PBT纤维产业链关键技术进展及应用前景

文章综述了近10年聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纤维的原料、合成、纺丝成形及产品加工等环节的关键技术进展,得出:生物基原料以及生物化工技术的应用对进一步降低PBT原料成本具有优势;优化PBT合成工艺、采用新型耐水解钛系催化剂有利于降低产品生产成本、提升产品性能;直接纺丝将成为提升PBT纤维综合竞争力的有效途径,单丝、复合纺丝、熔喷等纤维成形技术将获得长足进步;应用技术的发展将帮助PBT纤维开拓技术纺织品新市场,市场前景可期。

PBT高弹纤维的生产工艺

对聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)长丝的生产工艺及后加工工艺进行研究,制得一种167 dtex/48 f PBT高弹纤维。试验表明:控制PBT熔体黏度波动范围在0.002 dL/g以内,在纺丝温度263~265℃、风速0.38 m/s、卷绕速度2 500 m/min的工艺条件下可得到质量稳定的PBT预取向丝;在加弹机上对PBT预取向丝进行再加工,采用双喂入的方式,设定拉伸倍数为1.5倍,D/Y为1.8,第一热箱温度为195℃,关闭了第二热箱的加热器,超喂率为3.5%,制得的PBT高弹纤维的断裂强度为3.25 cN/dtex,断裂伸长率为26%,卷曲收缩率为65%。

熔融显微投影法定量分析PTT和PBT混纺比的研究

为寻找一种设备通用、测定准确的聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)混纺比的定量测试方法,根据两者的熔融差异,采用熔融识别分离法结合显微投影法,用熔融显微仪记录熔融前后图像,统计了两种纤维的根数,同时测量了两种纤维的横截面积;最后根据两种纤维的横截面积、根数和体积质量分别计算出相应的质量百分比。结果显示:该新方法测得的PBT含量的标准偏差小于2%。认为:该方法准确、可靠、操作简单、易于推广应用。

PET-PBT共聚酯纤维的性能研究

对 PET-PBT共聚酯纤维的性能进行了研究。结果表明 ,PET-PBT纤维的 1次和 10次拉伸回复率均高于 PET纤维 ,经 5 % 1次拉伸后回复率达 10 0 % ,与 PBT相当。 PET-PBT纤维的 180°弯曲回弹性能高于 PET,PBT纤维 ,和 PA6纤维相当。PET-PBT纤维的染色性能远高于 PET纤维 ,且随 PBT含量的增加而增大 ,PBT组分含量达 2 5 %时 ,共聚酯纤维的上染率高达 91.

PBT/PET复合纤维的结构特征与热收缩率表征

利用扫描电子显微镜和光学显微镜观察分析了PBT/PET复合纤维的截面与双边分布特征,并由此表征了PBT和PET的内外侧分布与卷曲形态。采用DSC热分析技术测量了该复合纤维的结晶度,并根据热湿收缩试验讨论了其与纤维热收缩的关系。

PBT纤维的热行为及力学性能

本文研究了不同拉伸温度、不同拉伸比ＰＢＴ纤维的热行为和力学性能．ＤＳＣ结果表明：ＰＢＴ纤维的Ｔｇ在恒定温度下，随拉伸比的坤加而升高．当拉伸比低于４、０时，随拉伸温度的升高，ＰＢＴ纤维的Ｔｇ降低，当拉伸比大于３．０时，ＰＢＴ纤维的Ｔｇ随拉伸温度升高而升高，拉伸温度对ＰＢＴ纤维的初始模量及抗很强度的影响呈现出与上述相似的规律性．

PBT/PEG/LA可降解纤维的结构与性能

在软硬段质量恒为5∶5,PEG分子量1000的PBT/PEG体系中添加一定摩尔含量的乳酸,合成了一系列PBT/PEG/LA嵌段共聚醚酯,其中乳酸占PBT硬段摩尔分数的0-30%。采用FT-IR,1^H-NMR,DSC等方法表征了材料的结构,并测试了力学性能及降解性能。主链硬段和热学性质分析表明,随着乳酸占原PBT/PEG共聚物中PBT摩尔分数的百分比由0增加至30%时,PBT摩尔分数从83.70%下降至58.58%,硬段熔点（Tm,h）也从196.3℃下降至170.1℃。力学性能测试表明,较高的LA摩尔含量有利于纤维降解,但使其断裂强度有所下降。PBT/PEG/LA纤维的可降解性能主要取决于其主链结构、聚集态以及LA的摩尔含量,降解后纤维的断裂强度保留率Y（%）与降解时间t（week）的关系满足回归方程：Y=A＋B1×t＋B2×t^2＋B3×t^3＋B4×t^4,相关系数R^2〉0.997。

水溶性PBT及超细纤维的研制

在合成聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)时加入其他改性单体进行改性,来制备易结晶型水溶性PBT(WSPBT)。通过傅里叶红外变换光谱(FT-IR)对WSPBT样品进行结构表征,证实了共聚酯大分子链中存在5-磺酸钠间苯二甲酸乙二酯(SIPE);X射线衍射测试表明,WSPBT是易结晶型聚酯;热失重分析表明,WSPBT的热稳定性能良好。将WSPBT与常规聚酯(PET)通过复合纺丝的方法制备了海岛型聚酯纤维,测试该纤维在沸水中溶解45 min后的失重率,讨论WSPBT的水溶性能与SIPE加入量等因素的关系。实验结果表明,该种易结晶型WSPBT可纺性良好,纤维中的海组分在热水中溶解性良好。

玻纤增强阻燃PBT复合材料的制备

采用白度化红磷对30%玻纤增强PBT进行阻燃改性,研究了白度化红磷对PBT复合材料阻燃性能的影响。实验表明,当白度化红磷质量分数为21%时,复合材料的氧指数达到30%,阻燃级别FV0;当其质量分数为25%时,氧指数达到最大值31%,之后随用量的增加,氧指数开始下降。白度化红磷与MPP复配体系有着良好的协效阻燃效果。PBT、玻纤、白度化红磷、MPP的质量配比为50/30/15/5时,复合材料的氧指数达到28%,阻燃级别FV0。甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的弹性体(POE)是体系有效的增韧剂,其质量分数仅5%就使得材料的缺口冲击强度值有较大提高。

玻璃微珠填充PBT/GF复合材料的加工和力学性能

研究了玻璃微珠(GB)用量对聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)/短玻纤(GF)复合材料熔体流变性和力学性能的影响。结果表明:GB的加入使复合材料的加工流动性增加,添加1·25份GB时,复合材料的MFR比未添加时增加了21%;随着GB用量的增加,复合材料的拉伸、弯曲强度均减小,而材料的断裂伸长率、冲击强度先增大后减小;添加0·25份GB时复合材料的断裂伸长率和冲击强度分别比未添加时增加了11%和33%。

玻纤增强PBT复合材料的制备

通过双螺杆挤出机制备了玻纤增强PBT复合材料,考查了玻纤含量、不同增韧剂、主机转速等因素对复合材料性能的影响。实验结果表明：复合材料性能随玻纤含量升高而提高;三种增韧剂中,增韧剂AX8900对复合材料增韧效果较好,最佳用量为5%~6%;玻纤增强PBT复合材料生产中主机转速控制在300~350r/min比较合理。

PBT／PET共聚酯及其纤维的热性能

本文利用差示扫描量热分析（ＤＳＣ）研究了ＰＢＴ／ＰＥＴ共聚酯及其纤维热性能与形态结构的关系．实验结果表明ＰＢＴ／ＰＥＴ共聚酯高温稳定性好，其结晶结构为ＰＢＴ／ＰＥＴ共晶结构，随ＰＢＴ含量增加，其熔融热增加，熔点下降，ＰＢＴ／ＰＥＴ共聚纤维的熔融热随拉伸倍数增加而增加，这表明纤维结晶度随拉伸倍数而增加．适宜于ＰＢＴ／ＰＥＴ共聚纤维的拉伸温度为８０℃．

注塑次数对玻纤增强阻燃PBT性能的影响

通过对五次注塑后的阻燃增强聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料进行性能测试,研究注塑次数对材料的力学性能和热学性能的影响及其变化规律。当注塑次数为三次时,材料的玻纤长度仅为590μm,PBT树脂特性黏度仅为0.52,且随着注塑次数的增加进一步下降。对材料的力学性能、热学性能进行测试,结果发现经过两次注塑后,其缺口冲击强度、弯曲强度和拉伸强度分别为54 J/m、96.1 MPa和128 MPa,力学性能仅小幅度下降,其热学性能也不发生明显变化,满足电子电气领域使用要求。注塑次数超过三次后,材料的力学性能尤其是缺口冲击强度剧烈下降,其热稳定性、结晶温度、熔融温度以及热变形温度也显著下降。

玻纤增强PA66/PBT合金的相形态及力学性能研究

通过熔融共混法制备了玻纤增强聚己二胺己二酸(PA66)/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)合金,研究了自制相容剂对玻纤增强PA66/PBT合金力学性能及相形态的影响。DSC及SEM结果表明,加入5%自制容剂能有效增容PA66和PBT,减少分散相的相尺寸,使合金的力学性能特别是合金的冲击性能达到甚至超过玻纤增强PA66的力学性能,同时合金的吸水率随合金体系中PBT用量的增加而大幅降低。

涤棉/PBT弹性纤维交织面料的热熔染色工艺探讨

探讨了PBT弹性纤维面料的性能及特点,通过工艺流程和工艺条件的设计,实现了PBT纤维的热熔染色。通过试验确定织物的定型温度为190℃,选择中温型分散染料染色,热熔染色时焙烘温度为180℃,既保证了PBT纤维的回弹性,又确保了色牢度指标达到要求。

PBT复合材料的剪切稠化现象

当PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)中加入PTW(乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)和GF(玻璃纤维)后,在较低的剪切速率下都可以观察到剪切稠化现象。但两者产生稠化的机理不同:PBT/PTW体系中剪切稠化具有较好的可逆性;而PBT/GF体系中稠化只是初始的相形态引起的粘度变化,当玻璃纤维的取向调整到与流动方向一致时,不会有稠化产生。实验还发现:当PTW和GF同时加入PBT中,剪切稠化现象也会变弱。

不同染色工艺对PBT纤维卷曲性能的影响研究

PBT纤维对外加的温度影响非常敏感 ,文中采用正交试验法 ,就染色温度和保温时间两个因素 ,对不同加工方式的PBT纤维卷曲性能的影响作了探讨 ,并优选出推荐方案。

高性能无卤阻燃PBT复合材料的研制

采用磷氮系阻燃剂HT-2、磷酸盐系阻燃剂F-240、玻璃纤维、滑石粉、润滑剂对聚对苯二甲酸丁二醇酯进行改性,研究了阻燃剂对复合材料性能的影响,考察了玻纤、填充剂对复合材料性能的影响。结果表明,磷氮系阻燃剂阻燃效果优于磷酸盐系阻燃剂,玻纤含量为30%、阻燃剂含量为16%、滑石粉含量为4%、OPE蜡含量为0.5%时,PBT复合材料的阻燃级别达到UL94 V-0级,具有良好的加工性能和力学性能,冲击强度达到10.2k J/m2,拉伸强度超过120MPa,弯曲强度超过150MPa。

PTW增韧PBT及GF增强PBT/PTW复合材料的机械性能

研究了反应性弹性体乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PTW)增韧聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)复合材料以及玻璃纤维(GF)增强PBT/PTW复合材料的冲击、拉伸和弯曲性能。实验结果表明:通过PTW增韧PBT,PBT/PTW二元体系的韧性得到了较大的改善,但是其拉伸和弯曲性能却下降了近50%;通过GF增强PBT/PTW,虽然该复合材料的冲击强度有所下降,但是其拉伸和弯曲性能却得到了较大的改善,从而使PBT/PTW/GF复合材料具有较高的韧性和较强的刚性。

连续长玻璃纤维增强PBT复合材料的研究

利用改进的双螺杆挤出机制备了连续长玻璃纤维增强PBT复合材料.考察了原料、工艺条件等对复合材料性能的影响.实验结果表明：玻璃纤维的质量分数为30％的连续长玻璃纤维增强PBT复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别达到114 MPa、160 MPa和42kJ/m2.复合材料在240～260℃下加工比较合适,高温高压时注塑的制品表面光洁;PBT的黏度、颗粒长度、相容增韧剂等影响复合材料的性能;复合材料对水分尤其敏感,性能下降明显.