البوليستر والبوليستر

يشير البوليستر عادةً إلى مركب جزيئي عالي يتم الحصول عليه عن طريق التكثيف المتعدد لحمض الديباسيك والكحول ثنائي القاعدة، وترتبط روابط السلسلة الأساسية الخاصة به بروابط إستر. هناك أنواع عديدة من ألياف البوليستر، مثل ألياف البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET)، وألياف البولي بيوتيلين تيريفثاليت (PBT)، وألياف البولي بروبيلين تيريفثاليت (PPT)، وما إلى ذلك. ومن بينها، تعتبر الألياف التي تحتوي على محتوى بولي إيثيلين تيريفثاليت أكثر من 85٪ هي الأنواع الرئيسية. منها، ويتم التحكم في الوزن الجزيئي بشكل عام بين 18000 و 25000. والتركيب الجزيئي الرئيسي هو كما يلي:

1. ألياف البوليستر (PET).

بدأت الأبحاث المتعلقة بالبوليستر في ثلاثينيات القرن العشرين. تم اختراعه من قبل البريطانيين مثل وينفيلد وديكسون. وفي عام 1949، تم تصنيعها في بريطانيا وفي عام 1953 في الولايات المتحدة. وهو نتاج لأنواع كبيرة من الألياف الاصطناعية التي تطورت في وقت متأخر، ولكنها تطورت بسرعة.

الوزن الجزيئي للبوليستر هو 18000 ~ 25000، ودرجة البلمرة هي 100 ~ 140. الجزيئات الكبيرة لها بنية كيميائية متناظرة. في ظل ظروف مناسبة، من السهل أن تشكل الجزيئات الكبيرة بلورات ويكون هيكل الألياف مدمجًا. تحتوي جزيئات البوليستر الكبيرة على حلقات بنزين، وهي في الأساس جزيئات كبيرة صلبة. وفي الوقت نفسه، تحتوي أيضًا على سلاسل هيدروكربونية أليفاتية، مما يجعل الجزيئات مرنة. لا توجد مجموعات قطبية أخرى في الجزيء الكبير باستثناء مجموعتي الهيدروكسيل المنتهية بالكحول. مع ارتفاع محتوى الإستر، سيحدث التحلل المائي والتكسير الحراري عند درجة حرارة عالية. يتم نسج البوليستر بشكل ذائب. مقطعه العرضي مستدير، واتجاهه الطولي هو قضيب زجاجي، وكثافته 1.38 ~ 1.40g/cm3.

في الصين، يشار إلى الألياف التي تحتوي على محتوى من البولي إيثيلين تيريفثاليت بنسبة تزيد عن 85% باسم البوليستر، والمعروف باسم "داكرون". وهناك العديد من أسماء السلع الأجنبية، مثل "داكرون" في الولايات المتحدة، و"تيتورون" في اليابان، و"تيرلينكا" في المملكة المتحدة، و"لافسان" في الاتحاد السوفييتي السابق.

2. ألياف البوليستر الكاتيونية القابلة للصباغة (CDP).

يمكن صبغ البوليستر المعدل (CDP) بالأصباغ الكاتيونية عن طريق إدخال مجموعات حمضية يمكنها ربط الأصباغ الكاتيونية في سلاسل PET الجزيئية. تم تطوير CDP لأول مرة بواسطة شركة DuPont الأمريكية. في نهاية القرن العشرين، كان إنتاجها يمثل 1/6 من إجمالي إنتاج ألياف PET. تشمل أصنافها النموذجية داكرون t64، داكرون T65، إلخ. لا يتمتع CDP بأداء صباغة جيد فحسب، بل يمكن أيضًا صبغه في نفس الحمام بألياف طبيعية مثل الصوف، وهو مناسب لتبسيط عملية صباغة الأقمشة المخلوطة. إذا تم مزجه وتشابكه مع البوليستر العادي، فيمكنه أيضًا إنتاج نفس التأثير اللوني المختلف للحمام، مما يثري لون الأقمشة بشكل كبير. ولذلك، أصبح CDP مجموعة متنوعة سريعة التطور من البوليستر المعدل. يتم تحضير CDP بشكل رئيسي عن طريق إضافة المونومر الثالث أو الرابع، مثل ثنائي ميثيل إيزيثالات سلفونات الصوديوم (SIPM)، إلى سلسلة الجزيئات الكبيرة الأليفة عن طريق البلمرة المشتركة والبلمرة المشتركة للكسب غير المشروع. نظرًا لإضافة مجموعة حمض السلفونيك سالبة الشحنة إلى السلسلة الجزيئية CDP، عند الصباغة، ستتبادل الأيونات المعدنية الموجودة في مجموعة حمض السلفونيك مع الكاتيونات الموجودة في الصبغة، وبالتالي سيتم تثبيت أيونات الصبغة على السلسلة الجزيئية الكبيرة CDP. سيتم إزالة الأملاح الناتجة عن الصباغة بشكل مستمر في المحلول المائي، وسيستمر التفاعل. وأخيرا، سيتم تحقيق تأثير الصباغة.

تشبه عملية إنتاج CDP عملية إنتاج الحيوانات الأليفة، والتي يمكن تقسيمها إلى مستمرة ومتقطعة. نظرًا لاختلاف مصادر المواد الخام، يمكن تقسيم CDP إلى طريق DMT ومسار PTA. يدمر CDP البنية الأصلية للألياف بسبب إضافة مجموعات جديدة في السلسلة الجزيئية، مما يقلل من نقطة الانصهار ودرجة حرارة التزجج وبلورة الألياف. في المنطقة غير المتبلورة، تزداد المساحة بين الجزيئات، مما يفضي إلى صبغ الجزيئات التي تخترق الألياف. قوة CDP أقل من قوة البوليستر العادي، ولكن تم تحسين خاصية مقاومة الوبر للنسيج، والمقبض ناعم وممتلئ. ويمكن استخدامه لصنع منتجات مثل الصوف عالي الجودة. لا تزال صباغة CDP الشائعة بحاجة إلى درجة حرارة عالية (120 ~ 140 ℃) وضغط عالي أو بشرط إضافة مادة حاملة، وذلك للحصول على خاصية صباغة أفضل. لذلك، عند اختيار الأصباغ، تجدر الإشارة إلى أن الأصباغ المختارة يجب أن تتمتع بثبات حراري أفضل.

3. ألياف البوليستر القابلة للصبغ بدرجة حرارة الغرفة والضغط الجوي

يمكن تحضير البوليستر القابل للصباغة ECDP عند درجة الحرارة والضغط العاديين عن طريق إضافة كمية صغيرة من المونومر الرابع في عملية بلمرة الحيوانات الأليفة العادية. ويرجع ذلك أساسًا إلى إدخال جزء السلسلة المرنة من البولي إيثيلين جلايكول في سلسلة الجزيئات الكبيرة للحيوانات الأليفة، مما يجعل التركيب الجزيئي للألياف أكثر فضفاضة والمنطقة غير المتبلورة أكبر، وهو أكثر ملاءمة لدخول الأصباغ الكاتيونية إلى الألياف والجمع مع المزيد من مجموعات حمض السلفونيك. ولذلك، يمكن أن تكون مصبوغة تحت ظروف الصباغة الغليان الضغط العادي. تتميز ألياف ECDP بملمس أكثر نعومة وسهولة في الارتداء من ألياف CDP وPET. ومع ذلك، نظرًا لانخفاض طاقة الرابطة في الجزء الرابع من المونومر من البولي إيثيلين جلايكول، يتم تقليل الاستقرار الحراري لألياف ECDP، ويكون فقدان قوة ألياف ECDP أكثر من 30٪ عند درجة حرارة الكي البالغة 180 درجة مئوية. ولذلك، ينبغي إيلاء اهتمام خاص للنسيج المصنوع من ألياف ECDP في مرحلة ما بعد المعالجة والغسيل والكي.

4. ألياف PTT

ألياف PTT هي اختصار لألياف البولي بروبيلين تيريفثالات. يطلق بعض الأشخاص في الخارج على PTT اسم الألياف الكبيرة في القرن الحادي والعشرين، واسمها التجاري هو "Corterra".

تنتمي PTT وpet وPBT إلى عائلة البوليستر، وخصائصها متشابهة. تتميز ألياف PTT بخصائص كل من البوليستر والنايلون. إنه سهل الغسل والتجفيف مثل البوليستر، ويتميز بمرونة جيدة ومقاومة للتجاعيد، كما أنه يتمتع بمقاومة جيدة للتلوث، ومقاومة للضوء وملمس يدوي. يتميز بأداء صباغة أفضل من البوليستر، ويمكن صبغه تحت الضغط العادي. في ظل نفس الظروف، يكون تغلغل الصبغة إلى ألياف PTT أعلى من اختراق الحيوانات الأليفة، وتكون الصباغة موحدة وثبات اللون جيد. بالمقارنة مع النايلون، تتمتع ألياف PTT أيضًا بمقاومة أفضل للتآكل واستعادة الشد، ولها خصائص مرونة كبيرة ورقيقة جيدة، لذلك فهي أكثر ملاءمة لصنع السجاد والمواد الأخرى.

5. ألياف PBT

ألياف PBT هي اختصار لألياف البولي بيوتيلين تيريفثالات. تتكون ألياف PBT من ثنائي ميثيل تيريفثاليت (DMT) أو حمض تيريفثاليك (TPA)، المادة الخام الرئيسية للبوليستر، و1,4 – بيوتانيديول. تم تحضير ألياف PBT عن طريق ذوبان غزل DMT و1,4 – بيوتانيديول عند درجة حرارة عالية وفراغ، باستخدام مركبات التيتانيوم أو القصدير العضوية وتيترابوتيل تيتانات كمحفزات. إن تكنولوجيا ومعدات البلمرة والغزل وما بعد المعالجة لألياف PBT هي في الأساس نفس تلك الموجودة في البوليستر.

تتميز ألياف PBT بنفس خصائص ألياف البوليستر، مثل القوة الجيدة، وسهولة الغسيل والتجفيف السريع، والحجم المستقر، والاحتفاظ بالشكل الجيد، وما إلى ذلك. الشيء الأكثر أهمية هو أن الجزء المرن من سلسلتها الجزيئية طويل، لذلك ينكسر ويتماسك. يمتد، ويتمتع بمرونة جيدة، ولا يتغير إلا قليلاً في المرونة بعد التسخين، ويشعر بالنعومة. ميزة أخرى لألياف PBT هي أن قابليتها للصباغة أفضل من ألياف البوليستر. يمكن صبغ نسيج PBT بأصباغ متناثرة في حالة الصباغة المغلية عند الضغط الجوي. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع ألياف PBT بمقاومة جيدة للشيخوخة والمقاومة الكيميائية ومقاومة الحرارة. تُستخدم ألياف PBT على نطاق واسع في صناعة البلاستيك الهندسي وقذائف الأجهزة المنزلية وقطع غيار الآلات.

6. ألياف القلم

ألياف القلم هي اختصار لألياف البولي إيثيلين نفثالات. مثل البوليستر، ألياف القلم عبارة عن مادة بوليستر لدن بالحرارة شبه بلورية، والتي تم تقديمها في البداية بواسطة شركة KASA الأمريكية. تتم عملية إنتاجه من خلال أسترة ثنائي ميثيل 2،6 - نفثالين ثنائي كربوكسيلات (NDC) وجلايكول الإيثيلين (على سبيل المثال)، ثم التكثيف المتعدد؛ هناك طريقة أخرى وهي الأسترة المباشرة لـ 2,6 – حمض النفثالين ثنائي الكربوكسيل (NDCA) وجلايكول الإثيلين (على سبيل المثال)، ثم التكثيف المتعدد. يمكن تحسين الثبات الحراري للقلم بإضافة كمية صغيرة من المركبات التي تحتوي على الأمينات العضوية والفوسفور العضوي.

تشبه عملية غزل ألياف القلم عملية غزل البوليستر. تدفق العملية هو: تجفيف الرقائق ← الدوران عالي السرعة ← الصياغة. نظرًا لأن درجة حرارة التزجج لألياف القلم أعلى من ألياف البوليستر، فيجب تغيير عملية الصياغة وفقًا لذلك. يجب اعتماد صياغة تمريرات متعددة ويجب زيادة درجة حرارة الصياغة لتجنب التأثير على جودة الألياف بسبب سرعة التوجيه الجزيئي البطيئة. بالمقارنة مع البوليستر التقليدي، تتمتع ألياف القلم بخصائص ميكانيكية وحرارية أفضل، مثل القوة العالية، والمعامل العالي، ومقاومة الشد الجيدة والصلابة العالية؛ مقاومة جيدة للحرارة، حجم ثابت، ليس من السهل تشويهه، مثبطات جيدة للهب؛ مقاومة كيميائية جيدة ومقاومة التحلل المائي. مقاومة الأشعة فوق البنفسجية ومقاومة الشيخوخة.

7. خيوط البوليستر الرطبة والجافة

عن طريق تغيير شكل المقطع العرضي للألياف، يتم زيادة الفجوة بين الألياف المفردة، وزيادة مساحة السطح المحددة، ويحسن التأثير الشعري بشكل كبير من توصيل الرطوبة، وذلك لصنع خيوط البوليستر الرطبة والجافة. يتميز نسيج الألياف بموصلية رطوبة ممتازة وأداء نشر الرطوبة. إنه متطابق مع ألياف القطن والألياف الأخرى مع امتصاص جيد للرطوبة. مع الهيكل التنظيمي المعقول، يكون التأثير أفضل. الملابس جافة وباردة ومريحة. إنها مناسبة للملابس الرياضية المحبوكة والقمصان المنسوجة وأقمشة الملابس الصيفية وجوارب البوليستر وما إلى ذلك.

8. ألياف البوليستر ذات أربع قنوات لإزالة الرطوبة العالية

قامت شركة Du Pont بتطوير ألياف بوليستر ذات قناة TEFRA ذات قدرة امتصاص ممتازة. إنها ألياف موصلة للرطوبة العالية مصنوعة من ألياف صناعية كارهة للماء، والتي يمكنها طرد العرق من الجلد شديد التعرق إلى سطح القماش للتبريد بالتبخير. أظهرت النتائج أن نسبة إزالة الرطوبة من ألياف القطن كانت 52% وأن ألياف البوليستر ذات الأربع قنوات كانت 95% بعد 30 دقيقة. هذا النوع من الألياف فعال بشكل خاص في الملابس الرياضية والملابس الداخلية الحرارية العسكرية خفيفة الوزن، والتي يمكن أن تبقي الجلد جافًا ومريحًا، وله وظائف ممتازة للحفاظ على الحرارة ومقاومة البرد.

9. ألياف البوليستر المسامية المجوفة "wellkey"

الغرض من تطوير Wellkey هو أخذ العرق السائل ككائن لتحقيق امتصاص العرق الكامل والتجفيف السريع. Wellkey عبارة عن ألياف بوليستر مجوفة. من سطح الألياف، هناك العديد من المسام التي تخترق الجزء المجوف. يمكن أن يخترق الماء السائل الجزء المجوف من سطح الألياف. يهدف هيكل الألياف هذا إلى تحقيق أقصى معدل لامتصاص الماء ومحتوى الرطوبة. في عملية الغزل، تم مزج عامل تشكيل المسام الخاص وإذابته لتشكيل بنية الألياف. تتميز الألياف بامتصاص العرق بشكل ممتاز وخصائص التجفيف السريع، وتستخدم بشكل أساسي كنسيج للتنورات والجوارب والملابس الرياضية والقمصان وملابس التدريب والمعاطف وغيرها من الملابس. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لمزايا امتصاص الماء والتجفيف السريع وتكلفة التجفيف المنخفضة، فإن لديها أيضًا آفاق تطبيق واسعة في المجالات غير القابلة للتآكل والمجالات الطبية والصحية.

10. ألياف البوليستر المجوفة المجعدة ثلاثية الأبعاد

تم تصنيع الألياف المجعدة ثلاثية الأبعاد المبكرة باستخدام بوليمرين لهما خصائص انكماش مختلفة من خلال تقنية الغزل المركب وعملية تشكيل التبريد المحددة. بعد الرسم يتكون تجعيد طبيعي بسبب اختلاف الانكماش. حققت عملية التحضير الحالية تقدمًا كبيرًا، أي أنها تعتمد تقنية فريدة حاصلة على براءة اختراع لتصميم ثقب المغزل غريب الأطوار، جنبًا إلى جنب مع نظام تبريد التشكيل غير المتماثل وعملية الرسم والتشكيل اللاحقة المقابلة، تتميز الألياف المجهزة بدرجة تجعيد عالية، وتجعيد طبيعي ودائم والاحتفاظ الجيد بالدفء. في الوقت الحاضر، تشمل الأصناف المطورة أليافًا مجوفة مجعدة ثلاثية الأبعاد بأربعة ثقوب أو سبعة ثقوب أو حتى تسعة ثقوب. يتم استخدام الألياف المجوفة المجعدة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع في مجالات التعبئة والألياف الحرارية.

جمع البيانات: موسوعة الصباغة والتشطيب

من: دورة نسيج الحساب الرسمي