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1、学号：20135051 高分子化学课程论文学 院 化学化工学院 专 业 化 学 年 级 201级化学班 姓 名 论文（设计）题目 聚酯纤维的合成及应用 指导教师 彭 琪 职称 讲 师 成 绩 2016年6月17日目 录 摘 要1关键词1Abstract1Keywords1引言11.聚酯纤维的结构与性能11.1聚酯纤维的结构11.2聚酯纤维的性能21.2.1物理性质21.2.2力学性能21.2.3化学稳定性21.2.4耐微生物性22.聚酯纤维的合成22.1主要原料32.2聚酯纤维的合成原理与工艺32.2.1聚酯纤维的合成原理32.2.2聚酯纤维的生产工艺43.聚酯纤维的应用53.1家纺用品方面5
2、3.2交通运输方面53.3工业方面6参考文献6聚酯纤维的合成及应用学生姓名： 学号：20135051化学化工学院 201级化学专业 班指导教师：彭琪 职称：讲师摘 要：本文首先对聚酯纤维的结构与性能进行综述，然后介绍它的合成方法，最后介绍聚酯纤维的应用。关键词：聚酯纤维；结构；性能；合成；应用Abstract: In this paper, the structure and properties of polyester fiber are summarized. The synthesis methods and the application of polyester fiber are
3、 introduced.Keywords: polyester fiber; structure; properties; synthesis; application 引言聚酯纤维是由大分子链中的各链节通过酯基相连的成纤聚合物纺制而成的合成纤维，目前，所谓聚酯纤维通常是指聚对苯二甲酸乙二酯纤维(PET)，是以对苯二甲酸二甲酯、乙二醇为原料，经酯交换、缩聚、纺丝和纤维后加工等四个步骤而制得。为目前发展速度最快、产量最大的合成纤维品种1。中国的商品名为涤纶，简称PET纤维，是当前合成纤维的第一大品种。除此之外还有少量聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维，简称PTT聚酯纤维。1.聚酯纤维的结构与性能 1.1聚
4、酯纤维的结构聚酯纤维是合成纤维的第一大品种，其中工业化大量生产的为涤纶纤维，其大分子链化学结构式为 聚酯纤维采用熔体纺丝所得纤维的截面一般呈圆形，纵向光滑平直。聚酯纤维的大分子链中有刚性的苯环和柔性的亚甲基链，其间由酯基连接，是典型的刚柔性兼备的线型大分子，且以刚性为主。涤纶大分子链存在折叠链和伸展链片晶，结晶度和取向度均较高，其结晶属于三斜晶系2。1.2聚酯纤维的性能 1.2.1物理性质聚酯纤维一般为乳白色，相对密度为1.381.4，回潮率很低，具有易洗快干的特性。在纺织时，容易产生静电，其纺织品在使用过程中易积累静电荷而吸灰尘。聚酯纤维的熔点为255265，软化温度230240。遇明火能燃
5、烧，产生黑烟并有芳香气味，但离火后自熄3。1.2.2力学性能聚酯纤维强度高、伸长率适中、模量高、回弹性好，在承受外力时不易发生形变其去负荷后伸长几乎完全可以恢复，故涤纶物的抗皱性超过其他化纤织物4。耐磨性仅次于锦纶而超过其他合成纤维，干、湿态下耐磨性几乎相同。1.2.3化学稳定性聚酯纤维的化学稳定性与其化学结构有关。在分子链中，苯环和亚甲基均较稳定，而结构中存在的酯基是唯一能起化学反应的基团。(1)耐酸性和耐碱性：聚酯纤维对酸（尤其是有机酸）很稳定，在100下于质量分数为5的盐酸溶液内浸泡24h，或在40下于质量分数为70的硫酸溶液内浸泡72h后，其强度均无损失，但在室温下不能抵抗浓硝酸或浓硫
6、酸的长时间作用。聚酯纤维分子上的酯基受碱作用容易水解。在常温下与浓碱、高温下与稀碱作用，能使纤维破坏，只有在低温下对稀碱和弱碱才比较稳定。(2)对氧化剂和还原剂的稳定性：聚酯纤维对氧化剂和还原剂的稳定性很高，即使在浓度、温度、时间均较高时，对纤维强度的损伤也不十分明显5。(3)耐溶剂性：聚酯纤维对一般非极性有机溶剂有极强的抵抗力，即使对极性有机溶剂在室温下也有相当强的抵抗力。例如在室温下于丙酮、氯仿、甲苯、三氯乙烯、四氯化碳中浸泡24h，纤维强度不降低。而在加热状态下，可溶于苯酚、二甲酚、邻二氯苯酚、苯甲醇、硝基苯等溶剂中。1.2.4耐微生物性涤纶耐微生物作用，不受蛀虫、霉菌等作用，收藏涤纶衣
7、物不需防虫蛀，织物保存较容易。2.聚酯纤维的合成工业化大量生产的聚酯纤维是用聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的。它是当前合成纤维的第一大品种。下面主要介绍其合成方法。2.1主要原料(1)对苯二甲酸(TPA)对苯二甲酸的结构式为：(2)对苯二甲酸二甲酯(DMT) 对苯二甲酸二甲酯的结构式为：(3)乙二醇(EG)乙二醇的结构式为：(4)环氧乙烷(EO) 环氧乙烷的结构式为：(5)催化剂为了加速酯化反应和缩聚反应的速率，常需要加入催化剂。对催化剂的要求是：有较强的催化作用；不催化副反应及聚酯纤维的热降解反应；能很好地溶解在聚酯纤维中，且不使聚酯纤维着色。(6)稳定剂为防止聚酯纤维在合成过程中和后加工熔融纺丝
8、时发生热降解，常加入一些稳定剂，如磷酸三甲酯、磷酸三苯酯和亚磷酸三苯酯。2.2聚酯纤维的合成原理与工艺2.2.1聚酯纤维的合成原理工业上主要采用三种聚酯合成路线，即直缩法、酯交换法和环氧乙烷加成法6。(1)直缩法：它是将对苯二甲酸与乙二醇酯化生成对苯二甲酸二乙二醇酯，再缩聚成PET。其反应如下：(2)酯交换法：先将对苯二甲酸与甲醇反应生成对苯二甲酸二甲酯，再与乙二醇进行酯交换反应生成对苯二甲酸二乙二醇酯，随后缩聚成PET，其反应如下：(3)环氧乙烷加成法：由对苯二甲酸和环氧乙烷直接加成制得对苯二甲酸二乙二醇酯，再缩聚成PET，其反应如下：2.2.2聚酯纤维的生产工艺PET生产工艺路线有两种，一
9、种是以PTA为原料的直接酯化缩聚工艺，在该方法中有连续法、间歇法和半连续法；一种是以DMT为原料的酯交换缩聚工艺，在该方法中亦有连续法、间歇法和半连续法。直接酯化法和酯交换法都可以采用间歇和连续两类工艺。PTA法具有原料消耗低，成本较低，反应时间短等优势，自20世纪80年代起已成为聚酯的主要生产工艺和首选技术路线7。3.聚酯纤维的应用3.1家纺用品方面聚酯纤维强度高、模最高、吸水性低，作为民用织物及工业用织物都有广泛的用途。作为纺织材料，涤纶短纤维可以纯纺，也特别适于与其他纤维混纺，既可与天然纤维，如棉、麻、羊毛混纺，也可与粘胶纤维、醋酯纤维、聚丙烯腈纤维等化学短纤维混纺。其纯纺或混纺制成的仿
10、棉、仿毛、仿麻织物一般具有聚酯纤维原有的优良特性，如织物的抗皱性、褶裥保持性、尺寸稳定性、耐磨性、洗可穿性较好8。3.2交通运输方面(1)在汽车上的应用聚酯纤维强力丝的强度和初始模量高，耐热性、耐疲劳性和形态稳定性好，特别适用于纺制轮胎帘子线。使用涤纶帘子线制造轮胎，可减少其平点现象9。而原液着色车用聚酯纤维具有生产工艺简单、绿色环保、节能降耗、产品颜色均匀、稳定性好等优点，已广泛应用于汽车座椅、扶手、车顶、立柱遮阳板等部位 10。(2)在道路桥梁上的应用聚酯纤维是较适宜的纤维沥青混凝土增强材料，纤维沥青混凝土提高了沥青路面的高温抗车辙能力、低温抗裂性能、抗疲劳性能及水稳定性能。聚醋纤维金路丝
11、具有很好的路用性能，添加0.3%金路丝与不加纤维的沥青混凝土比较，水稳定性的残留稳定性和劈裂强度比、高温稳定性的动稳定度及低温抗裂性能的破坏应变等都得到了明显的提高11。聚酯纤维除具有普通聚合物纤维细度大、强度高、易分散的特点还具有突出的耐高温性能，是理想的多功能增强材料。例如可保护桥石配筋或钢板不受侵蚀，钢结构桥铺设沥青土面层路石的修复和补筑，机场跑道与停机坪的加强，新建沥青路面面层，旧沥青而罩层，涂补，灌缝等。3.3工业方面聚酯纤维在工业领域应用广泛，如工业生产中用到的输送带、缝纫线、帆布、土工布、帐篷、绳索、电绝缘材料、耐酸过滤布、造纸毛毯以及聚酯纤维吸音板等都可用聚酯纤维制得。聚酯纤维
12、吸音板具有装饰、保温、阻燃、环保、轻体、易加工、稳定、抗冲击、维护简便等特点，已成为室内装修首选的装饰吸音材料。参考文献：1 王慧敏主编.高分子材料加工工艺学M.2012.04:357.2 覃小红主编;刘雍,李妮副主编.纳米技术与纳米纺织品M.2011.12:56-57.3 侯文顺主编.高聚物生产技术M.2007.01:434-435.4 李光主编.高分子材料加工工艺学M.2010.02:56.5 陶乃杰主编.染整工程M.1991.06:160.6 柳云骐,罗根祥,孙海翔主编.材料化学M.2013.02:480. 7 中国石油和石化工程研究会组织编.合成纤维M.2012.04:26. 8 沈新元主编.化学纤维手册M.2008.09:604. 9 辛长征主编.纤维纺丝工艺与质量控制M.2009.11:91.10 吴双全.原液着色车用聚酯纤维的开发及其应用J. 针织工业. 2015(11):6-9.11 林菘,倪江宁,王鸣义.聚醋纤维在沥青混凝土中的应用J.合成纤维工业. 2005(3):40-42.
