简述PBT长丝工艺技术方面等分析情况

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1、简述简述 PBT 长丝工艺技术方面等分析情况长丝工艺技术方面等分析情况【作者：赵春保】一、前言一、前言 何谓“PBT”，PBT 即对苯二甲酸丁二醇酯，是由对苯二甲酸（PTA）或对苯二甲酸二甲酯（DMT）与 1，4丁二醇（BD）的缩聚物，是分子主链上带有链节的热塑性树脂，PBT 产品一直是作为聚酯系的工 程塑料和纤维使用。原料为 PTA（或 DMT）和 BT（1，4-丁二醇） ，最大特长在于从熔融状态到固化成形 的结晶化速度的快慢。因此，主要是作为注塑成型和挤压成型来使用。由于 PBT 树脂具有优异的机械、电 气、耐化学腐蚀、易成型及低吸湿性能等，是一种综合性能优良的新型工程塑料。为此，国外对

2、PBT 树脂 进行了改性研究开发并已取得了良好的效果。由于 PBT 产品独特的性能，PBT 工程塑料和各种 PBT 合金 已广泛应用于电子电气、家用电器、汽车、机械、仪表、轻纺及民用等各个领域。特别是 PBT 纤维也在针 织、毛纺、织带和丝织等领域显示出其自己“独占鳌头”的优越性。 二、对二、对 PBT 长丝原料基本要求以及工艺方面情况长丝原料基本要求以及工艺方面情况 1.切片干燥与温度等要求 我国 PBT 纤维的生产所用的主要原料 1,4-丁二醇不配套，这是目前我国 PBT 工业生产中存在的一个 大问题，它严重制约着我国 PBT 工业的发展。特别近年来因原油价格高企，国际市场上 1,4-丁二

3、醇原料价 格飞涨，大大提高了 PBT 纤维生产的成本，这种现状亟待改变。 现在，国外各主要 PBT 生产厂家均有自己生产配套用的 1,4-丁二醇。像近年来开发出 PBT 树脂生产 新工艺的吉玛公司还特地与 Davy Mokee 公司共同开发出 1,4-丁二醇生产的新工艺，以期降低成本，保证 原料的供应。因此，随着 1,4-丁二醇需求量的增大，有利于实现该原料的国产化，提高质量，降低成本， 以保证 PBT 纤维生产原料的配套供应。由于 PBT 和 PET 都含有酯类基团，容易水解，为保证纺丝正常， 干燥后的原料切片的含水率必须小于 810-5， 最好小于 510-5，尽管 PBT 玻璃化温度较低

4、，但由于 PBT 切片结晶度高，生产过程中采用 PET 相似的干燥工艺，均没出现切片粘结现象，切片降解也很小。再者， PBT 的主链结构不同于 PET，有较长的亚甲基，因此玻璃化温度低，而且结晶温度低、速度快。因此纺丝 温度的设计必须考虑 PBT 切片的熔融性、流变性、热稳定性及后加工的要求。另外 ，不同厂家的切片虽 然熔点接近，但各自的熔融热差异较大，这种差异主要是切片制造时缩聚工艺造成的。有些切片的特性粘 度相同在同一温度下，其表观粘度有较大的差异。 2.PBT 长丝 POY 品种纺丝工艺 采用 DMT 法或 TPA 法所获得的 PBT 切片或熔体，便可用来纺丝，如果以切片为原料，必须将切

5、片 进行充分地干燥，这是因为微量的水分会使得 PBT 分子链中的酯类基团水解，在纺丝过程中会降低 PBT 的分子量，不仅影响纤维的质量，而且使可纺性变坏。为保证纺丝正常，必须尽量降低干燥后切片的含水 率。PBT 由于其分子结构柔性链的增加而使玻璃化温度降低，结晶温度也低，结晶速度较快，在纺程中已 经部分结晶，因此，必须选择合适的纺丝温度和速度。为了得到流动性好、粘度均匀的熔体，除了根据 PBT 切片的特性数据来设计纺丝温度外，还要考虑纺制纤维的纤度，即泵供量的大小和受热时间的长短。 一般来说，在一定纺速下，粗旦丝的熔融量大于细旦丝，聚合体在螺杆中停留时间短，故温度相应增高， 这样流变性能均匀性

6、提高，可纺性良好。纺丝温度以控制在 240280左右时为好。由于 PBT 结晶度 随纺丝速度的提高有明显增加，因此，在确定其纺丝速度时，应考虑卷绕速度对剩余牵伸倍数和结晶度的 影响。在相似条件下 PBT 的 POY 其断裂伸长(80-90%)明显低于 PET 的 POY 断裂伸长(约为 120%)，而其 强度较高，为了便于后道加工的顺利进行，PBT 的 POY 的剩余伸长要大。这就需要适当降低卷绕速度， 同时相应调整其它卷绕工艺参数，从而避免卷绕过程中丝条过多地透支后加工过程中的剩余伸长。PBT- POY 的结晶度要远大于常规 PET-POY，纤维的内部结构较紧密，回复应力较大，在卷绕成形时易

7、造成筒 子塌边或凸肚。在实际生产中，适当提高卷绕超喂值和调整卷绕头接触压力，便可保证丝条正常的成形。 3. PBT 长丝生产中 DTY 纤维后加工工艺技术 在获得性能优良 POY 之后，选择适当的牵伸假捻工艺是得到良好的 DTY 弹性丝的关键。选择适当的平衡时间，有利于消除纤维的内应力，最终提高可拉伸性，改善纤维的后加工性能。但 PBT 纤维由于其结 构不稳定，存在着 晶态向 晶态的转变，因此不适宜于长期存放，专家建议一般存放周期最好不超过 10 天，否则 DTY 加工性能将有明显下降。 PBT 的玻璃化温度为 37左右，远低于 PET 纤维，但由于 PBT 为高结晶聚合物，其拉伸过程主要是晶

8、态聚合物的拉伸过程，为促进晶核熔融和微细结晶的稳定化， PBT 的拉伸变形温度不宜过低，企业中一般选择在 160以上。但温度也不宜过高，否则变形时容易出现 毛丝、僵丝以及使强力下降。由于 PBT 的结晶温度较低，结晶速度也较快，所以在相同纺速下 PBT-POY 的结晶度远远大于 PET-POY，剩余牵伸倍数较低。PBT 的拉伸倍数与涤纶一样应选择在自然拉伸倍数与 最大拉伸倍数之间，专家建议 PBT 的拉伸倍数应小于 1.65 倍。由于 PBT 的结晶度较大，在变形加工过程 中扭力较大，易造成磨擦盘上下张力也比较大，尤其是下张力过大时毛丝增多，加工粗旦数时更加明显， 应适当降低摩擦盘的张力，以减

9、少毛丝的出现并增加丝条的弹性。由于 PBT 具有较大的弹性及弹性回复力， 在卷绕成形过程中，卷绕张力不宜过大，否则易造成成形变形，因此，应选择适宜的超喂率，以确保成形 过程良好。PBT 为有光原料，其表面光滑，假捻装置的握持张力小，极易造成摩擦力的大辐波动，从而影 响假捻效果。为了获得良好的卷曲弹性又必须强化假捻效果，在生产中有专业人士发现，用聚氨酯纺丝辊 来加工 PBT 可以获得卷曲弹性良好的 DTY 纤维。 4.特别强调 PBT 长丝的卷绕速度 由于 PBT 主链结构有较多亚甲基存在，使分子间的作用力减弱造成玻璃化温度低， 极容易结晶。故 在纺丝成形时，随纺丝速度的变化，初生纤维的结晶、取

10、向都发生明显的变化，同时产生卷装成形时的收 缩和松驰性。实验表明，随着纺丝速度的增加，PBT 初生纤维的双折射、结晶度都有明显增加。同时在纺 丝速度小于 900m/min 时卷装成形 困难 ，随着纺丝速度增加卷装成形较好，在纺速 11001200m/min 时 成形 良好 。这可能是因为纺丝速度低于 900m/min，初生纤维无定形 区的大分子链 运动活跃 ，蠕变效 应显著 ，晶区取向也差 ，这时纤维分子链 内应力较小， 存放时以结晶排列为主导地位，它使分子沿轴 向伸长。纺速越低，这种效应越明显。但当纺速高于 2500m/min 时，同样出现卷装成形不良现象，原因是 随纺速的增加，无定形的取向及结晶区的取向均增加，纤维的内应力也增加，存放过程中应力松驰所产生 的收缩占主导地位，纺速越高，这种收缩越明显。由于 PBT 的卷绕速度低于 1100m/min 时，卷绕丝的收 缩率为负值，另外 VC406 的工艺速度最高可达 1300m/min，故生产中取 1100-1200m/min 为宜 ，卷取角 取 4-50。 三、结束语三、结束语 随着 PBT 纤维加工技术的提高和聚合物产量的增加，PBT 服用纤维应用在飞速发展，制造设备也在不 断开发，服用纤维厂家在不断建设，生产成本也在不断降低，这对于日益竞争激烈的 PET 纤维是一个更大 的威胁，PET 纤维让出部分市场看来是不可避免的。