聚酯纤维的改性_图文

DLZT-1000型
等离子体改性设备



DLZT-1000型等离子体改性设备为卧式圆筒型材料表面改性处理设备。 是利用电容式耦合辉光放电技术使气体电离产生冷等离子体。冷等离子体 不同于一般中性气体,它的基本特点是系统主要由带电粒子支配（冷等离 子体中含有大量的电子、离子、激发态原子和分子及自由基等活性粒子） ，在外部电场、磁场的影响下,存在多种基元过程和等离子体与固体表面 的相互作用,可以在材料（金属、半导体、高分子材料）表面引起刻蚀、 氧化、还原、裂解、交联和聚合等物理、化学反应,对材料表面进行改性 。这些改性在不损伤基体的前提下，赋予材料表面新的性能,• 如亲水性（ 或疏水性）、可染性、粘接性、耐磨性、抗静电性及生物相容性等等。这 种技术尤其适用于天然高分子材料（棉、毛、丝、麻）和合成高分子材料 （化纤、塑料、合成橡胶等），因而在材料、化工、电子、印刷、纺织、 制造、医疗、生物技术等领域有广泛的应用。
适合作为速度较高的轿车子午线轮胎和轻载子午线 轮胎的骨架材料
– 中的超高强型、超低收缩型、耐磨型、活化型聚酯 工业丝
输送带、传动三角带、PVC涂贴层织物、安全气囊 （聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）） 、消防水带、胶 管等的骨架材料，被广泛应用於煤炭、冶金、矿山 、化工、港口等行业。
聚酯纤维的产业应用
表面改性
五、等离子体处理 等离子体技术在纤维表面处理方面的应用始于20世纪60
年代末。 与化学表面处理处理方法相比有如下优点:
（1）省能源,无公害,满足环保的需要; （2）处理时间短,效率高（10-500s）; （3）处理仅在纤维的表面，典型的作用深度为5~50nm，对 所处理的纤维的性能影响不大； （4）可处理形状较复杂的材料,材料表面处理的均匀性好; （5）反应环境温度低。因此,等离子体技术适合于材料表面 的改性。
的生物合成乳酸聚合物，采用熔融纺丝工艺，也成功地
纺制了聚乳酸纤维，商品名为Terramac。该公司开发了
单丝、复丝、短丝（常规型和皮芯复合型）及纺粘非织
造布等纤维品种。
由聚乳酸制成的服装，其使用寿命为2年左右。
聚乳酸纤维是最接近大规模实用阶段的可降解纤维 。但国内的研究开展较少，亟待引起重视。
由玉米乳清、甜菜下脚、土豆废渣、奶酪下脚等经发酵 、蒸馏获得。在常见的可生物降解聚合物中，聚乳酸的 性能最为优越（见表1-6-1）：耐热性能良好、结晶度 高、强度高、透明，且可热塑成形。人们对它进行了大 量的研究，并取得了许多进展。
图1-6-1 聚乳酸和聚羟基乙酸的结构
表1-6-1 各种可生物降解聚合物的性能比较
虽是可以完全分解的聚合物，但在一般的大气环境和储 存仓库中并不会进行分解，仅在下列皆具备的环境下才 会快速进行分解反应：
a.充足的水气（相对湿度90%以上）
b.充足的氧气（非密闭环境中）
c.适当的温度（58~70℃）
适合的加工方式有：真空成型、射出成型、吹瓶、押出 、发泡、透明膜、保鲜膜等 。
重点内容：聚酯纤维的各种改性方法和目的。
课程介绍
第一章 聚酯纤维生产工艺
• 第五节 产业用聚酯纤维的产品种类和 应用领域
重点内容：了解聚酯纤维的产业应用领域和前景 。
• 第四节 聚乳酸纤维
重点内容：了解聚乳酸纤维的特点与生产方法。
1.4.2 聚酯纤维的改性
改性的原因 – 染色性、吸湿性差 – 易起球、静电大、易沾污等 – 不同应用领域的要求差异
聚酯纤维的应用领域
2006年世界化学纤维总产量约为3703万吨，聚酯纤维约占 65%， 2010年将超过70%，全球聚酯纤维需求量平均年增 长率约7.0%，广泛应用於居室、运动和旅游方面，同时在交
通、建筑、石化、航空航天等工业领域发挥重要的作用。
聚酯纤维的产业应用
– 高模量低收缩（HMLS）聚酯工业丝
如在经过氨解的聚酯纤维上涂敷一层丝素分子膜，可 以使丝素分子膜牢固地附着在聚酯纤维的表面，使其具有 更好地仿真丝效果。
表面改性
氨解的三个阶段 第一阶段反应发生在无定型区，对纤维的重量或结
晶度影响不大，但聚合物的分子量下降很快。 第二阶段，纤维失重较快，但由于聚酯分子链的链
断裂而产生大量可萃取的低分子量物质，结晶度也增加 。
一、 聚酯纤维的碱减量处理 原理：聚酯纤维在强碱和高温作用下,大分子中的酯
基发生水解反应断裂，分解为热水可溶的低聚物或单体。 经水洗过程,热水可溶性物从纤维中洗出。
表面改性
表面改性
减量效果与碱浓度的关系
表面改性
碱减量后纤维性能的改进 碱减量后，聚酯纤维织物的去污性能得到改善，
例如以10％NaOH碱减量后的聚酯织物进行悬浮性污 物去污试验，其效果相当于一般去污后整理，但耐洗 性却比后者好得多。
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课程介绍
第一章 聚酯纤维生产工艺
• 第一节 概论
重点内容：聚酯纤维的发展简史与产品分类。
• 第二节 聚酯原料生产工艺及技术
重点内容：聚酯原料的生产技术与工艺。
课程介绍
第一章 聚酯纤维生产工艺
• 第三节 聚酯纤维的生产技术及工艺
重点内容：聚酯纤维的的生产技术与工艺。
• 第四节 聚酯纤维的结构性能及改性
解反应中，聚酯与胺发生亲核取代反应，胺作用于缺电子 的羰基碳上，使聚酯的分子链断裂形成酰胺，分子量减少 并溶出。
经过氨解处理，不仅使纤维产生具有较大亲水性的酰 胺基和氨基，而且在纤维的表面产生裂纹和坑洼。因此， 氨解处理可以极大地改善聚酯纤维的手感、亲水性、易去 污性、可染性，同时还可以提高纤维的抗静电性、抗起球 性、悬垂效果等。
第三阶段，反应速率逐渐降低，这是因为无定型区 的反应基本结束，反应逐步转向结构紧密的结晶区的缘 故。
表面改性
三、强氧化剂处理法 强氧化剂氧化法是由于纤维在强氧化剂的作用下，表
面被强氧化剂烧蚀，使聚合物表面发生裂解、交联和氧 化，使纤维和染料及其它材料之间的物理键合力和化学 键合力增强，提高了纤维的表面活化能力和润湿性，从 而改善了纤维的润湿性能。强氧化剂氧化法有酸洗、臭 氧氧化和双氧水浸润等
– 阻燃工业丝
各种公共建筑、商业网点和各种交通工具的内装饰 ，以及码头、仓库等的顶蓬等
– 高收缩涤纶短纤维
是人造革基布的主要材料，根据不同的人造革制造 过程，高收缩纤维的热水收缩率可以达到80%，适 用於制造高密度非织造布产品。
聚酯纤维的产业应用 – 涤纶超短纤维
1）化学分析用滤纸、高效真空吸尘器集成袋用纸、 饮料一次性用滤纸、食品加工用滤纸、汽车工业用滤 纸
纺织品常压等离子体连续处理装置
等离子体处理前后涤纶织物的SEM照片
1.4.3 聚酯纤维的应用
一、聚酯短纤维的应用 聚酯短纤维在棉纺行业的应用：大约80%被棉纺行
业使用； 聚酯短纤维在毛纺行业的应用：少量聚酯短纤维用
于毛纺行业，通过以下的仿毛技术： （1）通过化学改性和特殊的纺丝方法提高聚酯的热
2）在沥青混凝土中加入超短聚酯纤维，利用纤维的 吸附作用和微观加筋作用，可以增加沥青之间的粘滞 力，延缓了沥青从矿料表面剥离的速度，因此增加了 路面抵抗水侵蚀的能力。
3）短纤维橡胶基复合材料（简称SFRC），来满足传 动带、密封制品、胶管等行业产品的需求。
第六节 聚乳酸纤维 1.6 聚乳酸纤维性能 聚乳酸（PLA）是一种聚羟基酸，它的原料乳酸可
– 产业用纺织品是近十年来纺织行业新兴的最具有发 展潜力和高附加值的技术性纺织品，目前已成为中 国纺织工业新的经济增长点。
我国产业用纺织品发展现状
2007年，中国产业用纺织品进口金额为275.56亿美元 ，同年中国产业用纺织品出口创汇506.4亿美元，约占 加工总产量的30%。但与发达国家相比，中国产业用纺 织品行业还处於初级阶段，发达国家的产业用纺织品在 其纤维加工总量中的比重一般占到30%左右，而2007 年中国产业用纺织品的产量为544.32万吨，仅占全行业 纤维加工总量的15.4%。
聚乳酸纤维制品可在98~110℃下用分散染料进行染色 ，且具有较好的色牢度，是较好的服用材料。此外，聚
乳酸纤维的应用已拓展到非服用领域，如用作日常用品
、土木/建筑工程、农业、林业、园艺、包装、医用和卫 生材料等。
图1-6-3 聚乳酸的合成路线

目前，由熔融纺丝法生产的聚乳酸纤维已进入了半
商品化生产阶段。
织物经碱减量后，纤维间抱合力减小，孔隙增大 ，透气量增加，这对穿着舒适性有一定改善。
由于强度略有下降，有利于改进织物抗起球性能 。纯涤纶、涤棉或涤毛混纺织物经碱减量后抗起球性 能有所改善，目前国内外部分仿毛织物产品也采用碱 减量处理。
表面改性
二、聚酯纤维的氨解处理 氨解--是聚酯纤维又一种表面处理的化学方法。 在氨
表面改性
四、光化学表面处理 在光化学处理过程中,聚合物链在γ射线、紫外线
、电子束等高能射线的照射下,发生链断裂而产生很 多自由基,在辐照的同时引入比较亲水的单体在纤维wk.baidu.com表面聚合,使纤维表面活化,从而达到改善纤维表面润 湿性和染色性。
最常用的单体为丙烯酸 处理后纤维的强度下降较多，但可改善聚酯纤维 的润湿性和粘着性等表面性能
改性方法 – 化学方法 共聚、纤维表面改性处理 – 物理方法 共混 改进纺丝加工技术，变更纤维加工条件 改变纤维形态以及通过后纺与其他纤维混纺、交织等
表面改性
表面改性是在纤维形成以后进行的 表面改性方法具有针对性强、效果显著等优点 表面改性方法包括：化学改性、光化学改性、等离 子体处理等
Lactron是日本钟纺公司生产的PLLA长丝的商品名 。 Lactron有多种规格的产品，如复丝、单丝、短丝、 纱线、纺粘非织造布等。 Lactron的物理性能与常规PA 和PET纤维接近（见表1-6-2）。
表1-6-2 Lactron 的物理性能

日本尤尼吉卡公司使用美国Cargill Dow公司生产
收缩性(由于羊毛具有很高的弹性回复率)，使其沸水收缩 率提高到25%以上；
（2）采用混纤法将不同截面或不同热收缩率的聚酯 纤维进行混纤，使纱线、织物产生毛感；
（3）复合纺丝法，将其它的聚合物与聚酯一起进行 复合纺丝，生产纺毛纤维。
聚酯短纤维在其它行业的应用 (1) 细旦有光缝纫线专用短纤维 (2) 聚酯超短纤维（<12mm）的应用 一是用于造纸业； 二是用作复合材料的加强填充料； 三是用于植绒类产品。 (3) 聚酯短纤维作复合材料的填充料 (4) 非织造布领域的应用 (5) 聚酯纤维纸
二、聚酯长丝的应用
1、纺织方面 2、装饰方面 3、产业方面
思考题（不交作业）
1. 简述聚酯纤维的主要改性方法和手段。 2. 聚酯长丝有哪些产品种类和产业应用领域？
第五节 产业用聚酯纤维的产品种类和应用领域
产业用纺织品发展战略
– 国务院於2009年2月4日发布的纺织工业调整振兴 规划明确提出，未来三年，中国产业用纺织品纤维 消费量将每年增长80~100万吨，在全行业纤维加 工总量中的比重将增加到19%左右。
图1-6-2 Lactron 在堆肥中的生物降解情况
1.6.2 聚乳酸纤维的制备及其应用

采用适合的聚合条件（主要是温度的控制和水分的
脱除），由乳酸直接聚合或将乳酸环状二聚体丙交酯开 环聚合，均可得到高分子量聚乳酸（图1-6-3）。
采用常规熔融纺丝工艺（高速纺一步法和纺丝－拉 伸二步法），可将聚乳酸纺制成纤维。