1981~1985年间,主要是微细纤维产品多样化的商品开发。任何一项新技术如果没有商品化的发展,就会失去其生命力。这个时期微细纤维不仅限于皮革方面,而且开拓到高密度透气防水织物,桃皮绒风格织物等方面。
1986年以后,由于对微细纤维特性的深入研究,进入了发掘微细纤维功能的时期,掀起了第二次热潮。如洁净布、具有独特质感的新感觉织物相继出现,微细纤维的加工技术进一步被提高。微细纤维的应用也进入了多种领域,如合成纸、电子用途,吸附和分离用途,医疗卫生,海洋,生命等。
微细纤维的开发今后还将进一步展开,肯定会在所有的领域内得到发展。这种先导型的高技术纤维,将会成为一种重要的材料。预计若第三次热潮来临,重点将是在产业用途方面。
PBT生产工艺及其分析
(1)生产原理与方法:PBT生产技术路线可分为酯交换法和直接酯化法。
直接酯化法:直接酯化法是由对苯二甲酸(TPA)与BG)直接进行酯化反应,得到对苯二甲酸双羟丁酯单体,然后缩聚为PBT。酯化反应的生成物水与副产物(THF)的沸点相差较大(分别为100℃和66℃),回收的经精馏后纯度达到9915%[2],可以作为商品出售。该技术路线还具有原料消耗低[757kg(TPA)/t(PBT);885kg(DMT,对苯二甲酸二酯)/t(PBT)],所需反应设备少,生产周期短,生产效率高等优点,制得的树脂既可进行固相后缩聚增粘,也可采用直接纺丝工艺生产纤维,因此直接酯化路线具有较强的竞争力。
酯交换法:酯交换法分两步进行:第1步合成对苯二甲酸(BHBT)及其低聚物;第二步BHBT在减压下缩聚成PBT树脂。在酯交换反应过程中,DMT与BG的酯交换反应活化能及生成THF副反应的活化能分别为:E酯交换=612×104J/mol;E副反应=115×105J/mol。根据高温有利于高活化能反应的原理,在工业生产酯交换反应过程中,在保证主反应达到一定速度的条件下,适当控制反应温度便能抑制副产物THF的生成。在缩聚反应过程中,BHBT缩聚活化能与PBT聚合物热裂解活化能分别为:E缩聚=113×105J/mol;E热裂解=1167×105J/mol。同理,在工业生产缩聚反应过程中,只要选定适当的反应温度范围,即有可能控制热
裂解反应的发生,使PBT聚合物的端羧基含量减少到程度。
THF生成量的多少直接关系到BG的消耗量。目前BG市场价格较贵,其耗量高低将直接影响到PBT树脂的生产成本。因此,生成THF副反应的程度是反映PBT合成工艺是否合理,技术是否先进及最终经济效益好坏的关键指标,如何减少或抑制生成THF的副反应成为合成PBT聚合物工艺研究的重点课题。
国外以DMT与BG为原料,经酯交换反应间歇法合成PBT树脂时,其BG副反应单耗一般为0115~1t/tPBT树脂,相当于24%~37%mol(对DMT计算,以下同)。连续法合成PBT树脂时,其BG副反应单耗一般为010375t/tPBT树脂,相当于9%mol。国内以DMT法实验室合成PBT树脂时,其BG副反应单耗一般为7%~13%mol之间,相当于010286%~01053t/tPBT树脂。
PBT的改性 PBT虽然具有优良的综合性能,但单独使用时也存在热变形温度低、易燃烧、制件收缩翘曲、机械性能不突出,特别是制品缺口冲击强度不高等缺点,所以PBT很少单独使用,大都要经过改性才能应用。PBT的改性主要从两个方面着手:一是采用化学改性,即通过共聚、接枝、嵌段、交联或降解等化学方法,使其具有更好的性能和新的功能;二是采用物理改性方法,即通过采用无机材料填充和增强、与其它树脂共混及加入各种助剂等方法来提高和改进PBT的综合性能,物理改性对开发不同性能的品种是极为有效的。
①物理改性 玻璃纤维增强改性在PBT中加入20%~40%的玻璃纤维后,不仅保持了PBT的耐化学性、加工性等原有优点,而且机械性能大幅度提高,如拉伸强度和弯曲强度提高1~115倍,弹性模量提高2倍,并克服了PBT缺口冲击强度低的不足,产品的耐热性大大提高,耐蠕变性、耐疲劳性能优良,成型收缩率低、尺寸稳定性好。 低翘曲化改性玻纤增强虽然能提高和改进PBT树脂的综合性能,但由于玻纤的取向产生各向异性现象,从而引起制品翘曲变形。为解决这一问题,可以采用矿物填充、矿物与玻纤复合填充,加入其它聚合物共混改性,从而达到翘曲化的目的
②阻燃改性 PBT是结晶性芳香族聚酯,如不加入阻燃剂,其阻燃性均属UL94HB级,只有加入阻燃剂后,才能达到UL94V0级.常用的阻燃剂有化物、Sb2O3、磷化物及氯化物等.卤素类阻燃剂,尤其是,一直是PBT等工程塑料中使用的主要阻燃剂,出于环保等方面的原因,欧洲特别是德国多年以前就禁止使用,一些阻燃剂厂家也纷纷寻找的替代产品,但由于还没有一种阻燃剂在价格和阻燃效果等方面可以替代,所以至今也没有禁止,只是在个别领域的应用受到限制.虽然如此,作为一种趋势,无卤阻燃技术最近几年受到各大公司的重视.与现有的卤系PBT相比,密度小,电气性能优良,具有与现有材料相同的力学性能。
③共混改性 PBT是结晶型热塑性工程塑料,具有多方面的优异性能,其耐老化性优于其它通用工程塑料,熔融流动性好,耐侯性能优良.但PBT缺口敏感性大而限制了它的用途,因而一般与其它树脂共混使用.为此,国内外学者广泛开展对PBT共混改性的研究,对PBT共混改性不仅可保持PBT树脂固有优点,改善其性能,并降低材料的成本