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聚酯

研发历史

 

聚酯纤维是二元羧酸和二元醇经过酯化(或酯交换)缩聚得到热塑性结晶高聚物,经熔融纺丝和后加工处理制成的实用纤维,工业上大量生产的是以对苯二甲酸和乙二醇为原料的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(缩写为PET纤维)。一般情况下,也将这一纤维称为聚酯纤维。

 

远在1833年,JGay-LussokJPelouge在加热乳酸时就发现生成了大分子,在此之前,虽然从古时候起人们就早已发现了如琥珀、虫胶等天然聚酯产物,并且又知道在生活中加以应用,但是用化学方法合成聚酯还是从本世纪20年代末才开始的。1928-1932年,美国杜邦公司的Carothers用脂肪族二元酸与二元醇合成了聚酯,做了大量的研究工作,并且发表了许多研究论文,但由于他当时使用的是癸二酸和乙二醇、十六烷二酸、端羧基十五烷酸与丙二醇等脂肪族醇酸,所得聚酯的熔点低,制取纤维的强度差,又不耐水解和碱等,未得到重视。1941年英国人T.R.whnfield等参阅了Carothers的以往工作,采用对位芳香二酸代替酯族二酸,得到了熔点高达250的聚对苯二甲酸乙二醇酯,并由此制成纤维。于1942年申请专利。1944年美国向英国购买了此项专利,建厂生产,于1953年工业化投产。以对苯二甲酸和丁二醇为原料的聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)纤维于1984年实现工业化。20世纪90年代,以对苯二甲酸和丙二醇为原料的聚对苯二甲酸丙二酯纤维和以26-萘二甲酸二甲酯和乙二醇为原料的聚萘二甲酸乙二酯纤维均已建成工业装置,丰富了聚酯系列。

 

生产规模

 

2000年世界聚酯产量为18.9121Mt(约占合成纤维总产量的65%),我国聚酯产量达5.1750Mt

 

生产技术

 

聚酯的合成有多种制备工艺,以精对苯二甲酸为原料的直接酯化法(称为PTA)和以对苯二甲酸二甲酯为原料的酯交换法(称为DMT);又有间歇和连续工艺之分。目前最主要的是直接酯化法的连续工艺,这种工艺多用于大型单品种生产装置;为了兼容间歇和连续两种工艺的优点,开发了半连续工艺;为了解决大型连续装置生产多品种问题,开发了柔性生产工艺。

 

产品应用

 

聚酯纤维(俗称涤纶)具有一系列优良性能,如断裂强度和弹性模量高,回弹性适中,热定型优异,耐热和耐光性好,织物具有洗可穿性等,故有广泛的服用和商业用途;近年石油化工飞速发展,为涤纶生产提供了更加丰富而廉价的原料;加之近年化工、机械、电子自控等技术的发展,使涤纶原料生产、纤维成型和加工等过程逐步实现短程化、连续化、自动化和高速化。目前,聚酯纤维已成为发展速度最快、产量最大的合成纤维品种。

 

研发趋势

 

聚酯纤维作为纺织材料尚存在一些缺点,如染色性不良、吸湿性差、织物易起毛起球、易产生静电等,聚酯纤维用作帘子线时,与橡胶的粘合性差。为了克服聚酯纤维的上述缺点,自20世纪60年代开始研究聚酯纤维的改性,20世纪80年代以来,聚酯纤维改性的研究工作获得重大进展,并使聚酯纤维生产转向新品种开发,生产出具有良好舒适性和独特风格的聚酯差别化纤维,如细旦、超细旦纤维,易染色纤维,异形纤维,异收缩纤维,阻燃聚酯纤维,吸湿性聚酯纤维,抗静电纤维等品种。

 

(供稿:胡汉杰)

主要参考文献:

1.《石油化工技术进展》  王基铭 袁晴棠 主编 2002年出版

2.《高分子科学技术发展简史》 钱保功 王洛礼 王霞瑜 编著 1994年出版