低熔點聚酯纖維
低熔點聚酯纖維最大的優勢在于大幅降低了產業鏈加工過程中對環境的影響,尤其是取消了溶劑型粘結劑,其直接紡絲的方法可以有效避免切片干燥過程發生降解,可有效抑制低分子醛的產生。
對于低熔點聚酯纖維,國內雖然研究較早,但產業化進程比較緩慢,其原因主要有二:一是傳統手段改變聚酯熔點的方法是加入酸改性第三單體PIA(精間苯二甲酸),但將導致制造成本增加,市場競爭力下降;二是低熔點聚酯干燥非常困難,嚴重影響了紡絲的順利進行,同時還有可能導致聚合物降解,引發新的安全使用問題(如甲醛、乙醛含量增加)。
隨著生物化工技術的產業化,采用成本相對較低的醇改性方法,也可以使熔點下降,包括采用生物基1,4-丁二醇(BDO)和1,4-丁二酸(SA),鈦系催化劑合成PBS,其熔點理論上為114 ℃,且熔程變窄,有利于切片的干燥,采用BDO、SA、PTA的三元共聚物PBST的熔點也可以降低到140℃,其抑制低分子醛的效果明顯優于純酸改性的低熔點聚酯纖維。
生物可降解聚酯用于“用即棄”領域
隨著“用即棄”市場的不斷發展,聚烯烴類纖維難以掩埋降解的問題日益突出。生物可降解聚酯15年前率先由歐洲和美國實現了產業化,其中比較著名的是聚乳酸(PLA,以Nature Works公司為代表)和聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯(PBAT,以BASF公司為代表),其主要應用領域為薄膜、注塑和纖維。用以替代傳統“用即棄”領域很難填埋分解且焚燒后會產生有害氣體的聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯和部分聚苯乙烯,由于初期原料成本高,且可降解聚酯纖維的物理化學性能不及PET纖維,產業化進程相對緩慢。
大規模使用生物可降解聚酯(PLA、PBAT、PBST、PBS)紡絲并形成非織造布的技術關鍵點主要包括 3 個方面:一是進一步降低生產成本;二是采用熔噴、紡粘非織造布技術使纖維細旦化,進一步減少由于密度大于聚烯烴而導致的效益損失(同樣線密度下可降解聚酯的斷裂強度是聚烯烴的150%以上);三是探索生物可降解聚酯纖維的表面處理技術,包括親水和拒水處理,以全面取代不可生物降解的聚烯烴類纖維。
聚酯類彈性纖維
現階段服裝面料的彈性體現主要依靠聚氨酯類彈性纖維(如萊卡®),盡管熔紡氨綸部分解決了以往干法和濕法的安全和環保弊端,但是合成紡絲級聚氨酯依然存在比較嚴重的高成本(包括“三廢”排放成本)、紡織品無法回收再生等問題。
將PTT和PET進行并列復合紡生產的聚酯彈性纖維以Invista(英威達)公司的T400最負盛名,我國的盛虹、海寧新高等也已生產類似并列復合纖維。在PBT的基礎上,引入第三單體聚四氫呋喃(PTMEG)合成聚酯彈體,早期作為工程塑料TPEE用于耐高低溫環境下的注塑、發泡材料,隨著PTMEG的產業化發展,其生產成本已經大幅降低,一些高校和研究單位已開展TPEE用于紡絲的研究。上海石化采用鈦系催化劑,合成TPEE并在小型紡絲試驗設備上進行探索,可大幅降低反應溫度,減少反應時間,纖維的彈性回復率可達氨綸的80%。
回收聚酯纖維再生技術
長期以來,回收聚酯瓶再生纖維的工藝路線一般是將聚酯瓶粉碎后進行分揀清洗,熔融造粒然后切片干燥,最后通過螺桿擠出紡絲。由于其熔融造粒過程和切片干燥過程相對原生聚酯難控制,因此瓶片至纖維的產品往往局限于對染色、纖維均勻性要求相對較低的領域。
德國Gneuss(格諾斯)塑料技術公司開發的回收瓶片至紡絲的成套技術主要由 3 部分構成:一是采用了特殊的擠出機,提供了一種新的脫除小分子的方法。二是聚合物旋轉熔體過濾器確保壓力和工藝的穩定,能在精細過濾的前提下縮短停留時間,并可獲得有效的自動清洗。三是在線粘度計實時監控穩定的聚合物流,可根據測得的粘度調節真空度,使其精確保持在設定值。所有這些均有利于確保纖維均勻、斷頭率低及力學性能良好。我國中國紡織科學研究院、上海聚友化工有限公司也開發了從瓶片至滌綸工業絲的關鍵技術。
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