聚酯纤维的改性

Textile Engineering 化 纤 生 产 各 论Textile Engineering 课 程介 绍第一 节 概 论重点 内 容：聚 酯纤维 的 发 展 简 史 与 产 品分 类 。第二 节 聚 酯 原料生 产 工 艺 及技 术重点 内 容：聚 酯 原料的生 产 技 术 与 工 艺 。第一章 聚 酯纤维 生 产 工 艺Textile Engineering 课 程介 绍第三 节 聚 酯纤维 的生 产 技 术 及工 艺重点 内 容：聚 酯纤维 的的生 产 技 术 与 工 艺 。第四 节 聚 酯纤维 的 结 构 性能及改性重点 内 容：聚 酯纤维 的各 种 改性方法和目的。第一章 聚 酯纤维 生 产 工 艺Textile Engineering 课 程介 绍第五 节 产业 用聚 酯纤维 的 产 品 种 类 和应 用 领 域重点 内 容：了解聚 酯纤维 的 产业应 用 领 域和前景。第四 节 聚乳酸 纤维重点 内 容：了解聚乳酸 纤维 的特点 与 生 产 方法。第一章 聚 酯纤维 生 产 工 艺Textile Engineering 1.4.2 聚酯纤维的改性聚酯纤维的改性v 改性的原因 染色性、吸 湿 性差 易起球、 静 电 大、易沾 污 等 不同 应 用 领 域的要求差 异v 改性方法 化 学 方法 共聚、 纤维 表面改性 处 理 物理方法 共混 改 进纺丝 加工技 术 ， 变 更 纤维 加工 条 件 改 变纤维 形 态 以及通 过 后 纺 与 其他 纤维 混 纺 、交 织 等Textile Engineering 表面改性表面改性表面改性是在纤维形成以后进行的 表面改性方法具有针对性强、效果显著等优点 表面改性方法包括：化学改性、光化学改性、等离子体处理等 一、 聚酯纤维的碱减量处理 原理：聚酯纤维在强碱和高温作用下 ,大分子中的酯基发生水解反应断裂，分解为热水可溶的低聚物或单体。经水洗过程 ,热水可溶性物从纤维中洗出。Textile Engineering 表面改性表面改性Textile Engineering 减 量效果 与碱 浓 度的 关 系表面改性表面改性Textile Engineering 碱减量后纤维性能的改进碱减量后，聚酯纤维织物的去污性能得到改善，例如以 10 NaOH碱减量后的聚酯织物进行悬浮性污物去污试验，其效果相当于一般去污后整理，但耐洗性却比后者好得多。织物经碱减量后，纤维间抱合力减小，孔隙增大，透气量增加，这对穿着舒适性有一定改善。由于强度略有下降，有利于改进织物抗起球性能。纯涤纶、涤棉或涤毛混纺织物经碱减量后抗起球性能有所改善，目前国内外部分仿毛织物产品也采用碱减量处理。 表面改性表面改性Textile Engineering 二、聚酯纤维的氨解处理 氨解 -是聚酯纤维又一种表面处理的化学方法。 在氨解反应中， 聚酯与胺发生亲核取代反应，胺作用于缺电子的羰基碳上，使聚酯的分子链断裂形成酰胺，分子量减少并溶出。经过氨解处理，不仅使纤维产生具有较大 亲水性的酰胺基和氨基 ，而且在纤维的表面产生裂纹和坑洼。因此，氨解处理可以极大地改善聚酯纤维的手感、亲水性、易去污性、可染性，同时还可以提高纤维的抗静电性、抗起球性、悬垂效果等。如在经过氨解的聚酯纤维上 涂敷一层丝素分子膜 ，可以使丝素分子膜牢固地附着在聚酯纤维的表面，使其具有更好地仿真丝效果。 表面改性表面改性Textile Engineering 氨解的三个阶段 第一阶段反应发生在无定型区，对纤维的重量或结晶度影响不大，但聚合物的分子量下降很快。第二阶段，纤维失重较快，但由于聚酯分子链的链断裂而产生大量可萃取的低分子量物质，结晶度也增加。第三阶段，反应速率逐渐降低，这是因为无定型区的反应基本结束，反应逐步转向结构紧密的结晶区的缘故。表面改性表面改性Textile Engineering 三、强氧化剂处理法强氧化剂氧化法是由于纤维在强氧化剂的作用下，表面被强氧化剂烧蚀，使聚合物表面发生裂解、交联和氧化，使纤维和染料及其它材料之间的物理键合力和化学键合力增强，提高了纤维的表面活化能力和润湿性，从而改善了纤维的润湿性能。强氧化剂氧化法有 酸洗、臭氧氧化和双氧水浸润 等 表面改性表面改性Textile Engineering 四、光化学表面处理在光化学处理过程中 ,聚合物链在 射线、紫外线、 电子束等高能射线 的照射下 ,发生链断裂而产生很多自由基 ,在辐照的同时引入比较亲水的单体在纤维表面聚合 ,使纤维表面活化 ,从而达到改善纤维表面润湿性和染色性。最常用的单体为丙烯酸处理后纤维的强度下降较多，但可改善聚酯纤维的润湿性和粘着性等表面性能 表面改性表面改性Textile Engineering 五、等离子体处理 等离子体技术在纤维表面处理方面的应用始于 20世纪 60年代末。与化学表面处理处理方法相比有如下优点 :（ 1）省能源 ,无公害 ,满足环保的需要 ;（ 2）处理时间短 ,效率高（ 10-500s） ;（ 3）处理仅在纤维的表面，典型的作用深度为 550nm，对所处理的纤维的性能影响不大；（ 4）可处理形状较复杂的材料 ,材料表面处理的均匀性好 ;（ 5）反应环境温度低。因此 ,等离子体技术适合于材料表面的改性。表面改性表面改性Textile Engineering v DLZT-1000型v 等离子体改性 设备v v v v DLZT-1000型等离子体改性 设备为 卧 式 圆 筒型材料表面改性 处 理 设备 。是利用 电 容式耦合 辉 光放 电 技 术 使 气 体 电 离 产 生冷等离子体。冷等离子体不同于一般中性 气 体 ,它 的基本特点是系 统 主要由 带电 粒子支配（冷等离子体中含有大量的 电 子、离子、激 发态 原子和分子及自由基等活性粒子），在外部 电场 、磁 场 的影 响 下 ,存在多 种 基元 过 程和等离子体 与 固体表面的相互作用 ,可以在材料（金 属 、半 导 体、高分子材料）表面引起刻 蚀 、氧 化、 还 原、裂解、交 联 和聚合等物理、化 学 反 应 ,对 材料表面 进 行改性。 这 些改性在 不 损伤 基体的前提下， 赋 予材料表面新的性能 , 如 亲 水性（或疏水性）、可染性、粘接性、耐磨性、抗 静 电 性及生物相容性等等。 这种 技 术 尤其适用于天然高分子材料（棉、毛、 丝 、麻）和合成高分子材料（化 纤 、塑料、合成橡 胶 等）， 因而在材料、化工、 电 子、印刷、 纺织 、制造、 医 疗 、生物技 术 等 领 域有广泛的 应 用。Textile Engineering 纺织品常压等离子体连续处理装置Textile Engineering 等离子体处理前后涤纶织物的 SEM照片Textile Engineering 1.4.3 聚酯纤维的应用聚酯纤维的应用一、聚酯短纤维的应用聚酯短纤维在棉纺行业的应用：大约 80%被棉纺行业使用；聚酯短纤维在毛纺行业的应用：少量聚酯短纤维用于毛纺行业，通过以下的仿毛技术：（ 1）通过化学改性和特殊的纺丝方法提高聚酯的热收缩性 (由于羊毛具有很高的弹性回复率 )，使其沸水收缩率提高到 25%以上；（ 2）采用混纤法将不同截面或不同热收缩率的聚酯纤维进行混纤，使纱线、织物产生毛感；（ 3）复合纺丝法，将其它的聚合物与聚酯一起进行复合纺丝，生产纺毛纤维。 Textile Engineering 聚酯短纤维在其它行业的应用 (1) 细旦有光缝纫线专用短纤维 (2) 聚酯超短纤维（ 12mm）的应用 一是用于造纸业；二是用作复合材料的加强填充料；三是用于植绒类产品。(3) 聚酯短纤维作复合材料的填充料 (4) 非织造布领域的应用 (5) 聚酯纤维纸Textile Engineering 二、聚酯长丝的应用1、纺织方面2、装饰方面3、产业方面Textile Engineering v1. 简 述聚 酯纤维 的主要改性方法和手段。v2. 聚 酯长丝 有 哪 些 产 品 种 类 和 产业应 用 领 域？思考题 （不交作业）Textile Engineering 第五节第五节 产业用聚酯纤维的产品种类和应用领域产业用聚酯纤维的产品种类和应用领域v产业 用 纺织 品 发 展 战 略 国务院於 2009年 2月 4日发布的纺织工业调整振兴规划明确提出，未来三年，中国产业用纺织品纤维消费量将每年增长 80100万吨，在全行业纤维加工总量中的比重将增加到 19%左右。 产业用纺织品是近十年来纺织行业新兴的最具有发展潜力和高附加值的技术性纺织品，目前已成为中国纺织工业新的经济增长点。Textile Engineering v我 国 产业 用 纺织 品 发 展 现 状2007年，中 国 产业 用 纺织 品 进 口金 额为 275.56亿 美元，同年中 国 产业 用 纺织 品出口 创汇 506.4亿 美元， 约 占加工 总产 量的 30%。但 与 发 达国 家相比，中 国 产业 用 纺织 品行 业还处 於初 级阶 段， 发 达国 家的 产业 用 纺织 品在其 纤维 加工 总 量中的比重一般占到 30%左右，而 2007年中 国 产业 用 纺织 品的 产 量 为 544.32万 吨 ， 仅 占全行 业纤维 加工 总 量的 15.4%。 Textile Engineering v聚 酯纤维 的 应 用 领 域2006年世界化 学 纤维总产 量 约为 3703万 吨 ，聚 酯纤维约 占65%， 2010年 将 超 过 70%，全球聚 酯纤维 需求量平均年增长 率 约 7.0%，广泛 应 用於居室、 运 动 和旅游方面，同 时 在交通、建筑、石化、航空航天等工 业领 域 发挥 重要的作用 。Textile Engineering v聚 酯纤维 的 产业应 用 高模量低收缩（ HMLS）聚酯工业丝 适合作为速度较高的轿车子午线轮胎和轻载子午线轮胎的骨架材料 中的超高强型、超低收缩型、耐磨型、活化型聚酯工业丝输送带、传动三角带、 PVC涂贴层织物、安全气囊（ 聚萘二甲酸乙二醇酯（ PEN） 、消防水带、胶管等的骨架材料，被广泛应用於煤炭、冶金、矿山、化工、港口等行业。Textile Engineering v聚 酯纤维 的 产业应 用 阻燃工业丝 各种公共建筑、商业网点和各种交通工具的内装饰，以及码头、仓库等的顶蓬等 高收缩涤纶短纤维 是人造革基布的主要材料，根据不同的人造革制造过程，高收缩纤维的热水收缩率可以达到 80%，适用於制造高密度非织造布产品。Textile Engineering v聚 酯纤维 的 产业应 用 涤纶超短纤维 1） 化学分析用滤纸、高效真空吸尘器集成袋用纸、饮料一次性用滤纸、食品加工用滤纸、汽车工业用滤纸2） 在沥青混凝土中加入超短聚酯纤维，利用纤维的吸附作用和微观加筋作用，可以增加沥青之间的粘滞力，延缓了沥青从矿料表面剥离的速度，因此增加了路面抵抗水侵蚀的能力。3） 短纤维橡胶基复合材料（简称 SFRC），来满足传动带、密封制品、胶管等行业产品的需求。 Textile Engineering 第六节第六节 聚乳酸纤维聚乳酸纤维1.6 聚乳酸 纤维 性能v 聚乳酸（ PLA） 是一 种 聚 羟 基酸， 它 的原料乳酸可由玉米乳 清 、 甜 菜下脚、土豆 废 渣、奶酪下脚等 经发 酵、蒸 馏获 得。在常 见 的可生物降解聚合物中，聚乳酸的性能最 为优 越（ 见 表 1-6-1）：耐 热 性能良好、 结 晶度高、强度高、透明，且可 热 塑成形。人 们对 它 进 行了大量的 研 究， 并 取得了 许 多 进 展。图 1-6-1 聚乳酸和