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1、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）项目建议书一、PTT简介1.1 PTT的结构PTT（聚对苯二甲酸丙二醇酯）是由对苯二甲酸二甲酯或对苯二甲酸和1,3丙二醇聚合而得的聚酯。PTT是继20世纪50年代聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和70年代聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)之后新研发的一种极具发展前途的新型聚酯高分子材料，1998 年被美国评为六大石化新产品之一。与PET和PBT化学结构中偶数个亚甲基单元相比，PTT存在着3个亚甲基。正是由于PTT奇数个亚甲基单元的“奇碳效应”，使苯环不能与3个亚甲基处于同一平面，邻近2个羰基的斥力不能呈180平面排列，只能以空间120错开排列，由此使PTT大分子链形成螺
2、旋状排列，最终影响PTT的物理性能。图1 三种芳香族聚酯的结构在PTT晶体中大分子链的构象中，-O-CH-CH-CH-O-单元具有1种能量最低的反式-旁式-旁式-反式构象即呈现明显的的“z”字形构象，使得PTT大分子链具有如同线圈式弹簧一样变形的弹性。这种非伸直链型的螺旋状结构就象弹簧一样，在纵向外力作用下，“旁式”单元发生键旋转而转变为“反式”构象。由于这种构象转变仅仅包含C-C和C-O键旋转，分子链的伸长很容易发生，而且在这种旋转过程中分子的构型并未发生变化，所以构象转变完全是可逆的，外力除去后又恢复原状。这种结构赋予了PTT良好的内在回复性，而且纤维模量较低。1.2 PTT的性能与聚对苯
3、二甲酸乙二醇酯（PET）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）相比，PTT由于其独特的螺旋状结构而具有优异的性能，兼具尼龙的柔软性、腈纶的蓬松性和涤纶的抗污性，加上本身固有的弹性、适中的玻璃化温度和良好的加工性能，把各种纤维的优良性能集于一体。而且PTT易与尼龙或聚酯纤维共聚，与纤维素丝共混，与弹性纤维（如聚氨基甲酸乙酯、聚醚基纤维等）复合，具有不褪色、不变黄、不起条等优点，已成为当前国际上最热门的高分子新材料之一。表1 几种主要纤维性能对比表性能PETPTTPBTPA66PC拉伸强度/MPa72.567.656.582.865弯曲弹性模量/GPa3.112.762.342.832.35热变形温度/
4、(1.8MPa)65595490129缺口冲击强度/J.m-137485353640密度/g.cm-31.41.351.341.141.2成型收缩率/%3221.50.7熔点/265225228265-玻璃化转变温度/8045-752550-90150介电强度/MV.m-12221162415介电常数(1 MHz)333.13.63介质损耗角正切(1 MHz)0.020.0150.020.020.01体积电阻率/.cm-11*10151*10161*10161*10158.2*1016表2 PTT和其他工程塑料的玻纤增强品级的性能比较性能PETPTTPBTPA66PC28%GF30%GF30%
5、GF33%GF30%GF拉伸强度/MPa159159115172131弯曲弹性模量/GPa8.9710.357.697.59热变形温度/(1.8MPa)224216207252146缺口冲击强度/J.m-110110785107107密度/g.cm-31.561.551.531.391.431.2.1 成品性能 (1)较高的拉伸及回复性出于PTT的大分子构象和聚合物链的晶格构象的特点，纤维的断裂伸长率要大于除氨纶以外的所有纤维。PTT的伸长率适中，它的合宜的弹性性能，适宜于人们对弹性面料的要求。 PTT的弹性回复性优于PBT，更优于PET，比氨纶的弹性回复性能也要好些。PTT在2.5cN/dt
6、ex的应力作用下，可以完全回复的伸长率为20%。 穿着贴体、弹性的服装正适合当代人类崇尚个性解放的时代潮流，因而一直成为运动装、休闲装面料的首选而深受人们的钟爱。 (2)较低的模量 PTT的挠屈模量指标低于涤纶而与尼龙相仿，其杨氏模量的情况也相仿。PET、PTT和PA的杨氏模量分别为：10.3、9.7和9.65。与涤纶纤维和制品的突出的刚性相比，PTT纤维和织物的手感可以给人以接近于尼龙的比较柔软而舒适的感觉。加上织物的良好的悬垂性和适宜的弹性，为时装设计师提供了设计灵感和更加广阔的思维空间。由于改进手感、提高柔软性也一直是非织造布产品发展的重要课题，加工工艺上从针刺法、粘结法到水刺法的发展历
7、程也反映了这一点；原料选用上目前不少生产厂商也正努力引入PTT短纤，希望由此实现提高非织造布的柔软性的目标，发挥它的应用潜力。 (3)其它性能 PTT纤维及其面料具有较尼龙为胜的抗静电性和抗污染性。在蓬松性、回弹性和染色性等各项指标均可以与尼龙相媲美的前提下，PTT的这一特性使它有可能成为综合性能上超过尼龙的最新一代、更有前途的地毯纤维材料。 由于PTT纤维的适中的玻璃化温度、良好的抗化学性能和染色性能以及低吸水性等特性(与尼龙的2-8%相比，PTT的吸水性只有0.2-0.5%)，PTT织物及其服装具有易于维护的突出优点。包括服装的易于定型、不褪色且抗污；作为弹力织物而又易于洗涤与干燥；可以方
8、便地采用机洗和烘干；可以保持亮丽的色泽；保持优良的柔软手感，美观、动感的悬垂性和优良的性能持久性。PTT以其所具备的目前市场上提供的化学纤维的综合优良性能，为科技界和企业界所注目。但是，与诸如碳纤维、芳纶、氨纶等特种纤维那种以它的某项独特的物理、化学性能指标而在某一专用领域中独霸一方的情况不同，PTT是以综合适用性而为人们所重视，这也正是PTT的魅力。 1.2.2 加工性能 PTT的一个主要优点是可热空气纺丝成高度蓬松的BCF纱，典型的纺丝熔融温度为250-275。纤维的拉伸可用也可不用拉伸辅助装置，典型的聚酯拉伸辅助设备诸如热拉伸针或沸水辊均可用来帮助拉伸过程。拉伸可用一步法或阶段增进式多步
9、拉伸法。160-2OO之间的热空气卷曲变形工艺对得到高度蓬松的纱线就足够了，蓬松性可以通过改变纱线喂人辊温度、卷曲工艺热空气温度和压力以及卷曲工艺喷嘴来控制，通过调整以上工艺参数可使一根纱线的卷曲度超过45。用聚酯制造的地毯，通常是用聚酯长丝加工的，具有抗污染的特性，但涤纶PET长丝生产的地毯不耐压，会板结。而PBT纤维不易织成地毯，织成的地毯亦容易走型。很久以来，一直在致力于寻求一种具有天然内在的抗污性，同时也有优异的保持地毯原型，且耐踩踏重压的地毯原料，经过长期的研究，以PTT的BCF为原料生产的地毯可以满足以上要求，是目前比尼龙、PET和PBT更好的地毯原料。PTT纤维织作地毯其性能明显
10、优于纤维级地毯，PET地毯使用之后，会很快地纠结在一起，而PTT地毯与尼龙地毯相似，在频频的磨损和洗涤之后仍然具有较好的弹性。用于生产地毯的PTT BCF纱，其原料PTT的特性粘度范围可以从0.6-1.3(0.8-1.1)，收缩率为0-5，单丝旦数4-25，总旦数为700-5O00之间，强力为1.2-3.58g/d，断裂伸长范围可在10-90%，较好的断裂伸长范围为20-7O%，所制作的PTT BCF纱不仅可以用于生产地毯，也可以用来作为家具和墙面装饰材料的填充材料。 PTT可采用一般纺PET的设备熔融段，其熔点为230左右，可以在250-275之间挤出成纤，挤出速度为6O0-320Ommin
11、。通常，理想的纺丝温度为255，纺丝速度为4000m/min时操作性较好。挤出前，高聚物必须在150的干燥空气中干燥4小时，使水份低于5010-6，由于PTT比PET更易结晶，因此不必像PET那样在干燥前再进一步结晶， 切片通常就是半结晶体。在250-275之间的挤出温度时，PTT高聚物具有良好的热稳定性，完全可使用标准的熔体纺丝设备。PTT纤维的拉伸工艺与PET纤维大致上相同，即热板温度为120-200，热盘温度为80左右，拉伸速度为450-1600mmin，热拉伸的同时也起到一定的定型作用。 由于PTT具有适宜的玻璃化转变温度，拉伸与纺丝纤维的Tg均为80，因此PTT地毯可以用普通分散染料
12、，进行无载体沸染。相对而言，要想得到同样的染色效果，PET纤维的染色温度必须高于PTT纤维16左右，无论从经济性及环保性方面比较，PTT染色性能具有无可比拟的重要优点。 PTT除了上述的优良的弹性回复能力、蓬松性、低静电产生及易染色等优点外，还具有内在的抗污染、低吸水性、良好的色牢度(抗紫外、臭氧、氮氧化合物等)，以及可以在设在特殊化学物质存在的情况下在全色谱范围内进行连续印花、染色的诸多优异性能。因而，在地毯领域内完全可以和尼龙(PA)相媲美；又由于其弹性回复性和回弹率优于PET、PBT和PP纤维，而类拟于PA纤维，因而在服装领域尤其是在泳装领域中完全可取代PA纤维。1.2.3 染色性能 P
13、TT可以方便地采用纺前染色工艺，生产出色丝、色纤来；也可以利用它的良好的染色性能，通过散纤染色、绞纱染色或筒装染色、或者更大量地采用坯布染色与印花工艺进行加工。 PTT织物采用比较廉价的分散染料进行印染加工。用碱性染料可以染得浅色。采用不同的分散染料的染色条件也有不同，所以首先对染料要有选择。 PTT纤维可以采用常压染色，而大多数分散染料在较低温度下的稳定性比较好，所以其染色使用的pH值范围比较广（4-10）。通常在中性条件下染色，而不对pH值作专门的调节。 PTT有60-80和89-90两个影响吸附平衡的温度区间。用低能量水平染料，PTT在100即可染得比PET在130还深的色泽；对于中等和
14、高能量水平染料，PTT在100可染得与PET在130同样深的色泽。PTT染得最深色泽的温度是110-120，其色泽比在同样染料浓度、在最佳温度下染得的PET的色泽深大约50%；染同样深的色泽，PTT比PET消耗的染料要少，尤其是能量较高的染料消耗更要少些。 根据选用染料的不同，染中等色泽一般取98下30-45分钟；染深色一般取110-120下45-60分钟。加入适当的匀染剂等助剂可改善染色效果。 热定型温度不宜过高，否则织物手感粗糙，弹性降低甚至丧失。建议的定型条件为140-150下30秒。 柔软整理建议在140-170下进行。采用含硅柔软剂比无硅柔软剂更能改善织物的弹性。处理温度越高，伸长越
15、小，而回弹性则越能得到明显改善。 2 PTT的应用PTT的优良性能使其不仅应用于合成纤维领域，也向工程塑料等领域迅速发展，更适于用作地毯、纺织纤维、单丝、薄膜和工程塑料等。2.1 PTT短纤棉型：PTT具有手感柔软、拉伸回弹性好、易染、易打理、抗污等优点。用于针织内衣、无缝内衣是非常好的选择，可以与棉、粘胶、天丝、木代尔等各种天然纤维不同比例地混纺，既能体现纤维本身的特点，又改良了天然纤维的各种缺点，使织物达到前所未有的效果。用于机织布一样可以和各种纤维混纺，更能实现织物的免烫、抗皱、拉伸回弹以及抗紫外线、抗氯的功能。毛型：与羊毛混纺后，易染使羊毛不会碳化。PTT可加工成短纤或者毛条，可以直接混纺也可以染色后混纺。PTT具有羊毛的手感，使织物更加柔软，具有良好的尺寸稳定性
