生物基聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维制备技术的研究进展

生物基聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维的制备技术涉及微生物发酵、发酵产物纯化、聚酯聚合及纺丝加工等多个专业领域。为能给纺织化纤领域研究者提供一个相对全面清晰的视野,以原料到产品的生产流程为主线,从生物基1,3-丙二醇的制备、生物基聚对苯二甲酸丙二醇酯的合成以及其纺丝加工3个方面,对生物基聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维制备技术的相关研究进展进行了系统的梳理与剖析。在此基础上,提出了此技术领域未来发展的热点方向,包括生物基原料低成本纯化及含杂聚合、纤维高品质差别化开发、生物基对苯二甲酸的制备以及产品环境足迹评价体系的建立。     

生物基聚酯的技术现状与趋势

近年来,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)消费市场和产能呈强劲增长态势,进一步刺激了诸多生物科技企业对生物基PET技术的研发兴趣和投入。目前,可行的生物基PET技术路线的研发重心主要集中在生物基乙二醇和生物基对苯二甲酸(TPA)等生物基单体技术方面。文章主要介绍了国内外生物基PET和新型聚2,5-呋喃二甲酸乙二酯(PEF)的技术发展现状及相关产品,并对我国生物基聚酯未来的发展提出了思考与建议。     

新型聚酯PTT纤维的应用和发展

聚对苯二甲酸丙二醇酯（简称PTT）是继50年代聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）工业化和70年代对苯二甲酸丁二酯（PBT）产业化以后新实现工业规模开发的可成纤的聚酯材料。PTT纤维克服了PET纤维的刚性和PBT纤维的柔性,兼具聚酯和聚酰胺纤维的优点。中介绍了PTT纤维的开发、PTT的溶融纺丝及PTT纤维的特性。并对PTT纤维的应用进展和开发动态进行了阐述。     

PTT——创新的聚合物及其在纺织品中的用途

被称为聚对苯二甲酸丙二酯（PTT）的芳族聚酯,例如Shell公司的Corterra PTT已为人所周知。Corterra PTT聚合物是由对苯二甲酸（PTA）和1,3-丙二醇（PDO）通过缩聚反应生产的。PTT可与其他的芳族聚酯——聚对苯二甲酸乙二酯（PET）和聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）以及聚酰胺相竞争。     

Avantium:新型生物基聚酯纤维

荷兰Avantium公司已证实PEF(聚呋喃二甲酸乙二酯)也可以用来制成纤维,甚至可以将PEF瓶回收制成PEF纤维。这些纤维可以加工成100%生物基T恤。德国亚琛工业大学纺织技术研究所(ITA)通过传统聚酯加工技术和设备,对PEF纤维的纺丝、织造和染色进行了研究。     

5-羟甲基糠酸(5-HMF)的生产新途径

正目前,最有望替代聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,产量约5 000万t/a)的是一种与其结构相似的生物基塑料——聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)。PEF的主要单体2,5-呋喃二甲酸(FDCA)是由5-羟甲基糠醛(5-HMF)氧化而成的。然而近百年来,如何将碳水化合物转化为5-HMF,仍未有有效的解决方案。德国杜能研究所提出了一种可解决这一问题的新型研究方法,该方法将为生物基塑料的经济化发展奠定基础。通常,碳水化合物溶液是在水相/非水相体系或     

PLA、PTT和PET纤维的仪器分析

用FT-IR、DSC-TGA、WAXD等分析方法对聚乳酸（PLA）纤维、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）纤维和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纤维的分子结构、热行为及结晶结构进行了表征。测试结果表明，PLA纤维与其它两种纤维有明显的差异，PTT与PET的很相似。PLA的红外光谱中官能团酯基的吸收向波数大的方向发生了偏移；差热分析中PLA的熔点最低；X-射线衍射中PLA具有衍射强度大且尖锐的峰形，据此，将PLA纤维从其中鉴别开来很容易。     

生物基聚酰胺56纤维在纺织领域的应用研究进展

针对我国目前高度依赖进口石油和聚酰胺66主要原料己二胺被国外公司垄断的局面,顺应我国早日实现碳中和的战略目标,在简要回顾生物基聚酰胺发展历程的基础上,对生物基聚酰胺56纤维的特性作了详细描述,对其制备技术与应用领域的研究进展进行了综述。生物基聚酰胺56纤维具有良好的力学性能、吸湿性、柔软性、耐磨性、染色性、耐热性、耐化学性与阻燃性,适合应用于服装、家纺、产业用纺织品等领域,但生物基聚酰胺56纤维大规模推广还面临生物原料供给与成本控制、生产中能耗降低及副产物综合利用等问题,今后需要继续在生物基单体发酵与纯化、聚合、纺丝及应用等领域加大研发投入,不断降低生产成本,才能促进生物基聚酰胺56纤维在纺织领域的大规模应用。     

PTT纤维的纺织用途

ＰＴＴ即聚对苯二甲酸丙二醇酯，是一种芳族聚合物，它是由１，３丙二醇（ＰＤＯ）和对苯二甲酸（ＴＰＡ）经缩聚制成。目前，在工业中试装置上以ＰＴＴ聚合物为原料采用熔体挤出纺丝法生产各种ＰＴＴ长丝和短纤维已获成功，ＰＴＴ纤维不仅可以制成各种高弹伸缩及手感柔软的弹性织物（针织和机织物），而且通过采用纺粘法和熔喷法还可生产出各种非织造布。各种ＰＴＴ纤维及其织物可进行常压沸染。 ＰＴＴ聚合物的分子结构（分子式）如图１所示。 近年，ＰＴＴ一直作为商品聚合物而加入到各种其它芳族聚酯，像聚对苯二甲酸乙二醇酯（ＰＥＴ）…     

新型聚酯PTT纤维的结构和性能

1、前言 尽管涤纶纤维因其优良性能和低廉的价格一直高居合成纤维的霸主地位,但开发新型聚酯纤维、拓宽聚酯纤维新应用的研究从未停止过。迄今为止,已经商业化生产的新型芳香族聚酯纤维主要有聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN),正准备开始商业     

生物基锦纶的性能及其在针织面料中的应用

研究了生物基锦纶的性能,试制了生物基锦纶针织面料并对其性能进行详细测试和分析,探讨了这类新型生物纤维在针织面料开发中的应用前景。首先采用红外分析方法确定了生物基锦纶的结构,从分子结构层面探讨其性能;通过将生物基锦纶针织面料与锦纶6、涤纶面料的性能进行对比,得出生物基锦纶具有较好的耐磨、悬垂、吸水等性能;采用多指标综合评价方法,显示生物基锦纶在服用方面综合指标最高,从而证实其能够在内衣和外衣面料上得到较好的应用。     

生物基锦纶56和锦纶66的结构与吸放湿性能评价

为系统分析生物基锦纶56与锦纶66的吸放湿性能,在标准状态下对不同规格纤维进行对比研究。测试了生物基锦纶56、锦纶66弹力丝及短纤维的吸湿、放湿和干燥特征曲线,并由此推导出4种纤维在标准状态下达到吸湿、放湿和干燥平衡过程中,回潮率或含水率对时间的回归方程,以及吸湿、放湿和干燥速率方程。结果表明:标准大气条件下,与锦纶66相比,生物基锦纶56的吸湿、放湿平衡回潮率大,吸湿、干燥速率大,初始放湿速率略小,但随着时间的延长,生物基锦纶56的放湿速率大于锦纶66;4种纤维的吸湿等温线均呈反S形,在高湿度环境下生物基锦纶56的干燥性优于锦纶 66,即生物基锦纶56具有较好的快干性能。     

生物基聚酰胺56纤维的结晶行为

为探究生物基聚酰胺56分子结构及不同加工工艺参数对其结晶行为的影响,采用X射线衍射法研究不同品种聚酰胺和生物基聚酰胺56的预取向丝（POY）、拉伸变形丝（DTY）、全拉伸丝（FDY）长丝的结晶特征,并通过差示扫描量热仪测试进一步分析了生物基聚酰胺56不同冷却速率工艺条件下的结晶行为。结果表明：与聚酰胺6和聚酰胺66相比,生物基聚酰胺56纤维结晶不完善,其结晶度和取向度最低,分别为49.56%和76.78%;不同加工方式的生物基聚酰胺56中POY长丝结晶不完善,其晶面方向一致性较差;随冷却速率的增加,生物基聚酰胺56的结晶速率加快,当温度降至210 ℃ 左右时结晶速率达到最大,且冷却速率越快其形成的球晶晶体尺寸越小。     

锦纶纤维酸性染料染色动力学对比研究

选用酸性蓝NHFS研究了3种锦纶纤维(生物基PA56、PA6和PA66)的染色动力学数据并进行了对比。通过测定上染速率曲线,计算出了扩散系数、染色速率常数及半染时间,探讨了锦纶56结构与染色性能的关系。结果表明:生物基锦纶56的扩散系数明显高于锦纶6和锦纶66,染色速率常数也明显高于锦纶6和锦纶66,半染时间最短;3种锦纶纤维在相同的染色温度下各自的半染时间染色后,锦纶56染色后的K/S值明显高于锦纶6、锦纶66。因此采用酸性蓝NHFS对锦纶56进行染色时,需要较短时间就可得到较深的颜色。     

生物基锦纶56用抗静电纺丝油剂的复配及其对短纤维可纺性的影响

针对生物基锦纶56(PA56)短纤维质量比电阻大,静电严重,可纺性差的问题,采用市售油剂和抗静电剂复配技术开发了抗静电性、集束性、可纺性较好的生物基PA56纺丝油剂。研究了抗静电剂质量浓度对复配油剂电导率、pH值的影响,考察了经复配油剂处理后PA56纤维的表面形貌、摩擦因数、质量比电阻及梳理机成网加工性能。结果表明:复配油剂在纤维表面形成一层光滑、均匀的油膜;复配纺丝油剂中抗静电剂质量浓度在2 g/L、市售油剂质量浓度在12 g/L为宜,经处理的PA56纤维在相对湿度为35%,室温下可顺利梳理成网,且纤维网均匀、无破洞、云斑;该油剂复配方案提升了锦纶的集束性、抗静电性、可纺性,节能环保,对纺纱车间温湿度要求低。     

生物基聚酰胺56纤维的热降解动力学及其热解产物

生物基聚酰胺56(PA56)纤维是由生物基1,5-戊二胺和石油基1,6-己二酸聚合制备而成的新型生物基材料。为探究生物基PA56纤维的热稳定性,分别在氮气氛围中测定其在不同升温速率下的热降解过程,并计算其热降解动力学参数,同时分析了生物基PA56纤维在热降解过程中的主要热降解气相产物。结果表明:生物基PA56纤维的热失重曲线及热降解动力学参数对升温速率具有显著依赖性,采用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和Coasts-Redfern法获得的生物基PA56纤维的活化能分别为235.00、217.23和232.18 kJ/mol,可推测其热降解机制为F1型,热降解过程中产生的主要气相产物为CO₂、环戊酮和1,5-戊二胺。     

生物基聚酰胺研究现状

介绍了生物基聚酰胺的发展背景、种类,概述了近年来生物基聚酰胺晶体结构、分子结构、理化性能及染色性能的研究现状,展望了生物基聚酰胺的应用及发展方向。     

生物基合成纤维单体发展现状及展望

近年来,开发环境友好、性能优良的生物基合成纤维已经成为未来化学纤维领域发展的重要方向,但制约我国生物基合成纤维发展的主要瓶颈是上游生物基单体原料的制备及规模化生产技术。文章综述了国内外生物基合成纤维单体的发展现状,如PTT单体1,3-丙二醇、PLA单体乳酸、PBS单体1,4-丁二酸、PA56单体1,5-戊二胺等,并对我国生物基纤维单体开发与应用提出了相应的建议。