聚酯纤维的种类很多,但大规模工业化生产的聚酯纤维主要是对苯二甲酸和乙二醇缩聚制成的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)经纺丝而成的PET纤维,中国称这种纤维为涤纶。聚酯纤维中90%以上是PET纤维,故通常所说的聚酯纤维大多是指PET纤维。它也是现有合成纤维的第一大品种。
分子结构中含有酯基(—COO—)的聚合物经直接纺丝或再熔融纺丝制得的合成纤维。
聚酯纤维的种类很多,但大规模工业化生产的聚酯纤维主要是对苯二甲酸和乙二醇缩聚制成的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)经纺丝而成的PET纤维,中国称这种纤维为涤纶。聚酯纤维中90%以上是PET纤维,故通常所说的聚酯纤维大多是指PET纤维。它也是现有合成纤维的第一大品种。
1928年,美国杜邦公司的W.H.卡罗瑟斯对脂肪族二元酸和乙二醇的缩聚进行了研究,并最早用聚酯制成了纤维。1941年,英国卡利科印染工作者协会(CPA)选用对苯二甲酸和乙二醇进行缩聚,制成了聚对苯二甲酸乙二酯,并在实验室制成了有实用价值的聚酯纤维。1946年,美国杜邦公司购买了CPA的专利,实现聚酯纤维的工业化生产。1953年,美国杜邦公司在北卡罗来纳州建成世界上第一个聚酯纤维生产厂。1972年,聚酯纤维超过聚酰胺纤维,成为合成纤维的第一大品种。
PET纤维的熔融温度为255~265℃;密度随结晶和取向度不同而略有差异,一般为1.38~1.40克/厘米3,若制备中空纤维,根据其包含的空气量,可使PET纤维的密度降低至0.6~1.2克/厘米3;回潮率在温度20℃和相对湿度65%条件下为0.4%~0.5%;在干燥状态下具有良好的电绝缘性、耐摩擦性和尺寸稳定性;在室温下对稀酸碱是稳定的,室温下在一些酚类(苯酚、邻氯苯酚等)以及一些混合溶剂(苯酚-四氯乙烷、苯酚-氯仿等)中仅能溶胀,但在高温下则能溶解。
生产聚酯纤维的工艺流程由纺丝(又称前纺)和后加工两段组成(图1)。
聚酯纤维纺丝均采用熔体纺丝法,根据所用原料状态不同可分为切片纺丝和熔体直接纺丝两类。①切片纺丝,烘干的聚酯切片经挤出机熔融塑化,借助纺丝机上的计量泵,把熔体从喷丝板的丝孔中喷出成丝。聚酯长丝对切片的要求更高,对纺丝工艺参数更加严格。切片纺丝灵活性较大、变换品种方便,所以中小型化纤厂多采用切片纺丝。②熔体直接纺丝,所使用的原料是聚酯熔体,因此不必进行干燥和熔融,其纺丝和后加工过程与切片纺丝完全一样。直接纺丝流程短,设备投资少,原料和热能消耗低,有利于降低生产成本。因此品种单一、生产规模大又有连续缩聚设备的大型石油化纤联合企业都采用直接纺丝工艺。
在纺丝最后形成的初生纤维虽然已经凝固成型,但其取向度和结晶度较低,甚至是无定型的,不具有纺织加工性能,使用价值低。后加工把纺丝工序中的卷绕丝通过拉伸、卷曲、热处理和切断等工序,使纤维结构和表面形态发生改变,从而具有良好的物理性能,以满足纺织加工的需要。根据纤维品种的不同,后加工主要分为短纤维后加工和长丝后加工。①短纤维后加工,主要包括集束导丝、拉伸、定型、卷曲、上油、切断和烘干包装等工序。②长丝后加工,比短纤维简单。聚酯长丝品种较多,作为服用和装饰用织物的长丝主要有拉伸丝(DT或FDY)。变形丝的加工方法较多,但采用较多的是假捻法生产低弹丝(DTY)及空气喷射法生产空气变形丝(ATY)。其流程组合见图2。