涤纶超短纤维的发展现状及应用（论文） .pdf

第2 0 卷第3 期 2 0 0 5 年9 月 合成技术及应用 s y n t h e r l l ct e c h n o l o g ya n da p p u c 爿o n v 0 1 2 0n o 3 s e p 2 0 0 5 涤纶超短纤维的发展现状及应用 周琼 ( 中国石化仪征化纤股份公司技术中心，江苏仪征2 1 1 9 0 0 ) 摘要：着重讨论了涤纶超短纤维在造纸和公路建设中的发展动态和应用前景，以及涤纶超短纤维本身的性能及生 产工艺路线。 关键词：涤纶超短纤维；建筑；造纸；应用 中图分类号：t q 3 4 2 2 l 文献标识码：a文章编号：1 0 0 6 3 3 4 x ( 2 0 0 5 ) 0 3 0 0 2 6 埘 超短纤维是指纤维的长度小于1 2 咖，无机械 卷曲，具有一定的强度和韧性的纤维。主要品种有 丙纶、维纶、p p p e t 复合材料和涤纶等，涤纶超短纤 维主要用作造纸业、建筑业等的添加材料。添加在 纸张中可以改善纸的使用温度、吸湿性、抗皱折性； 添加在沥青混凝土中可以改善混凝土的抗冻、防裂、 增韧性等。2 0 世纪8 0 年代欧美少数发达国家成功 地开发了超短纤维并进行了广泛的推广及应用，形 成了一定的生产能力和一些专利。涤纶超短纤维在 国内的应用和发展相对滞后，直至9 0 年代后期，随 着我国国民经济多年持续高速发展，国外的超短纤 维陆续进入国内市场，其产品特性及使用性能才逐 渐被国内行业了解和认知，并开始应用于造纸、建筑 等行业。 1国内外涤纶超短纤维的发展现状 美国n g c o n n c 公司在2 0 世纪7 0 年代对聚丙 烯纤维在水泥混凝土中的应用进行了较系统地研 究。结果表明：加入适量超短纤维可以提高混凝土 的抗裂性、防渗水性，极其明显地改善混凝土表面质 量并延长其使用寿命。 2 0 世纪8 0 年代美国d u p o n t 公司率先成功开 发了适合于沥青混凝土的聚酯纤维，并取得专利。 随后，美国希尔化工有限公司和h i r i e c h f i b e r s i n c 也相继开发成功了沥青公路用d u r a p e t f i b e r 和h i t e c h n b e r 路用聚酯纤维。 目前国外生产涤纶超短纤维的公司还有韩国世 韩、日本可乐丽等，国内生产超短涤纶短纤维的企业 有：上海金山、天津石化、宁波大成、北京保耐威等。 目前建筑用涤纶超短纤维多数为进口，据初步估计， 耗量约在l0 0 0t a 以上，国内建材中使用的增强超 短纤维质量较好的主要是国外品牌，但售价都很高， 为9 00 0 0 1 1 00 0 0 元t 。国内厂家生产的价格较进 口产品价格相差很大，为2 50 0 0 6 00 0 0 元t 。 国内外造纸市场供应超短涤纶纤维的厂商主要 有韩国世韩及上海金山等，随着汽车工业的发展，汽 车工业中滤纸消耗将大幅增长，据调查，约需涤纶超 短纤维2 0 0 3 0 0t a 。据估计，我国涤纶超短纤维在 造纸上的需求量今后几年估计至少可达5 0 0t a 。 2 涤纶超短纤维的性能特点 2 1 涤纶超短纤维的类型 涤纶超短纤维可以采用目前与涤纶短纤维基本 类似的工艺路线。纤维的切断长度可以为2z m n 、3 m m 、4 m 、6n m 等，截面形状可以是圆型实心、圆型 中空、异型截面等，纤度范围较宽，从0 5d t e x 2 0 d t e x 不等，并根据实际使用的用途制作高强低伸型、 中强高伸型或其他特殊功能型的纤维。 2 2 涤纶超短纤维的分散性 涤纶超短纤维由于其应用的特殊性，要求其在 水中或其它的溶剂中有很好的相容性和分散性。在 水中的分散性的表征为：1 0g 涤纶超短纤维溶置于 1m 3 的水中，纤维能均匀地分散，互相排斥，分散后 不会再团聚，没有沉淀，纤维没有任何两根纤维粘附 在起。 为达到这种效果，可以在生产中选择特殊的油 剂，油剂中含有的表面活性剂可以降低纤维之间的 摩擦，且油剂本身在分散浴中没有泡沫；也可以在聚 收稿日期：2 0 0 5 一0 8 2 5 作者简介：周琼( 1 9 7 3 一) ，女，安徽巢湖人，工程师，现从事产品 开发及技术管理工作。 万方数据 第3 期周琼涤纶超短纤维的发展现状及应用2 7 合中选择第三单体引人如磺酸基团、羟基、醚键等亲 水性基团，在大分子上进行接枝共聚，使聚合物本身 具有亲水性能。 2 3 加入添加剂的涤纶超短纤维 为了扩大涤纶超短纤维在特殊领域的应用，可 以在纤维中添加特殊的添加剂。如荧光剂，以制作 具有不同荧光效应的防伪纸张；添加热稳定剂，以满 足高温使用环境对材料尺寸稳定性的要求【1j 。常用 的方法为母粒共混纺丝法。 2 4 涤纶超短纤维的产品质量 对造纸用涤纶超短纤维的，根据其用途不同一 般品种有：0 7 8d t e x 3m m ，1 1d t e x 5n u n ，1 5 6 d t e x 1 0m m 等。要求超、倍、疵含量要小，热收缩尽 量低等。建筑用涤纶超短纤维应具有强力高、弹性 模量大、吸油性能好、易分散、不结团、耐高温、耐低 温等特点。纤维性能与普通棉型纤维有一定的差 异。其纤维质量指标如表1 所示： 表1 不同涤纶超短纤维的质量指标 3 涤纶超短纤维的应用领域 涤纶短纤维作为世界上产量最大、最常见的合 成纤维，其应用领域也在不断扩大，除了在纺织服装 领域具有不可替代的作用外，其应用也逐步向工业 领域渗透。涤纶超短纤维为涤纶短纤维中的一个品 种，可用于造纸行业的添加材料，也可应用于沥青高 速公路的建设，同时还可以用作橡胶、塑料的添加材 料以及用在新型涂料中。 3 1 涤纶超短纤维在造纸中的应用 用于造纸的涤纶超短纤维纤度范围为0 8 3 6 6 6d t e x 、长度范围为2n u n 一1 2m m 、色泽可分为特 白、荧光、有色等。在湿法造纸中，可将涤纶纤维分 散成浆，按一定比例混入天然植物浆中，辅以各种助 剂，用传统纸机抄造 2 | 。e s 纤维在卫生材料中的应 用早为人所知，但是在特种纸行业，如涤纶超短纤维 应用于湿法造纸生产医用卫生材料、过滤材料、墙 纸、宣纸等报道则鲜为人知，存在潜在的市场。 涤纶超短纤维应用于造纸中，可改善其性能，主 要有： a ) 改善纸张使用性能和增加强度，提高抗皱折 性； b ) 增加纸张的功能：如增加白度，提高阻燃性 能，附着色彩； c ) 用于纸张的回收和再生：在回收的纸张中加 入超短纤维后，可使回收的纸张撕裂强度回复到新 鲜纸浆造纸的水平； d ) 涤纶超短纤维还可满足特种工业用纸的需 求，如过滤纸、绝缘纸、抗菌纸等。在滤纸中加入纤 维后，可以使得到的过滤材料具有较高的孔隙度、机 械强度、化学稳定性和疏水性 3 i 。据资料介绍，在汽 车用空气过滤纸的生产中涤纶超短纤维的用量一般 为1 5 。 表2 添加涤纶超短纤维纸张的分类及特性 纸张品种纤维添加量特性 过滤纸 广告纸 包装纸 钱币用纸 墙纸 防伪纸 3 0 左右耐油，有一定的强度和韧性，耐一定的温度 2 0 以上提高抗水性及撕裂强度，表面平滑度高 2 0 左右撕裂强度高，拒水，牢度高 l o 左右加入特殊品种，提高纸张的防伪性能 l o 左右增强纸张的强度，耐污 5 左右具有防伪功效 3 2 涤纶超短纤维在建筑中的应用 在公路的路面结构中，沥青路面占有相当重要 的地位，尤其是高等级公路。但随着高速公路交通 量的增大和路面负载的增加，沥青路面会出现早期 破损如：车辙、开裂和坑槽，从而使路面的使用寿命 大大缩短。在沥青中加入涤纶超短纤维后，可以部 分替代钢筋，使其拉伸强力、抗冲击强度、模量均有 较大提高，而重量却减轻了。沥青混凝土中加入适 量涤纶超短纤维后，纤维在沥青混凝土中以无规多 维空间分布，平均每立方米沥青混凝土中有数千万 根，形成了一个软性网状结构，纤维纵横交错，相当 于一个微细软性钢筋网，使物料之间相互牵制约束， 提高了沥青混凝土的整体性。由于每根纤维都是独 立的，具有极强的吸附性，且不缠绕，能够产生巨大 的内聚力，可以大大抑制沥青混凝土的开裂、剥 落 4 1 。涤纶的软化点在2 2 0 以上，耐高温性能很 好 5 | 。沥青混凝土公路施工中，混合料需要热拌，其 拌料温度高达1 5 0 。2 0 0 ，路面压实需热碾压，最 佳碾压温度为1 1 0 1 4 0 ，而常用的混凝土添加材 料聚丙烯的使用温度不超过1 1 0 ，不能用于沥青 高速公路建设中。涤纶超短纤维以其优良的性能和 低廉的价格，是目前理想的沥青混凝土公路用纤维 增强材料。 万方数据 2 8合成技术及应用第2 0 卷 沥青中加入涤纶超短纤维的主要作用有以下几 点： a ) 有效提高沥青混凝土的抗劈裂强度、抗压强 度、抗拉强度。加入3 。5k g m 3 涤纶纤维，混凝土 的抗拉强度将提高1 5 左右。 b ) 提高公路路面的渗油性能。加入3 5k g m 3 涤纶超短纤维后，混凝土空隙率可增加3 5 以 上，空隙率的增加有助于提高沥青混凝土的热稳定 性、改善渗油性能。 c ) 提高沥青混凝土路面的抗冲击性能。加入 涤纶超短纤维后，沥青混凝土的可回复形变量大幅 度提高，沥青混凝土的韧性增加，路面温差收缩应力 将减小，路面的抗冲击性能增加。 d ) 提高沥青混凝土路面的高温稳定性。加入3 5k g m 3 涤纶超短纤维，混凝土热稳定性可提高 2 0 以上，抗车辙能力增强。 e ) 明显提高沥青混凝土路面的低温抗裂性能。 加入涤纶超短纤维，可提高沥青混凝土的抗拉、抗变 形能力、减少温缩裂缝产生。使沥青混凝土路面一 4 0 的低温下仍然能保持较好的柔韧性和较高的 抗拉强度。 f ) 提高沥青混凝土路面的耐久性、延长路面的 使用寿命。加入涤纶超短纤维后，沥青混凝土抗疲 劳性能得以改善，延长了使用寿命。 g ) 增加沥青混凝土的结合强度。加入涤纶超 短纤维，增强了沥青混凝土的粘结力，飞散损失降低 5 0 以上。 据资料介绍，用f 2 和o ：的混合气体处理后的 涤纶超短纤维，能增加纤维表面粗糙度，使纤维与基 体界面间结合的作用力增强，提高了纤维的增强效 果 6 1 。 因此，当汽车载荷运行时，公路因载荷而发生的 形变可以在较短时间内回复，从而提高路面耐久、延 长沥青路面的使用寿命。 3 3 其它用途 涤纶超短纤维可用作室内墙壁隔音材料的填 料，可在墙壁表面形成微绒起到一定的隔音效果，也 可增加表面耐磨损强度。 涂料中加入约1 2 涤纶超短纤维，在气候 干燥和寒冷的地区使用时，可有效防止涂层开裂。 涤纶超短纤维还可用作橡胶和塑料等的增强材 料，可减轻因温度变化引起的开裂。 4 涤纶超短纤维专用切断设备 目前涤纶超短纤维的生产工艺路线可分为长丝 生产法和短纤维生产法。长丝生产法采用f d y 或 p o y 、d t 生产路线，生产相对比较灵活，适合小批 量、多品种的生产，但各厂家产品质量参差不齐。短 丝生产法生产的涤纶超短纤维质量均一、生产工艺 可调整范围大，技术更加先进，但设备改造大，投资 成本较高。 无论是长丝生产法和短纤维生产法，要想达到 几毫米的切断长度和理想的、均一的超短纤维，目前 普通的纤维切断机是很难做到的，必须使用新型的、 专用的切断机。 目前超短纤维切断机设备主要可分为放射式刀 盘切断机和斜盘式压切机。放射式刀盘切断机，具 有大直径气压控制的压力轮和丝束导丝装置，可切 断长度为3 一1 9 0m m 的各种纤维。切断刀片有不锈 钢、碳钢等一次性刀片，也有特殊合金的可重复使用 刀片，材质不同，切断刀片的价格相差也较大。切断 装置配有张力调整装置，以保证丝束张力一致，避免 超倍长纤维的产生。 斜盘式压切机，采用特殊刀片盘架设计，可使切 断长度达到4n 吼，也可通过调整刀盘上的刀片数量 切不同长度的超短纤维，切断刀片为一次性碳钢刀 片。 参考文献： l 俞明康，王鸣义，倪江宁涤纶超短纤维的性能及应用 j 产业用 纺织品，2 0 0 1 ，( 1 2 ) ：3 7 2 杨瑞玲纸用聚酯纤维 j 中华纸业，2 0 0 4 ，( 2 ) ：5 7 3 劳嘉葆聚丙烯纤维对滤纸性能的影响 j 纸和造纸，1 9 9 2 ，l o ( 4 ) ：2 4 4 s h i o u - s 柚k u o ，j a 鹏h i dma 珊a g h a n i ，d a v es c h e r l i n g a c c d e r a t e d p a v e m e n tp e 面珊a n c et 皓t i “g0 fu l t r a - 1 1 l i nf i b e rr e i n f o r c ec o n c r e t e 0 v e r l a y j r e c y c l e dc o n c r e t ea g g r e g a t e 蚰dp a t c h i n gm a t 丽a l ，2 0 0 2 ，6 ( 3 ) ：1 1 0 1 1 5 5 薛迪庚，等涤棉混纺织物的染整 m 北京：纺织工业出版社， 1 9 8 2 6 顾书英合成纤维在混凝土中的应用 j 合成纤维。2 0 0 0 ，( 1 ) ：1 8 万方数据 第3 期周琼涤纶超短纤维的发展现状及应用 2 9 p r o g r e s sa n da p p l i c a t i o n0 fs u p e r s h o r tc u t - f i b e r0 fp e t z h o uq l o n g ( 扎c n i c 口f n e rq 厂m 批增c 比m i c n f 乒6 e r ，y 洗e 增伽n 伊m2 1 1 9 0 0 ，吼i m ) a b s t i a c t ：i nt h i sp a p e r ，t h ep i d g r e s st r e n da n df b r e g m u n do fs u p e r s h o r tc u t - f i b e ru s i n gi np 印e r 眦k i n ga n dh i g h - w a yc o n s t l l l c t i o nw e r ed i s c u s s e d t h ep r o p e r t ya n dp m d u c i n gp m c e s so fs u p e r s h o nc u t f i b e rw e r ea l s oi n t r o d u c e d k e yw o r i l s ：s u p e r s h o r tc u t f i b e ro fp e t ；c o n s t n l c t i o n ；p a p e rm a k i n g ；a p p l i c a t i o n 商白受b 受搿整簋嫩碰瞳抟眭积臣畦臣d 眨凶受j 商自商氐盘b 鱼缸鱼红盘红受b 鱼红盘b 曳b 曳红鱼b 盘囊掣纽鲜群辈墨薄锰辈甄掣盔辈盔鬈盔掣盔掣盔簟盔辈盔掣盔掣盔掣臻警盔掣堑掣奎掣叠掣盔掣奎掣监掣盔掣曲自 化学工程师2 0 0 6 年征订启事 化学工程师期刊是由黑龙江省化工研究院和黑龙江省化工学会共同主办的综合性化工科技月刊。分 别是美国化学文摘( c a ) 、国家级火炬计划项目中国学术期刊综合评价数据库来源期刊，国家级火炬计 划项目中国期刊网、中国学术期刊( 光盘版) 全文收录期刊。此外，本刊还是中国科技期刊数据库、中 国核心期刊( 遴选) 数据库、科技部重庆维普咨询网、中国化学化工文摘等全文收录期刊。 主要报道国内外化工领域最新科技成果与技术进展，现代管理，企业的生产与技术改造以及相关的科技 动态和经济技术信息，是科研、生产、设计和管理等方面技术人员的良师益友。 主要栏目设置：科研与开发、继续教育、分析测试、环境工程、化工设备、化工自动化、综述、生产与技术改 造、现代管理、安全工程及工程师园地等。 国内统一刊号：c n 2 3 1 1 7 l t q ，国际标准刊号：i s s n1 0 0 2 1 1 2 4 。每期定价1 0 0 0 元，全年定价1 2 0 0 0 元 ( 共1 2 期，含邮资) ，国内邮发代号：1 4 1 6 5 。全国各地邮局均可订阅，也可以直接与编辑部联系。 地址：哈尔滨市道里区新阳路5 4 0 号( 1 5 0 0 7 6 ) 电话：0 4 5 1 8 4 8 3 5 9 7 4 、8 9 6 7 0 7 2 5 传真：0 4 5 1 8 4 8 3 5 9 7 4 e m a i l ：h x g c s y a h o o c o m c n 2 0 0 6 年应用化工( 月刊) 征订启事 应用化工杂志为中国科技核心期刊、中国石油和化工行业核心期刊，月刊，大1 6 开本，年订价9 6 元。 邮发代号：5 2 2 2 5 ，国外代号b m l 6 5 6 ，全国各地邮电局( 所) 均可办理订阅，亦可直接通过邮局或银行向本社 订阅。 地址：西安市西影路4 5 号应用化工杂志社 邮编：7 1 0 0 5 4 电话：( 0 2 9 ) 8 3 1 8 8 5 0 1 ；8 3 1 8 8 6 2 5 传真：( 0 2 9 ) 8 5 5 4 2 6 2 1 e 。m a i l ：些i 翌塑尘堡巫p ：! 箜：! 旦翌；理虹竺! i 巳：! 鱼! ：璺旦翼 网址：h t t p ：w w w c h i n a a c i c o m 网络实名：应用化工 开户行：西安市工商行雁塔路分理处 帐户：陕西省石油化工研究设计院 帐号：3 7 0 0 0 2 3 0 0 9 0 8 8 2 0 5 7 7 3 万方数据 涤纶超短纤维的发展现状及应用涤纶超短纤维的发展现状及应用 刊名： 合成技术及应用 英文刊名：synthetic technology and application 年，卷(期)：2005,20(3) 被引用次数：1次 参考文献(