【大学课件】高聚物生产技术--课件--10.ppt

第十章　合成纤维Synthetic Fiber 学习目的要求 　　掌握纤维的分类与特征；初步掌握聚酯纤维、锦纶纤维、腈纶纤维、聚丙烯纤维的生产技术、结构、性能及应用 §9-1　纤维的分类与特征 　　纤维是指柔韧、纤细，具有相当长度、强度、弹性和吸湿性的丝状物。大多 数是不溶于水的有机高分子化合物，少数是无机物。根据来源可以分为天然纤维 和化学纤维两大类。 　　一、纤维的分类 §9-1　纤维的分类与特征 　　二、成纤高聚物的特征 　　高聚物的品种很多，但并不是所有高聚物都能用于纺丝，而是具有如下特征 的高聚物都能进行纺丝。 　　成纤高聚物均为线型高分子　用这类高分子纺制的纤维能沿纤维纵轴方向拉 伸而有序排列。当纤维受到拉力时，大分子能同时承受作用力，使纤维具有较高 的拉伸强度和适宜的延伸度及其他物理-力学性能。 　　成纤维高聚物具有适宜的相对分子质量　线型高聚物分子链的长度对纤维的 物理-力学性能影响很大，尤其是对纤维的机械强度、耐热性和溶解性的影响更 大。相对分子质量的高低均不好，高者不易加工，低者性能不好。常见的主要成 纤高聚物的相对分子质量如下表所示。 主要成纤高聚物的相对分子质量 §9-1　纤维的分类与特征 　　成纤高聚物的分子链间必须有足够的次价力　高聚物的物理-力学性能与次 价力有密切关系。分子间次价力越大，纤维的强度越高，次价力大于20.92kJ/mol 的高聚物适宜作纤维材料。 　　成纤高聚物应具有可溶性和熔融性　只有这样才能将高聚物溶解或熔融成溶 液或熔体，再经纺丝、凝固或冷却形成纤维，否则就不能进行纺丝。 §9-2　聚酯纤维 　　聚酯是制造聚酯纤维、涂料、薄膜及工程塑料的原料，是由饱和的二元酸与 二元醇通过缩聚反应制得的一类线性高分子缩聚物。这类缩聚物的品种因随使用 原料或中间体而异，故品种繁多数不胜数。但所有品种均有一个共同特点，就是 其大分子的各个链节间都是以酯基“－COO－”相联，所以把这类缩聚物通称为聚 酯。以聚酯为基础制得的纤维称为涤纶，是三大合成纤维（涤纶、锦纶、腈纶） 之一，是最主要的合成纤维。下面主要介绍对苯二甲酸乙二醇酯（简称PET）生 产工艺。 　　一、主要原料 　 1．对苯二甲酸（TPA） 　　对苯二甲酸是芳香族二元羧酸的一种，它在常温下，外观为白色晶体，无毒， 易燃。稍溶于热乙醇，微溶于水，不溶于氯仿、乙醚、醋酸，能溶于碱。物性常 数如下： 　　相对分子质量 166.13 相对密度 1.55 　　熔点 384～421℃ 升华点 402℃ 　　自燃点 680℃ 升华热 98.4kJ/mol 　　燃烧热 3227.8kJ/mol §9-2　聚酯纤维 　　对苯二甲酸由对二甲苯、苯酐或甲苯制得，主要用于制造聚酯纤维和塑料。 　　2．对苯二甲酸二甲酯（DMT） 　　对苯二甲酸二甲酯是芳香族二元酯的一种，在常温下，外观为白色结晶粉末， 无毒、易燃，其蒸气或粉尘与空气混合至一定比例，遇为能发生爆炸。物性常数 如下： 　　相对分子质量 194.18 　相对密度　　　 1.065 　　熔点 140.65℃ 　沸点 288℃ 　　纯度 99.9% 　　对苯二甲酸二甲酯由对苯二甲酸与甲醇酯化，然后经重结晶或真空蒸馏制得。 　　3．乙二醇 　　乙二醇为无色微粘稠液体。具有较强的吸湿性，有醇味但不能饮用。可以和 水、醇、醛、吡啶等混溶，微溶于乙醚。其物性常数如下： 　　相对分子质量 62.07 　熔点 －13℃ 　　沸点 197.6℃ 　闪点（开口） 116℃ 　　相对密度 1.1154 　粘度（20℃） 20.93cp 　　折射率 1.4316 　膨胀系数 0.00062 §9-2　聚酯纤维 　　　　介电常数 38.66 　　乙二醇主要由环氧乙烷水合制取，其用途广泛，在合成工业上主要用于生产 合成纤维、不饱和聚酯和增塑剂等。 　　其中直接化聚酯法对苯二甲酸和乙二醇的质量要求实例如下表所示。 直接酯化法聚醚对对苯二甲酸和乙二醇的质量指标 　　4、环氧乙烷 §9-2　聚酯纤维 　　环氧乙烷又称氧化乙烯。就最简单的环醚。在常温下是无色气体，在低温下 是无色易流动液体。有乙醚气味，有毒。溶于水、乙醇和乙醚等，化学性质非常 活泼，能与许多化合物起加成反应。能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为 3.6%～78%（体积）。其物性常数如下： 　　相对分子质量 44.050 相对密度 　　0.8711 　　熔点 －111.3℃ 沸点 　　13～14℃ 　　临界温度（气体） 195.8℃ 临界压力（气体）　7.33MPa 　　闪点 ＜－17.8℃ 　　环氧乙烷由乙烯直接或间接氧化