الهيكل الكيميائي للبوليستر: C10H8O4، وسندات الإستر وسبب أهميتها

تحتوي الوحدة المتكررة من البوليستر المستخدم في المنسوجات على عشر ذرات كربون وثماني ذرات هيدروجين وأربع ذرات أكسجين: C10H8O4، حوالي 192 جم / مول. ما يقرب من 46 في المائة من هذه الكتلة يقع داخل مجموعتين من الإستر، روابط -COO- التي تربط السلسلة معًا. هذه الحقيقة الوحيدة تشرح سبب ذوبان مادة الحيوانات الأليفة بالقرب من 255 درجة مئوية، ولماذا تلتقط حوالي 0.4 بالمائة فقط من الرطوبة، ولماذا يجب صبغها عند درجة حرارة 130 درجة مئوية تحت الضغط، ولماذا ستذيبها الصودا الكاوية الساخنة.

يمر العمود الفقري نفسه من خلال خيوط 75D/72F DTY على آلة حياكة دائرية، ورقاقة من فئة الزجاجة عند 0.80 ديسيلتر/جرام من اللزوجة الجوهرية، وخيوط معاد تدويرها أعيد بناؤها من تحلل السكر. اقرأ من وحدة التكرار إلى الأعلى، وستظل الكيمياء بسيطة. العواقب التجارية لا.

ما هو التركيب الكيميائي للبوليستر في الواقع؟

البوليستر هو أي بوليمر ترتبط وحداته المتكررة بروابط إستر، والبوليستر الموجود خلف كل ملصق نسيج تقريبًا هو بولي (إيثيلين تيريفثاليت)، PET باختصار.

يقوم اثنان من المونومرات ببناء PET. يوفر حمض تيريفثاليك مجموعتين من COOH على حلقة بنزين بديلة، ويزود إيثيلين جليكول بمجموعتين من OH. يلتقي الحمض مع الكحول، ويغادر جزيء ماء، وتتشكل رابطة إستر واحدة، ويتكرر التسلسل في كلا الاتجاهين.

وحدة التكرار -[O-CH2-CH2-O-CO-C6H4-CO]- عبارة عن شطيرة مكونة من قطعتين من الإيثيلين، وحلقة عطرية واحدة، واثنين من ذرات الكربونيل مع أكسجين الإستر الخاص بهما. إن موضع الحلقة للحلقة مهم أكثر من حجمها: فهو يبقي السلسلة مستقيمة، لذلك يتجمع PET في بلورات ويذوب بالقرب من 255 درجة مئوية. استبدلها بسلسلة أليفاتية مرنة، كما هو الحال في البولي (إيثيلين أديبات)، وتنخفض نقطة الانصهار إلى ما يقرب من 50-60 درجة مئوية.

كيف يتم بناء رابط الإستر: بلمرة التكثيف في أربع مراحل

يتم إنتاج PET عن طريق بلمرة التكثيف، وكل رابطة إستر تتشكل على طول الطريق تطلق جزيءًا صغيرًا واحدًا، عادةً الماء أو الميثانول.

يختار منتجو الألياف بعد ذلك بين الرقائق العادية في درجات SD وFD وCD وTBR، لأن سلوك السطوع والصباغة ثابت بالفعل في مرحلة الرقاقة.

الشركات المصنعة للرقائق العادية (SD/FD/CD/TBR). رقائق بوليستر عادية عالية الثبات SD/FD/CD/TBR لإنتاج ألياف النسيج رقائق عادية (SD/FD/CD/TBR) عرض المنتج →

من الهيكل إلى الأداء: البلورة واللزوجة الجوهرية ونقطة الانصهار

هناك رقمان يتنبأان بمعظم ما سيفعله خيوط البوليستر: اللزوجة الجوهرية، التي تقيس طول السلسلة، والبلورة، التي تقيس مدى إحكام ربط هذه السلاسل.

اللزوجة الجوهرية هي الوكيل العملي للوزن الجزيئي. تبلغ الفجوة بين شريحتين 0.02 ديسيلتر/جرام ما يقرب من 8 إلى 10 بالمائة من متوسط ​​الوزن الجزيئي، وتظهر على شكل تماسك واستطالة وامتصاص الصبغة وانكسار الخيوط أثناء التركيب.

لماذا يقرر العمود الفقري كيف يأخذ البوليستر الصبغة؟

لا يحمل PET القياسي أي مجموعات جانبية أيونية، لذلك لا يمكن صبغه بنفس طريقة صبغ القطن. يجب أن تذوب الأصباغ المشتتة في المناطق غير المتبلورة من الألياف، ويحدث ذلك فقط عند حوالي 130 درجة مئوية وضغط يتراوح بين 2 إلى 3 بار.

تتميز مركبات كربونيل الإستر بأنها قطبية ضعيفة، ولكنها ليست مواقع صبغية. تحت درجة حرارة التزجج التي تقترب من 70-80 درجة مئوية، تتجمد السلاسل غير المتبلورة ولا يمكن لجزيئات الصبغة أن تضغط فيما بينها. عند درجة حرارة أعلى من 130 درجة مئوية، ينفتح الهيكل، وتنتشر الصبغة، وتبقى محاصرة بينما تبرد الألياف.

خيوط البوليستر الموجبة SD CD DTY للصباغة العميقة يجمع البوليستر الكاتيوني DTY بين مزايا SD وCD للحصول على صباغة عميقة وموحدة ومشرقة وتلوث أقل وإنتاج خيوط نسيج فعالة من حيث التكلفة. عرض المنتج →

حيث ينكسر الهيكل: التحلل المائي وإعادة التدوير وطول السلسلة

تعتبر رابطة الإستر نقطة ضعف البوليستر، وكل طريق تجاري لإعادة التدوير يهاجمها عمدًا.

إعادة التدوير الميكانيكية تحافظ على العمود الفقري ولكنها تقصره. الحرارة والرطوبة والقص أثناء إعادة صهر السلاسل المقطوعة، لذلك يمكن للخيوط المعاد تدويرها بنسبة 100 بالمائة أن تصل إلى 0.05-0.10 ديسيلتر/جرام أقل من اللزوجة الأولية. بدون تمديدات سلسلة أو مزيج بكر، ينجرف كل من المتانة وتوحيد الصبغة.

• تحلل السكر: يقوم إيثيلين جلايكول عند درجة حرارة 180-240 درجة مئوية بتكسير السلاسل مرة أخرى إلى ثنائي (2-هيدروكسي إيثيل) تيريفثاليت، والذي يمكن إعادة بلمرته إلى PET جديد.
• تحليل الميثانول: الميثانول عند 180-280 درجة مئوية و20-40 بار يعيد ثنائي ميثيل تيريفثالات وجليكول.
• التحلل المائي: البخار أو الماء عند درجة حرارة وضغط مرتفعين يعيد حمض التريفثاليك والجليكول.

خيوط بوليستر معاد تدويرها عالية القوة SD DTY خيوط بوليستر معاد تدويرها ذات نسيج شبه باهت مع قوة شد عالية، حاصلة على شهادة Oeko-Tex وGRS، للملابس الرياضية والمنسوجات الخارجية والمنزلية والأقمشة الصناعية. عرض المنتج →

قراءة مواصفات البوليستر: ما يخبرك به الهيكل

ورقة بيانات البوليستر عبارة عن تقرير هيكلي مقنع، وتحمل أربع قيم معظم المعلومات التي يحتاجها المشتري.

• اللزوجة الجوهرية: 0.62-0.68 ديسيلتر/جم هي درجة الألياف العادية. القيم المنخفضة تدور بشكل أكثر برودة ولكنها تنكسر في كثير من الأحيان أثناء التركيب، بينما تحتاج القيم الأعلى إلى مزيد من الحرارة لسحبها.
• عدد الخيوط والدينير: 75D/72F يعطي يدًا ناعمة ومنسدلة، بينما يوفر 150D/48F حجمًا وغطاءًا. ويغير عدد الخيوط أيضًا كيفية انعكاس الضوء، مما يؤدي إلى تغيير الظل الظاهري.
• محتوى الكونومر: حمض الإيزوفثاليك، ثنائي إيثيلين جلايكول أو الصوديوم 5-سلفواسوفثاليت يخفض التبلور ويحرك نقطة الانصهار. أعلى من 3 مول% تقريبًا، لم يعد PET من درجة الزجاجة.
• الرطوبة واللمسة النهائية: يستعيد PET حوالي 0.4 بالمائة من الرطوبة، لذلك يجف بسرعة ولكنه يبني حالة ثابتة، وتحدد اللمسة النهائية للدوران كيفية تشغيله على ماكينة الحياكة.

المشترين الذين يحتاجون إلى إصدارات قياسية وكاتيونية وعالية المرونة ومعاد تدويرها من نفس الخيوط في برنامج واحد عادة ما يقومون بتقصير مرحلة التجربة والخطأ من خلال العمل مع مورد الغزل التفاضلي الذي يدير جميع الخطوط الأربعة.

هيكل البوليستر: الأسئلة المتداولة

ما هي الصيغة الكيميائية للبوليستر؟

بالنسبة للنسيج PET، وحدة التكرار هي C10H8O4 ويتم كتابة البوليمر (C10H8O4)n. لا يحتوي الراتينج التجاري على صيغة جزيئية واحدة، لأن كل دفعة عبارة عن توزيع لأطوال السلسلة بدلاً من جزيء واحد. تم تفكيك التدوين نفسه في هذا التفسير لـ صيغة البوليستر PET C10H8O4 .

هل البوليستر النسيجي هو نفس البوليستر الزجاجي كيميائيًا؟

نعم، كلاهما من الحيوانات الأليفة. يكمن الاختلاف في طول السلسلة والمواد المضافة: تتراوح درجة الألياف من 0.62 إلى 0.68 ديسيلتر / جرام من اللزوجة الجوهرية، ودرجة الزجاجة من 0.75 إلى 0.85 ديسيلتر / جرام، وغالبًا ما تحمل درجات الألياف ثاني أكسيد التيتانيوم للتبلين أو المونومرات للصباغة.

هل يحافظ البوليستر المعاد تدويره على نفس الهيكل؟

العمود الفقري متطابق، لكن توزيع طول السلسلة أوسع. عادةً ما يُظهر PET المُعاد تدويره ميكانيكيًا محتوى أوليجومر أعلى ولزوجة جوهرية أقل بمقدار 0.05-0.10 ديسيلتر/جرام، ولهذا السبب تقوم العديد من المطاحن بمزجه مع الراتنج البكر أو إضافة موسعات السلسلة.

لماذا يحتاج البوليستر إلى الصباغة بدرجة حرارة عالية؟

لأن الألياف لا توفر مواقع صبغ أيونية ويتم تجميد مناطقها غير المتبلورة تحت درجة حرارة التحول الزجاجي بالقرب من 70-80 درجة مئوية. تحتاج الصبغة المشتتة إلى ما يقرب من 130 درجة مئوية و2-3 بار لتنتشر. تضيف الدرجات الكاتيونية القابلة للصباغة مجموعات السلفونات إلى السلسلة، لذلك يمكن بناء نفس الظل عند حوالي 100 درجة مئوية.