화학섬유 부문 NO.1 -- 폴리에스테르.

화학섬유 부문 NO.1 -- 폴리에스테르.

폴리에스터(Polyester), 학명 폴리에스터(Polyester), 영문명 폴리에스터(Polyester), 화학식(C10H8O4)n.

유기 이염기산과 이염기 알코올 "폴리에틸렌 테레프탈레이트"를 방사에 의해 축합하여 얻은 합성 섬유로 PET 섬유라고도 합니다. 고분자 화합물이며 합성 섬유의 최초의 주요 품종입니다.

가장 큰 장점은 주름 저항성과 형태 유지력이 매우 좋고 강도가 높으며 신축성이 좋다는 점입니다.회복 능력. 견고하고 내구성이 있으며 주름이 생기지 않으며 다림질이 되지 않으며 끈적임이 없습니다.

개발 이력

폴리에스테르 섬유는 고분자 사슬이 에스테르 그룹으로 연결되어 섬유 중합체를 형성하는 합성 섬유입니다.

중국에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 함량이 85%가 넘는 섬유를 폴리에스테르라고 합니다.

미국의 데이크론(Dacron), 일본의 테토론(Tetoron), 영국의 테렌카(Terlenka), 구소련의 라브산(Lavsan) 등 외국산 제품명이 많다.

1894년에 Vorlander는 숙시닐 클로라이드와 에틸렌 글리콜을 사용하여 저분자량 폴리에스테르를 만들었습니다.

1898년에 Einkorn은 폴리카보네이트를 합성했습니다.

1930년 Carothers는 지방족 폴리에스테르를 합성했습니다.

초기에 합성된 폴리에스테르는 대부분 지방족 화합물로 상대분자량과 융점이 낮고 물에 쉽게 녹기 때문에 방직용 섬유의 이용가치가 없다.

1941년 영국의 윈필드(Whinfield)와 딕슨(Dickson)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 디메틸 테레프탈레이트(DMT) 및 에틸렌 글리콜(EG)을 합성했는데, 이는 용융물을 통해 방사되어 우수한 성능의 섬유를 생산할 수 있습니다.

1953년 미국은 처음으로 PET 섬유를 생산하는 공장을 건설했습니다.

PET 섬유는 세 가지 합성 섬유 중 늦게 개발된 섬유입니다.

최근 유기합성, 고분자과학, 산업의 발전에 따라 다양한 특성을 지닌 다양한 실용적인 폴리에스테르 섬유가 개발되었습니다. 예를 들어, 신축성 탄성이 높은 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 섬유, 폴리프로필렌 테레프탈레이트(PTT) 섬유, 초고강도 및 고탄성률을 갖는 전방향족 폴리에스테르 섬유 등을 들 수 있다.

폴리에스테르 섬유는 높은 파단강도와 탄성률, 적당한 탄력성, 우수한 열경화성 효과, 우수한 내열성, 내광성 등 일련의 우수한 특성을 가지고 있습니다. 폴리에스테르 섬유의 융점은 약 255℃, 유리전이온도는 약 70℃이며, 광범위한 사용조건하에서 형태가 안정하며, 세탁이 가능하다.

또한, 임피던스(유기용제, 비누, 세제, 표백제, 산화제 등에 대한 저항성 등)가 우수하고 내식성이 우수하며 약산, 알칼리 등에 안정하여 용도 및 산업용도가 넓습니다.

석유 산업의 급속한 발전은 또한 최근 몇 년간 화학, 기계, 전자 자동 제어 기술 및 기타 기술의 발전과 결합하여 폴리에스테르 섬유 생산을 위한 보다 풍부하고 저렴한 원료를 제공하여 원료 생산, 섬유 형성 및 가공 공정이 점차적으로 단거리, 연속, 자동화 및 고속을 실현함으로써 폴리에스테르 섬유는 합성 섬유 품종 중 가장 빠른 발전 속도, 최고 수율이 되었습니다.

2010년 전 세계 폴리에스터 섬유 생산량은 3,730만 톤에 달해 전 세계 합성섬유 총량의 74%를 차지했다.

성과와 행동

1. 물리적 특성

① 색상. 폴리에스터는 일반적으로 머서라이징 처리를 통해 유백색을 띠며, 소광제 TiO2를 방사 전에 첨가해야 소광 제품을 생산할 수 있고, 표백제를 첨가하면 순백색 제품을 생산할 수 있으며, 방사 용융물에 안료나 염료를 첨가하면 유색 실크를 생산할 수 있습니다.

② 표면 및 단면 형상. 기존의 폴리에스테르는 표면이 매끄럽고 단면이 원형에 가깝습니다. 특수 형상의 방사구금을 사용하면 삼각형, Y자형, 중공형, 기타 특수 단면 와이어 등의 특수 단면 형상을 갖는 섬유로 만들 수 있다.

③ 밀도. 완전히 무정형일 때 폴리에스테르의 밀도는 1.333g/cm3입니다. 완전 결정화 시 1.455g/cm3 일반적으로 폴리에스터는 밀도가 1.38~1.40g/cm3로 양모(1.32g/cm3)와 비슷한 높은 결정화도를 갖습니다.

④ 수분 회복율. 표준상태에서 폴리에스테르의 수분회복율은 0.4%로 아크릴섬유(1%~2%), 나일론섬유(4%)에 비해 낮다. 폴리에스테르는 흡습성이 낮아 습윤강도 저하가 적고, 세탁 및 착용이 가능한 원단입니다. 그러나 가공 및 착용시 정전기 현상이 심하고 원단의 통기성과 흡습성이 좋지 않습니다.

⑤ 열 성능. 폴리에스테르의 연화점 T는 230-240℃, 융점 Tm은 255-265℃, 분해점 T는 약 300℃이다. 폴리에스테르는 불에 타서 말리거나 녹으면서 검은 연기와 향을 내며 구슬로 변할 수 있습니다.

⑥ 내광성. 내광성은 아크릴 섬유에 이어 두 번째입니다. 폴리에스터의 내광성은 분자 구조와 관련이 있으며 폴리에스터는 315nm 광파 영역에서만 강한 흡수대를 가지므로 600시간 햇빛 조사 후에 강도가 60%만 손실됩니다. 이는 면과 비슷합니다.

⑦ 전기적 성질. 폴리에스터는 흡습성이 낮아 절연성이 뛰어나 전도성이 좋지 않으며, 유전율은 -100~+160℃ 범위에서 3.0~3.8이다.

2. 기계적 성질

① 강도가 높다. 건조한 상태의 강도는 4~7cN/dex이고, 젖은 상태에서는 감소한다.

② 신장률은 20%~50%로 보통이다.

③ 높은 모듈러스. 다양한 종류의 합성섬유 중에서 폴리에스터의 초기 모듈러스가 가장 높으며 그 값은 14~17GPa까지 높을 수 있어 폴리에스터 직물의 크기가 안정적이고 변형되지 않고 형태가 흐트러지지 않으며 주름이 오래 지속됩니다.

④ 회복력이 좋다. 신축성은 양모에 가깝고, 5% 정도 늘어나면 하중 제거 후 거의 완전히 회복됩니다. 따라서 폴리에스터 직물의 주름 저항성은 다른 섬유 직물보다 뛰어납니다.

⑤ 내마모성. 내마모성은 나일론에 이어 두 번째이며 다른 합성 섬유를 능가하며 내마모성은 거의 동일합니다.

3. 화학적 안정성. 폴리에스테르의 화학적 안정성은 주로 분자 사슬 구조에 따라 달라집니다. 폴리에스테르는 약한 알칼리성 저항성 외에도 다른 시약에 대한 저항성도 우수합니다.

① 내산성. 폴리에스테르산(특히 유기산)은 매우 안정적입니다. 24시간 동안 담근 5% 염산 용액의 질량 분율은 100℃, 72시간 동안 담근 70% 황산 용액의 질량 분율은 40℃에서 강도가 손실되지 않지만 실온에서는 진한 질산이나 진한 황산의 장기적인 효과를 견딜 수 없습니다.

② 알칼리성 저항성. 폴리에스테르 고분자의 에스테르 그룹은 알칼리 작용에 의해 쉽게 가수분해됩니다. 실온 및 농축 알칼리에서는 고온과 묽은 알칼리의 상호 작용이 섬유 파괴를 일으킬 수 있으며, 낮은 온도에서만 묽은 알칼리 또는 약한 알칼리가 상대적으로 안정적입니다.

③ 내용제성. 폴리에스테르는 일반적인 비극성 유기용매에 강한 저항성을 가지며, 상온에서 극성 유기용매에도 강한 저항성을 갖는다. 예를 들어, 아세톤, 클로로포름, 톨루엔, 트리클로로에틸렌, 사염화탄소에 24시간 동안 담가두면 섬유 강도가 감소하지 않습니다. 가열 조건에서 폴리에스테르는 페놀, 자일레놀, o-디클로로페놀, 벤질 알코올, 니트로벤젠, 페놀 - 사염화탄소, 페놀 - 클로로포름, 페놀 - 톨루엔 및 기타 혼합 용제.

4. 미생물 저항. 폴리에스테르는 나방, 곰팡이 및 기타 영향이 아닌 미생물에 대한 저항력이 있으며 나방이 없는 폴리에스테르 의류 수집이 가능하며 직물 보존이 더 쉽습니다.

합성 절차

폴리에스테르 생산 공정은 폴리에스테르 용융 합성과 용융 방사의 두 부분으로 구성됩니다. 폴리에스테르 합성의 원료는 폴리테레프탈산과 에틸렌글리콜로 주로 석유 분해 과정에서 얻어지지만 석탄, 천연가스에서도 얻어집니다. 톨루엔, 자일렌, 에틸렌은 석유를 열분해하여 얻고, 테레프탈산이나 디메틸테레프탈레이트, 에틸렌글리콜은 화학적 처리를 통해 얻을 수 있다. 테레프탈산은 정제가 쉽지 않아 초기 폴리에스터 생산에 디메틸테레프탈레이트와 에틸렌글리콜을 원료로 사용했다. 1965년에는 테레프탈산 정제에 성공해 폴리에스터 생산 공정과 원가를 절감했다. 원료인 테레프탈산과 에틸렌글리콜의 생산량은 해마다 증가하고 있다. 중축합: 디메틸 테레프탈레이트와 에틸렌 글리콜이 에스테르 교환 반응을 일으키고, 생성된 디에틸렌 테레프탈레이트 올리고머는 280~290℃ 및 진공 조건에서 중축합하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 얻습니다. 또는 테레프탈산을 에틸렌 글리콜과 직접 에스테르화한 후 에틸 테레프탈레이트를 중축합하여 폴리에스테르 용융물을 얻습니다. 폴리에스테르 용융물은 폴리에스테르 조각을 준비하고 용융물을 직접 방사하는 데 사용할 수 있습니다. 폴리에스테르 슬라이싱은 폴리에스테르 용융물을 캐스팅하고 조각으로 자르는 방식으로 만들어집니다.

1、 회전. 건조 및 용융 후 폴리에스터 칩은 방사, 폴리에스터 필름, 폴리에스터 병 제조 등에 사용할 수 있습니다. 용융 과정에서 슬라이스에 함유된 수분이 폴리에스터를 가수분해하여 방사 성능 및 섬유 품질에 영향을 미칠 수 있으므로 방사 전에 건조하여 슬라이스 수분 함량을 0.01% 미만으로 낮추어야 합니다. 건조된 폴리에스터 절편은 스크류에서 가열 용융되어 방사상자의 각 방사부로 압출되고 정량펌프로 정확하게 계량 및 여과된 후 방사구금 구멍 밖으로 분사됩니다. 방사구금 구멍의 직경은 일반적으로 0.15~0.30mm이다. 배출된 용융 흐름은 냉각 공기에 의해 냉각되고 필라멘트로 응고됩니다. 냉각된 필라멘트는 다양한 가공 공정에 따라 폴리에스테르 필라멘트와 폴리에스테르 스테이플 파이버(또는 폴리에스테르 필라멘트)로 구분됩니다.

2, 폴리에스테르 필라멘트. 단섬유를 방사할 때 여러 줄이 모여서 기름을 적셔 실크통에 떨어뜨립니다. 그런 다음 묶음, 스트레칭, 압착, 열 설정, 절단 및 기타 공정을 거쳐 완제품을 얻습니다. 연신 후 인장열을 180℃ 정도로 설정하면 강도 6cN/dtex 이상, 신도 30% 이하의 고강도 저신율 스테이플 섬유를 얻을 수 있다. 폴리에스터 스테이플 파이버는 면형 스테이플 파이버(길이 38mm)와 울형 스테이플 파이버(길이 56mm)로 구분되며 각각 면섬유와 양모를 혼방하는데 사용된다.

• 폴리에스테르 필라멘트. 필라멘트를 방사할 때에는 고화된 필라멘트를 오일에 적셔 즉, 약 3500m/min의 속도로 보빈에 권취하여 예비 필라멘트(POY)를 얻는다. POY는 직조에 직접 사용할 수 없으며 POY는 모양을 늘리거나 탄성 또는 비틀어 신축 와이어(DT), 신축 변형 와이어(DTY) 또는 꼬인 와이어를 얻기 위해 직조 또는 변형 가공에 변형 실로 직접 사용할 수 있습니다. 응고 후 스트립에 기름을 바르고 4500-5000m/min의 속도로 직접 늘려서 감아 직조에 사용할 수 있는 완전히 늘어난 실크(FDY)를 얻습니다. 미국 상품인 코델(kodel)은 산업적으로 생산되는 또 다른 폴리에스테르 섬유입니다. 테레프탈산과 1,4-시클로헥산디메탄올의 축합으로부터 고분자를 방사하여 제조됩니다. 폴리에스터에 비해 비중은 1.22로 가볍고 녹는점이 높아 290~295℃로 내분해성이 강하고 섬유의 강도와 신도가 약간 낮다. 면, 양모 등과의 혼방에 적합하며, 만들어진 원단은 신축성, 촉감, 구김방지, 보풀 저항성은 좋으나 강도와 내마모성은 좋지 않습니다.

폴리에스터 변성

폴리에스터는 천연섬유에 비해 수분 함량이 낮고, 통기성이 좋지 않으며, 염색이 잘 되지 않고, 보풀이 생기고 벗겨지기 쉽고, 염색이 잘 되는 등 몇 가지 단점이 있습니다. 이러한 단점을 개선하기 위해 화학적 변형과 물리적 변형이 채택됩니다. 화학적 변형 방법은 다음과 같습니다.

① 친수성기를 갖는 모노머 또는 올리고머 폴리에틸렌 글리콜을 첨가하여 공중합하면 섬유의 흡습율을 향상시킬 수 있습니다.

②대전방지성을 갖는 모노머를 공중합용 첨가함으로써 섬유의 대전방지성 및 방오성을 향상시킬 수 있으며;

③ 섬유의 연소저항성을 향상시키기 위해 인, 할로겐, 안티몬을 함유한 화합물을 첨가하였다.

④ 필링 저항성을 향상시키기 위해 중합도가 낮은 폴리에스테르 방사를 사용합니다.

⑤ 친염성 단량체(설폰산염 등)와의 공중합을 통해 섬유의 염색성을 향상시킵니다.

물리적 변형 후에는 기타 고분자 복합 방사, 유색 폴리에스테르, 미세 데니어 폴리에스테르 및 고수축 폴리에스테르와 함께 다양한 프로파일 폴리에스테르가 있습니다.

사용

폴리에스테르 섬유는 강도가 높고, 모듈러스가 높으며, 흡수율이 낮으며, 토목용 직물 및 산업용 직물로 널리 사용됩니다. 직물 소재로서 폴리에스테르 스테이플 섬유는 순수하게 방적할 수 있으며 특히 다른 섬유와의 혼합에 적합합니다. 면, 린넨, 양모와 같은 천연 섬유와 비스코스 섬유, 아세테이트 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유 및 기타 단섬유와 같은 기타 화학 스테이플 섬유와 혼합될 수 있습니다. 모조 면, 양모, 린넨 직물로 만든 순수 방적 또는 혼방은 일반적으로 직물 주름 방지 및 주름 유지, 치수 안정성, 내마모성, 세탁 가능 및 착용 가능과 같은 폴리 에스테르 섬유의 원래 우수한 특성을 가지며 직물 가공의 정전기 현상 및 염색 어려움, 열악한 땀 흡수 및 통기성, 구멍에 쉽게 녹는 등 폴리 에스테르 섬유의 원래 단점 중 일부를 가지고 있습니다. 화성 등의 사건. 친수성 섬유를 함유하면 어느 정도 완화 및 개선이 가능합니다. 폴리에스테르 연선 필라멘트(DT)는 주로 다양한 모조 실크 직물을 직조하는 데 사용되며 천연 섬유 또는 화학 스테이플 섬유사와 엮을 수도 있고 실크 또는 기타 화학 섬유 필라멘트와 엮을 수도 있으며 이 직조 재료는 폴리에스테르의 일련의 장점을 유지합니다.

폴리에스테르 질감사(주로 저탄성 DTY)는 최근 몇 년 동안 중국의 주요 품종 중 하나입니다. 일반 필라멘트와는 다르게 푹신함이 높고, 주름이 크고, 모직이 강하고, 부드러우며, 높은 탄성 신도(최대 400%)를 가지고 있습니다. 이것으로 직조한 직물은 보온성이 좋고, 커버력과 드레이프성이 좋고, 부드러운 광택 등의 특성을 갖고 있으며, 특히 양모직물, 서지 및 기타 정장용 직물, 코트, 코트 및 커튼, 식탁보, 소파용 직물 등 각종 장식용 직물의 직조에 적합합니다. 폴리에스터 에어 텍스쳐 실크 ATY 및 네트워크 실크는 접착력과 부드러움이 우수하며 튜브 실크 형태의 워터 제트 직기에 직접 사용할 수 있으며 인공 실크와 얇은 직물을 짜는 데 적합하며 중간 및 두꺼운 직물도 직조할 수 있습니다. 폴리에스테르 섬유는 코드, 컨베이어 벨트, 로프, 전기 절연 재료와 같은 산업, 농업 및 신기술 분야에서 점점 더 널리 사용되고 있습니다. 폴리에스테르 필라멘트는 강도와 초기 모듈러스가 높고 내열성, 내피로성, 형태 안정성이 우수하며 특히 타이어 코드 방사에 적합합니다. 타이어 제조에 폴리에스테르 코드를 사용하면 플랫 스팟 현상을 줄일 수 있습니다.