7.9
7.9
96.8
44.0
5
8
PEN纤维的性能 PEN纤维的耐化学腐蚀性、抗紫外线辐射、热稳定性和水解稳定性均优
于PET。 PEN的玻璃化温度高达110oC左右,其纤维可以耐200oC左右的温度。
目前纤维级的PEN树脂已由美国Shell公司研制成功并投放市场，其商品名 称为Vituf。美国Amoco公司的PEN纤维也已投放市场。
• 第四节 聚酯纤维的结构性能及改性
重点内容：聚酯纤维的各种改性方法和目的。
1.4.1 聚酯纤维的结构和性能
聚酯纤维的结构 – 分子链结构 – 聚集态结构 结晶结构 取向结构
聚酯纤维的性质 – 聚酯纤维的化学性质 – 聚酯纤维的物理性质
聚酯的分子结构PET
聚酯是指分子链中含有酯基的聚合物的总称 聚酯分子的重复单元结构中由三部分组成，即酯基、
62.0 252.0
1
0.682
61.5 248.5
5
0.677
58.8 237.3
8
0.750
57.0 232.0
10
0.656
55.4 226.5
15
0.712
54.7 217.5
随着间位苯环含量的增加，共聚酯的Tg和Tm下降，而冷结晶温度则上升。当 IPA的含量大于 9 mol % 时，共聚酯已无冷结晶峰存在。美国于1959年实现了 PET—IPA共聚酯工业化生产，该共聚酯的商品名为Vycron，主要用于制备易 染纤维。由于PET—IPA结晶速率慢，我国则更多用其制备高收缩纤维。应该 指出的是这种共聚酯广泛用于瓶用聚酯，IPA的添加量为2%～4％
改变聚酯的刚性结构单元
一、间苯二甲酸代替对苯二甲酸 在PET的直接酯化聚合过程中，用对称性较差的间苯二甲 酸（IPA）取代部分的对苯二甲酸（TPA）
化学改性
IPA/(IPA+TPA) mol %
0 1 3 5 7 9 12
[η]/(dL•g)-1
0.62 0.61 0.60 0.60 0.63 0.60 0.62
化学改性
PET/PEG共聚物的聚合过程 PET-PEG嵌段共聚物是以对苯二甲酸二甲酯
(DMT)、EG、PEG为原料,进行共聚而制得的。 首先按1∶1.8的摩尔配比将DMT和EG加入到聚
合反应釜中，在酯交换催化剂Mn(OAc)2的存在下,在 230～240℃范围进行酯交换反应
当酯交换率达98%后,加入PEG、第二催化剂及 其他添加剂,搅拌均匀后进行缩聚反应,反应过程中边搅 拌边升温,至240℃后开始缓抽真空,约1h后达到高真 空
在聚酯聚合时加入尼龙66盐-无规聚酯酰胺 加入尼龙66齐聚物-嵌段聚酯酰胺
尼龙66盐
尼龙66齐聚物
添加量 / （mol 0
3
6
9
3
6
9
）%, 相对于
BHET
Tg / oC Tc / Tm /
96.1 88.7 87 84.7 91.9 87.2 88.1 139 141 141 142 139 140 140 256 246 238 228 249 243 241
化学改性
二、同时用间位和邻位对苯二甲酸代替对苯二甲酸
•这种改性方法的效果与用DMI替代DMT的效果类似，即随 着间位和邻位苯环含量的增加，共聚酯的Tg和Tm下降，而 冷结晶温度则上升。原苏联学者是将DMT残渣混合物进行 分离回收提纯，并通过催化氧化的方法将其中的对醛基苯 甲酸甲酯氧化，最终得到含DMT 68%，DMI 23%，DMO 9%（邻苯二甲酸二甲酯）的苯二甲酸混合物。该技术已于 1980左右工业化。
改性方法 – 化学方法 共聚、纤维表面改性处理 – 物理方法 共混 改进纺丝加工技术，变更纤维加工条件 改变纤维形态以及通过后纺与其他纤维混纺、交织等
化学改性
化学改性是通过化学的方法改变聚酯分子链上某些结构或组 成，达到改变聚酯纤维性能的目的 。 – 改变聚酯的刚性结构单元 – 改变聚酯的柔性组分
物理改性
一、聚酯与聚酰胺的共混纺丝 聚酯与聚酰胺共混纺丝一直被作为改进聚酯纤维的
重要手段而加以研究。 将PET与尼龙6共混物进行纺丝,然后用甲酸将聚酰
胺组分溶解，得到聚酯原纤，这也是目前制备聚酯超 细纤维的方法之一。（所谓的海岛丝）
聚酯与聚酰胺为热力学不相容体系，共混物熔体 对应两个熔点，可纺性一般变差。
苯环和亚甲基链，大分子的两端各有一个羟基。 例如：
聚酯的构象
PET的旁式构象（能量高）
PET的反式构象 （能量低）
构象的转变
聚酯的分子链可转动发生重排，大约在100 oC时开始 结晶。在结晶过程中旁式构象逐步转化为反式构象。
PBT的分子结构
PBT中亚甲基链节不是完全伸直的。 PBT重复单元结构中含有四个柔性的亚甲基链节，其
卷绕速 度（ m/min）
4750
5000
5500
6000
晶胞底面高×104(μm)
a 4.504 4.495 4.485 4.480
b
C
5.90 10.7 2
5.88 10.7 2
5.88 10.7 1
5.88 10.7 1
表观晶核侧面高×103(μm)
Λ010
Λ100
ΛT05
2.4
2.9
5.4
结晶浓度
物理改性
二、PET/PBT共混纺丝 PET、PBT为同系物 PBT可改进PET的染色性、手感及弹性回复率 它们并不是从热力学相容的体系，两个熔点，不
（kg/m3 ）
估算的结 晶温度 （
oC）
1488186源自2.93.45.7
1495
198
4.1
4.1
7.6
1499
212
5.1
4.9
8.4
1501
218
PET纤维性能与结构的关系
1.4.2 聚酯纤维的改性
改性的原因 – 染色性、吸湿性差 – 易起球、静电大、易沾污等 – 不同应用领域的要求差异
化学改性
改性后纤维的性能 PET大分子中引入PBT柔性链段后共聚酯整体的
趋势是刚性下降,取向度降低,强度也相应下降。
PBT 含 量/%
15 20 25
试样线密 度/dtex
1153.0 2150.1 3133.2
强度
/cN·dtex-1
3.576 3.396 3.280
延伸 度,%
30.04 37.42 31.92
化学改性
PCT的性能
由于环己烷环的存在，使得PCT有顺式和反式两种异构体
。
虽然顺式和反式异构体均为三斜晶系，但其相应的晶胞参
数、晶区密度和结晶熔融温度以及玻璃化温度却有较大的区别
构P。C象T
晶胞参数
晶区
熔融
玻璃
密度
温度
化温
a
b
c
α
β
γ /(o)
/kg·m-
/oC
度/oC
/nm /nm /nm
/(o)
化学改性
三、与含磺酸基的苯二甲酸共聚 含磺酸基的苯二甲酸是指苯环上的一个氢被磺酸基取代
，形成邻位、间位或对位的含磺酸基的苯二甲酸 常用于聚酯改性的有对苯二甲酸二甲酯磺酸钠（STPM）和 间苯二甲酸二甲酯磺酸钠（SIPM）
由于添加的第三单体含有可离子化的磺酸钠基团，可以 极大地改善聚酯的阳离子可染性。
/(o)
2
反式
0.63 0.66 1.40
89.3 47.
114.3
1265
320
87
7
3
0
5
11
6
顺式
0.60 0.60 1.37
89.9 53.
112.4 1303
260
68
2
1
0
4
03
9
化学改性
五、聚酯酰胺（PEA） 从分子结构设计的角度综合聚酯和聚酰胺的优点 实验室经过很多尝试，没有工业化品种
化学改性
经含磺酸钠苯二甲酸改性后的聚酯（CDP、ECDP）其 物理性质也会产生一定的变化。
第三组分的加入破坏了PET的规整性，而对位结构的 STPM对PET结构规整性的影响较间位结构的SIPM要小。
添加组分 添加量（ mol %）
Tg / oC
Tc / oC
Tm / oC
PET
0
SIPM
1
2
3
4
STPM
聚酯纤维的结构和性能_图文.ppt
课程介绍
第一章 聚酯纤维生产工艺
• 第一节 概论
重点内容：聚酯纤维的发展简史与产品分类。
• 第二节 聚酯原料生产工艺及技术
重点内容：聚酯原料的生产技术与工艺。
课程介绍
第一章 聚酯纤维生产工艺
• 第三节 聚酯纤维的生产技术及工艺
重点内容：聚酯纤维的的生产技术与工艺。
反应温度维持在275℃左右,约2.5～3h后即可 得到PET-PEG嵌段共聚酯。
化学改性 PEG改性后的聚酯性质
PEG,mol % [η]/dL·g-1
75
-
45
0.896
25
0.720
15
0.694
Tm/℃
78 219 252 252
化学改性
二、与长链脂肪族二元醇共聚 改进PET的染色性及回弹性 在PET聚合时添加丁二醇可以制备无规或嵌段的PETPBT共聚物
2
77
137
256
75
157
250
72
167
243
71
167
243
71
187
242
73
155