PBT纤维生产方法

    PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)纤维是近几年开发出来的新型聚酯纤维。它具有便于加工、上染率高、色牢度好、织物手感柔软等优良性能。用它制成的服装可随身体的伸屈而伸缩，穿着十分舒服，该纤维的弹性接近于高弹性的氨纶，耐化学药品性和抗老化性优于氨纶，而且价格远比氨纶低。所以PBT纤维近年来在国内外得到飞速发展。

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PBT纤维的性能

  PBT与PET同属聚酯高聚物。与PET相比，由于PBT大分子基本链节上的柔性部分较长，因而熔点降低，但大分子链的柔性和弹性提高。若以PBT的弹性恢复率为100%，锦纶(PA)仅为70%；PET则为55%。另外，与PET相比，PBT染色无需染色载体即可沸染；与锦纶相比，改善了锦纶易发黄和不耐氯的缺点。

    PBT纤维的分子结构为：

即以PET的结构为主，又兼有类似于聚酰胺树脂(PA6)的结构。

    PBT大分子链中具有酯基和苯环结构，这是使它具有优良的弹性回复性和强度，以及类似于涤纶的染色牢度、耐光性、耐热性、耐化学药品性和尺寸稳定性的原因。

    因PBT分子链节长度及杨氏模量与PA6相近，故其纤维容易进行微卷曲，且卷曲时分子能较自由地运动。这就使它的变形丝及其织物显示出极好的压缩弹性和拉伸弹性。

PBT纤维的结晶结构中具有结晶变体，采用伸长热处理，分子链成为伸长的β型结晶变体，采用松弛热处理，分子链则成为α型结晶变体。由于这种变体在室温下也容易产生，所以PBT纤维的热定型性能不太好，编织物的尺寸稳定性劣于PET纤维。PBT纤维与PET纤维物理性能的比较见表11-2。

    PBT纤维的强度比PET纤维和PA纤维低，杨氏模量(约300kg/mm2)与PA6纤维相近，伸长弹性恢复率在伸度3%时，为99%，伸度10%时，为80%，与PA6纤维相同。变形丝的卷曲特性比PET和PA6好，比PA6的卷曲小，而弹性好。

    PBT纤维具有易染性，使用分散染料时，吸色率约为75%，比PET纤维好；但牢度、光黄变、湿润污染等性能不如PET纤维。

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生产方法

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聚合物的合成

    PBT的合成方法与PET相似，亦可采用两种工艺路线：(1)酯交换法，即以对苯二甲酸二甲酯(DMT)与1，4丁二醇(BG)先进行酯交换，再进行缩聚。(2)直接酯化法，即以高纯度对苯二甲酸(TPA)与1，4丁二醇直接酯化，再进行缩聚而制得PBT。

    酯交换法的特点是工艺成熟。BG用量较少，为均相反应，生产副产物四氢呋哺(THF)较少。直接酯化法的主要优点是不生成甲醇，THF容易分离、回收，耗能小。缺点是酯化为异相反应，反应速度慢；TPA能促使BG分解，生成THF；TPA有腐蚀性，设备需用钛钢。

    两种路线的主要技术关键是如何降低BG用量和减少THF的生成，尤其是直接酯化法，由于反应体系酸度高，在高温下，BG更容易环化脱水，生成THF。所以催化剂多为钛的烷基酸酯，若用四价有机锡或与有机钛组成的复合催化剂．能非常有效地抑制THF的生成。但残留的锡会加剧PBT聚合体的热分解，所以，目前国内外生产PBT采用酯交换法居多。

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PBT的纺丝工艺

    PBT可以用传统的熔融法纺制民用或工业用长丝，不仅适合于常规纺丝，也适合于高速纺丝生产细特长丝，还可以与PET或与聚丙烯进行复合纺丝或与聚丙烯、聚酰胺、PET进行共混纺丝，以改善涤纶、丙纶或锦纶的弹性及染色性。适合纺丝用的PBT特性粘数[η]为0.6～1.6。当[η]小于0.6时，纺丝时易发生单丝断头；当[η]大于1.6时，熔体粘度太高，纺丝不稳定。若PBT的熔点在223℃附近，纺丝温度应比熔点高30～65℃，即260～290℃为好，如纺丝温度高于这一温度，易使PBT发生热分解。纺丝速度通常高于1100m/min，以使初生丝具有较完整的纤维结构，在后拉伸中结构再被强化，使最终纤维具有较好的性能。若纺速低于1100m/min，导丝辊问的收缩率为负值，即为自动伸长，且由于PBT纤维结晶速度比PET快10倍，所以纤维开始结晶，形成具有结晶的不完整的纤维结构，对后拉伸相当不利。另外，由于PBT纤维的高速结晶化，使其不宜采用热拉伸。否则，纤维的初始模量会降低。

    若纺速在1500m/min以上，则纤维会产生结晶变化(β型→α型)的收缩力，从而使卷绕形态显著恶化。由于这种收缩力，使筒管内层、中层及外层丝的收缩状态各不相同。即中层丝可自行收缩，而内层丝和外层丝，由于它们的卷绕受筒管的限制以及丝的压力小，均难以绕紧。因此，丝在各层之间就产生一定性质差异，在以后的拉伸或拉伸变形加工中就容易造成成品丝的染色不均匀。为了减少这种收缩差异，可采用调节卷绕张力的办法加以消除。在导丝辊间或导丝辊与卷绕辊间给予收缩。即在同一台纺丝机上，以高于1500m/min纺速进行纺丝，紧接着进行1.1～1.9倍的冷拉伸，然后进行紧张热定型或松弛热定型，以达到控制纤维自行收缩的目的，再进行卷绕。同时，由于纤维收缩的原因是由于PBT具有特殊的结晶结构(α、β型结晶变体)，所以控制它的α型结晶变体结构与β型结晶变体结构的比率也极其重要。

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纺丝实例

  由于PBT纤维的大分子结构、熔点以及性能与PA6有许多类似之处，因而纺丝工艺条件与PA6十分相似。

    (1)切片干燥、预结晶温度和时间比PET的短，预结晶一般为100～120℃，约10min。但干燥时间较长，若采用充填式干燥，则需12～20h，切片干燥温度不宜高于145℃。

    (2)纺丝温度、纺丝压力、冷却吹风条件与PA6几乎相近。纺丝温度为250～290℃(根据特性粘数的高、低而定)。纺丝压力10～20MPa。冷却吹风风速0.2～0.5m/s，风温22～28℃，相对湿度65%。

    (3)卷绕速度在1100m/min以上。

    其他纺丝工艺条件与纺PA6相同。

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用途

    PBT纤维具有良好的弹性和分散性染料常压沸染性，同时保持了涤纶所具有的洗可穿、挺括和尺寸稳定性，弹性介于氨纶和锦纶之间。通过共混、共聚、复合等手段改性的PBT长丝可进一步改善其性能、降低成本。它主要可用于加工丝绸型织物、色织布、经编织物及装饰布；高弹丝用于制作运动服、弹性绷带、袜类及弹力劳动布。