涤纶的前景、用途、作用

　　涤纶是以聚酯(PET)为原料，经熔融纺丝及后加工而制得的纤维。聚酯是由精对苯二甲酸(FTA)或对苯二甲酸二甲酪(DMT)与乙二醇(EG)，经酪化反应后再经缩聚而生成的聚合物。

　　1953年美国杜邦(Dhpont)公司建成第一座工业化聚酪纤维厂，随后英国、德国、意大利、日本等国，也先后建成工业化生产装置。特别是在80年代后，聚酪纤维在世界范围内得到了迅速的发展。

　　我国涤纶纤维生产起步于60年代。70年代开始先后引进了日本、德国、瑞士、美国、法国、英国等国外先进技术及设备。目前涤纶纤维工业已成为合成纤维中的龙头老大，发展极为迅速。1998年我国聚酪产量达到287．4万吨，涤纶纤维产量达到357．5万吨。

　　第一节涤纶的品种及用途

　　一、品种

　　涤纶品种较为“丰富”，可分为短纤维和长丝两大类。

　　1．短纤维

　　涤纶短纤维种类如下：种类规格

　　棉型短纤维~1．5分特×33~38毫米中长型短纤维~2．5分特×65毫米毛型短纤维3~9分特×64~224毫米毛条短纤维3~9分特(单纤维)2．长丝

　　涤纶长丝品种有预取向丝(POY)、拉伸丝(DY)、拉伸变形丝(DY)、空气变形丝(ATY)等。如按纤维功能分类，其种类就比较繁多了，除常规涤纶外，还有有色涤纶、阳离子可染纤维、抗起球纤维、抗静电纤维、高吸水纤维、高收缩纤维、阻燃纤维等。

　　二、性能

　　涤纶纤维的性能与聚合物性质(包括其分子量)，特别是纺丝及后加工条件等均有直接关系。

　　(1)外观：涤纶纤维一般为乳白色，亦可根据用户需要生产不同品种的产品。在生产过程中，添加增白剂可制得纯白纤维，亦可用染料染成各种颜色而制得有色纤维。由于纤维截面形状不同，视觉感到不同光泽。随着消光剂(二氧化钻)添加数量不同，可制得满足用户需要的不同光泽度纤维，形成超有光纤维、有光纤维、半消光纤维、全消光纤维。

　　(2)密度：涤纶纤维密度随其结晶度和取向度不同而不同，一般在1．38~1．40克／厘米3。在制备中空纤维时，其密度可降至0．6~1．2克／厘米3，可达到比羊毛还轻、而又十分保暖的效果。这种纤维可用于棉织物或棉被絮片，枕头、玩具的填充料。

　　(3)吸湿性：涤纶纤维回潮率很低，在相对湿度为65％时，吸湿量为0．4％。0．5％，即使相对湿度在100％时，吸湿率也仅为0．6％。0．8％，因而涤纶织物具有易洗快干的特性。

　　(4)耐热性：涤纶纤维软化点在230―240℃，熔点x5加Y，与其他纤维相Lb，涤纶纤维在受热条件下耐热性能较好。

　　(5)耐光性：涤纶纤维在波长为315flm以下的紫外线照射下，产生分子断裂现象，纤维强度下降，其耐光性高于锦纶而低于晴纶。

　　(6)电性能：涤纶纤维在干燥状态下，具有良好的电绝缘性，因而在加工和衣着时，由于摩擦而易产生静电，易吸灰尘，这也是涤纶纤维的缺点。

　　(7)化学性能：涤纶纤维在常温下，对酸、碱有一定稳定性，但随着温度升高耐腐蚀性降低。对某些氧化剂具有较强抗氧化能力。

　　(8)抗菌性：涤纶纤维通常不会受微生物的侵蚀，具有抗菌性，因而织物不会被蛀虫蛀坏。

　　三、用途

　　(1)短纤维：涤纶短纤维及毛条，可用作衣着用织物或装饰用织物的原料，也可用于工业用毛毯及织造布原料,可用于纯纺，也可以与天然纤维、其他合成纤维混纺做成各种织物，用于生活、工业各个方面。

　　(2)长丝：涤纶长丝可供机织、针织等纺织加工的原料，主要用于衣着面料、装饰织物，还可用作非织造布原料。

　　(3)改性纤维：涤纶纤维经化学改性(共聚、表面处理)、物理改性(共混纺丝、改变纤维加工条件、改变纤维形态以及混纤交织等)后，其用途范围会发生很大变化，扩大了应用领域，在工业、农业及高科技领域应用日益广泛。如可用于绳索、汽车安全带及轮胎子午线；还可制成拒水性、吸水性或导水性产品；制成抗静电、阻燃型、有色纤维等。第二节涤纶的生产一、生产原料涤纶纤维生产原料为聚酪(PET熔体或切片)，特性粘度在0．6~0．7之间的PET用于生产民用涤纶，特性粘度在0．7~1．0之间的取T用于生产涤纶工业丝。

　　二、生产过程

　　涤纶纤维的生产是将聚酪熔体在压力下，定量地由纺丝机中的喷丝孔流出丝束，经冷却、凝固再经拉伸及后加工处理而制成涤纶短纤维和长丝。

　　(一)聚酪的生产

　　PET生产工艺路线有两种，一种是以FTA为原料的直接酪化缩聚工艺，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。前一种工艺路线现已逐渐替代后一种，主要原因是使用DMT生产聚酪的成本较高。

　　1．缩聚反应

　　缩聚反应分为酪化法及酯交换法两种。这两种技术除所使用的原料PTA、DMT不同之外，主要差别在于生产对苯二甲酸双经乙酣(BHET)工艺过程不同，而由BHET、生产PET工艺技术是一致的。

　　酪化法：酪化反应不需要使用催化剂、酯化率要求低，酪化反应在压力下进行，酯化法缩聚反应不产生甲醇，无需设置甲醇回收装量。

　　酯交换法：酪交换反应使用催化剂，其结果是使反应物中灰分含量加大，为保证产品有足够的聚合度，要求酯交换率在99％以上。酯交换反应可以在常压下操作，反应控制容易。酪交换反应有甲醇生成，因而需设置甲醇回收装置。

　　2．缩聚工艺分类

　　缩聚工艺主要分为间歇缩聚、连续缩聚、半连续缩聚等。

　　间歇缩聚：主要由一个酯化(或酯交换)反应器和一个缩聚反应器组成，每个反应器在分期、分批进料和反应后出料，呈间断操作。

　　连续缩聚：由几个反应器串联组成，原料PTA/DMT、EG和添加剂、催化剂、消光剂、稳定剂等，按一定比例加入，反应后产物连续进入下一个反应器，在终缩聚釜生产出PET，又连续地进入铸带切粒加工成PET切片或熔体PET进入直接纺丝工序纺丝。

　　半连续缩聚：该工艺特点是能够适应生产小批量、多品种的产品。半连续缩聚生产是在第一、二酯化反应器后，增加一中间贮槽，贮存BHET，再分期分批加人间歇缩聚反应器内，进行缩聚反应，而第一、二酪化反应器与中间贮槽之间相似于连续酯化过程，来完成半连续缩聚生产。

　　连续编聚生产大型化，(www.ninbofp.com)目前一条生产线年产量可以达到10万吨以上，产品质量易控制，生产易操作。熔体直接纺丝省去切粒、干燥再熔融等工序，从而节省了投资，生产成本有明显下降。间歇缩聚生产工艺流程简单，便于更换品种和生产特殊品种，但其生产能力低，产品质量受每批所限，均匀性和可纺性差，消耗高。

　　3．主要设备

　　酯化反应器：酪化反应器分为立式和卧式两种，反应器内又分为单室和多室。间歇缩聚中，酯化反应式一种类型。

　　酯交换反应器：反应器类型分为多釜式、多室式及塔式三种。间歇缩聚工艺中，只有单釜式一种。

　　预缩聚反应器：分为带有搅拌器的釜式反应器和无搅拌器的容量盘塔式反应器。反应器类型又有立式和卧式二种。

　　缩聚反应器：有二种类型，一种为卧式反应器，有单轴和双轴二种，其构件由不同形式的圆盘组成。另一种为鼠笼式圆盘反应器。(二)涤纶纤维的生产涤纶纤维生产方法有直接纺丝法和切片纺丝法。

　　1．涤纶短纤维的生产

　　涤纶短纤维的生产，按其所用原料(PET)(切片、熔体)不同，分为切片纺丝和直接纺丝。后加工为集束、拉伸、热定型、卷胁、切断、打包等。

　　根据所需纤维的性能，可采用不同的工艺，如要生产高强高模纤维，可采用二段拉伸和紧张热定型工艺；如要生产低强高模纤维，可采用一段拉伸和紧张热定型工艺；如要生产低强高伸型纤维，可采用一段或二段拉伸和松弛热定型工艺；如要生产中强中伸型纤维，可采用二段拉伸和半紧张热定型工艺。

　　切片纺丝工艺特点：切片纺丝工艺(聚酯厂和纺丝厂)可以分开两地建设，因此灵活性很大，可以按每批不同切片质量要求，生产出不同品种的纤维。但由于原料PET，在形成熔体前，需进行干燥、熔融、螺杆挤压等工艺过程，因而增加了建设费用和生产成本费用，同时并不适用于大型化纺丝需要。

　　直接纺工艺特点：在终缩聚釜生成的熔体PET，可直接去纺丝而不必进行铸带、切粒、包装，运输到纺丝厂，拆包、干燥和再熔融等，因而既可节省建设费用，又可大幅度的降低生产成本，从而形成生产规模化，具有竞争能力，提高企业经济效益。其不足之处是不宜经常改换产品品种，而且纺丝和聚酪上、下游任何一个环节发生故障时，都可能造成整条生产线停车。所以对直接纺丝工艺生产管理严格，尽量避免故障停车。目前，我国涤纶短纤维生产已具规模化，单线年生产能力达到3万吨。

　　涤纶短纤维生产的主要设备是纺丝机。纺丝机主要由纺丝箱体、冷却吹风、纺丝筒以及卷取成条等部分组成。

　　纺丝箱体：纺丝箱体内由熔体分配管(1，2)、计量泵(3，4)和纺丝组件(5)构成。其中熔体分配管的布置，必须保证熔体自分配头到多纺丝部位的流经时间相同，同时压力降也要相同。纺丝箱体要求温度恒定、密闭性良好，用导生锅炉电加热产生的导生蒸汽送进箱体，来达到保温目的。

　　量泵是由一对齿轮、三块板和传动轴组成。计量泵结构简单，要求具有装拆和加热方便，材质耐450℃高温，加工精度高，不能发生泄漏事故等特点。纺丝组件由熔体导人顶板(1~5)分配板(6~7)砂过滤层、金属网(8~2)、喷丝板(13)及耐压板(14、15)组成。喷丝板的结构与纺丝状态及纺丝机产量有关。喷丝板的结构参数包括孔数、排列方式、孔径、孔的几何形状等。。

　　冷却吹风：分为竖吹和横吹二大类。冷却吹风的目的是使丝条均匀冷却、断面结构均匀。纺丝筒：纺丝筒长短不一，在保证冷却效果及平稳卷绕的同时，一般在3米左右。

　　卷取成条：由油轮上油、卷绕、集束、补充上油、牵引、喂人、成条组成。其中卷绕辊是关键组件，目前较多采用的是一种小辊，它起到转向作用。2．涤纶长丝的生产涤纶长丝的生产，采用熔体纺丝方法，包括切片纺丝和连续缩聚。熔体直接纺丝法。涤纶长丝的纺丝生产工艺，按其纺丝速度分为常规纺、中速纺、高速纺三种工艺技术。

　　常规纺丝工艺：常规纺又称为低速纺。一般纺丝速度在1000~1500米／分，拉伸加捻速度在600~l100米／分，假捻变形速度在120~160米／分，卷绕速度在900~1200米／分可纺制33~167分特长丝。熔体纺丝温度控制在280~290℃，螺杆挤出压力在6．5~7．5兆帕，纺丝组件压力控制在9．8~24．5兆帕。纺丝一般采用侧吹风冷却形式，温度控制在20~30℃，风速采用0．3~0．5米／分。