Polyester kjemisk struktur: C10H8O4, esterbindinger og hvorfor de betyr noe

En repeterende enhet av polyesteren som brukes i tekstiler inneholder ti karbonatomer, åtte hydrogenatomer og fire oksygenatomer: C10H8O4, ca. 192 g/mol. Nærmere 46 prosent av den massen sitter inne i to estergrupper, -COO-leddene som holder kjeden sammen. Det eneste faktum forklarer hvorfor PET smelter nær 255 C, hvorfor det bare tar opp omtrent 0,4 prosent fuktighet, hvorfor det må farges ved 130 C under trykk, og hvorfor varm kaustisk soda vil løse det opp.

Den samme ryggraden går gjennom et 75D/72F DTY-garn på en sirkulær strikkemaskin, en chip av flaskekvalitet med 0,80 dl/g egenviskositet og et resirkulert filament gjenoppbygd fra glykolyse. Les fra repetisjonsenheten og oppover, kjemien forblir enkel. Det gjør ikke de kommersielle konsekvensene.

Hva den kjemiske strukturen i polyester egentlig er

En polyester er enhver polymer hvis repeterende enheter er forbundet med esterbindinger, og polyesteren bak nesten hver tekstiletikett er poly(etylentereftalat), forkortet PET.

To monomerer bygger PET. Tereftalsyre leverer to -COOH-grupper på en para-substituert benzenring, og etylenglykol forsyner to -OH-grupper. Syre møter alkohol, ett vannmolekyl forlater, en esterbinding dannes, og sekvensen gjentas i begge retninger.

Den gjentatte enheten -[O-CH2-CH2-O-CO-C6H4-CO]- er en sandwich av to etylensegmenter, en aromatisk ring og to karbonylkarboner med deres esteroksygener. Para-plasseringen av ringen betyr mer enn størrelsen: den holder kjeden rett, så PET pakker seg til krystallitter og smelter nær 255 C. Bytt den ut med en fleksibel alifatisk kjede, som i poly(etylenadipat), og smeltepunktet synker til omtrent 50-60 C.

Hvordan esterkoblingen er bygget: kondensasjonspolymerisering i fire trinn

PET produseres ved kondensasjonspolymerisering, og hver esterbinding som dannes underveis frigjør ett lite molekyl, vanligvis vann eller metanol.

Fiberprodusenter velger da mellom vanlige brikker i SD-, FD-, CD- og TBR-kvaliteter, fordi lysstyrke og fargingsadferd allerede er fikset på brikkestadiet.

Vanlige brikker (SD/FD/CD/TBR) Produsenter Høystabile normale polyesterbrikker SD/FD/CD/TBR for tekstilfiberproduksjon Normale brikker (SD/FD/CD/TBR) Se produkt →

Fra struktur til ytelse: Krystallinitet, indre viskositet og smeltepunkt

To tall forutsier det meste av hva et polyestergarn vil gjøre: egenviskositet, som måler kjedelengde, og krystallinitet, som måler hvor tett disse kjedene pakkes.

Indre viskositet er den praktiske proxy for molekylvekt. Et gap på 0,02 dl/g mellom to sjetonger er omtrent 8 til 10 prosent av vekt-gjennomsnittlig molekylvekt, og det kommer til overflaten som fasthet, forlengelse, fargestoffopptak og filamentbrudd under teksturering.

Hvorfor ryggraden bestemmer hvordan polyester tar fargestoff

Standard PET har ingen ioniske sidegrupper, så det kan ikke farges slik som bomull. Disperse fargestoffer må løses opp i de amorfe områdene av fiberen, og det skjer kun ved ca. 130 C og 2 til 3 bars trykk.

Esterkarbonylene er svakt polare, men de er ikke fargestoffsteder. Under en glassovergangstemperatur nær 70-80 C er de amorfe kjedene frosset og fargestoffmolekyler kan ikke klemme seg mellom dem. Over 130 C åpner strukturen seg, fargestoffet diffunderer inn, og det forblir fanget mens fiberen avkjøles.

Kationisk polyester SD CD DTY-garn for dypfarging Kationisk polyester DTY som kombinerer SD- og CD-fordeler for lys, jevn dypfarging, lavere kontaminering og kostnadseffektiv produksjon av tekstilgarn. Se produkt →

Hvor strukturen går i stykker: Hydrolyse, resirkulering og kjedelengde

Esterbindingen er polyesterens svake punkt, og enhver kommersiell resirkuleringsrute angriper den bevisst.

Mekanisk resirkulering beholder ryggraden, men forkorter den. Varme, fuktighet og skjærkraft under omsmelting av kuttede kjeder, slik at et 100 prosent resirkulert filament kan komme 0,05-0,10 dl/g under jomfruelig viskositet. Uten kjedeforlengere eller en virgin blanding, vil både fasthet og ensartethet i fargen drive.

• Glykolyse: etylenglykol ved 180-240 C bryter kjeder tilbake til bis(2-hydroksyetyl)tereftalat, som kan repolymeriseres til ny PET.
• Metanolyse: metanol ved 180-280 C og 20-40 bar returnerer dimetyltereftalat og glykol.
• Hydrolyse: damp eller vann ved høy temperatur og trykk returnerer tereftalsyre og glykol.

SD DTY høystyrke resirkulert polyestergarn Halv kjedelig trekkteksturert resirkulert polyestergarn med høy strekkstyrke, Oeko-Tex og GRS-sertifisering, for sportsklær, utendørs, hjemmetekstiler og industrielle stoffer. Se produkt →

Lese en polyesterspesifikasjon: Hva strukturen forteller deg

Et polyesterdataark er en strukturell rapport i forkledning, og fire verdier inneholder det meste av informasjonen en kjøper trenger.

• Egenviskositet: 0,62-0,68 dl/g er normal fiberkvalitet. Lavere verdier spinner kjøligere, men bryter oftere under teksturering, mens høyere verdier trenger mer varme for å trekke.
• Denier og filamentantall: 75D/72F gir en myk, draperende hånd, mens 150D/48F gir bulk og dekning. Filamentantall endrer også hvordan lys reflekteres, noe som skifter tilsynelatende skygge.
• Komonomerinnhold: isoftalsyre, dietylenglykol eller natrium 5-sulfoisoftalat senker krystalliniteten og flytter smeltepunktet. Over omtrent 3 mol% er en PET ikke lenger flaskekvalitet.
• Fuktighet og finish: PET gjenvinner ca. 0,4 prosent fuktighet, så det tørker raskt, men bygger statisk, og spinnfinish avgjør hvordan det går på strikkemaskinen.

Kjøpere som trenger standard, kationiske, høyelastiske og resirkulerte versjoner av samme garn i ett program, forkorter vanligvis prøve-og-feil-stadiet ved å jobbe med en differensialgarnleverandør som går alle fire linjene.

Polyesterstruktur: Ofte stilte spørsmål

Hva er den kjemiske formelen til polyester?

For tekstil PET er repetisjonsenheten C10H8O4 og polymeren er skrevet (C10H8O4)n. En kommersiell harpiks har ingen enkelt molekylformel, fordi hver batch er en fordeling av kjedelengder i stedet for ett molekyl. Selve notasjonen er pakket ut i denne forklaringen av polyester PET formel C10H8O4 .

Er tekstilpolyester kjemisk det samme som flaskepolyester?

Ja, begge er PET. Forskjellen ligger i kjedelengde og tilsetningsstoffer: fiberkvalitet går på 0,62-0,68 dl/g egenviskositet, flaskekvalitet på 0,75-0,85 dl/g, og fiberkvaliteter har ofte titandioksid for sløving eller komonomerer for farging.

Beholder resirkulert polyester samme struktur?

Ryggraden er identisk, men kjedelengdefordelingen er bredere. Mekanisk resirkulert PET viser vanligvis høyere oligomerinnhold og 0,05-0,10 dl/g lavere egenviskositet, og det er grunnen til at mange fabrikker blander det med virgin harpiks eller legger til kjedeforlengere.

Hvorfor trenger polyester høytemperaturfarging?

Fordi fiberen ikke har noen ioniske fargestoffer og dens amorfe områder er frosset under en glassovergangstemperatur nær 70-80 C. Dispergert fargestoff trenger omtrent 130 C og 2-3 bar for å diffundere inn. Kationiske fargebare kvaliteter tilfører sulfonatgrupper til kjeden, slik at den samme nyansen kan bygges ved ca. 100 C.