El NO.1 en fibra química -- poliéster.

El NO.1 en fibra química -- poliéster.

poliéster, nombre científico Poliéster, nombre en inglés poliéster, fórmula química (C10H8O4)n.

Es una fibra sintética derivada de la condensación de ácido dibásico orgánico y alcohol dibásico "tereftalato de polietileno" mediante hilado, denominada fibra PET. Es un compuesto polimérico y es la primera gran variedad de fibras sintéticas.

La mayor ventaja es que la resistencia a las arrugas y la retención de la forma son muy buenas, con alta resistencia y elasticidad.capacidad de recuperación. Firme y duradero, resistente a las arrugas, no planchable, no pegajoso.

Historia del desarrollo

La fibra de poliéster es una fibra sintética hecha de cadenas macromoleculares conectadas por grupos éster para formar polímeros de fibra.

En China, el contenido de tereftalato de polietileno de más del 85% de la fibra se denomina poliéster.

Hay muchos nombres de productos extranjeros, como Dacron en Estados Unidos, Tetoron en Japón, Terlenka en el Reino Unido y Lavsan en la ex Unión Soviética.

En 1894, Vorlander fabricó un poliéster de bajo peso molecular con cloruro de succinilo y etilenglicol.

En 1898, Einkorn sintetizó el policarbonato.

En 1930, Carothers sintetizó poliéster alifático.

El poliéster sintetizado en los primeros años está compuesto principalmente por compuestos alifáticos, su peso molecular relativo y su punto de fusión son bajos y fácilmente solubles en agua, por lo que no tiene el valor de uso de las fibras textiles.

En 1941, Whinfield y Dickson en el Reino Unido sintetizaron tereftalato de polietileno (PET) con tereftalato de dimetilo (DMT) y etilenglicol (EG), que se puede hilar a través de la masa fundida para producir fibra con un rendimiento excelente.

En 1953, Estados Unidos construyó por primera vez una planta para producir fibra de PET.

La fibra PET es el desarrollo tardío de las tres fibras sintéticas.

Con el desarrollo de la síntesis orgánica, la ciencia y la industria de los polímeros, en los últimos años se han desarrollado una variedad de fibras de poliéster prácticas con diferentes características. Por ejemplo, fibra de tereftalato de polibutileno (PBT) y fibra de tereftalato de polipropileno (PTT) con alta elasticidad y elasticidad, y fibra de poliéster totalmente aromática con resistencia ultraalta y módulo alto.

La fibra de poliéster tiene una serie de excelentes propiedades, como alta resistencia a la rotura y módulo elástico, resiliencia moderada, excelente efecto de fraguado térmico y buena resistencia al calor y a la luz. El punto de fusión de la fibra de poliéster es de aproximadamente 255 °C, la temperatura de transición vítrea es de aproximadamente 70 °C, la forma es estable en una amplia gama de condiciones de uso final y el tejido es lavable.

Además, también tiene una excelente impedancia (como resistencia a disolventes orgánicos, jabones, detergentes, soluciones blanqueadoras, oxidantes) y buena resistencia a la corrosión, estable a ácidos débiles, álcalis, etc., por lo que tiene una amplia gama de usos y usos industriales.

El rápido desarrollo de la industria petrolera también proporciona materias primas más abundantes y baratas para la producción de fibra de poliéster, junto con el desarrollo de productos químicos, maquinaria, tecnología de control automático electrónico y otras tecnologías en los últimos años, de modo que la producción de materias primas, la formación de fibras y el proceso de procesamiento se realizan gradualmente de corto alcance, continuo, automatizado y de alta velocidad, la fibra de poliéster se ha convertido en la velocidad de desarrollo más rápida y el mayor rendimiento de las variedades de fibras sintéticas.

En 2010, la producción mundial de fibra de poliéster alcanzó los 37,3 millones de toneladas, lo que representa el 74% del total de fibras sintéticas del mundo.

Rendimiento y acción

1. Propiedades físicas

①Color. El poliéster generalmente es de color blanco lechoso con mercerización, es necesario agregar el agente mateante TiO2 antes del hilado para producir productos mateantes, es necesario agregar un agente blanqueador para producir productos blancos puros y es necesario agregar pigmento o tinte a la masa fundida del hilado para producir seda coloreada.

② Forma de la superficie y la sección transversal. El poliéster convencional tiene una superficie lisa y una sección transversal casi circular. Si se utiliza la hilera de forma especial, se puede convertir en fibras con formas de sección especiales, tales como alambres de sección triangular, en forma de Y, huecos y de otras formas especiales.

③ Densidad. Cuando está completamente amorfo, el poliéster tiene una densidad de 1,333 g/cm3. Cuando está completamente cristalizado, 1,455 g/cm3. Normalmente el poliéster tiene una cristalinidad mayor, con una densidad de 1,38 a 1,40 g/cm3, similar a la lana (1,32 g/cm3).

④ tasa de recuperación de humedad. En condiciones estándar, la tasa de recuperación de humedad del poliéster es del 0,4%, que es inferior a la de la fibra acrílica (1%~2%) y la fibra de nailon (4%). El poliéster tiene propiedades higroscópicas bajas, por lo que su resistencia a la humedad disminuye menos y la tela es lavable y usable. Sin embargo, el fenómeno de la electricidad estática es grave durante el procesamiento y el uso, y la permeabilidad y absorción de humedad del tejido son deficientes.

⑤ Rendimiento térmico. El punto de reblandecimiento T del poliéster es 230-240 ℃, el punto de fusión Tm es 255-265 ℃ y el punto de descomposición T es aproximadamente 300 ℃. El poliéster puede arder en el fuego, curvarse y derretirse formando perlas, con humo y aroma negros.

⑥ Resistencia a la luz. Su resistencia a la luz es superada solo por la fibra acrílica. La resistencia a la luz del poliéster está relacionada con su estructura molecular, y el poliéster solo tiene una fuerte banda de absorción en la región de onda de luz de 315 nm, por lo que su resistencia solo pierde un 60 % después de 600 h de irradiación solar, lo cual es similar al algodón.

⑦ Propiedades eléctricas. El poliéster es un excelente aislante debido a su baja propiedad higroscópica, por lo que su conductividad es pobre y su constante dieléctrica es 3,0~3,8 en el rango de -100 ~ +160 °C.

2. Propiedades mecánicas

① Alta resistencia. La fuerza del estado seco es de 4~7cN/dex, y el estado húmedo disminuye.

② El alargamiento es moderado, 20%~50%.

③ Alto módulo. Entre las grandes variedades de fibras sintéticas, el módulo inicial del poliéster es el más alto y su valor puede llegar a 14~17GPa, lo que hace que el tamaño del tejido de poliéster sea estable, no se deforme, no se deforme y tenga pliegues duraderos.

④ Buena resiliencia. Su elasticidad es cercana a la de la lana y cuando se extiende un 5%, se puede recuperar casi por completo después de quitar la carga. Por tanto, la resistencia a las arrugas del tejido de poliéster supera a la de otros tejidos de fibra.

⑤ Resistencia al desgaste. Su resistencia al desgaste es superada solo por el nailon y supera a otras fibras sintéticas, y la resistencia al desgaste es casi la misma.

3. Estabilidad química. La estabilidad química del poliéster depende principalmente de la estructura de la cadena molecular. Además de una mala resistencia a los álcalis, el poliéster tiene buena resistencia a otros reactivos.

① Resistencia a los ácidos. El ácido poliéster (especialmente el ácido orgánico) es muy estable, a 100 ℃ en la fracción de masa de una solución de ácido clorhídrico al 5 % remojada durante 24 h, o a 40 ℃ en la fracción de masa de una solución de ácido sulfúrico al 70 % remojada durante 72 h, su fuerza no se pierde, pero a temperatura ambiente no puede resistir el efecto a largo plazo del ácido nítrico concentrado o del ácido sulfúrico concentrado.

② Resistencia alcalina. El grupo éster de la macromolécula de poliéster se hidroliza fácilmente por acción alcalina. A temperatura ambiente y álcali concentrado, la interacción de alta temperatura y álcali diluido puede causar la destrucción de la fibra, solo a baja temperatura el álcali diluido o el álcali débil es relativamente estable.

③ Resistencia a los disolventes. El poliéster tiene una fuerte resistencia a los solventes orgánicos no polares en general, incluso los solventes orgánicos polares a temperatura ambiente también tienen una fuerte resistencia. Por ejemplo, a temperatura ambiente empapada en acetona, cloroformo, tolueno, tricloroetileno, tetracloruro de carbono durante 24 horas, la resistencia de la fibra no disminuye. En condiciones de calentamiento, el poliéster se puede disolver en fenol, xilenol, o-diclorofenol, alcohol bencílico, nitrobenceno, fenol - tetracloruro de carbono, fenol - cloroformo, fenol - tolueno y otros disolventes mixtos.

4. Resistencia microbiana. El poliéster es resistente a los microorganismos, no a las polillas, moho y otros efectos, la recogida de ropa de poliéster sin polillas, la conservación de la tela es más fácil.

Procedimiento de síntesis

El proceso de producción de poliéster incluye dos partes: síntesis de poliéster en fusión e hilado en fusión. Las materias primas para la síntesis del poliéster son el ácido politereftálico y el etilenglicol, que se obtienen principalmente del craqueo del petróleo, pero también del carbón y del gas natural. El tolueno, el xileno y el etileno se obtienen mediante pirólisis del petróleo, y el ácido tereftálico o tereftalato de dimetilo y etilenglicol se pueden obtener mediante procesamiento químico. El tereftalato de dimetilo y el etilenglicol se utilizaron como materias primas en la producción inicial de poliéster porque el ácido tereftálico no era fácil de refinar. En 1965 se logró refinar el ácido tereftálico, lo que redujo el proceso de producción y el costo del poliéster. La producción de ácido tereftálico y etilenglicol como materias primas aumenta año tras año. Policondensación: el tereftalato de dimetilo y el etilenglicol son transesterificación, el oligómero de tereftalato de dietileno resultante es la policondensación a 280 ~ 290 ℃ y en condiciones de vacío para obtener tereftalato de polietileno; O el ácido tereftálico se esterifica directamente con etilenglicol y luego se policondensa tereftalato de etilo para obtener una masa fundida de poliéster. La masa fundida de poliéster se puede utilizar para la preparación de láminas de poliéster y para el hilado directo de la masa fundida. El corte de poliéster se fabrica fundiendo poliéster fundido y cortándolo en pedazos.

1, giro. Después de secar y fundir, las virutas de poliéster se pueden usar para hilar, preparar películas de poliéster, botellas de poliéster, etc. Durante el proceso de fusión, el agua contenida en la rodaja puede hidrolizar el poliéster y afectar el rendimiento del hilado y la calidad de la fibra, por lo que se debe secar antes de hilar para reducir el contenido de agua de la rodaja a menos del 0,01%. La rodaja de poliéster seca se calienta y se funde en el tornillo, se extruye en cada parte de hilado de la caja de hilado, se mide y filtra con precisión mediante la bomba dosificadora y se pulveriza fuera del orificio de la hilera. El diámetro del orificio de la hilera es generalmente de 0,15 a 0,30 mm. Las corrientes fundidas expulsadas se enfrían y solidifican en filamentos mediante aire frío. El filamento enfriado se divide en filamento de poliéster y fibra cortada de poliéster (o filamento de poliéster) según diferentes procesos de procesamiento.

2 、 filamento de poliéster. Al hilar fibras básicas, se juntan varias líneas y se humedecen con aceite antes de caer en el cubo de seda. Luego, a través del agrupamiento, estiramiento, engarzado, termofijado, corte y otros procesos para obtener el producto terminado. Si el calor de tracción se fija en aproximadamente 180°C después del estiramiento, se pueden obtener fibras cortadas de alta resistencia y bajo alargamiento con una resistencia de más de 6cN/dtex y un alargamiento de menos del 30%. La fibra discontinua de poliéster se divide en fibra discontinua tipo algodón (longitud 38 mm) y fibra discontinua tipo lana (longitud 56 mm), que se utilizan para mezclar con fibra de algodón y lana, respectivamente.

• filamento de poliéster. Al hilar filamento, el filamento solidificado se humedece con aceite, es decir, se enrolla en la bobina a una velocidad de aproximadamente 3500 m/min para obtener un filamento preorientado (POY). POY no se puede usar directamente para tejer, POY después de estirar la forma, elástico o torcer para obtener un alambre elástico (DT), alambre de deformación por estiramiento (DTY) o alambre retorcido, se puede usar directamente para tejer o procesar deformación en hilo de deformación. Después de la solidificación, las tiras se engrasan y se estiran directamente a 4500-5000 m/min para enrollarlas y obtener seda completamente estirada (FDY), que puede usarse para tejer. El kodel americano es otra fibra de poliéster que se ha producido industrialmente. Se produce hilando un alto polímero a partir de la condensación de ácido tereftálico y 1, 4 - ciclohexanodimetanol. En comparación con el poliéster, la gravedad específica es más ligera, 1,22, el punto de fusión es mayor, 290 ~ 295 ℃, la resistencia a la descomposición es fuerte y la resistencia y el alargamiento de la fibra son ligeramente menores. Adecuado para mezclar con algodón, lana, etc., el tejido fabricado tiene buena elasticidad, tacto, resistencia a las arrugas y al pilling, pero poca resistencia y resistencia al desgaste.

Modificación del poliéster

En comparación con la fibra natural, el poliéster tiene algunas desventajas, como bajo contenido de humedad, mala permeabilidad al aire, teñido deficiente, fácil formación de bolitas y descamación y fácil tinción. Para mejorar estas deficiencias, se adoptan modificaciones químicas y deformaciones físicas. Los métodos de modificación química son:

① Agregar polietilenglicol monómero u oligómero con grupos hidrófilos para la copolimerización puede mejorar la tasa de absorción de humedad de la fibra;

②Las propiedades antiestáticas y antiincrustantes de la fibra se pueden mejorar agregando monómero con propiedades antiestáticas para la copolimerización;

③ Se agregaron compuestos que contienen fósforo, halógeno y antimonio para mejorar la resistencia a la combustión de la fibra;

④ El uso de hilado de poliéster con menor grado de polimerización para mejorar la resistencia al pilling;

⑤ Copolimerización con monómero tintófilo (como sulfonato, etc.) para mejorar las propiedades de teñido de la fibra.

Después de la deformación física, existen una variedad de poliéster perfilado, junto con otros polímeros compuestos de hilatura, poliéster coloreado, poliéster de denier fino y poliéster de alta contracción.

usar

La fibra de poliéster tiene alta resistencia, alto módulo y baja absorción de agua, y se usa ampliamente como tejido civil y tejido industrial. Como material textil, la fibra cortada de poliéster se puede hilar puramente y es especialmente adecuada para mezclarla con otras fibras. Se puede mezclar con fibras naturales como algodón, lino, lana y otras fibras químicas básicas como fibra de viscosa, fibra de acetato, fibra de poliacrilonitrilo y otras fibras cortas. Su hilado puro o mezcla hecha de tela de imitación de algodón, lana y lino generalmente tiene las excelentes características originales de la fibra de poliéster, como resistencia a las arrugas y retención de pliegues, estabilidad dimensional, resistencia al desgaste, lavable y usable, y algunas de las deficiencias originales de la fibra de poliéster, como fenómeno electrostático y dificultades de teñido en el procesamiento textil, mala absorción del sudor y permeabilidad al aire, y fácil de derretir en un agujero en caso de de Marte, etc. Puede aliviarse y mejorarse hasta cierto punto con la inclusión de fibras hidrófilas. El filamento trenzado de poliéster (DT) se utiliza principalmente para tejer una variedad de telas de imitación de seda, también se puede entrelazar con hilo de fibra natural o fibra química discontinua, también se puede entrelazar con filamento de seda u otra fibra química, este material entrelazado mantiene una serie de ventajas del poliéster.

El hilo texturizado de poliéster (principalmente DTY de baja elasticidad) es una de las principales variedades en China en los últimos años. Se diferencia del filamento ordinario en que es muy esponjoso, tiene un rizado grande, una lana fuerte, suave y tiene un alto alargamiento elástico (hasta un 400%). La tela tejida con él tiene las características de buena calidez, buena cobertura y caída, brillo suave, etc., especialmente adecuada para tejer telas similares a lana, sarga y otras telas para trajes, abrigos, abrigos y diversas telas decorativas como cortinas, manteles, telas para sofás. La seda con textura de aire de poliéster ATY y la seda de red tienen buena adherencia y suavidad, y se pueden usar directamente en telares de chorro de agua en forma de seda tubular, adecuadas para tejer seda artificial y telas finas, y también pueden tejer telas medianas y gruesas. La fibra de poliéster se utiliza cada vez más en la industria, la agricultura y los campos de nuevas tecnologías, como cables, cintas transportadoras, cuerdas y materiales de aislamiento eléctrico. El filamento de poliéster tiene alta resistencia y módulo inicial, buena resistencia al calor, resistencia a la fatiga y estabilidad de forma, y ​​es especialmente adecuado para hilar cuerdas para neumáticos. El uso de cuerdas de poliéster para fabricar neumáticos puede reducir el fenómeno de los puntos planos.