簡述聚酯類家族中PTT長絲的性能特點及生產工藝分析

作者 顧超英

一、概述

聚酯以其優良的物理機械性能和可回用性而受到世人注目。除了作為滌綸的基本原料，聚酯還在包裝業、電子電器部件、醫療器械、建筑、航空、汽車等領域發揮著日益重要的作用，保持了非常迅猛的發展勢頭，被譽為“二十世紀最偉大的發明”。而PTT?。ň蹖Ρ蕉姿?1，3-丙二醇酯）又名PPT，PTMT，是一種新型聚酯材料，最近幾年中已逐漸實現了工業化生產。傳統的1，3-丙二醇合成路線是以丙烯醛為原料，通過水合作用制取，近年來已被環氧乙烷原料取代。另一種合成方法以丙三醇為原料通過發酵作用來制備1，3-丙二醇（PDO），因為生產工藝過程較繁鎖而不受歡迎。目前，世界上大多采取環氧乙烷碳基化法來合成PDO。PTT是半結晶狀的熱塑性聚酯，可經由DMT或PTA的工藝路線合成。

另外，由于PTT長絲與各類纖維混紡所得織物具有氨綸包纏絲交織的織物一樣的彈性，氨綸雖用量較少，但價格較貴，PTT的價格與氨綸比較起來要低一些，在產品的價格競爭上具有一定的優勢；氨綸用量少，一般只占纖維用量的4％-8％，與其它纖維呈包纏形式，但若包纏不好，則染色后會產生“色花”，而PTT與其它纖維包纏的形式較少，產生織物“色花”的可能性較少，所以PTT具有較好的開發前途。有關專家預測：在不久的將來，PTT纖維將逐步替代滌綸、錦綸和氨綸而成為21世紀大型纖維。

二、PTT纖維的發展歷史回顧

PBT和PTT纖維都是在1940年就已發明出來了，它們的問世年代與其他主要合纖相差無幾，而PTT聚合物早在1941年就申請了專利，但是在1990年代實現PDO商品化生產后，PTT才被以較為經濟的方法生產，殼牌以CORTERRA的注冊商標生產和銷售這種聚合物。雖然早在1941年研究PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）樹脂時就已成功地在實驗室合成PTT，但直至20世紀90年代PTT才實現工業化，原因是制備PTT的主要原料1，3－丙二醇單體工業化較難。上世紀20世紀90年代，國際上幾家大公司相繼在1，3－丙二醇合成新工藝上取得突破，從而使PTT 生產進入工業化開發階段。由于工業化1，3－丙二醇裝置建成投產，各纖維廠商紛紛加入PTT開發行列。目前美國、歐洲、日本、韓國及我國臺灣都已開始工業化生產PTT，并掀起開發熱潮，但世界PTT生產能力主要集中在美國。而我國內地PTT工業化生產尚處于立項階段，但從地毯、紡織品及工程塑料市場容量看，具有廣闊的前景。隨著PTT工藝不斷完善，生產成本下降和應用市場開拓，它將在性能、價格上與PET、PBT（聚對苯二甲酸丁二醇酯）和PA66等競爭。國家產業部門已將發展PTT列入“十一五” 合纖結構調整規劃。我國1，3－丙二醇開發也處于起步階段，其實但直到近幾年石化公司才研制成適合工業化生產的較短和較經濟的聚合物生產工藝流程。瑞士Rieter紡織設備公司和法國Rieter ICBT公司與聚合物生產廠商及其客戶以及其他相關廠商合作研制成適用于PBT和PTT新纖維的加工設備。這些設備包括：地毯紗(BCF)用直接并捻機，衣料用牽伸一加彈機(DTY) ，噴氣加彈機(ATY)和衣料用倍捻機。PBT和PTT絲并捻采用無氣圈并捻機，裝有一個表面光滑無粗糙接縫的290mm直徑加捻罩，加捻罩/圓盤直徑比接近1(例如280／200)。1670dtex紗線標準運轉參數為轉速6400rpm每英寸4個捻(4tpi)。為使錠子啟動時紗線斷頭率降到最低專門研制成一種紡絲油劑。

三、PTT的聚合過程

1.1，3-丙二醇的合成

　　由于長期以來，作為其重要原料之一的 l，3一丙二醇(PDO)單體價格昂貴，致使PTT無法工業化生產。通常PDO有3條制備路線， ①以丙烯醛為原料(Degussa)；②以環氧乙烷為原料(Shell)； ③以丙三醇為原料(DuPont)。

　　傳統的PDO合成路線是以丙烯醛為原料，通過水合作用來制取，現在已被以環氧乙烷為原料所取代。而以丙三醇為原料通過發酵作用來制備PDO，因為生產過程的凌亂而失去吸引力。目前國產的PDO單體經過上海石化的實驗證明，其效果尚不如從國外進口的PDO原料，如聚合物的色澤。

2.PTT合成的工藝路線研究

　　PTT如同PET及PBT相似，也就是說PTT也是半結晶性熱塑性聚酯，可以經過DMT或PTA路線聚合得到：

2.1苯二甲酸二甲酯(DMT)與 PDO酯交換，繼而縮聚制得PTT(DMT法)

　　酯交換法在溫度140-220℃，采用 Ti系催化劑，先脫除甲醇，縮聚升溫至270℃并減壓到5kPa縮聚。

2.2苯二甲酸(PTA)與PDO直接酯化(PTA法)

　　由 國際上的Zimmer公司與 Degussa公司研究開發的直接酯化法生產工