Le N°1 de la fibre chimique -- polyester.

Le N°1 de la fibre chimique -- polyester.

polyester, nom scientifique Polyester, nom anglais polyester, formule chimique (C10H8O4)n.

Il s'agit d'une fibre synthétique issue de la condensation de l'acide dibasique organique et de l'alcool dibasique « polyéthylène téréphtalate » par filage, appelée fibre PET. Il s’agit d’un composé polymère et constitue la première grande variété de fibres synthétiques.

Le plus grand avantage est que la résistance aux rides et la rétention de forme sont très bonnes, avec une résistance élevée et une élasticité élevée.capacité de récupération. Ferme et durable, infroissable, non repassable, non collant.

Historique du développement

La fibre de polyester est une fibre synthétique constituée de chaînes macromoléculaires reliées par des groupes ester pour former des polymères fibreux.

En Chine, la teneur en polyéthylène téréphtalate de plus de 85 % de la fibre est appelée polyester.

Il existe de nombreux noms de produits étrangers, tels que Dacron aux États-Unis, Tetoron au Japon, Terlenka au Royaume-Uni et Lavsan dans l'ex-Union soviétique.

En 1894, Vorlander fabriqua un polyester de faible poids moléculaire avec du chlorure de succinyle et de l'éthylène glycol.

En 1898, Einkorn synthétise le polycarbonate.

En 1930, Carothers synthétise le polyester aliphatique.

Le polyester synthétisé au cours des premières années est principalement composé de composés aliphatiques, son poids moléculaire relatif et son point de fusion sont faibles, facilement solubles dans l'eau, il n'a donc pas la valeur d'usage des fibres textiles.

En 1941, Whinfield et Dickson au Royaume-Uni ont synthétisé du polyéthylène téréphtalate (PET) avec du téréphtalate de diméthyle (DMT) et de l'éthylène glycol (EG), qui peuvent être filés à l'état fondu pour produire des fibres avec d'excellentes performances.

En 1953, les États-Unis construisirent pour la première fois une usine de production de fibre PET.

La fibre PET est le développement tardif des trois fibres synthétiques.

Avec le développement de la synthèse organique, de la science des polymères et de l’industrie, une variété de fibres de polyester pratiques présentant différentes caractéristiques ont été développées ces dernières années. Par exemple, la fibre de polybutylène téréphtalate (PBT) et la fibre de polypropylène téréphtalate (PTT) à haute élasticité d'extensibilité, et la fibre de polyester entièrement aromatique à ultra-haute résistance et à module élevé.

La fibre de polyester possède une série d'excellentes propriétés, telles qu'une résistance à la rupture et un module élastique élevés, une résilience modérée, un excellent effet de prise thermique, une bonne résistance à la chaleur et à la lumière. Le point de fusion de la fibre de polyester est d'environ 255 °C, la température de transition vitreuse est d'environ 70 °C, la forme est stable dans une large gamme de conditions d'utilisation finale et le tissu est lavable.

De plus, il présente également une excellente impédance (telle que la résistance aux solvants organiques, aux savons, aux détergents, aux solutions de blanchiment, aux oxydants) et une bonne résistance à la corrosion, stable aux acides faibles, aux alcalis, etc., ce qui lui confère une large gamme d'utilisations et d'utilisations industrielles.

Le développement rapide de l'industrie pétrolière fournit également des matières premières plus abondantes et moins chères pour la production de fibres de polyester, couplé au développement de produits chimiques, de machines, de technologies de contrôle automatique électronique et d'autres technologies au cours des dernières années, de sorte que la production de matières premières, le processus de formation et de traitement des fibres réalisent progressivement une courte portée, une continuité, une automatisation et une vitesse élevée, la fibre de polyester est devenue la vitesse de développement la plus rapide, le rendement le plus élevé des variétés de fibres synthétiques.

En 2010, la production mondiale de fibres de polyester a atteint 37,3 millions de tonnes, soit 74 % de la production mondiale totale de fibres synthétiques.

Performances et actions

1. Propriétés physiques

① Couleur. Le polyester est généralement blanc laiteux avec le mercerisage, l'agent matifiant TiO2 doit être ajouté avant le filage pour produire des produits matifiants, un agent blanchissant doit être ajouté pour produire des produits blancs purs et un pigment ou un colorant doit être ajouté à la fonte filante pour produire de la soie colorée.

② Forme de la surface et de la section transversale. Le polyester conventionnel a une surface lisse et une section transversale presque circulaire. Si la filière de forme spéciale est utilisée, elle peut être transformée en fibres avec des formes de section spéciales, telles que des fils de section triangulaires, en forme de Y, creux et d'autres formes spéciales.

③ Densité. Lorsqu'il est complètement amorphe, le polyester a une densité de 1,333 g/cm3. Lorsqu'il est entièrement cristallisé, 1,455 g/cm3. Habituellement, le polyester a une cristallinité plus élevée, avec une densité de 1,38 à 1,40 g/cm3, similaire à la laine (1,32 g/cm3).

④ taux de récupération d'humidité. Dans des conditions standard, le taux de reprise d'humidité du polyester est de 0,4 %, ce qui est inférieur à celui de la fibre acrylique (1 % ~ 2 %) et de la fibre de nylon (4 %). Le polyester a une faible propriété hygroscopique, de sorte que sa résistance à l'humidité diminue moins et que le tissu est lavable et portable. Cependant, le phénomène d'électricité statique est grave lors du traitement et du port, et la perméabilité et l'absorption de l'humidité du tissu sont médiocres.

⑤ Performances thermiques. Le point de ramollissement T du polyester est de 230-240℃, le point de fusion Tm est de 255-265℃ et le point de décomposition T est d'environ 300℃. Le polyester peut brûler dans le feu, s'enrouler et fondre en perles, dégageant une fumée et un arôme noirs.

⑥ Résistance à la lumière. Sa résistance à la lumière est juste derrière la fibre acrylique. La résistance à la lumière du polyester est liée à sa structure moléculaire, et le polyester n'a qu'une forte bande d'absorption dans la région des ondes lumineuses de 315 nm, de sorte que sa résistance ne perd que 60 % après 600 heures d'irradiation solaire, ce qui est similaire à celui du coton.

⑦ Propriétés électriques. Le polyester est un excellent isolant en raison de sa faible propriété hygroscopique, sa conductivité est donc faible et sa constante diélectrique est de 3,0 à 3,8 dans la plage de -100 ~ +160 °C.

2. Propriétés mécaniques

① Haute résistance. La résistance à l'état sec est de 4 à 7 cN/dex et l'état humide diminue.

② L'allongement est modéré, 20 % ~ 50 %.

③ Module élevé. Parmi les grandes variétés de fibres synthétiques, le module initial du polyester est le plus élevé et sa valeur peut atteindre 14 ~ 17 GPa, ce qui rend la taille du tissu en polyester stable, non déformée, non déformée et des plis durables.

④ Bonne résilience. Son élasticité est proche de celle de la laine, et lorsqu'elle est allongée de 5 %, elle peut être presque entièrement récupérée après retrait de la charge. Par conséquent, la résistance au froissement du tissu en polyester dépasse celle des autres tissus en fibres.

⑤ Résistance à l'usure. Sa résistance à l'usure est juste derrière le nylon et dépasse les autres fibres synthétiques, et la résistance à l'usure est presque la même.

3. Stabilité chimique. La stabilité chimique du polyester dépend principalement de la structure de la chaîne moléculaire. En plus d'une faible résistance aux alcalis, le polyester présente une bonne résistance aux autres réactifs.

① Résistance aux acides. L'acide polyester (en particulier l'acide organique) est très stable, à 100 ℃ dans la fraction massique d'une solution d'acide chlorhydrique à 5 % trempée pendant 24 h, ou à 40 ℃ dans la fraction massique d'une solution d'acide sulfurique à 70 % trempée pendant 72 h, sa résistance n'est pas perdue, mais à température ambiante ne peut pas résister à l'effet à long terme de l'acide nitrique concentré ou de l'acide sulfurique concentré.

② Résistance alcaline. Le groupe ester sur la macromolécule de polyester est facilement hydrolysé par l'action alcaline. À température ambiante et alcali concentré, l'interaction à haute température et alcali dilué peut provoquer la destruction des fibres, ce n'est qu'à basse température que l'alcali dilué ou l'alcali faible est relativement stable.

③ Résistance aux solvants. Le polyester a une forte résistance aux solvants organiques non polaires généraux, même les solvants organiques polaires à température ambiante ont également une forte résistance. Par exemple, à température ambiante trempée dans de l'acétone, du chloroforme, du toluène, du trichloréthylène, du tétrachlorure de carbone pendant 24 heures, la résistance des fibres ne diminue pas. Sous condition de chauffage, le polyester peut être dissous dans le phénol, le xylénol, l'o-dichlorophénol, l'alcool benzylique, le nitrobenzène, le phénol - tétrachlorure de carbone, phénol - chloroforme, phénol - toluène et autres solvants mixtes.

4. Résistance microbienne. Le polyester est résistant aux micro-organismes, pas aux mites, aux moisissures et autres effets, la collecte de vêtements en polyester sans mites, la conservation du tissu est plus facile.

Procédure de synthèse

Le processus de production du polyester comprend deux parties : la synthèse par fusion du polyester et le filage par fusion. Les matières premières pour la synthèse du polyester sont l'acide polytéréphtalique et l'éthylène glycol, qui sont principalement obtenus à partir du craquage du pétrole, mais aussi du charbon et du gaz naturel. Le toluène, le xylène et l'éthylène sont obtenus par pyrolyse du pétrole, et l'acide téréphtalique ou le téréphtalate de diméthyle et l'éthylène glycol peuvent être obtenus par traitement chimique. Le téréphtalate de diméthyle et l'éthylène glycol ont été utilisés comme matières premières dans la première production de polyester car l'acide téréphtalique n'était pas facile à raffiner. En 1965, le raffinage de l'acide téréphtalique a été un succès, ce qui a permis de réduire le processus de production et le coût du polyester. La production d'acide téréphtalique et d'éthylène glycol comme matières premières augmente d'année en année. Polycondensation : le téréphtalate de diméthyle et l'éthylène glycol sont transestérifiés, l'oligomère de téréphtalate de diéthylène résultant est polycondensé à 280 ~ 290 ℃ et sous vide pour obtenir du téréphtalate de polyéthylène ; Ou l'acide téréphtalique est directement estérifié avec de l'éthylène glycol, puis le téréphtalate d'éthyle est polycondensé pour obtenir une masse fondue de polyester. Le polyester fondu peut être utilisé pour préparer des tranches de polyester et pour le filage direct du mélange fondu. Le tranchage du polyester est obtenu en coulant du polyester fondu et en le coupant en morceaux.

1、 Filature. Après séchage et fusion, les copeaux de polyester peuvent être utilisés pour le filage, la préparation de films polyester, de bouteilles en polyester, etc. Pendant le processus de fusion, l'eau contenue dans la tranche peut hydrolyser le polyester et affecter les performances de filage et la qualité des fibres, elle doit donc être séchée avant l'essorage pour réduire la teneur en eau de la tranche à moins de 0,01 %. La tranche de polyester séchée est chauffée et fondue dans la vis, extrudée dans chaque partie tournante de la boîte de filature, mesurée avec précision et filtrée par la pompe doseuse, et pulvérisée hors du trou de la filière. Le diamètre du trou de filière est généralement de 0,15 à 0,30 mm. Les flux de matière fondue éjectés sont refroidis et solidifiés en filaments par l'air de refroidissement. Le filament refroidi est divisé en filament de polyester et en fibres discontinues de polyester (ou filament de polyester) selon différents processus de traitement.

2. Filament en polyester. Lors du filage des fibres discontinues, un certain nombre de lignes sont rassemblées et humidifiées avec de l'huile avant de tomber dans le seau à soie. Ensuite, à travers les processus de regroupement, d'étirement, de sertissage, de thermofixation, de découpe et d'autres processus pour obtenir le produit fini. Si la chaleur de traction est réglée à environ 180 °C après étirement, des fibres discontinues à haute résistance et à faible allongement avec une résistance supérieure à 6 cN/dtex et un allongement inférieur à 30 % peuvent être obtenues. Les fibres discontinues de polyester sont divisées en fibres discontinues de type coton (longueur 38 mm) et en fibres discontinues de type laine (longueur 56 mm), qui sont utilisées pour se mélanger respectivement avec la fibre de coton et la laine.

• filament de polyester. Lors du filage du filament, le filament solidifié est mouillé avec de l'huile, c'est-à-dire qu'il est enroulé sur la bobine à une vitesse d'environ 3 500 m/min pour obtenir un filament pré-orienté (POY). POY ne peut pas être directement utilisé pour le tissage, POY après étirement, élastique ou torsion pour obtenir un fil étirable (DT), un fil de déformation étirable (DTY) ou un fil torsadé, peut être directement utilisé pour le tissage ou le traitement de déformation en fil de déformation. Après solidification, les bandes sont huilées et étirées directement à 4 500 - 5 000 m/min pour être enroulées afin d'obtenir une soie entièrement étirée (FDY), qui peut être utilisée pour le tissage. Le kodel américain est une autre fibre de polyester produite industriellement. Il est produit par filage d'un haut polymère issu de la condensation de l'acide téréphtalique et du 1, 4-cyclohexanediméthanol. Par rapport au polyester, la densité est plus légère, 1,22, le point de fusion est plus élevé, 290 ~ 295 ℃, la résistance à la décomposition est forte et la résistance et l'allongement de la fibre sont légèrement inférieurs. Convient pour être mélangé avec du coton, de la laine, etc., le tissu fabriqué a une bonne élasticité, un bon toucher, une bonne résistance aux plis et au boulochage, mais une faible résistance et résistance à l'usure.

Modification du polyester

Par rapport aux fibres naturelles, le polyester présente certains inconvénients tels qu'une faible teneur en humidité, une mauvaise perméabilité à l'air, une mauvaise teinture, un boulochage et un écaillage faciles et une coloration facile. Afin d'améliorer ces défauts, une modification chimique et une déformation physique sont adoptées. Les méthodes de modification chimique sont :

① L'ajout de polyéthylèneglycol monomère ou oligomère avec des groupes hydrophiles pour la copolymérisation peut améliorer le taux d'absorption d'humidité de la fibre ;

②Les propriétés antistatiques et antisalissure de la fibre peuvent être améliorées en ajoutant un monomère doté de propriétés antistatiques pour la copolymérisation ;

③ Des composés contenant du phosphore, de l'halogène et de l'antimoine ont été ajoutés pour améliorer la résistance à la combustion de la fibre ;

④ Utilisation de filature de polyester avec un degré de polymérisation inférieur pour améliorer la résistance au boulochage ;

⑤ Copolymérisation avec un monomère colorantophile (tel que le sulfonate, etc.) pour améliorer la propriété de teinture de la fibre.

Après déformation physique, il existe une variété de polyester profilé, avec d'autres polymères composites filés, du polyester coloré, du polyester à deniers fins et du polyester à haut retrait.

utiliser

La fibre de polyester a une résistance élevée, un module élevé et une faible absorption d'eau, et est largement utilisée comme tissu civil et tissu industriel. En tant que matériau textile, les fibres discontinues de polyester peuvent être filées purement et conviennent particulièrement au mélange avec d'autres fibres. Il peut être mélangé avec des fibres naturelles telles que le coton, le lin, la laine et d'autres fibres chimiques discontinues telles que la fibre de viscose, la fibre d'acétate, la fibre de polyacrylonitrile et d'autres fibres courtes. Son filage pur ou son mélange d'imitation de coton, de laine et de lin présente généralement les excellentes caractéristiques originales de la fibre de polyester, telles que la résistance au froissement et la rétention des plis du tissu, la stabilité dimensionnelle, la résistance à l'usure, le lavage et la portabilité, et certains des défauts originaux de la fibre de polyester, tels que le phénomène électrostatique et les difficultés de teinture dans le traitement des textiles, une mauvaise absorption de la sueur et une mauvaise perméabilité à l'air, et facile à fondre dans un trou en cas de Mars, etc. Il peut être atténué et amélioré dans une certaine mesure grâce à l'inclusion de fibres hydrophiles. Le filament torsadé en polyester (DT) est principalement utilisé pour tisser une variété de tissus d'imitation de soie, peut également être entrelacé avec des fils de fibres naturelles ou de fibres discontinues chimiques, peut également être entrelacé avec de la soie ou d'autres filaments de fibres chimiques, ce matériau entrelacé conserve une série d'avantages du polyester.

Le fil texturé en polyester (principalement du DTY à faible élasticité) est l'une des principales variétés en Chine ces dernières années. Il est différent du filament ordinaire, il est très moelleux, grand frisage, laine solide, douce et a un allongement élastique élevé (jusqu'à 400 %). Le tissu tissé avec celui-ci présente les caractéristiques d'une bonne chaleur, d'un bon revêtement et d'un bon drapé, d'un lustre doux, etc., particulièrement adapté au tissage de tissus semblables à de la laine, de serge et d'autres tissus de costume, de manteaux, de manteaux et de divers tissus décoratifs tels que des rideaux, des nappes, des tissus de canapé. La soie texturée à l'air en polyester ATY et la soie réseau ont une bonne adhérence et une bonne douceur et peuvent être directement utilisées dans un métier à tisser à jet d'eau sous forme de soie tubulaire, adaptées au tissage de soie artificielle et de tissus fins, et peuvent également tisser des tissus moyens et épais. La fibre de polyester est de plus en plus utilisée dans l'industrie, l'agriculture et les domaines des nouvelles technologies, tels que les cordons, les bandes transporteuses, les cordages, les matériaux d'isolation électrique. Le filament de polyester a une résistance élevée et un module initial, une bonne résistance à la chaleur, une bonne résistance à la fatigue et une bonne stabilité de forme, et est particulièrement adapté au filage du câble pour pneus. L'utilisation de câbles en polyester pour fabriquer des pneus peut réduire leur phénomène de méplat.