涤纶长丝生产优秀PPT.ppt
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1、涤纶长丝生产你现在浏览的是第一页,共78页第一节第一节 涤纶纤维涤纶纤维知识知识1、涤纶的定义、涤纶的定义:我们通常所说的涤纶是指以对苯二甲酸(我们通常所说的涤纶是指以对苯二甲酸(PTAPTA)和乙)和乙二醇(二醇(EGEG)为基本原料制成聚对苯二甲酸乙二酯涤纶)为基本原料制成聚对苯二甲酸乙二酯涤纶树脂,经熔融纺丝和后加工制成的合成纤维。树脂,经熔融纺丝和后加工制成的合成纤维。涤纶是合成纤维中的一个重要品种,是我国聚酯纤维涤纶是合成纤维中的一个重要品种,是我国聚酯纤维的商品名称的商品名称 。因为分子结构中含有酯基。因为分子结构中含有酯基:C O (酯基)(酯基)O涤纶又称为聚酯纤维。涤纶又称为
2、聚酯纤维。你现在浏览的是第二页,共78页uPETPET发明于发明于19441944年,年,19491949年率先在英国实现年率先在英国实现 工业化生产。工业化生产。u六十年代,随着石油大量开采,化纤迅速发六十年代,随着石油大量开采,化纤迅速发 展,涤纶在展,涤纶在2020世纪世纪7070年代以前一直保持高速年代以前一直保持高速 发展。发展。19721972年涤纶产量首次超过锦纶成为化年涤纶产量首次超过锦纶成为化 纤第一大品种。纤第一大品种。u2020世纪世纪9090年代后,涤纶工业的发展重心开始年代后,涤纶工业的发展重心开始 转向亚洲。转向亚洲。2 2、PETPET发展简介发展简介你现在浏览的
3、是第三页,共78页w我国聚酯的生产起步较晚,我国聚酯的生产起步较晚,2020世纪世纪7070年代开始形年代开始形 成上海、天津、辽阳等生产基地。成上海、天津、辽阳等生产基地。w20022002年我国涤纶生产能力一举突破年我国涤纶生产能力一举突破10001000万万t/at/a大大关,占世界涤纶总生产能力的关,占世界涤纶总生产能力的1/41/4以上,居世界以上,居世界聚酯生产的首位。聚酯生产的首位。w20052005年我国涤纶长丝产量占世界长丝总产量的年我国涤纶长丝产量占世界长丝总产量的54%54%,占据世界涤纶长丝的一半多。(涤纶短纤占,占据世界涤纶长丝的一半多。(涤纶短纤占世界短纤总产量的世
4、界短纤总产量的47%47%)你现在浏览的是第四页,共78页涤纶长丝初生丝拉伸丝未取向丝(常规纺)半取向丝(中速纺)预取向丝(高速纺)高取向丝(超高速纺)UDYMOYPOYHOY拉伸丝(POY DT)全拉伸丝FDY变形丝常规变形丝拉伸变形丝空气变形丝TYDTYATY1 1.按按生生产方式分类产方式分类3.涤纶长丝分类,性能涤纶长丝分类,性能2.按用途分主要分为民用及工业用 你现在浏览的是第五页,共78页3 3.按聚合物中按聚合物中TiOTiO2 2含量不同来分含量不同来分涤纶长丝涤纶长丝超有光超有光(或大有光或大有光)TiO2含量为含量为0有光有光 TiO2含量含量 0.1%半消光半消光 TiO
5、2含量含量 0.3-0.5%全消光全消光 TiO2含量含量 2.5%你现在浏览的是第六页,共78页4 4、按、按dpfdpf划分划分分类分类单丝纤度单丝纤度 (d d)直径直径 (mm)用途用途普通丝普通丝1.561.5612251225普通服装、装饰、产普通服装、装饰、产业材料业材料纤细丝纤细丝0.61.40.61.4812812柔软布、高密柔软布、高密 度度编织物编织物超细丝超细丝0.10.60.10.60808人造皮革、揩布等人造皮革、揩布等超级超级 细细丝丝0.10.1以下以下3 3以下以下医用材料等医用材料等你现在浏览的是第七页,共78页5.性能性能和用途1 1)初始模量)初始模量
6、初始模量即弹性模量是指纤维受拉伸而当伸长为原长的初始模量即弹性模量是指纤维受拉伸而当伸长为原长的初始模量即弹性模量是指纤维受拉伸而当伸长为原长的初始模量即弹性模量是指纤维受拉伸而当伸长为原长的1%1%时所需的应力时所需的应力时所需的应力时所需的应力。民用长丝不低于。民用长丝不低于90CN/dtex,90CN/dtex,产业用丝可达产业用丝可达132.5 CN/dtex132.5 CN/dtex,而锦纶,而锦纶6666仅分别为仅分别为35 CN/dtex35 CN/dtex和和44 44 CN/dtexCN/dtex,而且在温度(干态或稳态)增高时,涤纶的模量更优于锦纶。所以,涤纶的初始,而且在
7、温度(干态或稳态)增高时,涤纶的模量更优于锦纶。所以,涤纶的初始模量在聚酯纤维的应用中被认为是一个重要的决定因素。模量在聚酯纤维的应用中被认为是一个重要的决定因素。2 2)强度强度 涤纶有较高的强度(大约在涤纶有较高的强度(大约在4.58 CN/dtex4.58 CN/dtex),这能满足大多数服装和产业用的要求。),这能满足大多数服装和产业用的要求。并且它在并且它在9595水中的保留强度达水中的保留强度达7373,而锦纶只有,而锦纶只有5151.3 3)弹性)弹性涤纶的弹性没有锦纶的好。例如,在涤纶的弹性没有锦纶的好。例如,在2 2张力下的弹性恢复率为张力下的弹性恢复率为9696,锦纶在同样
8、条件下,锦纶在同样条件下的弹性回复率为的弹性回复率为9898.但应该指出的是,由于涤纶有较高的初始模量,所以其尺寸稳定性特但应该指出的是,由于涤纶有较高的初始模量,所以其尺寸稳定性特别好。别好。4 4)折皱恢复性)折皱恢复性虽然涤纶的弹性恢复率不是太高,但涤纶织物对不希望产生的折皱的恢复率是很高的。虽然涤纶的弹性恢复率不是太高,但涤纶织物对不希望产生的折皱的恢复率是很高的。5 5)韧性)韧性相对于锦纶,涤纶的断裂伸长比较低,以至于涤纶的韧性对能量的吸收性能和耐磨相对于锦纶,涤纶的断裂伸长比较低,以至于涤纶的韧性对能量的吸收性能和耐磨损性都较低。损性都较低。你现在浏览的是第八页,共78页6 6)
9、水的吸着作用)水的吸着作用在这方面涤纶很差,无论在湿空气中的回潮还是水的膨胀方面都是如此;在这方面涤纶很差,无论在湿空气中的回潮还是水的膨胀方面都是如此;平衡含水率为平衡含水率为0.4%0.4%,比锦纶的吸着力差,和腈纶相似。,比锦纶的吸着力差,和腈纶相似。7 7)缩水性)缩水性涤纶织物输水,缩水极少或几乎不缩水,特别是经过正确的热定型后,可保持涤纶织物输水,缩水极少或几乎不缩水,特别是经过正确的热定型后,可保持1%1%之内的之内的缩水要求。缩水要求。8 8)密度)密度涤纶密度近于涤纶密度近于1.38g/m31.38g/m3,比锦纶(,比锦纶(1.14g/cm31.14g/cm3)和丙纶()和
10、丙纶(0.90g/cm30.90g/cm3)都高)都高9 9)电阻率)电阻率 高于锦纶的电阻率,一般在高于锦纶的电阻率,一般在1011101410111014欧姆欧姆/cm/cm,锦纶为,锦纶为10910141091014欧姆欧姆/cm/cm。1010)起球)起球 由于织物中的单丝松散和断头,造成了纤维球。因为纤维的强度高,纤维球被保留在织物上。由于织物中的单丝松散和断头,造成了纤维球。因为纤维的强度高,纤维球被保留在织物上。生产者近来已制成了低抗拉强度不易成球的涤纶,它同样保持了高耐磨损性。生产者近来已制成了低抗拉强度不易成球的涤纶,它同样保持了高耐磨损性。1111)玻璃化温度)玻璃化温度涤
11、纶干态时玻璃化温度为涤纶干态时玻璃化温度为8080。次特点有利于进行纱线的卷曲及变形、织物热定形和织。次特点有利于进行纱线的卷曲及变形、织物热定形和织物打裥。物打裥。你现在浏览的是第九页,共78页 纤维种类纤维种类涤纶涤纶锦纶锦纶6 6锦纶锦纶6666丙纶丙纶 熔点(熔点()265265220220265265168168 玻璃化温度(玻璃化温度()808040 8740 8750 9050 90-17-17密度(密度(g/cm3g/cm3)1.3801.3801.131.131.141.140.910.91吸水率:吸水率:24hrs24hrs0.090.091.91.92.82.8 :14D
12、ays14Days0.490.499.59.58.98.9 0.03 0.03表表1 1.涤纶涤纶 、锦纶与丙纶之物性比较、锦纶与丙纶之物性比较你现在浏览的是第十页,共78页4.涤纶长丝的品质标准(涤纶长丝的品质标准(物理指标物理指标)1 1)线密度线密度2 2)断裂强度)断裂强度3 3)断裂伸长率)断裂伸长率4)条干不匀率)条干不匀率条干不匀率是一种表示长丝条干均匀度的指标,条干不匀率是一种表示长丝条干均匀度的指标,用用cv值(变异系数)或(值(变异系数)或(U)值()值(Uster)表示表示。国际标准用。国际标准用CV值。值。Cv值的测试方法有三种,即值的测试方法有三种,即Normal法、
13、法、In-ert法、法、1/2Inert法,通常采用法,通常采用Normal法。这项指标对预取向丝和拉伸丝尤为重要。长丝条干法。这项指标对预取向丝和拉伸丝尤为重要。长丝条干不匀,在加工过程中容易产生毛丝和染色不匀。不匀,在加工过程中容易产生毛丝和染色不匀。5)沸水收缩率)沸水收缩率6)染色均匀性)染色均匀性染色均匀性是长丝的一项重要品质指标。变形丝的染色均匀性:每个丝筒子均要测染色均匀性是长丝的一项重要品质指标。变形丝的染色均匀性:每个丝筒子均要测定染色均匀性。定染色均匀性。工业部标准工业部标准采用灰卡定等,分为采用灰卡定等,分为5级级9档,级数越高,染色性能档,级数越高,染色性能越均匀。越均
14、匀。7)卷曲收缩率和卷曲稳定度)卷曲收缩率和卷曲稳定度8)含油率)含油率9)满筒率)满筒率你现在浏览的是第十一页,共78页第二节第二节.聚酯、切片及干燥聚酯、切片及干燥1、聚酯的概念、聚酯的概念聚酯是由二元或多元醇和二元或多元酸缩聚而成在大分子主链尚含有酯键的一大类高聚物之总称。它们包括聚酯树脂、聚酯纤维、聚酯橡胶等,品种繁多,用途广泛。w涤纶是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的商品名称。在国外称“达克纶”(美国)、“特丽纶”(英国)等,在我国称为“涤纶”,早期市场上俗称“的确凉”,缩写为PET。w涤纶后加工分短纤维和长丝,短纤维主要用于衣料,长丝除了服装用以外,还可以做成输送带,轮胎帘子线,缆绳等。
15、你现在浏览的是第十二页,共78页2.聚酯生产工艺的种类聚酯生产工艺的种类w聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的生产,按生产使用的原料来分有:DMT法、PTA法和EO法。即酯交换法、直接酯化法和环氧乙烷法。w按生产过程来划分有:连续法和间歇法。还有一种介于连续法和间歇法之间的半连续法。w盛虹科技采用的是PTA连续直缩工艺。连续直缩工艺。你现在浏览的是第十三页,共78页1.酯交换法又称DMT法 由对苯二甲酸(TA)与甲醇(MA)反应生成对苯二甲酸二甲酯(DMT),再由DMT与EG进行酯交换得到对苯二甲酸乙二醇酯(BHET),然后进行缩聚反应生成PET。2.直接酯化法又称PTA法 直接用PTA与EG反应
16、生成BHET,中间不需要经过对苯二甲酸二甲酯这一步,然后进行缩聚反应生成PET。目前世界PET总生产能力中约%以上采用PTA法。3.环氧乙烷法又称EO法 环氧乙烷法是对苯二甲酸与环氧乙烷(EO)进行反应制取对苯二甲酸乙二醇酯(BHET),然后进行缩聚反应生成PET。过去日本曾用此法进行过生产,但由于此法具有易爆,易燃、有毒等缺点,目前已淘汰。连续法具有生产周期短、设备利用率高、产量大、产品质量稳连续法具有生产周期短、设备利用率高、产量大、产品质量稳定等特点。定等特点。间歇法则转产容易,宜生产多品种产品,设备简单、操作方便、工艺成熟。半连续法虽然采用的不多,但能兼取连续法与间歇法的优点。你现在浏
17、览的是第十四页,共78页3.聚酯合成工艺流程介绍1 PTA法合成聚酯过程包括酯化和缩聚两个阶段,每个阶段根据反应程度的不同,可以采用13个反应器;根据反应器数量的不同,可以将合成工艺分为三釜流程和五釜流程。杜邦技术采用三釜流程(一期聚酯),即酯化釜、预缩聚釜和终缩聚釜;而吉玛、中纺和伊文达技术均采用五釜流程(二期聚酯),即第一酯化釜、第二酯化釜、第一预缩聚釜、第二预缩聚釜和终缩聚釜。五釜流程每个阶段的反应较均匀,副产物少;三釜流程的反应均匀性稍逊色,但流程短,可减少设备和管道的数量。五釜流程采用较低酯化温度和较低操作压力;而三釜流程则采用较高的EG/PTA摩尔比和较高的酯化温度,目的是强化反应
18、条件,加快反应速度,缩短反应时间。你现在浏览的是第十五页,共78页4.聚酯合成的主反应a.酯化阶段w直接酯化反应可采用催化剂也可以不采用催化剂而在加压或常压下进行酯化反应。PTA直接酯化反应目前生产上一般不采用催化剂,因为PTA分子中的羧酸本身就可起催化作用,这种催化实际上为氢离子催化。因此,在没有催化剂存在下的酯化反应被认为是一个酸催化过程。w酯化反应是一可逆反应,其反应方程式如下:你现在浏览的是第十六页,共78页b.酯化缩聚反应:你现在浏览的是第十七页,共78页c.缩聚反应w在酯化阶段,不但存在着酯化与缩聚两种主反应,同时还存在着生成二甘醇()和乙醛的副反应。对生成优质而言,含量是一个相当
19、关键指标。如果有较多的存在,由于它介入聚合,将会影响聚合链质量,降低熔点。你现在浏览的是第十八页,共78页聚 合 工 艺 流 程你现在浏览的是第十九页,共78页5.工艺流程简介2w聚酯装置以精对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)为原料,醋酸锑为催化剂,二氧化钛为消光剂,二甘醇为添加剂,采用直接酯化、连续缩聚的生产工艺路线生成聚对苯二甲酸乙二酯(PET);具体地讲,装置采用五釜工艺流程,二段酯化、二段预缩聚和一段终缩聚,工艺条件为低温、低压、相对长的停留时间(反应时间),使产品均匀性好,质量稳定性好,并且易控制操作。另外生产装置中的EG采用内循环方式,有效地降低了EG的消耗;终缩聚的真空系统采用
20、EG蒸汽作为喷射介质,EG蒸汽喷射冷凝液可直接送到浆料配制,减少了EG损失,减少了污水量。通过对系统添加二甘醇,可以调节PET中二甘醇含量并保持恒定,可以增强后道聚酯纤维的染色性能。w聚酯装置生产的聚酯熔体(PET)一路送往切粒机切成聚酯切片,一路送往长丝装置生产POY、FDY系列长丝。你现在浏览的是第二十页,共78页6.长丝对熔体或切片熔体或切片质量要求1)特性粘数)特性粘数为了使产品具有适当的物理机械性能,又能顺利纺丝,要求聚酯熔体或切片有适当的分子量。为了使产品具有适当的物理机械性能,又能顺利纺丝,要求聚酯熔体或切片有适当的分子量。而测定分子量及其分布的方法烦杂,故用特性粘数表示其分子量
21、的大小。而测定分子量及其分布的方法烦杂,故用特性粘数表示其分子量的大小。w熔点熔点 熔点(软化点)指高分子链能自由运动的温度。长丝生产要求聚酯熔体或切片的熔点约为熔点(软化点)指高分子链能自由运动的温度。长丝生产要求聚酯熔体或切片的熔点约为260.w2)二甘醇含量)二甘醇含量w聚酯中二甘醇的含量影响切片的熔点、色相和成品的染色。要求含量小于聚酯中二甘醇的含量影响切片的熔点、色相和成品的染色。要求含量小于1.3,且分布均匀。,且分布均匀。w3)凝聚粒子)凝聚粒子 w聚酯熔体或切片中的凝聚粒子主要有聚合物的氧化凝胶物、二氧化钛凝聚物、催化剂沉淀聚酯熔体或切片中的凝聚粒子主要有聚合物的氧化凝胶物、二
22、氧化钛凝聚物、催化剂沉淀物以及在反应釜壁上生成的高熔点物、碳化物等。这些杂物不仅加重了熔体预过滤器或组物以及在反应釜壁上生成的高熔点物、碳化物等。这些杂物不仅加重了熔体预过滤器或组件过滤层的负荷,而且还极易导致毛丝和断头。件过滤层的负荷,而且还极易导致毛丝和断头。w4)端羧基含量)端羧基含量 w端羧基含量高,说明分子量分布宽,可纺性差。制得的成品在热态使用条件下,会导致聚酯大分子的降解加端羧基含量高,说明分子量分布宽,可纺性差。制得的成品在热态使用条件下,会导致聚酯大分子的降解加剧。要求端羧基含量小于剧。要求端羧基含量小于30mmol/106mg。w5)二氧化钛含量)二氧化钛含量w聚酯熔体或切
23、片中加入二氧化钛的目的是为了使纤维消光,加入量为聚酯熔体或切片中加入二氧化钛的目的是为了使纤维消光,加入量为0.30.5,就能较好地产生半,就能较好地产生半消光作用,在能伍的较好的消光效果的前提下,消光作用,在能伍的较好的消光效果的前提下,TiO2的含量的含量 应尽量低,并分布均匀,粒子细。应尽量低,并分布均匀,粒子细。w6)灰分)灰分 w指切片中除指切片中除TiO2以外的无机物金属盐。含量高,表明切片内杂质多,切片的纺丝性能差,故一般以外的无机物金属盐。含量高,表明切片内杂质多,切片的纺丝性能差,故一般要求低于要求低于0.1.w7)铁质)铁质w含铁量高,会使纤维发黄,色泽变差,故要求其含量小
24、于含铁量高,会使纤维发黄,色泽变差,故要求其含量小于3ppm。w8)色相)色相w聚酯熔体或切片的色相不仅影响成品纤维的色相,而且影响切片的纺丝性能。一般要求切聚酯熔体或切片的色相不仅影响成品纤维的色相,而且影响切片的纺丝性能。一般要求切片的色相片的色相b值小于值小于3.你现在浏览的是第二十一页,共78页w9)粒子尺寸)粒子尺寸w要求切片粒子的尺寸均匀,超大粒子和粉末含量尽量少,以防止切片在输送过程中要求切片粒子的尺寸均匀,超大粒子和粉末含量尽量少,以防止切片在输送过程中的堵塞,且能减少成品纤维的原料单耗。的堵塞,且能减少成品纤维的原料单耗。w10)含水率)含水率w 切片的标准含量为切片的标准含
25、量为0.4,干燥装置均据此设计。含水率高,不利用干燥,并会增大切,干燥装置均据此设计。含水率高,不利用干燥,并会增大切片消耗。片消耗。你现在浏览的是第二十二页,共78页7、切片干燥的目的和要求目的:1、除掉水分 2、提高软化点 3、除去粉末 4、提高均匀性要求:1、含水率要求:高速纺要求在30ppm 2、切片粘度降:一般控制在0.01-0.015范围 3、对粉末量的要求:0.1%以下(越少越好)4、对均匀性的要求:干燥历程和时间基本一致你现在浏览的是第二十三页,共78页 1.1.纺丝工艺流程如下工艺流程如下:熔体输送熔体输送 增压泵增压泵 热交换器热交换器 纺丝箱体纺丝箱体 计量泵计量泵 纺丝
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