目前,全球聚酯系列产品产业链的发展,受到了诸如中国、印度聚酯耗用量继续猛增、俄罗斯、独联体、东欧国家和其它发展中市场聚酯树脂需求异军突起等因素所拉动;其它如全球经济形势、原油和原材料价格变动、聚酯纤维对比棉纤维日益扩大的竞争优势、过程经济(process economics)以及对二甲苯(PX)/精对苯二甲酸(PTA)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)生产规模经济的改善等,也对此具有影响。聚酯纤维对比棉纤维、聚丙烯(PP)和尼龙,竞争优势更为显明。而聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯,PET)由精对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)聚合而成,聚酯 (PET)主要用于瓶级聚酯(广泛用于各种饮料尤其是碳酸饮料的包装)、聚酯薄膜(主要用于包装材料、胶片和磁带等)以及化纤用涤纶。
二、聚酯系列产品的发展历史
追溯聚酯系列产品的最早历史,可以说,1928年美国杜邦公司的卡罗瑟斯(Carothers)对脂肪族二元酸和乙二醇的缩聚进行了研究,并最早用聚酯制成了纤维。1931年秋天,卡罗瑟斯(Carothers)在美国化学会正式发表其研究成果。该纤维具有丝的光泽,强力和弹性均可和蚕丝媲美,但是由于其熔点低、易水解不耐碱,而无实用价值。但这项研究最早证实了聚酯可以制成纤维。1941年英国卡利科印染工作者协会(以下简称CPA)的温菲尔德和迪克森在卡罗瑟斯(Carothers)工作的启发下,继续研究聚酯,1942年CPA取得了专利权。可以说,聚酯(PET)是在1949年率先在英国实现工业化生产,因其有优良的服用和高强度等性能,成为合成纤维中产量最大的品种。
聚酯在20世纪70年代以前一直保持高速发展,其生产增长率为:1960年200%、1965年50%、1970年60%,此后增速减缓并呈周期性发展趋势,1975年增速为30%、1982年为10%、1987年为12.6%、1992年为6%、1999年为4.3%、2001年为4.8%,预计2004年为8%。上个世纪90年代后,聚酯工业的发展重心开始转向亚洲,至90年代中期,因产能扩充过多,除中国外已出现供大于求的局面。到 1999年,聚酯工业又迎来新的发展阶段,主要由于瓶用和膜用、复合等非纤用聚酯的用量增加,衣用涤纶需求也达到高峰。从1999~2005年,聚酯产能还可以增长33~40%,年均增长率为6.6~8%。从2000年开始,世界聚酯工业又进入新一轮的快速发展期。
随着世界科学技术的进步、世界工业的发展,合成纤维尤其聚酯纤维在数量上快速发展,但在性能和功能上还不能满足人们的要求,人们开发了一大批差别化、功能化及高性能的合成纤维。目前,国外差别化及功能化聚酯纤维的开发有较大进展,如日本从80年代新合纤(shingosen)摆脱了模仿天然纤维的时代走向目前的“超真”的“新新合纤”阶段,在聚酯纤维方面如超膨松性纤维﹑超悬垂性纤维﹑超柔软性纤维﹑香味纤维﹑防辐射纤维等;美国近期发展合纤的品种主要是弹性纤维﹑工业用丝﹑地毯和非织造布。在聚酯纤维产品开发方面不仅注重聚酯工业丝和非织造布的开发﹐而且注重服饰用聚酯纤维的开发,及多种差别化纤维,如改善纤维的光泽。加入不同添加剂﹑不同截面形状的纤维﹑不同的纤维根数,聚酯阻燃长丝,中空聚酯长丝,低熔点涤纶长丝。韩国近期开发功能性纤维和产业用纤维,如高模低伸高强聚酯纱、导电聚酯纱﹑聚酯超细纤维等 。
聚酯产品上,非纤聚酯的发展速度很快。1996年,世界聚酯包装树脂和薄膜产量分别为451.9万吨和138.2万吨,占世界聚酯总产量的 20.7%和6.3%,1998年则分别为699.5万吨和163.1万吨,占世界聚酯总产量的24.6%和5.7%。2000年分别达到823.6万吨和176.9万吨,年均增长率分别为17.6%和6.2%,各占世界聚酯总产量的26.0%和5.59%。
三、聚酯系列产品发展趋势
1.全球聚酯瓶片产能和消费量仍然处于增长阶段
根据市场调查显示,到2010年聚酯的应用增长仍然潜力雄厚,以年平均增长率来看,纺织纤维用仍保持10%,而聚酯瓶用方面,可高达19%。另以消费量分配结构观之,2000年纤维用占聚酯聚合消费量总量的66﹪、聚酯瓶用25﹪、薄膜用5﹪,其它占4﹪;2005年时则分别为61﹪、30﹪、 4﹪、5﹪;2010年时则增减为60﹪、34﹪、3﹪、4﹪。由此可见不同应用领域在聚酯产品中的增长趋势。近年来,随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提高,聚酯瓶已逐渐成为人们首选的包装材料,在食品、饮料、药品、日用化妆品等领域中得到了越来越广泛的应用。这不仅给上游从事于聚酯瓶片生产的厂家带来了巨大的商机,而且也进一步地推动了全球聚酯业的稳步发展。
1.1欧洲聚酯瓶片需求情况
欧洲聚酯瓶片市场需求的年平均增长速度预计为7~9%,主要驱动力量来自需求增长速度超过10%的中、东欧地区,西欧地区的增长速度为5~7%/年。用于啤酒瓶的聚酯似乎是个“沉睡的巨人“,在大部分欧洲国家都还没有明显增长。
1.2美国聚酯瓶片需求情况
由于具有透明、强度高、用途广和可回收等特点,之所以说聚酯瓶片成为消费者喜爱的包装材料,享受着巨大的成功。很少有大宗聚合物品种能有聚酯瓶片这么高的需求增长速度,即便在发达国家,聚酯瓶片需求的增长速度仍接近两位数。美国聚酯瓶片的市场需求大约是310万吨/年,是世界消费总量的三分之一。2003年,北美地区聚酯瓶片需求增长率为8%,而在90年代,增长速度曾经达到两位数。而到了2004年后增长速度可能会放慢大概1~2%,因为就销售渠道而言,美国饮料市场已经达到饱和点。据悉,2003年夏天纽约等美国软饮料消费的主要市场气温不高导致聚酯瓶片消费量增长速度放缓,2004年的需求增长会有所改善,增长率将达到8.5%。增长是来自2004年夏退出的一些软饮料新品,例如可口可乐退出低碳酸型可乐,尽管这些新产品可能会吞噬其它软饮料的市场。尽管北美地区碳酸饮料市场较为成熟,但是果汁等热罐装饮料的需求仍有增长空间。
值得一提的是,一旦啤酒瓶等应用领域出现突破,未来几年聚酯瓶片需求仍有潜力恢复两位数的增长率。因为啤酒瓶市场非常大,如果聚酯瓶片取得1%的份额就意味着美国地区的聚酯瓶片装置平均开工率可以提高1%。目前,聚酯瓶片未能大规模进入啤酒瓶市场的主要原因是技术问题,聚酯瓶本身不能提供较好的气密性,因此聚酯啤酒瓶瓶体需要尼龙夹层、等离子涂层或是采用PEN(聚对萘二甲酸乙二醇酯),这些都将增加瓶子的生产成本。因此,除非聚酯生产商生产出单层氧气隔绝性能比较好的材料,否则聚酯啤酒瓶的生产成本不会有明显下降。
再者,美国地区的部分聚酯行业还把目光瞄准铝质软饮料罐市场,这个市场每年产量高达600亿只,对于美国聚酯行业来说,替代12盎司铝罐是最大的商机。因为12盎司的聚酯罐与铝罐相比有更多的优点,但是由于铝罐已经深入人心,塑料罐很难进入这一市场。如果聚酯瓶在30年前就有目前的配方,那么铝罐根本不可能在软饮料包装市场存在。软饮料生产商的罐装设施围绕铝罐建设,他们没有太多的甜头用聚酯罐来替换。然而,目前12盎司的聚酯瓶已经取得部分突破。尽管软饮料生产商花费了大量资金建设铝罐罐装设备,但是对于新增的产能却倾向于使用12盎司的聚酯瓶。尽管困难重重,但是聚酯瓶片每年都会抢占一部分铝罐的市场。另外,北美以外地区聚酯瓶片传统应用领域仍在增长,特别是较高的原料成本增加了美国和亚洲国家之间的贸易往来。从历史上来看,亚洲聚酯生产商具有原料成本上的优势,这使得他们有机会出口聚酯瓶片。但是,目前他们的原料采购价格与北美地区的聚酯生产商差距不大。尽管美国聚酯瓶片市场的景气在上升,他们的情况并不太乐观。对于聚酯行业而言,好消息是需求增长速度不错,坏消息就是这个行业的紧张太过激烈。过去几年,利润不是没有就是非常微薄。快速增长的原料价格夺走了该行业的利润,规划中的产能扩建也造成了这一问题。
1.3亚洲地区聚酯瓶片需求情况
在召开的世界石化会议上,美国CMAI咨询公司的Chase Willett指出,2004年亚洲聚酯瓶片产能占全球1320万吨总产能的42%,另一方面,与全球1060万吨聚酯瓶片需求量相比,亚洲市场的需求仅有265万吨。亚洲同时还占全球过剩量的15%。从另一个角度来看,亚洲目前过剩的产能占全球需求量的28%。在满足了区域内的需求后,亚洲过剩的供应量可以供应全球需求量的0.25%以上,使得全球聚酯装置的平均开工率仅有75%-80%之间,远远低于健康水平。
亚洲地区、特别是中国聚酯瓶片产能的增长不是最近的事情,导致聚酯产能过剩的主要原因是国产技术降低了投资成本,而施工过程及项目投产后增加的就业机会使得许多中国地方政府支持投资聚酯装置。对于聚酯生产商而言,最后的一线希望就是瓶片需求持续快速的增长。除了经济增长之外,亚洲聚酯瓶片需求的扩大还得益于过剩的产能使亚洲的瓶片价格成为全球最低的地区。较低的人均消费量也显示出该地区不可忽视的增长潜力。目前亚洲人均聚酯瓶片消费量不足1千克,假使中国和印度的人均消费量提高到3千克,全球每年的消费量就将增加800万吨。
1.4北美和南美地区聚酯瓶片需求情况
北美和南美在2009年以前仍将保持全球最大聚酯瓶片市场的地位。未来五年,这两个地区每年新增聚酯瓶片需求量大约是26万吨。增长速度仅有6%,低于以前的水平,主要原因是未来几年美国碳酸饮料市场将保持平稳或略有下降。
1.5其他地区聚酯瓶片需求情况
CMAI预期欧洲、中东和非洲的年平均增长速度为8%,每年新增需求37.6万吨。欧洲真正的明星是中欧和前苏联地区,该地区聚酯瓶片需求的增长目前及将来主要来自啤酒包装。由于陈旧的玻璃包装生产设施不能满足需求的增长,聚酯瓶片成为不可或缺的包装材料。
2.全球聚酯纤维消费与发展情况
根据目前的市场情况分析,现在影响全球聚酯纤维产业的重要因素是原油和原材料价格,众多生产业主都面临涨价这一关。预料原油价格将居高不下,高油价影响着PX、PTA和MEG的价格。MEG随着新的生产能力投产,其价格可能会稍有松动;大型PX生产厂正在中东和亚洲兴建,但能否满足供应中国估计约有1000万吨PTA巨大扩产需求则尚难定论。BP、Invista、Mitsubishi和Eastman(EPTA)等公司已建了不少高效的PTA 原料生产厂。令人感兴趣的是中国石油公司(Sinopec)宣称,一种新的极富竞争力、生产能力可达100万吨的PTA工艺技术已趋成熟。
另外,根据数据库和市场发展趋势,MAACK商务服务公司(MBS)计算出了2000-2005年全球聚酯纤维产量年平均增长率(AAGR)约 8.5%,主要是中国接近20%年增长突出需求所拖动。中国聚酯纤维需求量,2005年已达1500万吨,为全球总耗用量2600万吨的57%,2010 年该比例将超过60%。
MBS预测,假如全球经济继续健康发展,原油价格不因地区政治事件而疯狂涨价的话,2005-2010年全球聚酯纤维年平均增长率为7.5%,未来10年中,全球聚酯纤维需求量平均年增长率约7.0%。还有就是BP公司在荷兰阿姆斯特丹召开的第10届全球聚酯产业链会议上发布的信息表明,目前聚酯消费仍以纤维为主,不过所占比例将从2000年的65%稍降至2010年的61%,而塑料粒子消费比例将从28%上升至34%,其他应用消费比例将从 7%降至5%。据预测,2000~2010年全球聚酯纤维消费量年均增长率为7%。其中,中国为11%,亚洲其他地区为7%,欧洲为2%,美国为3%。预计2010年全球聚酯纤维消费量将达到3600万吨。
中国聚酯纤维的年生产能力估计约为2500万吨,绝大多数分析人士认为,其设备利用率为60%,这是由于去年美国和欧洲实行配额的影响,致使设备利用率走低;同样,中国台湾省的聚酯纤维生产由于和大陆商贸减少,设备利用率也跌至65%。近期有消息称,美国正在考虑对中国短纤维出口征收反倾销关税,这一举措可能对中国设备开工情况产生影响。显然,中国将对其生产过剩进行一些调整,如关停一些不具有竞争力的老厂、小企业等。
即使如此,2005-2010年期间,中国聚酯纤维耗用量平均年增长率仍将达16%左右,Sinopec所属上海石化公司(SPC)宣称,将能以自主技术建造年产能水平为100万吨的PTA工厂,中国某设计院正在设计建造世界级大型的聚酯厂;中国现已掌握以极富竞争力的成本兴建大型PTA和聚酯产品企业的能力,这正赋予其在全球聚酯产品市场中拥有强大的竞争优势。
四、世界聚酯技术发展历史
聚酯工艺路线有直接酯化法(PTA法)和酯交换法(DMT法)。PTA法具有原料消耗低、反应时间短等优势,自80年代起己成为聚酯的主要工艺和首选技术路线。大规模生产线的为连续生产工艺,半连续及间歇生产工艺则适合中、小型多种生产装置。PTA法连续工艺主要有德国吉玛(Zimmer)公司、美国杜邦公司、瑞士伊文达(Inventa)公司和日本钟纺(Konebo)公司等几家技术。其中吉玛、伊文达、钟纺技术为5釜流程,杜邦则开发了3 釜流程(目前正在开发2釜流程),两者缩聚工艺基本相似,区别在于酯化工艺。如5釜流程采用较低温度及压力酯化,而3釜流程则采用高乙二醇(EG) /PTA摩尔比和较高的酯化温度,以强化反应条件,加快反应速度,缩短反应时间。总的反应时间为5釜流程10小时,3釜流程3.5小时。目前世界大型聚酯公司都采用集散型(DCS)控制系统进行生产控制和管理,并对全流程或单釜流程进行仿真计算。
2003年初,伊文达-费希尔(Inventa-Fisher)(I-F)公司公布了其聚酯生产流程和能耗。该工艺从PTA或DMT与乙二醇 (EG)反应生产树脂级或纺织级聚酯。采用4釜(4R)工艺,由PTA和EG或熔融DMT和EG组成的浆液,进入第一酯化/酯交换反应器,反应在较高压力和温度(200~270℃)下进行,生成的低聚物进入第二串级搅拌式反应器,在较低压力和较高温度下进行反应,反应转化率大于97%。然后在低于常压和较高温度下,藉第3台串级反应器预聚合,缩聚程度大于20,经第4台DISCAGE精制器后,使最终缩聚物的特性粘度(i.V.)提高到0.9。能耗为:电力55.0 kwh/t,燃料油61.0kg/t,氮气0.8m3/t,空气9.0m3/t。采用该工艺已建有50多套装置,其中13条生产线能力为100~700吨 /天。现已有单系列700吨/天生产线投运。
用于聚酯生产缩聚反应的催化剂种类繁多,主要有锑系、锗系、钛系、锡系等。由于锑系催化剂在缩聚过程中能大大促进缩聚反应,而对热降解反应的促进程度较小,因此目前聚酯工业普遍采用锑系催化剂,主要品种有三氧化二锑、醋酸锑以及近年来开始受到广泛关注的乙二醇锑。此外,用于酯交换反应的锰、锌、钙、钴、铅等金属的醋酸盐对缩聚反应也有一定的催化作用。上海石化股份公司选择乙二醇锑以及至少一种锰、锌、钙、钴、铅等金属醋酸盐共同组成高效催化剂体系,在2L间歇聚合釜和2m3半连续聚酯装置上考察了高效催化剂的催化作用。与常规催化剂相比,使用高效催化剂可显著提高缩聚反应速度,缩短缩聚反应时间 20%以上,制备的聚酯切片质量指标达到常规催化剂制备切片的水平,切片的热稳定性、可纺性和染色性能良好,缩聚反应宏观动力学研究也表明使用高效催化剂的缩聚反应速率常数明显高于常规催化剂。
近10年来,为改善环保和提高效益,致力于开发不含锑等重金属的新型催化剂,如吉玛公司用铝、锗等金属,采用沸石、硅藻土等作载体,开发了 Ecoat催化剂,其使用效果与锑类催化剂相当。Acordis公司开发基于TiO2的催化剂C-94,用该催化剂生产的聚酯,其外观及后加工均优于传统锑催化剂生产的聚酯。英国Syneti公司将生产聚酯的钛基催化剂推向工业化,这种催化剂比常规的锑基催化剂可提高聚酯产率15%,成为解决装置瓶颈制约的廉价方案。该催化剂由螯合的配位体环绕Ti核心构成,带有配位体的催化金属可很好地控制聚合,可生成无色的产品。而常规的钛的醇盐催化剂使反应太快,会生成副产品,致使聚合物颜色发黄。这种催化剂为可水解的稳定液体,完全可与反应物乙二醇互溶,而氧化锑催化剂需在高温下进行特殊处理才能分散。使用新催化剂的聚合物产品中剩余的金属含量为锑基催化剂的1/10。日本东洋纺织(Toyobo)公司开发的新催化剂,其生产的聚酯树脂质量与用锗催化剂生产的高度透明和耐热的瓶级树脂质量相同,但新催化剂费用比锗型催化剂要低许多。新催化剂由几种未透露的金属组成,生产工艺条件与锗催化剂制造聚酯纤维、聚酯薄膜和瓶级聚酯树脂所用条件相似,为250~300℃和约10-1Torr。然而与锗催化剂不同,新催化剂不会使树脂留下深暗色或残留的物质。该催化剂已将用于该公司的聚酯装置。
信赖公司将采用杜邦公司NG-3树脂技术在印度哈吉拉建设22万吨/年聚酯瓶级树脂装置。该装置邻近信赖公司现有的8万吨/年聚酯装置。新装置在世界上首次采用NG-3工艺,生产高分子量瓶级聚酯树脂,用途包括碳酸软饮料和瓶装饮用水包装。杜邦最近将UOP公司Sinco固态聚合技术组合到NG -3工艺中,据称,采用NG-3技术可大大降低20万吨/年以上PET装置建设费用。
Ems伊文达-费希尔(Inventa-Fisher)公司开发了创新的聚酯反应器技术,可降低生产聚酯的原材料消耗和提高产率。这种称为 ESPRE的塔式反应器可使转化费用降低26%,提高销售收益22%和改进聚酯质量。该反应器可用于灵活地生产所有聚酯家族,包括PET、PTT、PEN 和PBT及其共聚酯。在新工艺中,酯化和缩聚同时在降低了压力和高温下进行,有利于反应。可避免机械混合,反应体系自动进行,采用反应气体或情性气体完成相互混合。利用新反应器的反应体系,可避免产生不需要的副产物,可避免反应死区,也可达到优化的分子分布。除有一套1吨/天的中型装置外,现已有三套聚酯装置采用新的反应器技术:德国240吨/天装置正在建设中,荷兰180吨/天装置处于基础工程阶段,中国台湾120吨/天装置已决定采用。
生产控制系统方面:聚酯生产采用先进的集散型(DCS)自动控制系统对聚酯的工艺生产进行控制和管理。此外,已有聚酯仿真系统的开发和应用的技术在研制,可具有仿计算功能、灵敏度分析功能、优化功能、成本计算功能、工程计算功能。可以对全流程或单釜流程进行仿真计算。输入温度、压力、停留时间、相关物料参数、真空度、搅拌转速等即可计算酯化率ES、端羧基COOH、聚合度Pn、二甘醇DEG、粘度IV等参数。灵敏度分析功能可用来研究某一控制变量如温度、压力、停留时间、进料量等在给定的范围内对各反应器出口量或最终产品质量指标的影响。优化计算功能可给工艺人员提供生产调整操作参数指导。成本估算以及工程核算可为管理人员、设计人员通过计算成本控制和核算设备参数,优化管理和设计工作。
新产品新技术方面:PTT(聚对苯二甲酸丙二酯)也是聚酯系列产品中最具发展前景的新成员。它兼具锦纶和涤纶的优点,具有抗污性、化学稳定性、回弹性和染色性,是一种较理想的纺织用新型热塑性聚酯材料,是世界各国新世纪重点发展的新材料之一。
PTT也是早在1941年美国已合成了该材料并取得发明专利,但由于1.3丙二醇(PDO)单体来源困难,未工业化生产。进入九十年代后,随着世界聚酯的迅速发展以及合成技术提高,Shell公司采用的氧乙烷技术路线低成本生产PDO,杜邦公司也开发出利用生物酶催化制备PDO技术。 Degusa公司也开发了丙烯醛技术路线制PDO,此外有以甘油为原料的生化及合成技术制PDO,环氧丙烷法制PDO技术路线。在PTT合成技术方面, PTA直接酯化法更优于DMT酯交换法。PTT纤维制备仍采用熔融纺丝POY、DTY、BCF等技术。PTT的用途广泛,主要用于工程塑料、体育用品、薄膜以及纺粘织物、地毯以及服用纤维等方面,具有极大的市场发展潜力。
PEN(聚萘二甲酸乙二酯)是聚酯的新型产品。由于它具有较高的阻隔性、防水性、气密性、抗紫外线性、较好的耐热性、耐化学性、耐辐射性等,近年来深受世界许多国家的聚酯生产厂商的关注。PEN的聚合研究始于1948年,但一直未能实现工业化。进入90年代后,由于PEN以及主要原料2.6、二甲基萘二甲酸(DNC)合成技术发展实现了工业化。美国Amoco已建有年产2.7万吨DNC装置并正在新建一个年产4.5万吨装置。日本三菱化工也有年产4.7万吨的装置。PEN将广泛的用于碳酸饮料、啤酒、果汁等包装瓶、工业丝、薄膜、磁带、药品包装及工程塑料等方面,是一种极具开发前景的新型聚酯材料,预计至2005年年均增长率将达35%。
2002年以后,为适应大规模、高质量、低成本的常规以及差别化的涤纶长丝、涤纶短纤维产品的需求,聚酯熔体直纺技术得到了广泛的应用,与切片纺技术相比每吨纤维生产成本可降低1000-1500元,如涤纶短纤维生产线的单线生产能力经济规模已由过去50吨/日提高到100、150、200吨/ 日。同时积极发展可生产多品种的柔性生产技术,在同一条生产线上通过设备的单机调频,改变工艺参数等技术来生产不同规格的产品,如不同纤度、高强高模、中强中模、低强低模短纤以及高收缩、中收缩、低收缩、毛型、棉型、中空等短纤产品。此外还有多孔大面积喷丝板、短程纺等技术的开发应用。
涤纶长丝除POY-DTY二步法传统工艺技术外,随着机电一体化技术的发展,卷绕头的机械速度从4000m/min发展到6000m/min、 8000m/min,正在试验12000m/min并通过不断的工艺研究出现了不同形式的纺丝拉伸一步法工艺如HGS(热辊拉伸法)工艺。产品FDY,现可从细旦(0.5dpf)做到工业丝(200-2000旦),纺丝速度4500m/min。近年来TCS热管纺丝法引入关注,特别适合纺制细旦长丝,德国 JBDE公司推出的HCS(热管拉伸法)亦有良好的发展前景。SHSS(超高速纺丝)无导丝盘而全部依靠丝与空氧间摩擦的纺丝拉伸一步法工艺,纺丝速度 7000m/min。通过添加聚合物改性剂或突破性工艺改进可将POY纺速从3200m/min提高到4500-5000m/min。涤纶BCF亦完成了工业化开发,加工速度可达2500m/min,生产规模达5000吨/年,超细复合长丝dpf达0.02以下。
涤纶产品向差别化、功能化方向发展如细旦多孔、异型、异收缩、弹性、高吸湿、抗静电、抗辐射、阻燃、抗紫外、远红外、抗菌、导电等纤维。此外为适应信息产业、生命科学、环保产业等领域的发展,研究和开发出相应的纤维材料。涤纶也在积极向这些领域拓展,如外科缝线、人工血管、人工肺以及可降解聚酯纤维等。
五、近年来国际市场上几家聚酯企业最新研究成果
近年来国际市场上几家聚酯企业最新研究成果如下:
1.Sinco工程公司
Sinco工程公司开发出了一种具有较高弹性模量的聚酯长丝,是由芳香聚酯树制成,主要组成为芳烃酸﹑脂肪醇﹑及带有聚酯功能团的芳香四羚酸二酐,制得的聚酯长丝弹性模量高达30Gpa,断裂应力可以超过400Mpa。
2.Moechst Trelira公司
Moechst Trelira公司开发出了一种抗水解的聚酯短纤和长丝,生产时将载体聚合物和端基捕获剂及纤维成型聚合材料一起输送到喷丝头处,然后从喷丝孔喷出,经冷却后凝固成长丝,其中聚合物载体没有端基,从而可与端基捕获剂发生反应。据Hoechst AG公司称制得的纤维具有高强度及低燃性能。
3.AKZO Nobel NV公司
AKZO Nobel NV公司开发出了一种具有较高抗起球性能的聚酯纤维和纱线。生产时是将聚亚烯醇嵌段共聚物,作为分离相均匀的加入到聚酯混合物中,这种配方特殊的聚合物中至少含有90%摩尔的聚乙烯对苯二甲酸盐,聚全物是在聚酯混合物发生共聚以后加入的,它所占的重量比是1-7%,当聚合物与聚酯混合物混合均匀后采用普通的纺丝方法可制得这种特殊性能的聚酯纤。
4.Pupont公司
Pupont公司研制开发出了生产聚三甲基对苯二甲酸盐连续长丝的生产工艺,生产过程包括将熔融的聚合物从喷丝孔中挤出而形成初生丝,用冷却空气的方法使长丝降温对长丝施以油剂,对长丝进行加热和牵伸,然后将长丝通过带有热流体的喷嘴,在这里受热气流的作用,长丝发生变形,呈三维立体卷曲形状,再将长丝冷却并卷绕成成品丝。
Allied-Signal公司开发出了应用于轮胎帘子线的聚酯纱线﹐这种纱线不但强度高,且尺寸稳定,生产时将熔融可纺的聚乙烯对苯二甲酸盐熔体从喷丝孔挤出以形成初生丝,使初生丝通过一个缓慢冷却区和快速冷却区,在这里初生丝得到了快速冷却和固化,然后对固化丝进行牵伸,得到了具有部分取向和一定结晶度的聚酯丝﹐最后再经过热牵伸而制得成品纱。
5.Shakevpeave公司
Shakevpeave公司开发出一种聚酯单丝﹐是由高温混合树脂经熔体纺丝而制得,混合树脂的组成为高温聚酯树脂﹑聚乙烯对苯二甲酸盐树脂及高温稳定剂,这种聚酯单丝具有非常好的耐高温性能及抵抗热降解的能力。
6.中国台湾聚酯公司
中国台湾在开发聚酯新产品方面有一定的进展。另外,在新型聚酯纤维开发上也有较大进展,如聚对苯二甲酸丁二酯(PBT),聚对苯二甲酸丙二酯 (PTT),聚奈二甲酸乙二酯(PEN)是聚酯纤维中的重要品种,是本世纪可与聚对苯二甲酸乙二酯(PET)进行竞争的聚酯品种。
六、中国聚酯系列产品简单发展思路
1.开发聚酯产品的应用领域工作仍然任重道远
目前,从国内聚酯系列产品现状分析表明,要参与国际竞争,必须进一步开发聚酯产品的应用领域,包括聚酯非纤应用领域。改性聚酯切片的开发生产和加大聚酯类纤维产品的开发如功能性纤维﹑聚酯产业用纤维及新型聚酯纤维(PTT﹑PBT﹑PEN)。特别是世界化纤在服饰﹑装饰和产业三大领域中的应用比例与我国还是存在较大的差距。
随着中国经济发展的需要,人们对合纤性能的要求也越来越高,目前国外有的新品种﹐国内基本上都有,如异形﹑中空﹑复合﹑细旦和超细旦。三异混纤 ﹑阳离子改性的聚酯切片及长丝,其中有的品种已形成生产规模。功能性聚酯纤维的开发与进展也较快,如阻燃﹑抗静电﹑防紫外线﹑保暖﹑吸水和抗菌及电磁波屏蔽功能等都有一定的成果。大型企业和科研院所结合在这些新产品的开发上获得了成功的经验。目前化纤生产技术装备的发展向更高速﹑高效优质化﹑大型连续短程化﹑自动省力化﹑一机多用柔性化﹑细旦复合多功能化设备单元结构模块化。在开发聚酯类纤维新品种方面也掌握了关键技术,如超细纤维纺丝技术﹑三异纤维纺丝技术及后加工技术﹑复合纤维和复合混纤技术,这些技术为聚酯类纤维的差别化和功能化的发展奠定了基础。聚酯类纤维的新产品和新技术的开发是一个逐渐掌握和成熟的过程,要使新产品尽快走向市场,应该重视组织产品 “一条龙”的开发应用﹐加强市场调研,在市场导向下搞好新产品的开发。
值得一提的是,如2006年的MBS会议中,指出目前聚酯产业链工艺技术、聚酯生产催化剂和聚酯纤维开发(包括PTT)等方面的全球性论坛,这种年会的一个主要特点是有关多种PET容器材料的开发,如灌装水、饮料、啤酒、牛奶和果汁等的包装用品。
2.从残酷激烈的竞争中寻找“奶酪”
目前,影响全球聚酯纤维发展的主要因素是各类纤维之间的相互竞争,包括今后棉花价格及其供应形势。在当前,聚酯纤维对非织造产品生产、细旦短纤维、工业用特别是轮胎帘子线用纤维的市场发展具有影响。在帘子线生产中,聚酯以其价格优势和性能特点正在不断地替代聚酰胺帘子线,尤其是在第三世界国家。全球化学纤维生产中,聚酯纤维估计占65%份额,到2010年该比例将超过70%,因为聚酰胺纤维目前年增长率仅为2.5%、聚丙烯腈和纤维素纤维生产亦不景气。
在膨体变形丝(BCF)方面,聚酯纤维只占本身1%的份额,和聚丙烯纤维中占52%或聚酰胺纤维中占47%,相差悬殊;然而在地毯用BCF纤维中,PTT纤维正在日益为人们所接受。PTT聚酯纤维将在全球地毯用BCF中占有较大份额,尤其当其价格能更富竞争力时,这亦取决于PTT原料价格的下调。
3.聚酯产业进行重点改造和企业兼并工作
借鉴过去几年中,美国和欧洲聚酯纤维生产业已进行产业重点改造和企业兼并。主要的纤维生产厂有转向加工PET瓶料树脂、有的改为生产特种纤维和差别化产品,或者停产一部分。如欧洲的Kosa(现Invista)、Tergal、Brilen、Montefibre等。在美国,Eastman 几年前就放弃纤维制造业转而生产PET树脂;还有Wellman、DuPont(现DAK)、Kosa/Invista等也改为制造PET树脂或把有些老企业关掉。
美国和欧洲有些纤维生产商现着眼于非织造生产,帘子线制造,工业用纤维、细旦短纤维、阻燃纤维和其它特种纤维的生产。美国和欧洲聚酯纤维生产业的未来正寄希望于特种专用纤维和差别化产品。
七、结束语
今后,聚酯PET的用途不再主要局限于纤维,而是进一步拓展到各类容器、包装材料、薄膜、胶片、工程塑料等领域,目前,聚酯PET正在越来越多地取代铝、玻璃、陶瓷、纸张、木材、钢铁和其他合成材料,聚酯的家庭也在持续扩大。因此,聚酯PET系列产品未来前景仍然是比较看好的
杰夫实业 销售部
许彪
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