Polyesterin kemiallinen rakenne: C10H8O4, esterisidokset ja miksi niillä on merkitystä

Yksi tekstiileissä käytettävän polyesterin toistuva yksikkö sisältää kymmenen hiiliatomia, kahdeksan vetyatomia ja neljä happiatomia: C10H8O4, noin 192 g/mol. Lähes 46 prosenttia tästä massasta sijaitsee kahden esteriryhmän sisällä, -COO-linkkeissä, jotka pitävät ketjun yhdessä. Tämä yksittäinen tosiasia selittää, miksi PET sulaa lähellä 255 C, miksi se kerää vain noin 0,4 prosenttia kosteutta, miksi se on värjättävä 130 C paineessa ja miksi kuuma kaustinen sooda liuottaa sen.

Sama runko kulkee pyöreän neulekoneen 75D/72F DTY-langan, pullolaatuisen sirun, jonka rajaviskositeetti on 0,80 dl/g, ja glykolyysistä uudelleen rakennetun kierrätetyn filamentin läpi. Lue toistoyksiköstä ylöspäin, kemia pysyy yksinkertaisena. Kaupalliset seuraukset eivät.

Mikä polyesterin kemiallinen rakenne todella on

Polyesteri on mikä tahansa polymeeri, jonka toistuvat yksiköt on liitetty yhteen esterisidoksilla, ja lähes jokaisen tekstiilietiketin takana oleva polyesteri on poly(eteenitereftalaatti), lyhennettynä PET.

Kaksi monomeeriä rakentaa PET:tä. Tereftaalihappo toimittaa kaksi -COOH-ryhmää para-substituoidussa bentseenirenkaassa ja etyleeniglykoli toimittaa kaksi -OH-ryhmää. Happo kohtaa alkoholin, yksi vesimolekyyli lähtee, muodostuu yksi esterisidos ja sekvenssi toistuu molempiin suuntiin.

Toistuva yksikkö -[O-CH2-CH2-O-CO-C6H4-CO]- on kerros, jossa on kaksi eteenisegmenttiä, yksi aromaattinen rengas ja kaksi karbonyylihiiltä niiden esterihappineen. Renkaan para-asento on tärkeämpää kuin sen koko: se pitää ketjun suorana, joten PET pakkaa kristalliitteiksi ja sulaa lähellä 255 C. Vaihda se joustavaan alifaattiseen ketjuun, kuten poly(eteeniadipaatissa), ja sulamispiste laskee noin 50-60 C:een.

Kuinka esterisidos rakennetaan: Kondensaatiopolymerointi neljässä vaiheessa

PET:tä tuotetaan kondensaatiopolymeroinnilla, ja jokainen matkan varrella muodostuva esterisidos vapauttaa yhden pienen molekyylin, yleensä vettä tai metanolia.

Kuitujen tuottajat valitsevat sitten SD-, FD-, CD- ja TBR-laatuisten tavallisten sirujen välillä, koska kirkkaus ja värjäyskäyttäytyminen on jo kiinteitä lastuvaiheessa.

Normaalit sirut (SD/FD/CD/TBR) valmistajat Erittäin vakaat normaalit polyesterisirut SD/FD/CD/TBR tekstiilikuitutuotantoon Normaalit sirut (SD/FD/CD/TBR) Näytä tuote →

Rakenteesta suorituskykyyn: kiteisyys, rajaviskositeetti ja sulamispiste

Kaksi numeroa ennustaa suurimman osan siitä, mitä polyesterilanka tekee: rajaviskositeetti, joka mittaa ketjun pituutta, ja kiteisyys, joka mittaa, kuinka tiukasti nämä ketjut pakkaavat.

Rajaviskositeetti on käytännöllinen molekyylipainon vastine. Kahden lastun välinen 0,02 dl/g rako on noin 8-10 prosenttia painokeskimääräisestä molekyylipainosta, ja se tulee pintaan sitkeys, venymä, värinotto ja filamentin katkeaminen teksturoinnin aikana.

Miksi selkäranka päättää, kuinka polyesteri ottaa värin

Vakio-PET:ssä ei ole ionisia sivuryhmiä, joten sitä ei voi värjätä samalla tavalla kuin puuvillaa. Dispersiovärien täytyy liueta kuidun amorfisille alueille, ja se tapahtuu vain noin 130 C:ssa ja 2-3 baarin paineessa.

Esterikarbonyylit ovat heikosti polaarisia, mutta ne eivät ole värjäyskohtia. Lähellä 70-80 C:n lasittumislämpötilan alapuolella amorfiset ketjut jäätyvät eivätkä väriainemolekyylit pääse puristamaan niiden väliin. Yli 130 C:ssa rakenne avautuu, väriaine leviää sisään ja jää loukkuun kuidun jäähtyessä.

Kationinen polyesteri SD CD DTY -lanka syvävärjäykseen Kationinen polyesteri DTY, jossa yhdistyvät SD- ja CD-edut kirkkaaseen, tasaiseen syvävärjäykseen, pienempään kontaminaatioon ja kustannustehokkaaseen tekstiililangan tuotantoon. Näytä tuote →

Missä rakenne rikkoutuu: Hydrolyysi, kierrätys ja ketjun pituus

Esterisidos on polyesterin heikko kohta, ja jokainen kaupallinen kierrätysreitti hyökkää sen kimppuun.

Mekaaninen kierrätys säilyttää selkärangan, mutta lyhentää sitä. Kuumuus, kosteus ja leikkaus leikattujen ketjujen uudelleensulatuksen aikana, joten 100-prosenttisesti kierrätettyä filamenttia voi saapua 0,05-0,10 dl/g alkuperäistä viskositeettia alhaisempi. Ilman ketjunjatkajia tai neitseellistä sekoitusta lujuus ja värin tasaisuus ajautuvat molemmat.

• Glykolyysi: etyleeniglykoli 180-240 C:ssa katkaisee ketjut takaisin bis(2-hydroksietyyli)tereftalaatiksi, joka voidaan uudelleenpolymeroida uudeksi PET:ksi.
• Metanolyysi: metanoli 180-280 C ja 20-40 bar palauttaa dimetyylitereftalaattia ja glykolia.
• Hydrolyysi: höyry tai vesi korkeassa lämpötilassa ja paineessa palauttaa tereftaalihapon ja glykolin.

SD DTY erittäin luja kierrätetty polyesterilanka Puolihimmeä vedetty teksturoitu kierrätetty polyesterilanka, jolla on korkea vetolujuus, Öko-Tex- ja GRS-sertifikaatti, urheiluvaatteisiin, ulkoilu-, kodintekstiileihin ja teollisuuskankaisiin. Näytä tuote →

Polyesterieritelmän lukeminen: mitä rakenne kertoo

Polyesteritietolomake on naamioitu rakenneraportti, ja neljä arvoa sisältävät suurimman osan ostajan tarvitsemista tiedoista.

• Rajaviskositeetti: 0,62-0,68 dl/g on normaali kuitulaatu. Pienemmät arvot pyörivät viileämmin, mutta rikkoutuvat useammin teksturoinnin aikana, kun taas korkeammat arvot tarvitsevat enemmän lämpöä vetäytyäkseen.
• Denier ja filamenttien määrä: 75D/72F antaa pehmeän, raaputtavan käden, kun taas 150D/48F antaa bulkkia ja peittävyyttä. Filamenttien lukumäärä muuttaa myös valon heijastusta, mikä muuttaa näkyvää varjoa.
• Komonomeeripitoisuus: isoftaalihappo, dietyleeniglykoli tai natrium-5-sulfoisoftalaatti alentavat kiteisyyttä ja siirtävät sulamispistettä. Yli 3 mooliprosenttia PET ei ole enää pullolaatua.
• Kosteus ja viimeistely: PET saa takaisin noin 0,4 prosenttia kosteutta, joten se kuivuu nopeasti, mutta muodostaa staattista, ja kehruuviimeistely päättää, kuinka se toimii neulekoneessa.

Ostajat, jotka tarvitsevat vakio-, kationisia, erittäin elastisia ja kierrätettyjä versioita samasta langasta yhdessä ohjelmassa, lyhentävät yleensä yritys-erehdysvaihetta työskentelemällä erotuslangan toimittaja joka kulkee kaikki neljä riviä.

Polyesterirakenne: Usein kysyttyjä kysymyksiä

Mikä on polyesterin kemiallinen kaava?

Tekstiili-PET:lle toistoyksikkö on C10H8O4 ja polymeeri kirjoitetaan (C10H8O4)n. Kaupallisella hartsilla ei ole yhtä molekyylikaavaa, koska jokainen erä on pikemminkin ketjun pituuksien jakauma kuin yksi molekyyli. Itse merkintä on purettu tässä selityksessä polyesteri PET-kaava C10H8O4 .

Onko tekstiilipolyesteri kemiallisesti sama kuin pullopolyesteri?

Kyllä, molemmat ovat PET. Ero on ketjun pituudessa ja lisäaineissa: kuitulaadun rajaviskositeetti on 0,62-0,68 dl/g, pullolaatu 0,75-0,85 dl/g, ja kuitulaadut sisältävät usein titaanidioksidia himmentymiseen tai komonomeerejä värjäykseen.

Säilyttääkö kierrätetty polyesteri saman rakenteen?

Runko on identtinen, mutta ketjun pituusjakauma on leveämpi. Mekaanisesti kierrätetyllä PET:llä on yleensä korkeampi oligomeeripitoisuus ja 0,05-0,10 dl/g pienempi rajaviskositeetti, minkä vuoksi monet tehtaat sekoittavat sitä neitsythartsiin tai lisäävät ketjunjatkajia.

Miksi polyesteri tarvitsee korkean lämpötilan värjäystä?

Koska kuidussa ei ole ionisia värjäyskohtia ja sen amorfiset alueet ovat jäässä alle 70-80 C:n lasittumislämpötilan. Dispersioväri tarvitsee noin 130 C ja 2-3 baarin diffundoituakseen. Kationiset värjättävät lajikkeet lisäävät ketjuun sulfonaattiryhmiä, joten sama sävy voidaan rakentaa noin 100 C:een.