经济学聚酯纤维学习教案

1、会计学1经济学聚酯纤维经济学聚酯纤维第一页，共109页。第一节第一节 概述概述聚酯聚酯(PET)(PET)纤维是由大分子链中的纤维是由大分子链中的各链节通过酯基连成成纤聚合物纺制的各链节通过酯基连成成纤聚合物纺制的合成纤维，英文缩写合成纤维，英文缩写PETPET。我国将聚对苯。我国将聚对苯二甲酸乙二酯含量大于二甲酸乙二酯含量大于8585以上的纤维以上的纤维简称简称(jinchng)(jinchng)为涤纶。为涤纶。 聚酯纤维是到目前为止发展速度最聚酯纤维是到目前为止发展速度最快、产量最高的合成纤维品种。快、产量最高的合成纤维品种。第1页/共109页第二页，共109页。2009年1-12化纤产量

2、(chnling)完成情况第2页/共109页第三页，共109页。2010年1-5月涤纶(dln)产量 从分省市产量统计看，1-5月浙江产量486.97万吨，居全国之首，产量增速达到16.08%，高于全国平均水平。第二(d r)到第五位依次是江苏、福建、四川、广东，而上海、山东、河南传统聚酯涤纶大省分居六、七、八位。第3页/共109页第四页，共109页。二酯（二酯（PBTPBT）纤维）纤维(xinwi)(xinwi)，聚对苯二甲酸丙二酯（聚对苯二甲酸丙二酯（PTTPTT）纤）纤维维(xinwi)(xinwi)，具有超高强度、，具有超高强度、高模量的全芳香族聚酯纤维高模量的全芳香族聚酯纤维(xin

3、wi)(xinwi)。第4页/共109页第五页，共109页。、洗涤剂、漂白液、氧化剂）以洗涤剂、漂白液、氧化剂）以及较好的耐腐蚀性，对弱酸、及较好的耐腐蚀性，对弱酸、碱等稳定。碱等稳定。原料丰富、廉价、生产过原料丰富、廉价、生产过程简单。程简单。第5页/共109页第六页，共109页。化学改性化学改性物理改性物理改性第6页/共109页第七页，共109页。PET聚对苯二甲酯乙二酯聚对苯二甲酯乙二酯Polyethylene terephthalateTPA对苯二甲酸对苯二甲酸terephthalicDMT对苯二甲酸二甲酯对苯二甲酸二甲酯Dimethyl terephthalateEG乙二醇乙二醇Et

4、hylene glycolBHET对苯二甲酸乙二酯对苯二甲酸乙二酯Bishydroxyethyl terphthalateEO环氧乙烷环氧乙烷Ethylene oxide第7页/共109页第八页，共109页。一、对苯二甲酸及乙二醇的制备一、对苯二甲酸及乙二醇的制备(zhbi)(zhbi)对苯二甲酸及对苯二甲酸二甲酯的制备对苯二甲酸及对苯二甲酸二甲酯的制备(zhbi)(zhbi)目前工业制取对苯二甲酸及其二甲酯的方目前工业制取对苯二甲酸及其二甲酯的方法主要有法主要有 高温氧化法高温氧化法 低温氧化法低温氧化法 氧化酯化法氧化酯化法第8页/共109页第九页，共109页。优点：反应快、流程简单，收率

5、在优点：反应快、流程简单，收率在90以上，适以上，适合大型化生产，是目前合大型化生产，是目前(mqin)应用最广泛的方法。应用最广泛的方法。第9页/共109页第十页，共109页。缺点：需用氧化促进剂且副缺点：需用氧化促进剂且副产品醋酸需专门处理产品醋酸需专门处理(chl)，反应时间长，动力消耗大。反应时间长，动力消耗大。第10页/共109页第十一页，共109页。第11页/共109页第十二页，共109页。乙二醇的制备乙二醇的制备 生产生产PETPET纤维用乙二醇纤维用乙二醇(EG)(EG)，通常，通常(tngchng)(tngchng)可用两种方法制备：可用两种方法制备： 环氧乙烷环氧乙烷(EO

6、)(EO)水解法水解法H2COCH2190220 H2O1.0MPaH2CCH2OHOH优点：所得优点：所得EGEG纯度高纯度高缺点：缺点：EOEO容易着火容易着火(zho hu)(zho hu)、爆炸，贮存和运输、爆炸，贮存和运输困难。困难。 第12页/共109页第十三页，共109页。 此外还有二氯乙烷水解法等。粗制的此外还有二氯乙烷水解法等。粗制的EGEG，需经进一步精制，需经进一步精制(jngzh)(jngzh)提纯。提纯。 氯乙醇氯乙醇(y chn)水解法水解法ClH2CCH2OH7880 1.0MPaHOH2CCH2OH+ NaHCO3+ NaCl + CO2H2O第13页/共109

7、页第十四页，共109页。对苯二甲酸乙二酯的制备方法主要有三种：对苯二甲酸乙二酯的制备方法主要有三种： 酯交换法（间接酯交换法（间接(jin ji)(jin ji)法）法） 直接酯化法直接酯化法 直接加成法（直接法）直接加成法（直接法）二、对苯二甲酸乙二酯的制备二、对苯二甲酸乙二酯的制备(zhbi)(zhbi)第14页/共109页第十五页，共109页。图图3-1 PET3-1 PET纤维纤维(xinwi)(xinwi)生产路线生产路线第15页/共109页第十六页，共109页。取代的甲氧基和乙二醇中的氢取代的甲氧基和乙二醇中的氢结合生成甲醇，其反应式如下：结合生成甲醇，其反应式如下：第16页/共1

8、09页第十七页，共109页。常将以上两种方法同时采用。常将以上两种方法同时采用。在上述酯交换反应过程中伴在上述酯交换反应过程中伴随着主反应可发生许多副反应。随着主反应可发生许多副反应。例如例如第17页/共109页第十八页，共109页。动；动；生成二甘醇，使生成二甘醇，使PET熔点熔点下降，颜色发黄，树脂质量下下降，颜色发黄，树脂质量下降，纺丝困难；降，纺丝困难；第18页/共109页第十九页，共109页。图图3-2 3-2 间歇法酯交换缩聚间歇法酯交换缩聚(suj)(suj)工艺流程图工艺流程图 第19页/共109页第二十页，共109页。第20页/共109页第二十一页，共109页。第21页/共1

9、09页第二十二页，共109页。第22页/共109页第二十三页，共109页。第23页/共109页第二十四页，共109页。e.酯交换率酯交换率酯交换率越高越好，一般要酯交换率越高越好，一般要求在求在99以上，过低时缩聚的以上，过低时缩聚的聚合度下降，影响成品质量。聚合度下降，影响成品质量。气阻是指输油管因高温产生的空气堵塞油路导致发动机供不上油而熄火。气阻是指输油管因高温产生的空气堵塞油路导致发动机供不上油而熄火。在逆流接触的气在逆流接触的气- -液反应器或传质分离设备中，气体从下往上流动。当气体的流速增大至某一数值，液体被气体阻拦不能向下流动，愈积愈多，最后从塔顶溢出，称为液反应器或传质分离设备

10、中，气体从下往上流动。当气体的流速增大至某一数值，液体被气体阻拦不能向下流动，愈积愈多，最后从塔顶溢出，称为(chn wi)(chn wi)液泛。在设计设备时，必须使设备的操作不致发生液泛。液泛。在设计设备时，必须使设备的操作不致发生液泛。第24页/共109页第二十五页，共109页。图图3-3 3-3 连续连续(linx)(linx)酯交换工艺流程图酯交换工艺流程图第25页/共109页第二十六页，共109页。率率99），并被连续、定量地），并被连续、定量地抽出，送去缩聚。抽出，送去缩聚。第26页/共109页第二十七页，共109页。第27页/共109页第二十八页，共109页。有增加。有增加。第2

11、8页/共109页第二十九页，共109页。精制精制(jngzh)(jngzh)与过滤，因而必与过滤，因而必须严格控制反应条件，减少副须严格控制反应条件，减少副反应的发生。反应的发生。第29页/共109页第三十页，共109页。第30页/共109页第三十一页，共109页。第31页/共109页第三十二页，共109页。DPDP第32页/共109页第三十三页，共109页。DPDP第33页/共109页第三十四页，共109页。第34页/共109页第三十五页，共109页。第35页/共109页第三十六页，共109页。图图3-4 3-4 连续缩聚连续缩聚(suj)(suj)工艺流程图工艺流程图第36页/共109页第

12、三十七页，共109页。第二阶段物料在低真空、低粘度下缩聚；第三阶段在高真空、高粘度下缩聚。第37页/共109页第三十八页，共109页。后缩聚后缩聚第38页/共109页第三十九页，共109页。OCO第39页/共109页第四十页，共109页。CH2CH2OCOCOOCH2OCOH2COCO结晶结晶(jijng)(jijng)时，即转变为反式时，即转变为反式构象：构象：第40页/共109页第四十一页，共109页。OCOO(CH2)2O第41页/共109页第四十二页，共109页。与相对分子质量的关系：与相对分子质量的关系： aKM第42页/共109页第四十三页，共109页。(yngxing)成品纤维的

13、性能。成品纤维的性能。r WMnM第43页/共109页第四十四页，共109页。熔点熔点WnMM第44页/共109页第四十五页，共109页。孔，成为熔体细流并冷却成形。孔，成为熔体细流并冷却成形。熔体粘度是熔体流变性能的表熔体粘度是熔体流变性能的表征，与纺丝成型密切相关。征，与纺丝成型密切相关。第45页/共109页第四十六页，共109页。纤维级PET的相对分子质量 1500022000熔融热/Jg-1130134玻璃化温度/导热系数/W（cmK）g-11.40710-3 无定形67折光指数2.480（2） 晶 态 811.574（25） 取向态结晶125体积膨胀系数1.610-4（-3060）熔

14、点/2643.710-4（90190）熔体密度/gcm-31.220（270）体积电阻/cm-11.210191.117（295）第46页/共109页第四十七页，共109页。切片也变得坚硬，且熔程狭窄，切片也变得坚硬，且熔程狭窄，熔体质量均匀，软化点得到提熔体质量均匀，软化点得到提高，可以防止切片进入螺杆挤高，可以防止切片进入螺杆挤压机后会很快软化粘合，造成压机后会很快软化粘合，造成环结阻料。环结阻料。第47页/共109页第四十八页，共109页。体均匀性。因此，通常预结晶体均匀性。因此，通常预结晶温度控制在温度控制在170170以下，干燥温以下，干燥温度控制在度控制在180180以下。以下。第

15、48页/共109页第四十九页，共109页。可用可用20m/s20m/s以上的风速。而充填以上的风速。而充填干燥的风速为干燥的风速为8 810m/s10m/s。风速。风速的选择也与所用设备尺寸、料的选择也与所用设备尺寸、料柱高度、生产能力等有关。柱高度、生产能力等有关。第49页/共109页第五十页，共109页。备有真空转鼓干燥机；连续式备有真空转鼓干燥机；连续式设备有回转式、沸腾式和充填设备有回转式、沸腾式和充填式等干燥机，也有用多种形式式等干燥机，也有用多种形式组合而成的联合干燥装置，如组合而成的联合干燥装置，如德国的德国的KFKF、BMBM，吉玛和日本的，吉玛和日本的钟纺、奈良等干燥装置。钟

16、纺、奈良等干燥装置。第50页/共109页第五十一页，共109页。图图3-5 VC353真空干燥机示意图真空干燥机示意图1-冷却冷却(lngqu)桶桶 2-除尘桶除尘桶 3-加热夹套加热夹套 第51页/共109页第五十二页，共109页。第52页/共109页第五十三页，共109页。图图3-6 回转圆筒回转圆筒-充填组合干燥工艺流程图充填组合干燥工艺流程图1-混合料仓混合料仓(lio cn) 2-上部切片料斗上部切片料斗 3-回转干燥机回转干燥机 4-下部切片料斗下部切片料斗 5-旋风分离器旋风分离器 6-第三料斗第三料斗 7-充填式干燥机充填式干燥机 第53页/共109页第五十四页，共109页。1

17、5003000m/min。其卷绕丝具。其卷绕丝具中等取向度，为中取向丝，通称中等取向度，为中取向丝，通称第54页/共109页第五十五页，共109页。绕丝具有高取向和中等结晶结构，绕丝具有高取向和中等结晶结构，为全取向丝，通称为全取向丝，通称FOY（fully oriented yarn）。）。第55页/共109页第五十六页，共109页。第56页/共109页第五十七页，共109页。 单螺杆挤出机结构简图单螺杆挤出机结构简图 1-螺杆螺杆 2-套筒套筒 3-弯头弯头 4-铸铝加热圈铸铝加热圈 5-电热棒电热棒 6-冷却水管冷却水管 7-进料管进料管 8-密封部分密封部分 9-传动及变速传动及变速(

18、bin s)机构机构 第57页/共109页第五十八页，共109页。第58页/共109页第五十九页，共109页。第59页/共109页第六十页，共109页。第60页/共109页第六十一页，共109页。板的每一小孔，形成熔体细流。板的每一小孔，形成熔体细流。第61页/共109页第六十二页，共109页。第62页/共109页第六十三页，共109页。第63页/共109页第六十四页，共109页。保持一定的熔体保持一定的熔体(rn t)(rn t)温度温度和粘度，并确保在稳定的压力和粘度，并确保在稳定的压力下输送熔体下输送熔体(rn t)(rn t)。对熔点。对熔点在在255255以上的以上的PETPET切片

19、，该区切片，该区温度为温度为285285左右。切片特性粘左右。切片特性粘数较大时，温度要相应提高。数较大时，温度要相应提高。第64页/共109页第六十五页，共109页。影响较大。一般弯管区温度可接近或略低于纺丝熔体温度。第65页/共109页第六十六页，共109页。第66页/共109页第六十七页，共109页。第67页/共109页第六十八页，共109页。丝条冷却固化条件丝条冷却固化条件第68页/共109页第六十九页，共109页。条件；冷却条件；冷却(lngqu)吹风时初吹风时初生纤维质量提高，拉伸性能好，生纤维质量提高，拉伸性能好，又有利于提高设备的生产能力。又有利于提高设备的生产能力。冷却冷却(

20、lngqu)吹风工艺条件吹风工艺条件主要包括风温、风湿、风速主要包括风温、风湿、风速（风量）等。（风量）等。第69页/共109页第七十页，共109页。第70页/共109页第七十一页，共109页。抗静电剂、集束剂、乳化剂和调整剂等。此外对于高速纺的纺丝油剂还要求具有良好的热稳定性。第71页/共109页第七十二页，共109页。理理成品纤维。成品纤维。直接纺丝工艺流程：直接纺丝工艺流程：PETPET熔熔体体纺丝纺丝后处理后处理成品纤维。成品纤维。第72页/共109页第七十三页，共109页。100t100t，甚至可达，甚至可达200t200t以上；纺以上；纺丝采用大型喷丝板，其孔数达丝采用大型喷丝板，

21、其孔数达第73页/共109页第七十四页，共109页。产品高档化，以提高短纤维产产品高档化，以提高短纤维产品的附加值。品的附加值。普通(ptng)涤纶短纤三维中空涤纶(dln)短纤增白涤纶短纤玩具填充物（含涤纶短纤）第74页/共109页第七十五页，共109页。1-切片料桶切片料桶 2-螺杆挤出机螺杆挤出机 3-螺杆挤出机和计量泵传动装置螺杆挤出机和计量泵传动装置 4-纺丝纺丝(fn s)箱体箱体 5-吹风窗吹风窗 6-甬道甬道 7-上油轮上油轮 8-导丝器导丝器 9-绕丝辊绕丝辊 10-总上油轮总上油轮 1l-牵引辊牵引辊 12-喂入轮喂入轮 13-受丝桶受丝桶 14-总绕丝辊总绕丝辊 第75页

22、/共109页第七十六页，共109页。纺丝纺丝(fn s)(fn s)压力压力PETPET短纤维熔体纺丝短纤维熔体纺丝(fn (fn s)s)压力为压力为0.50.50.9MPa0.9MPa称为低称为低压纺丝压纺丝(fn s)(fn s)；15MPa15MPa以上以上为高压纺丝为高压纺丝(fn s)(fn s)。第76页/共109页第七十七页，共109页。30 2的湿度为的湿度为7080 。第77页/共109页第七十八页，共109页。纺丝速度纺丝速度PET短纤维纺丝速度为短纤维纺丝速度为1000m/min时，后拉伸倍数约时，后拉伸倍数约4倍；当纺丝速度增大到倍；当纺丝速度增大到1700m/min

23、时，后拉伸倍数只有时，后拉伸倍数只有3.5倍。倍。第78页/共109页第七十九页，共109页。大有光涤纶(dln)长丝半消光(xio un)涤纶长丝第79页/共109页第八十页，共109页。及工业、装饰、衣着等领域。及工业、装饰、衣着等领域。第80页/共109页第八十一页，共109页。第81页/共109页第八十二页，共109页。不超过不超过11，侧吹风风速差异，侧吹风风速差异不大于不大于0.1m/s0.1m/s，纺丝张力要求，纺丝张力要求稳定等。稳定等。高速度、大卷装高速度、大卷装第82页/共109页第八十三页，共109页。要求大大提高。对筒子内外层要求大大提高。对筒子内外层质量的均一性、原丝

24、的退卷、质量的均一性、原丝的退卷、筒子的装箱运输等亦有较高的筒子的装箱运输等亦有较高的要求。要求。第83页/共109页第八十四页，共109页。1切片料仓切片料仓 2切片干燥机切片干燥机 3螺杆挤出机螺杆挤出机 4箱体箱体 5上油轮上油轮 6上导丝盘上导丝盘 7下导丝盘下导丝盘 8卷卷绕筒子绕筒子 9摩擦摩擦(mc)辊辊10卷绕机卷绕机 11纺丝甬道纺丝甬道 12冷冷却吹风却吹风 第84页/共109页第八十五页，共109页。压力控制为压力控制为6.57.5MPa，而纺，而纺丝组件的压力则控制在丝组件的压力则控制在9.824.5MPa范围内。范围内。第85页/共109页第八十六页，共109页。速度

25、越高，卷绕丝预取向度越速度越高，卷绕丝预取向度越高，后拉伸倍数越低。常规纺高，后拉伸倍数越低。常规纺长丝的最佳纺丝速度为长丝的最佳纺丝速度为9001200m/min。第86页/共109页第八十七页，共109页。第87页/共109页第八十八页，共109页。第88页/共109页第八十九页，共109页。程和设备均有差异。目前国内程和设备均有差异。目前国内生产的生产的PET短纤维有普通型和短纤维有普通型和高强低伸型，相应后加工也有高强低伸型，相应后加工也有两种流程。两种流程。第89页/共109页第九十页，共109页。图图3-15 PET短纤维后加工短纤维后加工(ji gng)工艺流程图工艺流程图 第9

26、0页/共109页第九十一页，共109页。第91页/共109页第九十二页，共109页。度、拉伸倍数及其分配、拉伸度、拉伸倍数及其分配、拉伸点的控制等。点的控制等。热定型热定型第92页/共109页第九十三页，共109页。用不同的热定型方式。影响热用不同的热定型方式。影响热定型的主要工艺参数是定型温定型的主要工艺参数是定型温度、时间及张力。度、时间及张力。卷曲卷曲第93页/共109页第九十四页，共109页。直接通入蒸汽效果更好。影响直接通入蒸汽效果更好。影响卷曲的主要因素有丝片密度、卷曲的主要因素有丝片密度、丝片温度、丝片张力、填塞丝片温度、丝片张力、填塞(tin si)箱压力及热定型条件。箱压力及

27、热定型条件。第94页/共109页第九十五页，共109页。打包是涤纶短纤维生产的最打包是涤纶短纤维生产的最后一道工序，将短纤维打成一后一道工序，将短纤维打成一定规格和重量的包，以便运送定规格和重量的包，以便运送出厂。成包后应标明批号、等出厂。成包后应标明批号、等级级(dngj)、重量、时间和生产、重量、时间和生产厂等。厂等。第95页/共109页第九十六页，共109页。纺设备，工艺先进、自动化程纺设备，工艺先进、自动化程度高，操作方便，产量大且产度高，操作方便，产量大且产品质量好。品质量好。第96页/共109页第九十七页，共109页。70年代末、年代末、80年代初的水平。年代初的水平。第97页/共109页第九十八页，共109页。以以POY为原料经后加工制得为原料经后加工制得的产品，主要有普通长丝、假的产品，主要有普通长丝、假捻变形丝捻变形丝(低弹丝低弹丝)和空气变形丝和空气变形丝以及其它差别化长丝，如网络以及其它差别化长丝，如网络丝、混纤丝等。丝、混纤丝等。第98页/共109页第九十九页，共109页。第99