和拉伸性能,同时具有较好的表面光泽和手感。
PTT具有生物可降解性和可再生性等优点,是一种具有较好环保性能的新型材料。
三、生物基PTT聚酯材料连续聚合纺丝技术1. 生物基PTT聚酯材料制备生物基PTT聚酯材料的制备需要选择适宜的生物基单体原料,常见的包括生物基丁二醇和丁二酸等。
在合成过程中,需采用高效的催化剂和合适的反应条件,如温度、压力等,以实现生物基PTT聚酯的高产率和高质量。
2. 生物基PTT聚酯材料连续聚合生物基PTT聚酯材料的连续聚合是关键的生产环节,对聚酯材料的性能和品质有重要影响。
连续聚合采用的反应器结构、操作工艺和工艺条件等方面都需进行合理设计和控制,以实现连续高效生产。
3. 生物基PTT聚酯材料纺丝工艺生物基PTT聚酯材料的纺丝工艺在聚合物制备过程中至关重要,对纤维的成型和性能有重要影响。
在纺丝工艺中,需要选择合适的溶剂、添加剂和纺丝装置,通过控制温度、湿度、拉伸速度等参数,实现高品质生物基PTT聚酯纤维的生产。
四、未来展望及挑战生物基PTT聚酯作为一种环保、高性能的新型材料,具有广阔的应用前景。
年产10000吨PTT纤维纺丝工艺流程设计目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1. 概述......................................................................................................... 错误!未定义书签。
1.1 PTT纤维简介.............................................................................. 错误!未定义书签。
1.2 国内外 PTT 的生产现状..................................................... 错误!未定义书签。
1.3 已开发出的纤维品种及性能简介 .................................. 错误!未定义书签。
1.4 PTT纤维性能简介 ................................................................... 错误!未定义书签。
1.4.1 PTT纤维优点简介 .................................................................. 错误!未定义书签。
1.4.2 PTT 纤维与其他一些纤维主要性能的比较.................... 错误!未定义书签。
1.5 PTT纤维发展趋势........................................................................... 错误!未定义书签。
2. PTT纤维生产工艺流程................................................................ 错误!未定义书签。
PTT纤维弹力经编织物的开发实践本文摘要:本文主要介绍涤纶家族中的新产品PTT纤维与氨纶这一优异的弹性纤维交织的经编织物的简单工艺及产品特点。
关键词:PTT 氨纶经编交织弹力织物1、序言PTT纤维是聚酯纤维家族中的一种产品,它的全称为聚对苯二甲酸1,3丙二醇酯。
该纤维分子中的软段部分是丙二醇而不是常规涤纶的已二醇,它的软段部分的碳-碳链较长且分子链呈现特殊的“Z”型结构,这就使得PTT纤维不但具有常规涤纶(PET)的特性而且具有许多PET纤维没有的特点。
氨纶是聚氨酯弹性纤维的简称。
它的高分子链是由低熔点的“软”段的母体和嵌在其中的高熔点、结晶的“硬”链段组成,“软”链段即为聚醚或聚酯链段;刚性链段为芳香族二异氰酸酯链段。
柔性链段的分子链之间以一定的交联形成一个网状结构,由于分子链之间的作用力,它们可以自由伸缩从而具有较大的伸长性能;刚性链段的分子链结合力比较大,分子链不会无限制的伸长,造成较高的回弹性。
由于涤纶自身条件的限制,涤氨弹力经编织物在目前中高档的弹力经编织物的市场份额中远远不能与锦氨弹力经编织物相提并论。
但随着一些高性能、高附加值的涤纶原料的问世,再加上涤纶本身具有的一些得天独厚的性能,相信在不久的将来涤氨弹力经编织物一定会占有它应有的市场份额。
下文就简单介绍我们采用新型的低温型的PTT纤维开发弹力经编织物的一些心得。
2、PTT弹力经编织物的编织2.1、原料的选择合理选配原料是织物开发的基本内容之一,它影响着织物的风格及最终的服用性能,对生产加工的可行性、产品的成本及市场前景起着重要的作用。
为追求更加精密细致的效果和紧扣市场的需求,我们几经比较最终选用韩国某著名的涤纶生产厂商新研制的50D/24F的低温型半光PTT长丝和日本某著名氨纶厂家的40D氨纶交织来生产PTT弹力经编织物。
2.2、PTT弹力经编织物的主要编织工艺2.2.1设备参数1、机型:HKS2-3E;2、机号:E32;3、工作幅宽130英寸;4、梳栉数:2表1表22.3注意事项1、由于PTT 纤维的强力较同规格的尼龙小,建议整经张力值为0.14-0.16CN/DEN ,整经速度小于450m/min 。
PTT纤维的制备及纺丝工艺刘青松10807101071前言PTT是聚对苯二甲酸丙二醇酯的简称。
聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)纤维是20世纪90年代取得产业化的新型高分子纺织材料,随着其原料1,3-丙二醇生产新工艺的开发,为PTT纤维的发展创造了条件。
它集中了众多化学纤维的优良特性,再加上适合于规模化生产的优越条件,使之具有广阔的发展前景。
作为一种新型聚酯材料,PTT集良好的可加工性、机械性、热塑性、延伸性、高弹性、尺寸稳定性和染色性等性能于一体,优于PET、PA。
可被广泛应用于工程塑料、薄膜和纤维等领域。
不久的将来可能逐步代替PET和PA,成为21世纪产量最大的合成纤维。
2PTT纤维的合成2.11,3-丙二醇生产工艺2.1.1丙烯氧化法德国Degussa公司开发出一种以丙烯为原料生产1,3-丙二醇的低成本新工艺。
其反应步骤如下:a.丙烯在氧化锑或其它金属氧化物催化剂的作用下与氧气反应生成丙烯醛。
b.丙烯醛在酸性催化剂或螯合型离子交换剂作用下与水进行双键水合制成3-羟基丙醛[5~9]。
c.3-羟基丙醛在Ni催化剂或Pt,Ru催化剂的作用下进行醛基加氢,从而制得1,3-丙二醇。
2.1.2乙烯氧化法美国Shell化学公司开发出一种以乙烯为原料生产1,3-丙二醇的低成本新工艺,其反应步骤:a.乙烯在Ag催化剂作用下与O2反应生成环氧乙烷[12]。
b.环氧乙烷在二叔膦改性钴羰基催化剂的作用下与CO和H2发生加氢甲酰化反应,生成3-羟基丙醛和1,3-丙二醇。
c.分离出的3-羟基丙醛在加氢催化剂的作用下进行醛基加氢,进一步转化为1,3-丙二醇。
2.2PTT生产工艺合成PTT的工艺路线与PET一样有两条:一条是直接酯化法(PTA法),另一条是酯交换法(DMT法)。
2.2.1PTA法生产PTT将PTA和1,3-丙二醇进行酯化反应,生成对苯二甲酸丙二酯,再降温降压进行缩聚反应,即可得到PTT。
酯化反应可采用Ti催化剂,在260~275℃常压下进行。
酯化时间100~140 min,原料摩尔配比小于1.4。
酯化后在255~270℃下把压力降至10kPa进行预缩合,30~45 min后再将压力降至0.2kPa进行缩聚反应,缩聚时间160~210min。
缩聚反应可以采用Ti及Sb化合物进行催化,但得到的PTT产品会被染上轻微的颜色。
用Sn作催化剂也能得到PTT,但其催化活性较低而价格又太高,德国Degussa公司开发出了特殊的催化剂和添加剂,完全解决了这一问题,生产的PTT色度b*小于1,质量极佳。
2.2.2DMT法生产PTT将DMT和1,3-丙二醇进行酯交换反应生成对苯二甲酸丙二酯,反应温度140~220℃,催化剂为四丁基化钛或四丁氧基钛。
反应后除去副产物甲醇,再将温度升到270℃,压力降到5 Pa进行缩聚反应。
由于钛化物在缩聚过程中也很活跃,所以催化剂不用纯化,也不用添加其它催化剂。
经缩聚后得到的PTT,其平均摩尔质量为50~60kg,熔融温度为228℃,熔体体积指数20~30mL/10min(235℃,1.2kg)。
这种聚合物白度很高,玻璃化温度为55℃,远低于PET的玻璃化温度。
3PTT纤维的纺丝工艺3.1纺丝关键工艺设计3.1.1切片干燥PTT熔体对水分十分敏感,即使含微量水分,熔体受热后也会发生强烈的水解。
反应将导致聚合物分子链断裂,相对分子质量下降,使成品物理性能变差。
因此,纺前切片含水率必须降低到合适的范围。
干燥温度是一个很重要的工艺,PTT热稳定性不及PET,过高的温度导致热氧化作用加剧,切片色相变黄;温度过低,水分烘干不充分,影响纺丝。
由于PTT切片自身成半结晶状态,因此在干燥时无需象PET 切片那样预结晶。
切片干空气露点要尽可能低。
露点越低,水分转移动力越大,扩散速度越快,干燥效果越好。
与PET相比,PTT干燥有以下几个要点:①干燥温度125~135 ℃;②可省去预结晶过程;③干空气露点≤-80 ℃;④干燥时间比PET 适当延长;通过以上调整,切片含水率≤2.8×10-5,可满足纺丝要求。
3.1.2螺杆温度及箱体温度的选择PTT 熔体属于典型的非牛顿流体,在熔融状态下,切力变稀现象比PET 熔体更为明显,而且熔体黏度对温度的敏感性较大,其热稳定性也不及PET,过高的熔融温度导致熔体黏度下降较大,水解、热氧化、热裂解等各种反应加剧,不利于纺丝的顺利进行。
又由于PTT聚合物与PET相比,其本身的相对分子质量分布较宽,在螺杆挤压机内低相对分子质量的聚合物首先熔化,随着物料的推进和温度的提高,高相对分子质量的聚合物随后熔化,因此如果熔融温度过低,高相对分子质量部分的PTT尚未彻底熔融,制得的熔体均匀性较差,不利于纺丝。
根据PTT的熔点和性能,螺杆各区熔融温度设定在240~260℃比较合适。
纺丝箱体温度的设定对改善PTT熔体流动性和稳态纺丝至关重要。
由于PTT熔体对温度比较敏感,且流动均匀性不及PET,给纺丝工艺温度的确定和调整增加了难度。
板面温度偏低,PTT熔体出口膨化现象严重,出丝不稳定,喷丝孔周边小分子物质增多,板面污染严重;板面温度过高,容易出现粘板、注头,同样也不利于纺丝。
根据PTT聚合物的特性,在保证最佳板面温度和熔体流动性的前提下,纺丝箱体温度一般确定在256~266℃。
特性黏度低的PTT 切片,其温度可适当下调。
3.1.3喷丝板孔径及长径比的设计喷丝板孔径的选择主要取决于成品丝的单丝线密度和剪切速率。
喷丝孔中熔体剪切速率主要与喷丝孔的几何尺寸有关。
对圆形喷丝孔而言,剪切速率一般控制在7000~12000s-1范围内。
由于PTT大分子是“Z”字型构象,熔体在孔口流出区膨化现象较为明显,较高的长径比可有效地延长大分子在孔口的松弛时间,降低熔体挤出时的剩余弹性,减小出口膨化现象,从而为稳定纺丝创造条件,因此长径比选择在3.5~4.0。
这种长径比比纺同种规格PET时的长径比(2.5~3.0)要大。
3.1.4喷丝头拉伸倍率及速度的选择在高速纺丝中,喷丝头拉伸倍率对纺程应力和初生丝条的取向影响较大。
喷丝头拉伸部分正是长丝超分子结构形成的基础阶段,拉伸比加大可明显提高PTT 初生纤维的取向度。
因PTT熔体流动性能不及PET,随着GR1速度的提高和拉伸倍率的加大,丝条流动形变区域内部缺陷和薄弱环节将会明显暴露,导致纺丝形成不稳定流动,严重时会使丝条在接近喷丝孔处发生断裂,所以PTT纺丝选择合适的GR1 速度和喷丝头拉伸倍率尤为重要。
PTT纺丝喷丝头拉伸倍率一般选择为100~160。
由于PTT熔体纺丝温度较PET低,纺程温度梯度大,熔体容易产生结晶,过高的喷丝头拉伸倍率和生产速度导致纺程应力变大。
这种应力引起的应变在短时间内很难及时消除,纤维在卷绕筒上会产生弹性回缩,严重影响成型。
纸管受力变形,退出困难,织造退绕不畅。
因此在选择纺速和喷丝头拉伸倍率时不宜过大,PTT-FDY 的纺速宜为2800~3400m/min,PTT-POY纺速宜为2500~3000m/min。
3.1.5冷却吹风及集束上油位置的调整由于PTT结晶速率大,且纺丝温度较PET低,较高的风速和较低的风温使得丝条冷却过快,流变行程缩短,纺程应力加大,初生PTT-POY结晶度增加,POY伸长变小,不利于加弹后加工;风速过小,有野风混入,丝条条干变大。
在纺PTT 和PET相同规格品种时,风速应适当偏小一些,风温应略高。
PTT侧吹风适宜风速应0.3~0.6m/s,风温25~28℃,相对湿度最好控制在65 %~85%。
上油集束位置调整主要是减小空气摩擦阻力对纺丝张力的影响,PTT纺程张力应偏小为宜,以减小应力。
同种规格品种的PTT和PET,前者的集束位置应相对偏高,一般在70~100cm。
实际生产中应根据具体品种选择合适高度。
3.2工艺路线PTT纤维可采用与PET纤维相似的熔融纺丝工艺进行纺丝,有两种纺丝工艺路线:一种为直接纺丝,即将缩聚后的聚合物熔体直接经喷丝板喷丝后拉伸而成。
另一种为切片纺丝,是将缩聚后的聚合物熔体经造粒制成切片,然后经干燥、螺杆挤压、加温重新熔融,再进行纺丝。
3.2.1熔融纺丝PTT切片在纺丝前必须进行干燥以去除水分。
当PTT切片干燥到含水量为25~80μg/g,送入螺杆挤出机中于245~285℃被加热熔融。
纺丝熔体经计量泵计量,在255℃左右和10MPa压力下纺丝,卷绕速度大于4000m/min。
3.2.2拉伸与定型未拉伸的PTT纤维必须经过拉伸等后加工处理,才能符合纺丝的要求。
拉伸温度应大于PTT纤维的玻璃化温度而又低于200℃。
在这种温度下分子链节容易运动,有利于大分子沿纤维轴向排列,提高纤维的取向度和结晶度。
PTT长丝的拉伸工艺与PET长丝大致相同,即可同样采用双区热拉伸工艺。
第一拉伸盘的温度约为80℃,加热器的温度控制在120~200℃,拉伸速度为800~1 200 m/min。
拉伸倍数仅为1.005左右,第二拉伸倍数为1.10~1.90。
在热拉伸的同时也起到一定的定型作用。
4结束语优良性能的PTT将成为21世纪合成纤维加工业的热点。
要加快1,3-丙二醇的研制步伐,应以环氧乙烷法为突破点,降低成本,尽快实现工业化生产。
我国化纤工业拥有与发达国家同步、先进的聚酯切片和熔融纺丝等加工设备和长期生产PET、PA纤维的经验,应充分利用这些设备和优势,加快我国PTT纤维工业化进程,抓住机遇,尽快占领市场,取得较好的经济效益。