3聚酯纤维doc解析.pptx

第三章第三章聚酯纤维聚酯纤维第一节第一节 概述概述聚酯聚酯(PET)纤维纤维是由大分子链中的各链节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合成纤维，通过酯基连成成纤聚合物纺制的合成纤维，英文缩写英文缩写PET。我国将聚对苯二甲酸乙二酯含。我国将聚对苯二甲酸乙二酯含量大于量大于85以上的纤维简称为以上的纤维简称为涤纶涤纶。聚酯聚酯是制造聚酯纤维、涂料、薄膜及工程塑是制造聚酯纤维、涂料、薄膜及工程塑料的原料，料的原料，是由饱和的是由饱和的二元酸与二元醇二元酸与二元醇通过缩聚通过缩聚反应制得的反应制得的 一类线性高分子缩聚物。一类线性高分子缩聚物。这类缩聚物这类缩聚物的品种因随使用原的品种因随使用原 料或中间体而异，故品种繁多料或中间体而异，故品种繁多数不胜数。但所有品种均数不胜数。但所有品种均 有一个共同特点，就是有一个共同特点，就是其大分子的各个链节间都是以酯其大分子的各个链节间都是以酯 基基“COO”相联，所以把这类缩聚物通称为聚酯。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，是最主要合成纤维（涤纶、锦纶、腈纶）之一，是最主要的合成纤维，也是到目前为止发展速度最快、产的合成纤维，也是到目前为止发展速度最快、产量最高的合成纤维品种。量最高的合成纤维品种。品种2009年2012 年2013 年化纤总量2726.063820.144121.94合成纤维2494.053486.763731.53涤纶2204.393132.643340.64短纤维789.17939.80948.74长丝1415.222192.862391.90近年全国化纤产量情况近年全国化纤产量情况 从分省市产量统计看：浙江产量居全国之首。第二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。u早早年年合合成成的的聚聚酯酯大大多多为为脂脂肪肪族族化化合合物物，不不具具有有纺纺织织纤纤维维的的使用价值。使用价值。u19411941年年，英英国国人人用用对对苯苯二二甲甲酸酸（DMTDMT）和和乙乙二二醇醇（EGEG）合合成了聚对苯二甲酸乙二酯（成了聚对苯二甲酸乙二酯（PETPET）。）。u19531953年年，美美国国首首先先建建厂厂生生产产PETPET纤纤维维，其其是是大大品品种种合合成成纤纤维中发展较晚的一种。维中发展较晚的一种。u近近年年研研发发的的新新聚聚酯酯纤纤维维，如如聚聚对对苯苯二二甲甲酸酸丁丁二二酯酯（PBTPBT）纤纤维维，聚聚对对苯苯二二甲甲酸酸丙丙二二酯酯（PTTPTT）纤纤维维，具具有有超超高高强强度度、高模量的全芳香族聚酯纤维高模量的全芳香族聚酯纤维。聚酯纤维聚酯纤维(涤纶涤纶)的结构和性能的结构和性能一、基本组成一、基本组成 涤涤纶纶的的基基本本组组成成物物质质是是聚聚对对苯苯二二甲甲酸酸乙乙二二酯酯，分子结构如下：分子结构如下：3）分子中不含亲水基团，极性小，属疏水性纤维，吸湿性差。结构特点：结构特点：1）是含有苯环的线形大分子，没有大的支链，所有苯环几乎处于一个平面上，因此大分子易于平行排列，有较好的结晶倾向。2）分子中 刚性较大，PET熔点较高；CH2CH2具有柔性，分子链易折叠。二、涤纶纤维的形态结构二、涤纶纤维的形态结构 用熔纺法制得的涤纶纤维，在光学显微镜中观察发现它具有圆形的截面和光滑、均匀而无条痕的纵向，见图。涤纶的超分子结构涤纶的超分子结构 u涤涤纶纶的的超超分分子子结结构构与与纤纤维维生生产产过过程程中中的的拉拉伸伸和和热热处处理理有有关关。涤涤纶纶喷喷丝丝成成型型后后的的初初生生纤纤维维是是无无定定形形的的，取取向向度度很很差差，需需要要进进一一步步牵牵伸伸取取向向后后方方能能纺纺织织加加工工。经经过过拉拉伸伸和和热热定定型型处处理理后后的的纤纤维维，结结晶晶度度约约为为60%60%，并并有较高的取向度。有较高的取向度。u涤涤纶纶的的超超分分子子结结构构称称为为“折折叠叠链链缨缨状微原纤状微原纤”三、涤纶的吸湿性性能三、涤纶的吸湿性性能u 涤纶纤维在标准状态下的吸湿率只有0.4%，即使在100%相对湿度下的吸湿率也仅为0.60.8%。u吸湿性低，涤纶纤维在水中的溶胀度小，干、湿强度和断裂延伸度基本相同，导电性差，容易产生静电和沾污现象以及染色困难等。u穿着时感觉气闷，但易洗快干。四、涤纶的热性能四、涤纶的热性能涤纶是热塑性纤维。1.涤纶的热性能常数2.热收缩 3.玻璃化温度（Tg）涤纶纤维和锦纶涤纶纤维和锦纶6 6的某些热性能物理常数的某些热性能物理常数 纤维纤维 项目项目涤纶涤纶锦纶锦纶6 6熔点（熔点（）255255260260215215220220软化点（软化点（）238238240240180180 玻璃化温度（玻璃化温度（TgTg）67 67 8181比热（卡比热（卡/克克/）0.320.320.460.46（2525200200）导热系数（卡导热系数（卡/厘米厘米/秒秒/）2102104 44.2104.2104 4涤纶的熔点比较高，涤纶纤维的耐热性和绝热性较好。热收缩热收缩 在在生生产产过过程程中中没没有有经经过过热热定定型型的的涤涤纶纶纤纤维维，在在沸沸水水中中或或在在其其它它加加热热的的条条件件下下，将将会会发发生生剧剧烈烈的的收缩，经过热定型后将比较稳定。收缩，经过热定型后将比较稳定。涤涤纶纶丝丝在在热热空空气气中中，开开始始时时长长度度发发生生迅迅速速收收缩缩，3030分分钟钟后后收收缩缩率率不不再再继继续续增增加加，平平衡衡收收缩缩率率约约为为8%8%。若若在在热热水水中中进进行行热热处处理理，只只需需5 5分分钟钟便便达达到到了了稳稳定定的的长长度度，同同时时由由于于水水的的溶溶胀胀作作用用，使使平衡收缩率增大到平衡收缩率增大到14%14%。玻璃化温度玻璃化温度（TgTg）无定形PET：Tg为67；部分结晶PET：Tg为81取向又结晶的：Tg为125PET的结晶度与Tg的关系：当结晶度由零升高到30%时，Tg向较高温度移动,当结晶度进一步升高时，Tg反而向较低温度移动。在低结晶度的情况下,可能产生了众多的小晶体，类似于交链，有阻碍无定形区链段运动的作用；在高结晶度的条件下，可能形成了少而大的结晶，能允许无定形区的链段比较自由一些。五机械性能五机械性能（1 1）强度和断裂伸长率强度和断裂伸长率 u涤涤纶纶的的强强度度和和断断裂裂伸伸长长率率不不仅仅与与其其分分子子结结构构有有关关，还还与与纤纤维维纺纺丝丝过过程程中中的的拉拉伸伸和和热热处处理理工工艺艺密密切切相相关关。经经拉拉伸伸后后，大大分分子子链链按按一一定定方方向向排排列列，取取向向度度提提高高，使使其其能能均均匀匀承承受受外力，故强度提高。外力，故强度提高。u在在适适当当的的热热处处理理条条件件下下，涤涤纶纶在在纺纺丝丝过过程程中中拉拉伸伸程程度度愈愈高高，则则纤纤维维的的取取向向度度愈愈高高，纤纤维维的的断断裂裂强强度度也也愈愈高高，而而断断裂裂伸伸长长率率却却较较低低；反反之之，则则可可能能获获得得低低强强高高伸伸的的纤纤维维。即即改改变变拉拉伸伸和和热热处处理理条条件件，可可制制成成高高强强低低伸伸或或低低强强高高伸伸等等不不同同品品种的纤维。种的纤维。图图5-7 5-7 部分纤维的强度部分纤维的强度-伸长率曲线伸长率曲线 1-1-羊羊毛毛 2-2-腈腈纶纶 3-3-黏黏胶胶纤纤维维 4-4-锦锦纶纶 5-5-涤涤纶纶 6-6-棉棉 （2 2）弹性）弹性u涤涤纶纶具具有有优优良良的的弹弹性性，在在较较小小的的外外力力作作用用下下不不易易变变形形，当当受受到到较较大大外外力力作作用用而而产产生生形形变变时时，取取消消外外力力后后，其其回回复复原原状状的的能能力力也也较较强强，其其形形变变回回复复能能力力与与羊毛相近。羊毛相近。涤纶弹性好的原因有两方面：涤纶弹性好的原因有两方面：u一一方方面面涤涤纶纶具具有有较较大大的的弹弹性性模模量量，这这表表明明纤纤维维的的刚刚性性强强，受受外外力力时时不不易易产产生生形形变变；一一旦旦产产生生形形变变，由由于于回回弹弹率率较较高高，又又易回复。易回复。u另另一一方方面面，从从涤涤纶纶的的微微结结构构来来看看，存存在在无无定定形形区区、结结晶晶区区和和取取向向度度高高的的部部位位，分分子子间间有有比比较较牢牢固固的的联联结结点点，分分子子间间作作用用力力较较大大，受受外外力力时时不不易易产产生生形形变变。涤涤纶纶在在一一定定外外力力作作用用下下产产生的形变是可复形变，但在高度拉伸时，回复性能显著变差。生的形变是可复形变，但在高度拉伸时，回复性能显著变差。u具有具有“洗可穿洗可穿”性能性能（3 3）耐磨性）耐磨性u涤纶的耐磨性仅次于锦纶而超过其他纤维。涤纶的耐磨性仅次于锦纶而超过其他纤维。黏3 3化学性能化学性能 u耐酸性较好耐酸性较好 u对碱的稳定性稍差对碱的稳定性稍差u“剥剥皮皮现现象象”利利用用这这一一方方法法处处理理涤涤纶纶织织物物，可可使使纤纤维维变变得得细细而而柔柔软软，增增加加了了纤纤维维在在纱纱线线中中的的活活动动性性，使使涤涤纶纶织织物物获得仿真丝效果。获得仿真丝效果。u涤纶对氧化剂和还原剂均具有良好的稳定性。涤纶对氧化剂和还原剂均具有良好的稳定性。u涤涤纶纶的的耐耐溶溶剂剂性性较较好好。酚酚类类化化合合物物常常用用作作涤涤纶染色的载体。纶染色的载体。u涤涤纶纶的的吸吸湿湿性性低低，染染色色困困难难，易易起起球球，易易产产生静电。生静电。u涤涤纶纶靠靠近近火火焰焰时时会会收收缩缩熔熔化化为为黏黏流流状状，接接触触火火焰焰即即燃燃烧烧，并并形形成成熔熔珠珠而而滴滴落落，熔熔珠珠为为硬硬的的黑黑色色小小球球。燃燃烧烧时时有有芳芳香香气气味味并并产产生生黑黑烟烟。离离开开火火焰焰后后能能继继续续燃烧，但易熄灭。燃烧，但易熄灭。第二节第二节 对苯二甲酸乙二酯对苯二甲酸乙二酯u一、一、对苯二甲酸乙二酯的制备对苯二甲酸乙二酯的制备u1合成的工艺路合成的工艺路合成的工合成的工艺路线艺路线酯交换法酯交换法 （DMTDMT法）法）间接法间接法直接酯化法直接酯化法（PTAPTA法）法）直接加成法（直接加成法（EOEO法）法）直接法直接法PET纤维生产路线纤维生产路线（1）酯交换法）酯交换法（DMTDMT法）法）间接法间接法u将将对对苯苯二二甲甲酸酸二二甲甲酯酯与与乙乙二二醇醇按按12.512.5（摩摩尔尔比比）比比例例混混合合，在在醋醋酸酸锌锌、醋醋酸酸锰锰和和醋醋酸酸钴钴催催化化剂剂的的作作用用下下，发发生酯交换反应，生成对苯二甲酸乙二酯。生酯交换反应，生成对苯二甲酸乙二酯。H3COOCCOOCH3 2HOCH2CH2OHHOCH2CH2COOCCOOCH2CH2OH+2CH3OH对苯二甲酸乙二酯（对苯二甲酸乙二酯（BHET）Zn（CH2COO）2 Mn,Mg,Co对苯二甲酸二甲酯（对苯二甲酸二甲酯（DMT）乙二醇（乙二醇（EG）（2）直接酯化法）直接酯化法（PTAPTA法）法）直接法直接法HOOCCOOH2 HOCH2CH2OHHOCH2CH2COOCCOOCH2CH2OH对苯二甲酸（对苯二甲酸（TPA）乙二醇（乙二醇（EG）对苯二甲酸乙二酯（对苯二甲酸乙二酯（BHET）直接酯化法：生产流程短，投资少，原料消耗低，直接酯化法：生产流程短，投资少，原料消耗低，反应时间短，生产效率高，自反应时间短，生产效率高，自2020世纪世纪8080年代起已成年代起已成为聚酯的主要工艺和首选技术路线。为聚酯的主要工艺和首选技术路线。（3 3）直接加成法）直接加成法（EOEO法）法）直接法直接法HOOCCOOH 2 CH2CH2 OHOCH2CH2COOCCOOCH2CH2OH对苯二甲酸（对苯二甲酸（TPA）环氧乙烷（环氧乙烷（EO）对苯二甲酸乙二酯（对苯二甲酸乙二酯（BHET）u酯酯交交换换法法：历历史史悠悠久久，技技术术成成熟熟，产产品品质质量量好好而而稳稳定定，目目前前仍仍广广泛泛采采用用，但但其其 工工艺艺过过程程长长，设设备备多多，投投资资大大，且且需需要要大大量量甲甲醇醇，甲甲醇醇和和乙乙二二醇醇回回收收量量大大，增增加加设设 备备和和能能量消耗。主要是法国罗纳普良克和日本帝人公司的技术。量消耗。主要是法国罗纳普良克和日本帝人公司的技术。u直直接接酯酯化化法法：生生产产流流程程短短，投投资资少少，原原料料消消耗耗低低，反反应应时时间间短短，生生产产效效率率高高，生生产产过过程程无无需需使使用用甲甲醇醇，乙乙二二醇醇的的耗耗用用量量少少，可可简简化化回回收收过过程程和和设设备备，并并能能减减少少环环境境污污染染，已已成为聚酯的主要工艺和首选技术路线。成为聚酯的主要工艺和首选技术路线。u直直接接加加成成法法：此此法法在在理理论论上上最最为为合合理理，但但由由于于环环氧氧乙乙烷烷沸沸点点低低(10.7)(10.7)，常常温温下下为为气气体体，容容易易着着火火、爆爆炸炸，运运输输、贮存和使用都不方便，因而目前采用此法的不多。贮存和使用都不方便，因而目前采用此法的不多。二、二、聚对苯二甲酸乙二酯的生产聚对苯二甲酸乙二酯的生产u1.1.生产原理生产原理u用用精精制制后后的的对对苯苯二二甲甲酸酸乙乙二二酯酯在在缩缩聚聚反反应应催催化化剂剂和和稳稳定定剂剂作作用用下下进进行行缩缩聚聚反反应应，分分离离出出乙乙二二醇醇后后即得聚对苯即得聚对苯 二甲酸乙二酯，其反应如下：二甲酸乙二酯，其反应如下：u由由于于缩缩聚聚反反应应属属于于可可逆逆反反应应，为为了了使使缩缩聚聚反反 应应进进行行完完全全，必必须须排排出出反反应应生生成成的的低低分分子子物物质质（乙乙 二二醇醇），为为此此必必须须采采用用真真空空及及强强力力搅搅拌拌，缩缩聚聚反反应应 最最终终压压力力不不大大于于266.6Pa266.6Pa，才才能能获获得得高高相相对对分分子子质质量量的的聚聚酯酯，一一般般产产品品的的平平均均相相对对分分子子质质量量不不低低于于 2000020000，用用于于制制造造纤纤维维、薄薄膜膜的的相相对对分分子子质质量量约约为为2500025000。u聚酯的生产可采用间歇法缩聚和连续连续法缩聚。聚酯的生产可采用间歇法缩聚和连续连续法缩聚。u相相比比较较而而言言，直直接接酯酯化化法法连连续续法法比比间间歇歇法法的的成成本本低低 20%20%；酯交换法连续比间歇的成本低；酯交换法连续比间歇的成本低10%10%。uPET生产中大规模生产线均为连续生产工艺。生产中大规模生产线均为连续生产工艺。u半连续及间歇生产工艺适合于中小型多品种生产。半连续及间歇生产工艺适合于中小型多品种生产。u连连续续缩缩聚聚是是物物料料在在连连续续流流动动过过程程中中完完成成缩缩聚聚反反应应，而而且且 物物料料的的性性质质和和状状态态随随反反应应进进行行的的程程度度而而连连续续变变化化，所所以以连连续续缩缩聚聚易易获获得得高高相相对对分分子子 质质量量的的 PETPET，可可用用于于生生产产轮轮胎胎帘子线及其它工业用纤维。帘子线及其它工业用纤维。u进入缩聚工序的物料酯交换率要求大于进入缩聚工序的物料酯交换率要求大于 9999；u随随着着缩缩聚聚反反应应进进行行，物物料料的的性性 质质和和状状态态发发生生连连续续变变化化，需分段进行工艺控制，采用多个反应器串联设备。需分段进行工艺控制，采用多个反应器串联设备。u生产通常分三阶段进行，生产通常分三阶段进行，第一段是脱除在酯化或酯交换过程中多余的第一段是脱除在酯化或酯交换过程中多余的 EGEG；第二段是物料在第二段是物料在 低真空、低粘度下缩聚；低真空、低粘度下缩聚；第三段是在高粘度、高真空下完成缩聚过程。第三段是在高粘度、高真空下完成缩聚过程。涤纶纤维（聚对苯二甲酸乙二酯）的结构涤纶纤维（聚对苯二甲酸乙二酯）的结构无定形无定形 PET PET 为顺式构象：为顺式构象：结晶时，即转变为反式构象结晶时，即转变为反式构象相对分子质量及其分布相对分子质量及其分布 u高高聚聚物物相相对对分分子子质质量量的的大大小小直直接接影影响响其其加加工工性性能能和和纤纤维维质质量量。PET PET 的的耐耐热热、光光、化化学学稳稳定定等等性性质质及及纤纤维维的的强强度度均均与与相相对对分分子子质质量量有有关关，如如 PET PET 相相对对分分子子质质量量小小于于 1104 1104 时时，就就不不 能正常加工为高强力纤维。能正常加工为高强力纤维。u工工业业控控制制通通常常采采用用相相对对粘粘度度和和特特性性粘粘数数作作为为衡衡量量相相对对分分子子质质量大小的尺度。量大小的尺度。u民民用用成成纤纤 PET PET 切切片片的的相相对对粘粘度度r r 至至少少为为 1.301.301.361.36，相相当于当于 0.550.55 0.65dL 0.65dLg g（分升每克），（分升每克），或相当于或相当于uM MW W (重均相对分子质量重均相对分子质量)22000220002700027000uMn (Mn (数均相对分子质量数均相对分子质量)16000160002000020000相对分子质量分布相对分子质量分布u缩缩聚聚反反应应制制得得的的 PET PET 树树脂脂是是从从低低相相对对分分子子质质量量到到高高相相对对分分子子质质量量的的分分子子集集合合体体，对对于于每每一一种种 PET PET 切切片片，均均存存在在相对分子质量分布问题。相对分子质量分布问题。uPET PET 相对分子质量分布对纤维结构的均匀性有很大影响。相对分子质量分布对纤维结构的均匀性有很大影响。uPET PET 的的相相对对分分子子质质量量可可用用相相对对分分子子质质量量 分分布布指指数数来来表表征。征。=Mw Mn式中的值越小，表示相对分子质量分布越窄。对于高速纺丝，PET 的2.02 时，其可纺性较好。u熔熔点点：纯纯 PET PET 的的熔熔点点 267267，工工业业 PET PET 熔熔点点略略低低，一一般般在在 255264255264之之间间 。熔熔点点是是 PET PET 切切片片的的一一项项重重要要指指标标。如如果果切切片片熔熔点点波波动动较较大大，则则需需对对熔熔融融纺纺丝丝温温度度作作适适当当调调整整，但但熔熔点点对对成成形形过过程的影响不如特性粘数程的影响不如特性粘数(相对分子质量相对分子质量)的影响大。的影响大。u熔熔体体粘粘度度：熔熔体体纺纺丝丝时时，聚聚合合物物熔熔体体在在一一定定压压力力下下被被挤挤出出喷喷丝丝孔孔，成成为为熔熔体体细细流流并并冷冷却却成成形形。熔熔体体粘粘度度是是熔熔体体流流变变性性能能的的表表征征，与与纺纺丝丝成成形形密密切切相关。相关。第三节第三节 聚酯切片的干燥聚酯切片的干燥1 1、切片干燥的目的和要求切片干燥的目的和要求u切切片片在在熔熔融融纺纺丝丝之之前前必必须须进进行行干干燥燥。干干燥燥的的目目的的是是除除去去切切片片中中的的水水分分，并并提提高高切切片片的的结结晶晶度度和和软软化点化点。u酯酯基基，在在熔熔融融时时极极易易水水解解，使使相相对对分分子子质质量量下下降，影响纺丝质量。降，影响纺丝质量。u即即使使切切片片中中含含有有微微量量水水分分，在在纺纺丝丝时时也也会会汽汽化化而而形形成成气气泡泡丝丝，造造成成纺纺丝丝 断断头头或或毛毛丝丝，甚甚至至使使纺纺丝丝无法进行。无法进行。u干燥，使切片含水率从干燥，使切片含水率从 0.4 0.4下降到下降到 0.01 0.01以下。以下。u切切片片是是无无定定形形结结构构，软软化化点点较较低低。如如不不经经干干燥燥，进进入入螺螺杆杆挤挤出出机机后后，会会很很快快软软化化粘粘结结，造造成成环环结结阻料。阻料。u提提高高切切片片干干燥燥质质量量，使使其其含含水水量量尽尽可可能能低低并并力力求求均均匀匀，以以减减少少纺纺丝丝过过程程中中相相对对分分子子质质量量下下降降，从从而可使纺丝、拉伸等过程顺利进行。而可使纺丝、拉伸等过程顺利进行。2 2、切片干燥的工艺控制、切片干燥的工艺控制u切切片片干干燥燥过过程程实实质质上上是是一一个个同同时时进进行行的的传传热热和和传传质质 过过程程，并并伴伴随随着着高高聚聚物物结结构构(结结晶晶)与与性性质质(软软化化点点等等)的的变变化。化。温度温度：通常预结晶温度控制在通常预结晶温度控制在 170 170以下，干燥温度以下，干燥温度 控制在控制在 180 180以下。以下。时间：时间：干燥时间取决于采用的干燥方式和设备干燥时间取决于采用的干燥方式和设备风风速速：风风速速的的选选择择也也与与所所用用设设备备尺尺寸寸、料料柱柱高高度度、生生产产能能力力等等有有关关。通通常常风风速为速为 8 810m10ms s风湿度：风湿度：热风含湿率越低，则干燥速度越快，切片平衡水分越少。热风含湿率越低，则干燥速度越快，切片平衡水分越少。3 3、切片干燥设备、切片干燥设备uPETPET切片干燥设备分为间歇式和连续式两大类。切片干燥设备分为间歇式和连续式两大类。u间歇式设备有真空转鼓干燥机；间歇式设备有真空转鼓干燥机；u连连续续式式设设备备有有回回转转式式、沸沸腾腾式式和和充充填填式式等等干干燥燥机，也有用多种形式组合而成的联合干燥装置。机，也有用多种形式组合而成的联合干燥装置。间歇式干燥设备间歇式干燥设备真真空空转转鼓鼓干干燥燥机机是是应应用用已已久久的的间间歇歇式式干干燥燥设设备备，如如图图3-5。设设备备主要由转鼓、真空系统和加热系统所组成。主要由转鼓、真空系统和加热系统所组成。图图3-5 VC353真空干燥机示意图真空干燥机示意图1-冷却桶冷却桶 2-除尘桶除尘桶 3-加热夹套加热夹套 u由由于于倾倾角角的的存存在在，转转鼓鼓运运转转时时切切片片翻翻动动良良好好，不不需搅拌也能达到均匀干燥的目的。需搅拌也能达到均匀干燥的目的。u真真空空转转鼓鼓干干燥燥机机能能较较充充分分地地排排除除水水分分，且且在在真真空空下下可可防防止止氧氧化化降降解解和和加加速速干干燥燥速速度度。但但这这种种干干燥燥形形式式不不适适合合连连续续生生产产，单单机机生生产产能能力力小小，适适合合中中、小型企业使用。小型企业使用。u采采用用真真空空转转鼓鼓干干燥燥时时，干干燥燥温温度度一一般般选选择择在在115150左左右右，真真空空转转鼓鼓干干燥燥工工作作周周期期一一般般为为812h，其其中中包包括括进进出出料料1.52h，升升温温2.33.5h，保温保温34h，冷却，冷却1h。连续式干燥设备连续式干燥设备 回转圆筒回转圆筒-充填干燥机充填干燥机回回转转圆圆筒筒-充充填填二二级级干干燥燥是是组组合合干干燥燥的的一一种种形形式式。此此装装置置是是与与VD406涤涤纶纶短短纤纤维维纺纺丝丝机机配配套套的的切切片片干干燥燥设设备备。前前段段是是切切片片输输送送和和回回转转圆圆筒筒干干燥燥机机，后后段段由由切切片片输输送送系系统统和和充充填填干干燥燥机机等等部部分分组组成。其工艺流程如图成。其工艺流程如图3-6。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 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 第四节第四节 聚酯纤维的纺丝聚酯纤维的纺丝u聚聚对对苯苯二二甲甲酸酸乙乙二二酯酯属属于于结结晶晶性性高高聚聚物物，其其熔熔点点 Tm Tm 低低于于分分解解温温度度 TdTd，因因此此常常采采用用熔熔体体纺纺丝丝法法纺纺丝。丝。u可以直接纺丝，也可以采用切片纺丝。可以直接纺丝，也可以采用切片纺丝。u熔体纺丝的基本过程包括：熔体纺丝的基本过程包括：熔熔体体的的制制备备-熔熔体体自自喷喷丝丝孔孔挤挤出出-熔熔体体细细流流的的拉长变细同时冷却固化拉长变细同时冷却固化-纺出丝条的上油和卷绕。纺出丝条的上油和卷绕。PETPET纤维纺丝技术路线的类型划分：纤维纺丝技术路线的类型划分：以纺丝速度的高低来：以纺丝速度的高低来：常规纺丝：纺丝速度10001500m/min，其卷绕丝为未未拉拉伸伸丝丝，通称UDYUDY（undraw yarn）。中速纺丝：纺丝速度为15003000m/min。其卷绕丝具中等取向度，为中中取取向向丝丝，通称MOYMOY（medium orented yarn）。高速纺丝：纺丝速度为30006000m/min。纺丝速度为4000m/min以下的卷绕丝具有较高的取向度，为预预取取向向丝丝，称称POYPOY（pre-oriented yarn）。若在纺丝过程中引入拉伸作用，可获得具有高取向度和中等结晶度的卷绕丝，为全全拉伸丝拉伸丝FDYFDY（full draw yarn）。超高速纺丝：纺丝速度为60008000m/min。卷绕丝具有高取向和中等结晶结构，为全全取取向向丝丝，通通称称FOYFOY（fully oriented yarn）。聚合物熔体高聚物切片熔体制备熔体过滤及分配纺丝后加工纤维螺杆熔融熔体纺丝过程纺丝箱体分配 组件过滤喷丝板成型1.1.纺丝熔体的制备纺丝熔体的制备u纺纺丝丝熔熔体体可可由由缩缩聚聚釜釜或或用用连连续续缩缩聚聚制制得得的的，也也可可以以切切片片再再熔融制备熔融制备u用用于于熔熔纺纺合合成成纤纤维维生生产产的的主主要要是是单单螺螺杆杆挤挤出出机机，其其结结构构见见图图 。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-传动及变传动及变速机构速机构 单螺杆挤出机结构简图单螺杆挤出机结构简图采用螺杆挤出机熔融高聚物具有以下显著优点：采用螺杆挤出机熔融高聚物具有以下显著优点：由由于于螺螺杆杆不不断断旋旋转转，推推料料前前进进，传传热热面面不不断断更更新新，提提高高了了传热系数，使切片熔融过程强化，从而提高了劳动生产率。传热系数，使切片熔融过程强化，从而提高了劳动生产率。螺杆挤出机能将各种粘度较高的熔体强制输送。螺杆挤出机能将各种粘度较高的熔体强制输送。螺螺杆杆旋旋转转输输送送熔熔体体，熔熔体体被被塑塑化化搅搅拌拌均均匀匀，在在机机内内停停留留时时间间较较短短，一一般般为为5 510min10min，大大大大减减小小了了热热分分解解的的可可能能性性。物物料料在在螺螺杆杆挤挤出出机机中中的的状状态态是是连连续续变变化化的的，不不能能机机械械的的认认为为某某种种变变化化会会截然局限于在某段发生截然局限于在某段发生。2.2.纺丝机的基本结构纺丝机的基本结构基本结构：基本结构：高聚物熔融装置：螺杆挤出机。高聚物熔融装置：螺杆挤出机。熔熔体体输输送送、分分配配、纺纺丝丝及及保保温温装装置置：包包括括弯弯管管、熔熔体体分分配配管管、计计量量泵泵、纺丝头组件及纺丝箱体部件。纺丝头组件及纺丝箱体部件。丝条冷却装置：包括纺丝窗及冷却套筒。丝条冷却装置：包括纺丝窗及冷却套筒。丝条收集装置：卷绕机或受丝机构。丝条收集装置：卷绕机或受丝机构。上油装置：包括上油部件及油浴分配上油装置：包括上油部件及油浴分配 循环机构。循环机构。纺丝箱体VD405高压纺丝头组件高压纺丝头组件1 1喷丝板座喷丝板座22铝垫圈铝垫圈33喷丝板喷丝板44耐压板耐压板55滤网托板滤网托板 6 6组合多层海砂组合多层海砂(20(20、4040、60 60 目目/2.54cm)/2.54cm)77分配板分配板88密封圈密封圈 9 9压盖压盖1010铝垫圈铝垫圈1111熔体进口接头熔体进口接头1212压力传感器接口压力传感器接口 13 13定位块定位块1414包边滤网包边滤网(400(400、60006000、10000 10000 孔孔/cm2)/cm2)v纺丝头组件的基本结构包括两部分：纺丝头组件的基本结构包括两部分：喷丝板、熔体分配板和熔体过滤材料等零件；喷丝板、熔体分配板和熔体过滤材料等零件；容纳和固定上述零件的组装套。容纳和固定上述零件的组装套。v纺丝头组件的作用：纺丝头组件的作用：熔体过滤；熔体过滤；使熔体能充分混合；使熔体能充分混合；把把熔熔体体均均匀匀地地分分配配到到喷喷丝丝板板的的每每一一小小孔孔，形形成成熔体细流。熔体细流。3.3.纺丝过程中的主要工艺参数纺丝过程中的主要工艺参数u按工艺过程生产中控制的主要纺丝参数按工艺过程生产中控制的主要纺丝参数:熔融条件熔融条件喷丝条件喷丝条件固化条件固化条件卷绕条件卷绕条件熔融条件熔融条件螺杆区：螺杆区：预预热热段段：物物料料有有一一较较大大的的升升温温梯梯度度,但但基基本本低低于于熔熔点点，即即基基本本保保持持固固体体状状态态。在在预预热热段段内内切切片片不不应应过过早早熔熔化化，但但到到压压缩缩段段时时应应达达到到熔熔融融温温度度，因因此预热段就必须保持一个合适的温度。此预热段就必须保持一个合适的温度。压压缩缩段段：切切片片在在该该区区内内要要吸吸收收熔熔融融热热并并提提高高熔熔体体温温度度，该该区区温温度度可可高高一一些，根据生产实践经验，可按下式确定：些，根据生产实践经验，可按下式确定：t=t t=tm m+(27+(2733)33)计计量量段段：使使切切片片进进一一步步熔熔化化，保保持持一一定定的的熔熔体体温温度度和和粘粘度度，并并确确保保在在稳稳定定的的压压力力下下输输送送熔熔体体。对对熔熔点点在在255255以以上上的的PETPET切切片片，该该区区温温度度为为285285左右。左右。2 2）熔体输送过程中温度的选择与控制）熔体输送过程中温度的选择与控制法兰区法兰区：螺杆通过法兰与弯管相连，其温度可与计量段相等或略低一些。：螺杆通过法兰与弯管相连，其温度可与计量段相等或略低一些。弯管弯管：较长，对：较长，对PETPET降解影响较大，温度可接近或略低于纺丝熔体温度。降解影响较大，温度可接近或略低于纺丝熔体温度。箱体箱体：通常箱体温度为：通常箱体温度为285285288288，并依纺丝成型情况而定。，并依纺丝成型情况而定。喷丝条件喷丝条件 泵供量：泵供量：泵供量的精确度和稳定性直接影响成丝的线密度及其均匀性。泵供量的精确度和稳定性直接影响成丝的线密度及其均匀性。熔熔体体计计量量泵泵的的泵泵供供量量除除与与泵泵的的转转数数有有关关外外，还还与与熔熔体体粘粘度度、泵的进出口熔体压力有关。泵的进出口熔体压力有关。当当螺螺杆杆与与纺纺丝丝泵泵间间的的熔熔体体压压力力达达2MPa2MPa以以上上，泵泵供供量量与与转转速速成成直直线线关关系系，而而在在一一定定的的转转速速下下，泵泵供供量量为为一一恒恒定定值值，不不随随熔体压力而改变。熔体压力而改变。丝条冷却固化条件丝条冷却固化条件丝丝条条冷冷却却固固化化条条件件对对纤纤维维结结构构与与性性能能有有决决定定性性的的影影响响，为为控控制制PETPET熔熔体体细细流流的的冷冷却却速速度度及及其其均匀性，生产中普遍采用冷却吹风。均匀性，生产中普遍采用冷却吹风。冷冷却却吹吹风风可可以以加加速速熔熔体体细细流流冷冷却却速速度度，有有利利于于提提高高纺纺丝丝速速度度；而而且且加加强强了了丝丝条条周周围围的的空空气气的的对对流流，使使内内外外层层丝丝条条冷冷却却均均匀匀，为为采采用用多多孔孔喷喷丝丝板板创创造造了了条条件件；冷冷却却吹吹风风时时初初生生纤纤维维质质量量提提高高，拉拉伸伸性性能能好好，又又有有利利于于提提高高设设备备的的生生产能力。产能力。冷冷却却吹吹风风工工艺艺条条件件主主要要包包括括风风温温、风风湿湿、风速（风量）等。风速（风量）等。卷绕工艺条件纺丝速度纺丝速度卷卷绕绕线线速速度度通通称称为为纺纺丝丝速速度度，致致使使卷卷绕绕丝丝分分子子取取向向度度高高，后后拉拉伸伸倍数降低。倍数降低。上油、给湿上油、给湿上油给湿的目的是为了增加丝束的集束性、上油给湿的目的是为了增加丝束的集束性、抗静电和平滑性，以满足纺丝、拉伸和后加工的要求。高速抗静电和平滑性，以满足纺丝、拉伸和后加工的要求。高速纺丝对上油的均匀性要求高于常规纺丝。上油方式一般可采纺丝对上油的均匀性要求高于常规纺丝。上油方式一般可采用由齿轮泵剂量的喷嘴上油，或油盘上油，以及喷嘴和油盘用由齿轮泵剂量的喷嘴上油，或油盘上油，以及喷嘴和油盘兼用等三种形式。兼用等三种形式。卷绕车间的温湿度卷绕车间的温湿度为为确确保保初初生生纤纤维维吸吸湿湿均均匀匀和和卷卷绕绕成成型型良良好好，卷卷绕绕车车间间的的温温湿湿度度控控制制在在一一定定范范围围内内。一一般般生生产产厂厂卷卷绕绕车车间间温温度度冬冬天天控控制制在在20左左右右，夏夏天天控控制制在在2527；相对湿度控制在；相对湿度控制在60%75%范围内。范围内。4.聚酯短纤维的纺丝工艺聚酯短纤维的纺丝工艺uPET短短纤纤维维的的纺纺丝丝，按按其其使使用用的的原原料料状状态态不不同同，可可 分为切片纺丝和直接纺丝两类。分为切片纺丝和直接纺丝两类。u切片纺丝工艺流程切片纺丝工艺流程：PET切片切片干燥干燥熔融熔融u纺丝纺丝后处理后处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：PET熔体一纺丝一后处理熔体一纺丝一后处理u一成品纤维一成品纤维。工艺特点工艺特点直接纺丝直接纺丝大大型型PET短短纤纤维维厂厂几几乎乎全全部部采采用用连连续续聚聚合合、直直接接纺纺丝丝工工艺艺，大大大大提高了过程的连续化和自动化程度。提高了过程的连续化和自动化程度。纺丝设备大型化纺丝设备大型化现现代代PET短短纤纤维维生生产产线线的的生生产产能能力力大大多多为为日日产产2050t，最最大大规规模模为为日日产产100t，甚甚至至可可达达200t以以上上；纺纺丝丝采采用用大大型型喷喷丝丝板板，其其孔孔数数达达500050000孔；纺丝线集束线密度达孔；纺丝线集束线密度达30000dtex以上以上品种多样化品种多样化常规纺丝工艺常规纺丝工艺纺丝温度：螺杆各区温度：纺丝温度：螺杆各区温度：290290300300，纺丝箱体温度：，纺丝箱体温度：285285310310。温度过高：热降解，熔体粘度下降，产生气泡丝；温度过高：热降解，熔体粘度下降，产生气泡丝；温度过低，则熔体粘度增高，熔体输送困难，出现漏浆现象。温度过低，则熔体粘度增高，熔体输送困难，出现漏浆现象。纺纺丝丝温温度度过过高高或或过过低低均均会会 导导致致成成形形时时产产生生异异常常丝丝。生生产产要要求求纺纺丝丝温温度度波波动动范围越小越好，一般不超过土范围越小越好，一般不超过土 2 2。纺丝压力纺丝压力PETPET短短纤纤维维熔熔体体纺纺丝丝压压力力为为0.50.50.9MPa0.9MPa称称为为低低压压纺纺丝丝；15MPa15MPa以以上上为为高高压纺丝。压纺丝。丝条冷却固化条件丝条冷却固化条件PETPET短短纤纤维维生生产产中中，环环形形吹吹风风的的温温度度一一般般为为30 30 22、风风的的湿湿度度为为70708080 。纺丝速度纺丝速度PETPET短短纤纤维维纺纺丝丝速速度度为为1000m/min1000m/min时时，后后拉拉伸伸倍倍数数约约4 4倍倍；当当纺纺丝丝速速度度增增大到大到1700m/min1700m/min时，后拉伸倍数只有时，后拉伸倍数只有3.53.5倍。倍。五、聚酯长丝的纺丝工艺五、聚酯长丝的纺丝工艺变形丝 未拉伸丝（常规纺丝）UDF 半预取向丝（中速纺丝）MOY聚酯长丝拉伸丝预取向丝（高速纺丝）POY高取向丝（超高速纺丝）HOY低速拉伸丝 DY全拉伸 丝（纺丝拉伸一步法）FDY常规变形丝 TY 拉伸变形丝 DTY 空气变形丝 ATY初生丝聚酯长丝纺丝工艺特点聚酯长丝纺丝工艺特点对原材料的质量要求高：对原材料的质量要求高：含含水水率率不不大大于于8010-6 (纺纺短短纤纤维维时时切切片片含含水水率率为为20010-6)。干干切片中粉末和粘结粒子少；干燥过程中的粘度降小；干燥均匀性好。切片中粉末和粘结粒子少；干燥过程中的粘度降小；干燥均匀性好。工艺控制要求严格工艺控制要求严格长长丝丝生生产产中中，为为了了