聚酯纤维教材.docx

特殊聚酯纤维的制备和性能 学院： 化学化工学院 学号： 1273020132 姓名： 石 渊 摘要：由于聚酯纤维回潮率低，染色性差，易积聚静电，易起球，易燃烧等使其应用受限。为了提高聚酯纤维的亲水性、抗静电性、防紫外性和阻燃性能，以无机化学试剂为催化剂，通过特殊试剂对聚酯纤维表面覆盖及结构改性，从工艺流程优化、工艺参数选择等方面研究了改性聚酯纤维纺丝工艺, 获得了最经济、环保的生产方法, 并对改性聚酯纤维性能进行了研究, 得到了物理性能、化学性能较好得聚酯纤维, 以满足使用要求。 关键词：聚合；聚酯纤维；制备；抗静电；阻燃性；抗紫外；竹炭 一．新型抗静电聚酯纤维 聚酯( PET) 具有良好的力学性能，其耐摩擦性、硬度、尺寸稳定性能好，是一种重要的化工原料，具有广泛的用途［1］；然而聚酯纤维由于缺少极性基团，疏水性较强，其吸湿性、抗静电性较差，易产生静电，严重影响其加工性能和使用性能［2 － 3］，因此提高聚酯纤维的抗静电性、降低其表面比电阻值一直是人们研究的重点。近年来为了提高聚酯的抗静电性能，研究较多的是向聚酯基体中引入炭黑系列、高分子型抗静电剂或者金属氧化物等导电填料［4 － 6］，但炭黑、碳纳米管抗静电纤维突出的缺点是产品颜色单一，只能是黑色或深灰色，并且炭黑容易脱落，手感不好，在纤维表面分布均匀性较差；导电高分子纤维稳定性差，抗静电性能对环境的依赖性较强，且抗静电性能会随着时间的延长缓慢衰退。为了制备染色性良好，稳定性强的抗静电聚酯纤维，添加纳米级金属氧化物如SnO2( 掺Sb) 、ZnO( 掺铝) 粉体等，成为最有潜力的方法，并受到了广泛的关注［7］。其复合材料制品导电性和透明度及耐气候性也较为突出。陈晓雷等［8］ 通过原位聚合制备了聚对苯二甲酸/ 锑掺杂二氧化锡( PET /ATO) 复合纤维，其体积比电阻为4.9×109Ω·cm，具有较好的抗静电性能。 虽然采用上述2 种纳米粉体可以有效地提高聚酯纤维的抗静电性能，但还不够理想，本文采用新型无机导电粉体，与具有吸湿性、柔性的第3 单体( SIPE) 和第4 单体( PEG) 原位聚合制备抗静电聚酯纤维。第3、4 单体的引入提高了聚酯大分子链的柔性和吸湿性，降低了聚合物表面因摩擦引起的静电荷的积累；同时，在聚合物内部分散较好的无机导电粉体，形成良好的导电通路，加快积聚静电荷的释放，二者的协同作用使复合聚酯的抗静电性能大大得到改善。并将共缩聚制备的改性共聚酯/ 无机导电粉体复合聚酯熔融纺丝，研究纤维的抗静电及其他各项性能。 1 实验部分 1.1 实验材料 无机导电粉体: 粒径为30～100 nm，电阻率为1×10～1×105 Ω/ cm；对苯二甲酸( TPA)，乙二醇( EG)，纤维级，天津石化总公司；聚乙二醇( PEG) ，化学纯，美国陶氏；间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钠(SIPE)，自制；三氧化二锑( Sb2O3)，分析纯，上海试剂厂；醋酸钴( Co( Ac)2)，分析纯，天津信达有色金属公司稀贵试剂化工部；醋酸钠( NaAc)，化学纯，成都化学试剂厂。 1.2 抗静电聚酯的制备 共缩聚制备改性共聚酯/ 无机导电粉体复合聚酯的工艺: 将一定质量的对苯二甲酸乙二酯( BHET) 为底料加入反应釜中，加热熔融。为了减少在较高的聚合温度下发生氧化、醚化等副反应，将催化剂Sb2O3、Co( Ac)2和NaAc 按照一定的质量分数加入到TPA、EG 浆料中，采用半连续的方式逐步加入反应釜中酯化。待酯化结束后，将一定质量的第3 单体SIPE、第4 单体 PEG 以及经过分散的无机导电粉体分散液加入到反应釜中，控制反应温度在240 ℃左右。反应一定时间后将得到的酯化物迅速转移到缩聚釜中，开启抽真空系统使反应体系内压力达一定值，并升温至280 ℃，达到一定的搅拌功率后在氮气的保护下出料。本文制备了特性黏数分别为0.623、0.679、0. 581 和0. 450 的改性共聚酯( MCPET)、M-0.5、M-1、M-2。其中: MCPET 为同时加入第3 单体和第4 单体的共聚PET；M-0.5、M-1、M-2为添加无机导电粉体质量分数分别为0.5%、1%、2% ( 相对于TPA)的改性共聚酯( MCPET)。 1.3 抗静电复合纤维的制备 使用喷丝板规格为24孔，孔径为0.3 mm无锡兰华纺牵联合机对制得的切片进行熔融纺丝。切片在135 ℃真空转鼓烘箱中持续干燥13 h。螺杆各区温度分别为230、250、250 ℃，计量泵和纺丝组件的温度分别为266、275 ℃，纺丝速度为800 m/min。原丝的牵伸和定型使用苏州特发机电技术开发有限公司的FTF100 型平行牵伸机。牵伸温度和定型温度分别为60、157 ℃，拉伸速度为300 m/min，拉伸3 倍后得