Polyester kemisk struktur: C10H8O4, esterbindningar och varför de är viktiga

En upprepad enhet av polyestern som används i textilier innehåller tio kolatomer, åtta väteatomer och fyra syreatomer: C10H8O4, cirka 192 g/mol. Närmare 46 procent av den massan sitter inuti två estergrupper, -COO- länkarna som håller ihop kedjan. Det enda faktumet förklarar varför PET smälter nära 255 C, varför det bara tar upp cirka 0,4 procent fukt, varför det måste färgas vid 130 C under tryck och varför het kaustiksoda kommer att lösa det.

Samma ryggrad löper genom ett 75D/72F DTY-garn på en cirkulär stickmaskin, ett flaskkvalitetschip med 0,80 dl/g gränsviskositet och ett återvunnet filament som byggts om från glykolys. Läs från den upprepade enheten uppåt, kemin förblir enkel. De kommersiella konsekvenserna gör det inte.

Vad den kemiska strukturen i polyester faktiskt är

En polyester är vilken polymer som helst vars repeterande enheter är sammanfogade av esterbindningar, och polyestern bakom nästan varje textiletikett är poly(etylentereftalat), förkortat PET.

Två monomerer bygger PET. Tereftalsyra tillför två -COOH-grupper på en para-substituerad bensenring, och etylenglykol förser två -OH-grupper. Syra möter alkohol, en vattenmolekyl lämnar, en esterbindning bildas och sekvensen upprepas i båda riktningarna.

Den upprepade enheten -[O-CH2-CH2-O-CO-C6H4-CO]- är en sandwich av två etensegment, en aromatisk ring och två karbonylkol med sina estersyrer. Den para-placering av ringen är viktigare än dess storlek: den håller kedjan rak, så PET packas till kristalliter och smälter nära 255 C. Byt ut den mot en flexibel alifatisk kedja, som i poly(etylenadipat), och smältpunkten sjunker till ungefär 50-60 C.

Hur esterlänken är uppbyggd: Kondensationspolymerisation i fyra steg

PET framställs genom kondensationspolymerisation, och varje esterbindning som bildas längs vägen frigör en liten molekyl, vanligtvis vatten eller metanol.

Fiberproducenter väljer då mellan vanliga spån i SD-, FD-, CD- och TBR-kvaliteter, eftersom ljusstyrka och färgningsbeteende är fixerade redan på chipstadiet.

Normala chips (SD/FD/CD/TBR) Tillverkare Högstabila normala polyesterchips SD/FD/CD/TBR för textilfiberproduktion Normala chips (SD/FD/CD/TBR) Visa produkt →

Från struktur till prestanda: Kristallinitet, gränsviskositet och smältpunkt

Två siffror förutsäger det mesta av vad ett polyestergarn kommer att göra: gränsviskositet, som mäter kedjelängden, och kristallinitet, som mäter hur tätt dessa kedjor packas.

Gränsviskositet är den praktiska proxy för molekylvikt. Ett gap på 0,02 dl/g mellan två chips är ungefär 8 till 10 procent av viktgenomsnittlig molekylvikt, och det kommer till ytan när seghet, töjning, färgämnesupptagning och filament går sönder under texturering.

Varför ryggraden bestämmer hur polyester tar färg

Standard PET har inga joniska sidogrupper, så det kan inte färgas som bomull. Dispergerade färgämnen måste lösas upp i de amorfa områdena av fibern, och det händer bara vid cirka 130 C och 2 till 3 bars tryck.

Esterkarbonylerna är svagt polära, men de är inte färgämnesställen. Under en glasövergångstemperatur nära 70-80 C är de amorfa kedjorna frusna och färgämnesmolekyler kan inte klämma sig mellan dem. Över 130 C öppnar strukturen sig, färgen diffunderar in och den förblir instängd när fibern svalnar.

Katjonisk polyester SD CD DTY-garn för djupfärgning Katjonisk polyester DTY som kombinerar SD- och CD-fördelar för ljus, enhetlig djupfärgning, lägre kontaminering och kostnadseffektiv produktion av textilgarn. Visa produkt →

Där strukturen går sönder: Hydrolys, återvinning och kedjelängd

Esterbindningen är polyesterns svaga punkt, och varje kommersiell återvinningsväg attackerar den medvetet.

Mekanisk återvinning behåller ryggraden men förkortar den. Värme, fukt och skjuvning under omsmältning av skurna kedjor, så en 100 procent återvunnen filament kan komma 0,05-0,10 dl/g under jungfrulig viskositet. Utan kedjeförlängare eller en jungfrulig blandning glider både uthållighet och färgens enhetlighet.

• Glykolys: etylenglykol vid 180-240 C bryter kedjor tillbaka till bis(2-hydroxietyl)tereftalat, som kan repolymeriseras till ny PET.
• Metanolys: metanol vid 180-280 C och 20-40 bar ger tillbaka dimetyltereftalat och glykol.
• Hydrolys: ånga eller vatten vid hög temperatur och tryck returnerar tereftalsyra och glykol.

SD DTY höghållfast återvunnet polyestergarn Halvt tråkig texturerat återvunnet polyestergarn med hög draghållfasthet, Oeko-Tex och GRS-certifiering, för sportkläder, utomhus-, hemtextilier och industrityger. Visa produkt →

Läsa en polyesterspecifikation: Vad strukturen säger dig

Ett polyesterdatablad är en strukturell rapport i förklädnad, och fyra värden innehåller det mesta av den information som en köpare behöver.

• Gränsviskositet: 0,62-0,68 dl/g är normal fiberkvalitet. Lägre värden snurrar svalare men går sönder oftare under texturering, medan högre värden behöver mer värme för att dra.
• Denier och filamentantal: 75D/72F ger en mjuk, draperande hand, medan 150D/48F ger bulk och täckning. Antalet glödtrådar ändrar också hur ljus reflekteras, vilket förskjuter den skenbara skuggan.
• Sammonomerhalt: isoftalsyra, dietylenglykol eller natrium-5-sulfoisoftalat sänker kristalliniteten och flyttar smältpunkten. Över ungefär 3 mol% är en PET inte längre flaskkvalitet.
• Fukt och finish: PET återfår cirka 0,4 procent fukt, så det torkar snabbt men bygger statiskt, och spinnfinishen avgör hur den körs på stickmaskinen.

Köpare som behöver standard-, katjoniska, högelastiska och återvunna versioner av samma garn i ett program förkortar vanligtvis försöks-och-fel-stadiet genom att arbeta med en differentialgarnleverantör som löper alla fyra linjerna.

Polyesterstruktur: Vanliga frågor

Vad är den kemiska formeln för polyester?

För textil PET är den upprepade enheten C10H8O4 och polymeren är skriven (C10H8O4)n. Ett kommersiellt harts har ingen enskild molekylformel, eftersom varje batch är en fördelning av kedjelängder snarare än en molekyl. Själva notationen är uppackad i denna förklaring av polyester PET formel C10H8O4 .

Är textilpolyester kemiskt detsamma som flaskpolyester?

Ja, båda är PET. Skillnaden ligger i kedjans längd och tillsatser: fiberkvalitet går på 0,62-0,68 dl/g gränsviskositet, flaskkvalitet på 0,75-0,85 dl/g, och fiberkvaliteter innehåller ofta titandioxid för mattning eller sammonomerer för färgning.

Håller återvunnen polyester samma struktur?

Ryggraden är identisk, men kedjelängdsfördelningen är bredare. Mekaniskt återvunnen PET uppvisar vanligtvis högre oligomerhalt och 0,05-0,10 dl/g lägre gränsviskositet, vilket är anledningen till att många fabriker blandar det med jungfruharts eller tillsätter kedjeförlängare.

Varför behöver polyester högtemperaturfärgning?

Eftersom fibern inte erbjuder några joniska färgämnen och dess amorfa regioner är frusna under en glasövergångstemperatur nära 70-80 C. Dispers färg behöver ungefär 130 C och 2-3 bar för att diffundera in. Katjoniska färgbara kvaliteter tillför sulfonatgrupper till kedjan, så samma nyans kan byggas vid cirka 100 C.