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          [生物基] 生物基PTT纖維(杜邦Sorona纖維)的生產、性能和應用

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          樓主
          發表于 2020-10-13 22:21:23 | 只看該作者 |只看大圖 |倒序瀏覽 |閱讀模式
          PTT纖維是聚對苯二甲酸丙二醇酯(Polytrimethylene terephthalate)纖維的簡稱,是荷蘭殼牌(shell)公司最先研發的一種性能優異的聚酯類新型紡絲聚合物,由對苯二甲酸(或對苯二甲酸二甲酯)與1,3-丙二醇經酯化(酯交換)、縮聚反應得到聚酯,再經熔融紡絲制得纖維。PTT的化學結構和立體結構如下圖:


          圖1 PTT的化學結構(上)和立體結構(下)

          而生物基PTT纖維采用了來自生物質轉化的1,3-丙二醇,更具有環境友好性。杜邦公司即采用生物法以谷物為原料制得了生物基PTT產品Sorona,進一步制得纖維,應用于服裝、地毯等方面,如下圖。方圓化纖公司使用杜邦Sorona來生產商品名為“Somalor”的PTT纖維,將其應用于服裝、汽車、室內裝飾及家居織物等領域。

          Sorona纖維的生產和應用

          生物基PTT纖維將其他各種纖維如滌綸、錦綸的優良性能集于一身,且是可回收可循環使用的綠色纖維,成為生物基纖維的新星,受到全球的關注。
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          2 #
           樓主| 發表于 2020-10-13 22:32:57 | 只看該作者
          1. 原料
          生物基PTT纖維與石油基PTT纖維不同的是采用了經生物法制得的1,3-PDO。該方法總費用比制備石油基1,3-PDO要便宜25%。隨著有限石油資源的過度使用及石油價格的逐步增長,生物合成法生產1,3-PDO備受全球關注。與傳統化學合成法相比,生物法具有原料來源可再生、反應條件溫和、選擇性好,副產物少,環境污染少等優點。

          DuPont公司與Genencor公司合作采用微生物發酵法制備了生物基1,3-PDO并成功投入生產。國內各企業和高校也開始投入生物基1,3-PDO的技術研發,如清華大學、大連理工大學、華東理工大學、江南大學等等,已經取得了階段性的成果。目前生物法制備1,3-PDO主要有以下幾種方法:

          (1)甘油轉化法
          甘油轉化法是甘油在厭氧條件及菌類(如檸檬菌、丁酸梭狀芽抱桿菌、肺炎桿菌、乳酸桿菌屬等)作用下轉化為1,3-PDO。而對于甘油價格較高的國家,采用甘油直接制備1,3-PDO的方法成本較高。因此,更低成本的方法如以葡萄糖為底物或生物柴油轉化法相繼出現。

          (2)葡萄糖轉化法
          ▲一步法:杜邦公司與Genencor公司合作開發了生產生物基1,3-PDO的一步法,以葡萄糖為底物在基因工程菌的作用下轉化為1,3-PDO,該法提高了生產效率,可大大降低生產成本。

          ▲兩步法:清華大學提出了以甘油為底料,葡萄糖為輔助底物的生產工藝,葡萄糖在耐高滲酵母的作用下轉化為甘油,再由克雷伯氏肺炎桿菌將其轉化為1,3-PDO。大連理工大學采用玉米為原料,經兩步法發酵生產1,3-PDO。


          葡萄糖一步法和兩步法轉化為1,3-PDO

          (3)生物柴油轉化法
          每噸生物柴油大約副產100kg甘油,因此由生物柴油得到的粗甘油再經生物發酵制備1,3-PDO具有一定的成本優勢。2011年,江蘇盛虹集團與清華大學合作,以生物柴油副產物甘油為原料生產1,3-PDO,建成了3萬噸/年的生產裝置。


          生物柴油轉化法制備1,3-PDO

          生物基1,3-PDO的生產企業與技術來源


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          3 #
           樓主| 發表于 2020-10-13 22:34:24 | 只看該作者
          2.合成工藝
          生物基PTT由對苯二甲酸二甲酯(DMT)或精對苯二甲酸(PTA)和生物基1,3-PDO聚合而得,再經熔融紡絲或靜電紡絲得到生物基PTT纖維。其聚酯合成工藝大致可分為以下兩種:

          ①直接酯化法(PTA法):該方法以PTA和1,3-PDO為原料,在催化劑的作用下發生酯化反應,得到中間的產物BHPT,然后進一步進行縮聚反應制得PTT。

          ②酯交換法(DMT法):對苯二甲酸二甲酯(DMT)與1,3-PDO進行酯交換,酯交換在140~220℃進行,采用Ti系催化劑,先脫除甲醇,升溫至270℃并減壓到5kPa進行縮聚,制得PTT。

          與DMT法相比,PTA法生產成本較低,工藝成熟、合理,生產效率高,生產過程中產生水比甲醇更容易處理,回收過程更簡化,并能減少環境污染。因此,直接酯化法是大規模制備PTT的主要方法。


          生物基PTT纖維的合成工藝
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          4 #
           樓主| 發表于 2020-10-13 22:35:07 | 只看該作者
          3. 性能
          PTT纖維的表面形態結構呈光滑條形狀,且光反射、折射較強,纖維光澤較強;表面有空隙,有一定的導濕、透氣及保暖性;可制成各種不同截面形態的纖維產品,還可在制造過程中直接加工成有色PTT纖維,方便選用。

          PTT纖維的“Z”型螺旋結構使其具有優于其他纖維高彈性和良好的回彈性能。由于PTT纖維具有較低的玻璃化轉變溫度,使其可常壓染色,由于PTT特殊的結構,染料更容易進入纖維內部,所以染色性能要優于PET纖維。PTT纖維將各種纖維的優點集于一身,如滌綸的抗污性,錦綸的柔軟性,腈綸的膨松性。PTT的伸長性同氨綸一樣好,與彈性纖維氨綸相比更易于加工,非常適合用于紡織服裝面料。


          Sorona纖維的優良性能

          PTT纖維還有良好的熱穩定性,抗褶皺性,抗靜電性,抗紫外線等。PTT纖維與其他纖維的性能比較見表。

          PTT纖維與PET、PA6、PA66纖維的性能比較

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          5#
           樓主| 發表于 2020-10-13 22:37:43 | 只看該作者
          4. 應用
          PTT纖維的優良性能使其非常適合用于服裝面料。其良好的染色性和印花適應性可用于生產各式各樣的染色面料,耐污性可使衣物更便于護理與清洗,其柔軟的手感與彈性,較低的吸水性以及良好的懸垂性可提高衣物的穿著舒適度。將PTT纖維與其它纖維混紡可得到更優性能的制品。比如,PTT纖維與棉、粘膠纖維、天絲(萊賽爾纖維)、麻等纖維素纖維交織,其手感和抗褶性好,可用于針織內衣、機織面料等。


          杜邦Sorona在服裝領域的應用

          PTT與桑蠶絲交織用于記憶面料,可彌補桑蠶絲產品難打理的缺陷。PTT纖維用于記憶面料可使其更輕薄,更柔軟親膚,更吸汗透氣。

          PTT具有優良的抗污性能,且抗靜電性好,可用于地毯的生產制造中。同時,PTT纖維也是可用于制備非織造布的良好材料,還可應用于其他的領域,如床上用品、裝飾物、汽車腳墊、織帶等。目前,PTT纖維獨特的性能及優點使其發展速度迅猛,發展前景良好。隨著對PTT纖維加工與應用研究的不斷深入,其應用領域將更加多元化。


          PTT纖維的應用
          (中國化纖協會)

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          6#
          發表于 2020-10-13 23:09:34 | 只看該作者
          Sorona纖維的四大種類


          Sorona有助于減少對石油和石化資源的依賴

          Sorona聚合物:高性能和環保價值的完美結合

          Sorona纖維目前在服裝上的主要應用

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          7#
          發表于 2020-10-13 23:16:56 | 只看該作者
          Sorona 雙組分彈力長纖在春/秋衛衣面料上的應用

          性能特點:
          &#8226; 能與各種纖維和紗線交織,實現永久的舒適彈性(不加氨綸的情況下);由于不含氨綸,因此面料拉伸時不會露出閃光感,更啞光,更有品質感;

          &#8226; 面料在反復拉伸和水洗后都能保形如初,不再起泡、變形;在抓絨時即使Sorona&#174;纖維被抓斷,由于其天然的“小彈簧”的結構,面料不會出現起泡或松弛的現象(這是使用氨綸達不到的效果);

          &#8226; Sorona&#174;纖維天然的“小彈簧”結構,使手感更蓬松、更輕盈;

          &#8226; 面料柔軟且特別平整,能提高裁剪環節的效率。

          Sorona纖維在面料中的應用:
          50D、 75D和150D的Sorona&#174;舒彈長纖當彈力綁紗,做成抓絨、毛圈或是搖粒的面料。

          終端應用:
          休閑衛衣、搖粒/天鵝絨針織外套、褲子等。
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          8#
          發表于 2020-10-13 23:19:06 | 只看該作者
          Sorona 雙組分彈力長纖在夏季polo衫面料上的應用

          性能特點:
          &#8226; 能與棉/人棉等各種紗線交織,實現永久的舒適彈性(不加氨綸的情況下);由于不含氨綸,因此面料拉伸時不會露出閃光感,更啞光,更有品質感;

          &#8226; 面料在反復拉伸和水洗后都能保形如初,不再起泡、變形;

          &#8226; 面料柔軟且特別平整,能提高裁剪環節的效率;

          &#8226; 制成羅紋布,更增添領口和袖口的品質感:不卷邊,不變形。

          Sorona
          &#174;纖維在面料中的應用:
          50D、 75D的Sorona&#174;舒彈長纖做棉蓋絲或絲蓋棉的面料,以及珠地/羅紋等結構。

          終端應用:
          polo衫,T恤衫,羅紋領口和袖口。


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          9#
          發表于 2020-10-13 23:22:23 | 只看該作者
          Sorona纖維仿羽絨填充棉服

          &#8226;
          產品特色:
          a. 手感柔軟細膩;
          b. 壓縮后有極好的慢回彈性能,與羽絨相似;
          c. 保暖效果完全可以滿足高端客戶的要求;

          &#8226; 產品主要規格:
          Sorona雙組分短纖維

          &#8226; 主要應用服裝:
          秋、冬季棉服
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          10#
          發表于 2020-10-13 23:25:19 | 只看該作者
          舒彈絲纖維采用杜邦&#8482;Sorona材料生產,舒彈絲生物絨&#8482;都是海興材料科技有限公司的注冊商標。

          方圓化纖公司使用杜邦Sorona&#174;來生產商品名為“Somalor”的PTT纖維,將其應用于服裝、汽車、室內裝飾及家居織物等領域。

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