任务1 涤纶生产工艺基础-PET的质量控制指标

主讲人：陈晓玲涤纶生产工艺基础目录CONTENT聚酯概述第一章聚酯的生产路线第二章PET的质量控制指标第三章第三部分PET质量影响因素PET的质量指标PET的质量控制指标水含量异状切片灰分铁含量二甘醇PET质量影响因素黏度熔点端羧基色相凝聚粒子1PET质量影响因素聚酯的相对分子质量，在质量指标中用特性黏度[η]表示。相对分子质量越高意味着分子链越长，分子间的相互作用越强，机械强度越强。制造高强度的纤维要用高黏度的PET树脂，如制帘子线的树脂等。相对分子质量不同的聚酯树脂其机械性能不同而被用来制造不同的制品用于不同的用途。黏度是分子内摩擦的量度。由于高分子的流动是通过链段的位移形成的，链段越长，摩擦越大，其黏度越高，因此黏度也是分子大小的一个标志。相对分子质量与特性黏度之间的关系可用马克方程表示:

（1）黏度1PET质量影响因素（2）熔点熔点是指将结晶的固态物质加热到一定温度时，由固态转化为液态时的温度。纯聚酯结晶聚合物(100%结晶)的熔点在300℃左右。但由于在实际生产过程中，聚酯产品中含有二甘醇，二甘醇中醚键的存在会降低聚酯的熔点。另一方面由于聚酯大分子的相对分子质量具有多分散性，大小不一，结晶度不均匀，所以聚酯的熔点低于300℃，正常在260℃左右。同样，由于聚酯大分子的多分散性，即聚酯大分子是由相对分子质量不同而结构相同的同系物所组成的混合物，以及聚酯切片或熔体是骤冷后形成的，是完全无定型的，因此聚酯在加工过程中并没有固定的熔点。随温度的升高，聚酯逐渐软化，最终到完全软化。从软化温度到完全熔化温度的过程，习惯上称为熔程。1PET质量影响因素（3）端羧基一般认为，在一定范围内端羧基含量高，聚酯树脂的热稳定性差，随着热降解时间的增长，端羧基含量增大；端羧基会对酯基进行酸解反应，使黏度降低；端羧基会加速酯基的水解反应，端羧基还会使体积电阻等电绝缘性降低；端羧基能与金属离子成盐，形成的高分子链端羧基盐可能起到结晶成核作用，故控制端羧基也可对树脂的结晶行为有所控制。在缩聚过程中，聚合工艺条件有波动，缩聚的反应温度高，真空度偏低或停留时间过长，这些都对降低产品的端羧基含量不利。结晶行为端羧基能与金属离子成盐，形成的高分子链端羧基盐可能起到结晶成核作用，故控制端羧基也可对树脂的结晶行为有所控制电绝缘性端羧基会加速酯基的水解反应，端羧基还会使体积电阻等电绝缘性降低产品黏度端羧基会对酯基进行酸解反应，使黏度降低；热稳定性在一定范围内端羧基含量高，聚酯树脂的热稳定性差，随着热降解时间的增长，端羧基含量增大；0.5秒延迟符，无意义，可删除.1PET质量影响因素（3）端羧基在缩聚过程中，聚合工艺条件有波动，缩聚的反应温度高，真空度偏低或停留时间过长，这些都对降低产品的端羧基含量不利。1PET质量影响因素（4）色相色相通常用L值(黑白度)、b值(黄蓝指数)、a值(红绿指数)表征。它们是由光电管中样品的三色(红、绿、蓝)差别所决定，结晶对色泽测定的结果有影响，应注明测定方法或标准。聚酯树脂发黄的原因除了原材料的色泽影响外，主要是被氧化的结果，稳定剂的加人将改善树脂的色泽。此外由于热氧降解产生的乙醛对锑的还原作用，会导致树脂发灰、L值下降。乙醛还会与PTA中的4-羧基苯甲酸(4-CBA)发生缩醛反应，生成有色产物，影响色泽。1PET质量影响因素（5）凝聚粒子凝集粒子是指凝聚粒子、凝胶粒子、炭黑粒子以及其他杂质粒子的总称。凝聚粒子是由TiO2（消光剂）产生的，包括在TiO2悬浮液配制过程中未分散的粗大粒子以及在TiO2悬浮液加入系统时由于EG闪蒸而造成的二次凝聚。凝胶粒子是由于反应釜有死角或其他原因造成降解的熔体逐渐长大后形成的高结晶聚合物。而炭黑是由于聚酯高温炭化后形成的。凝集粒子对生产最大的影响是使熔体过滤器或纺丝过滤器压差上升快，缩短过滤器或喷丝板的使用周期，增加纺丝断头。水在聚酯树脂中的存在形式可分为外表水和缔合水。外表水是吸附水，占切片水的主要份额，处于树脂内的界面或自由体积中，故这种存在的水较易除去，以烘干形式去除。缔合水是通过氢键和羟基、羧基结合的水，这种缔合的水较难去除，需用较高的温度(大于150℃)及较长的时间才能去除，它占有的份额不大，通常切片干燥至含水1x10-4以下时便进人缔合水的脱水过程。1PET质量影响因素（6）水含量1PET质量影响因素（7）异状切片切片的形状和尺寸作为质量指标的内容，对于后加工、可纺性有着重要的意义，通常是以大小规格和百粒重表示。在纺丝工艺技术中，避免空气与熔体作用是关键技术，因为空气未完全排除便进入熔融塑化的后果是严重的。一方面氧气与高温下的熔体作用易发生热氧降解，导致树脂发黄,生成凝胶；另一方面氮气分散到熔体中去，导致断头和飘丝。在后加工螺杆挤压过程中进料段的压缩比与切片的表观密度(或百粒重)有关，而小粒切片的表观密度大，有利于挤压排气，小粒切片也有利于水等小分子物的排出，从而提高干燥效率和效果。另外规整的切片可减少切片颗粒间的接触面，避免搭桥堆积，有利于输送和在挤压机中的进料。灰分表征的是聚酯树脂中无机成分的含量。其来源除灰尘外，主要来源于添加剂。1PET质量影响因素（8）灰分①稳定性和热氧稳定性下降。②影响色泽。如改性用无机添加剂也具有消光作用，使透明度下降。③表面改性剂会使表面粗糙，摩擦系数增加。④绝缘性下降，体积电阻降低，介电损耗增加。1PET质量影响因素（9）铁含量铁含量是表征聚酯产品中杂质的一个指标。其来源主要是原辅料如PTA、EG、催化剂、消光剂等。当这些含量一定时，则产品中的铁含量高低表示了装置被腐蚀的程度。（10）二甘醇聚合物中的DEG含量高，会使其熔点降低；由于醚键的存在，耐紫外线性能、耐热性下降。聚合物中的DEG还将影响织物的染色性，产品的DEG含量不必过低，而应保证在指标范围内稳定，所以要求它的含量要均匀。二甘醇(DEG)是端羟基间反应的产物，该副反应主要发生在游离EG量大的场合，DEG在缩聚过程中几乎不增加，主要在酯化过程中产生，产生量与酯化的进料EG/TPA的摩尔比、酯化温度、酯化停留时间等几个参数有较大关系。2PET的质量指标注:①表中中心值M|和M