Historia de la fibra de poliéster
En 1941, los británicos J.R. Winfield y J.T. Dixon desarrollaron por primera vez la fibra de poliéster en el laboratorio utilizando ácido tereftálico y etilenglicol como materias primas, denominándola terylene. En 1953, Estados Unidos produjo una fibra de poliéster con el nombre comercial Dacron. Posteriormente, la fibra de poliéster se ha desarrollado rápidamente en todo el mundo. En 1960, la producción mundial de fibra de poliéster superó a la de fibra de poliacrilonitrilo, y en 1972, superó a la de fibra de poliamida, convirtiéndose así en la variedad más amplia de fibra sintética.
Clasificación y propiedades de las fibras de poliéster
Clasificación
Clasificación de fibras cortas: según la fibra utilizada para el mezclado, la fibra larga se puede dividir en tipo algodón, tipo lana y tipo de longitud media, según el grado.
Clasificación de fibra larga de poliéster:
Hilo de poliéster de trefilado completo: utiliza hilatura a baja velocidad y estirado y bobinado a alta velocidad.
Características: alta resistencia, buena conformabilidad del cilindro de seda, tamaño pequeño, resistencia, alargamiento irregular, teñido uniforme, etc.
Hilo preorientado de poliéster: cuando la velocidad de hilado a alta velocidad es de 3000 ~ 3600/min, se puede preparar el hilo preorientado.
Características: alto grado de preorientación, propiedades estables, buenas propiedades mecánicas, alta uniformidad y buenas propiedades de procesamiento.
rendimiento
Temperatura de transición vítrea: 67 ℃ – 81 ℃
Alta resistencia: la resistencia de la fibra corta es de 2,6 a 5,7 cn/dtex, y la de la fibra de alta resistencia es de 5,6 a 8,0 cn/dtex. La resistencia al impacto es 4 veces mayor que la del nylon y 20 veces mayor que la de la fibra de viscosa, por lo que el producto de tela de poliéster es muy fuerte y duradero.
Buena elasticidad: la elasticidad se acerca a la de la lana. Cuando el alargamiento es del 5 % al 6 %, se recupera casi por completo. La resistencia al arrugado es mejor que la de otras fibras, es decir, la tela no se arruga y tiene una buena estabilidad dimensional. El módulo de elasticidad es de 22 a 141 cn/dtex, entre 2 y 3 veces superior al del nailon.
Buena resistencia al desgaste: la resistencia al desgaste es superada solo por el nylon, que presenta la mejor resistencia, siendo superior a otras fibras naturales y fibras sintéticas.
Buena resistencia a la luz: solo inferior a la fibra acrílica. Su resistencia al sol es mejor que la de los tejidos de fibras naturales.
Resistencia a la corrosión: resistente a lejía, oxidante, hidrocarburo, cetona, productos derivados del petróleo y ácidos inorgánicos. Es resistente a álcalis diluidos y no teme al moho, pero los álcalis calientes pueden descomponerlo.
Dyeabilidad: el poliéster tiene una baja capacidad de teñido, pero buena mano de obra y no se decolora fácilmente.
Higroscopicidad: la higroscopicidad es muy baja, la humedad relativa es del 100%, y la higroscopicidad es de solo el 0,6 % ~ 0,8 %. Poca absorción de humedad, fácil de lavar y secar. Sin embargo, es sofocante y caliente de llevar, lo que facilita la acumulación de electricidad estática y la adherencia de polvo, afectando la belleza y la comodidad.
Síntesis de fibra de poliéster
Proceso sintético
El proceso de producción del poliéster incluye dos partes: la síntesis por fusión de poliéster y el hilado por fusión. Las materias primas para la síntesis del poliéster son ácido tereftálico poli y etilenglicol, que se obtienen principalmente a partir del craqueo del petróleo, el carbón y el gas natural. El tolueno, el xileno y el etileno se obtienen mediante calentamiento y craqueo del petróleo. El ácido tereftálico o el tereftalato de dimetilo y el etilenglicol pueden obtenerse después del procesamiento químico de las virutas de poliéster.
En la producción temprana de poliéster, se utilizaban dimetil tereftalato y etilenglicol como materias primas porque el ácido tereftálico no era fácil de refinar. En 1965, la refinación del ácido tereftálico tuvo éxito, lo que redujo el proceso y los costos de producción del poliéster. El poliéster producido a partir de ácido tereftálico y etilenglicol ha aumentado año tras año.
La policondensación consiste en intercambiar tereftalato de dimetilo y etilenglicol para producir un oligómero de tereftalato de dietileno, el cual se somete a policondensación a entre 280 ~ 290 ℃ y vacío, obteniendo así politereftalato de etileno; O bien, el ácido tereftálico se esterifica directamente con etilenglicol, y posteriormente el tereftalato de etileno se somete a policondensación para obtener una masa fundida de poliéster. Esta masa fundida de poliéster puede utilizarse para preparar chips de poliéster e incluso para hilado directo en estado fundido. Los chips de poliéster se obtienen colando la masa fundida de poliéster y cortando luego las partículas.
Método de producción
En la actualidad, existen dos métodos principales de producción de tereftalato de etileno (BHET): transesterificación (DMT) y esterificación directa (PTA).
Girando
Después de secar y fundir, las virutas de poliéster pueden utilizarse para hilado, preparación de la película de poliéster, botellas de poliéster, etc. Durante el proceso de fusión, la humedad contenida en las virutas de poliéster destinadas al hilado puede hidrolizar el poliéster e influir en el rendimiento del hilado y en la calidad de la fibra. Por lo tanto, es necesario secarlas antes del hilado para reducir el contenido de humedad de la viruta a menos del 0,01%. En el caso del hilado con virutas, la viruta de poliéster seca se calienta y funde en el tornillo, se extruye y se envía a cada parte de hilado de la caja de hilado, donde es medido con precisión y filtrado mediante la bomba dosificadora, para luego ser expulsado por el orificio de la hilera. El diámetro del orificio de la hilera generalmente es de 0,15 a 0,30 mm. La corriente fundida expulsada se enfría mediante el flujo de aire refrigerante y se solidifica formando filamentos. Posteriormente, los filamentos enfriados se separan en filamento de poliéster y fibra discontinua de poliéster según las diferentes tecnologías de procesamiento.
Fibra discontinua de poliéster
Al hilar la fibra discontinua, múltiples hilos se reúnen y caen dentro del barril de seda después de ser humedecidos y aceitados. El producto terminado se obtiene mediante los procesos de agrupación, estiramiento, rizado, fijación térmica y corte. Tras la fijación térmica bajo tensión a aproximadamente 180 ℃ después del estirado, es posible obtener fibras discontinuas de alta resistencia y baja elongación, con una resistencia superior a 6 cn/dtex y una elongación inferior al 30%. La fibra discontinua de poliéster se divide en fibra discontinua de algodón (longitud 38 mm) y fibra discontinua de lana (longitud 56 mm), las cuales se utilizan para mezclar respectivamente con fibra de algodón y lana.
Filamento de poliéster
Al hilar el filamento, después del aceitado húmedo, el filamento solidificado se enrolla en la bobina a una velocidad de aproximadamente 3500 m/min para obtener filamento preorientado (POY). El POY no puede utilizarse directamente para tejer. El POY puede emplearse directamente en el tejido o someterse a procesamiento de deformación para obtener alambre estirado (DT), alambre de deformación estirada (DTY) o alambre torcido tras estirarlo, darle forma, tensarlo o retorcerlo. Después de la solidificación, el filamento se estira directamente mediante aceitado y se enrolla a una velocidad de 4500-5000 m/min para obtener filamento completamente estirado (FDY), el cual puede utilizarse para tejer.
Modificación de fibra de poliéster
Modificación del poliéster: sus propiedades se mejoran mediante métodos físicos y/o químicos, comúnmente conocidos como modificación del poliéster. La mejora se divide en dos direcciones. Una es mejorar el rendimiento de la fibra de poliéster, que no es tan bueno como la fibra natural, y la otra es potenciar aún más las excelentes características inherentes de la fibra de poliéster, aprovechando plenamente sus ventajas.
Método de modificación de poliéster
Copolimerización: al agregar componentes modificados (monómeros) para la copolimerización, se cambia la estructura de la cadena molecular, es decir, se adopta el método del diseño molecular.
Mezcla: mezcla mecánica (física) con otros polímeros para obtener un efecto de modificación.
Compuesto (adición): en el proceso de síntesis y procesamiento, se utilizan tecnologías compuestas como aditivos, rellenos y materiales de refuerzo para mejorar la morfología y las propiedades del poliéster.
Fibra de poliéster modificada
Poliéster teñible con tinte catiónico (CDP): en el proceso de síntesis del PET, se introduce un tercer monómero que contiene grupos aniónicos para la copolimerización.
Fibra de poliéster teñible catiónico (ECDP): Basada en la adición del tercer monómero y el flexible cuarto monómero, se desarrolla y produce el copoliéster teñible catiónico, es decir, puede hervirse y teñirse a presión normal.
Poliéster fácilmente hidrolizable (COPET): copoliéster preparado mediante la adición de una variedad de componentes de copolímero en la producción de poliéster convencional. Puede disolverse en solución alcalina diluida a 100 ℃.
Fibra de poliéster (aspecto) de alta contracción: mediante copolimerización de polímero modificado, y adoptando además el método de modificación física que combina estirado de alta potencia con configuraciones de baja temperatura, la contracción en agua hirviendo puede alcanzar más del 50%.
Poliéster (let) y fibra de bajo punto de fusión: tienen un punto de fusión más bajo que el PET convencional, y se preparan mediante la adición de componentes de copolimerización (IPA, ácido adípico, DEG, 1,4-BG, 1,6-HD, PEG, etc.) para cumplir con los requisitos de diferentes temperaturas de unión térmica.
Fibra de poliéster retardante de llama: se añaden aditivos retardantes de llama durante el proceso de polimerización o hilado, principalmente compuestos de fósforo y halógenos.