聚酯纤维撷英

　　一、涤纶的基本知识
　　涤纶：学名为聚对苯二甲酸乙二酯纤维（Polyethyleneterephthalate），通常记作PET或PES。1941年，英国的J.R.温菲尔德和J.T.迪克森以对苯二甲酸和乙二醇为原料，在实验室内首先研制成功聚酯纤维，命名为特丽纶(Terylene)。1953年美国生产商品名为达可纶(Dacron)并进行了工业化生产，在我国称为涤纶。

　　涤纶的比重为1.38;熔点255～260℃,在205℃时开始粘结，安全熨烫温度为135℃；吸湿度很低,仅为0.4%；长丝的断裂强度为4.5～5.5克/旦,短纤维为3.5～5.5克/旦；长丝的断裂伸长率为15～25%，短纤维为25～40%;高强型纤维强度可达7～8克/旦,伸长为7.5～12.5%，初始模量6.17～7.94N／tex，玻璃化温度无定形区65℃、晶态81℃、取向态结晶区125℃，质量比电阻为1014级，加油后为108级。
　　耐热性：可在70～170℃使用，是合成纤维中耐热性和热稳定性最好的。
　　弹性：涤纶的弹性接近羊毛，耐皱性超过其他纤维，织物不皱，保形性好。
　　耐磨性：涤纶的耐磨性仅次于锦纶，在合成纤维中居第二位。
　　吸水性：涤纶的吸水回潮率低，绝缘性能好，但由于吸水性低，摩擦产生的静电大，在室温下，有一定的耐稀强酸的能力，耐强碱性较差，染色性能较差一般须在高温或有载体存在的条件下用分散性染料染色。
　　涤纶是比较理想的纺织材料，到2010年全世界已经达到3586.5万吨的生产规模，其中我国年产2513.3万吨，约占世界产量的70%。

　　生产涤纶的主要原料是对苯二甲酸（PTA）或对苯二甲酸酯、乙二醇（MEG）。工业上生产对苯二甲酸乙二醇的工艺路线主要分为酯交换法和直接酯化法两大类。涤纶的大类品种有短纤维、长丝。
　　涤纶短纤维：
　　1.按物理机能区分：高强低伸型、中强中伸型、低强中伸型、高模量型、高强高模量型；
　　2.按后加工要求区分：棉型、毛型、麻型、丝型；
　　3.按用场区分：时装用、絮棉用、扮饰用、工业用；
　　4.按功能区分：阳离子可染、吸湿、阻燃、有色、抗起球、抗静电；
　　5.按纤维剖面区分：异型丝、中空丝
　　涤纶长丝
　　1.初生丝：未拉伸丝（通例纺丝）（UDY）、半预取向丝（中速纺丝）（MOY）、预取向丝（高速纺丝）（POY）、高取向丝（超高速纺丝）（HOY）；
　　2.拉伸丝：拉伸丝（低速拉伸丝）（DY）、全拉伸丝（纺丝拉伸一步法）（FDY）、全取丝（纺丝一步法）（FOY）；
　　3.变型丝：通例变型丝（DY）、拉伸变型丝（DTY）、空气变型丝（ATY）。
　　涤纶短纤维：
　　棉型：长度约在30~40毫米，细度在1.67dtex左右的化学短纤维。
　　中长：长度为51～76mm，细度2.78～3.33dtex。
　　毛型：长度为70～150mm，细度3.3～16.7dtex。
　　涤纶作为衣用纤维，其织物在洗后达到不皱、免烫的效果。常将涤纶与各种纤维混纺或交织，如棉涤、毛涤等，广泛用于各种衣料和装饰材料。涤纶在工业上可用于传送带、帐篷、帆布、缆绳、渔网等，特别是做轮胎用的涤纶帘子线，在性能上已接近锦纶。涤纶还可用于电绝缘材料、耐酸过滤布、医药工业用布等。
　　涤纶的优点非常突出：涤纶织物具有较高的强度与弹性恢复能力。因此，其坚牢耐用、抗皱免烫；洗后极易干燥，且湿强几乎不下降，不变形，有良好的洗可穿性能；涤纶是合纤织物中耐热性最好的面料，具有热塑性，可制作百褶裙，褶裥持久；涤纶织物的耐光性较好，除比腈纶差外，其耐晒能力胜过天然纤维织物。尤其是在玻璃后面的耐晒能力很好，几乎与腈纶不相上下；涤纶织物耐各种化学品性能良好。酸、碱对其破坏程度都不大，同时不怕霉菌，不怕虫蛀。
　　但是缺点也是明确的：涤纶织物吸湿性较差，穿着有闷热感，同时易带静电、玷污灰尘，影响美观和舒适性；涤纶织物的抗熔性较差，遇着烟灰、火星等易形成孔洞；染色性能较差一般须在高温或有载体存在的条件下用分散性染料染色。为了改善这些缺点，采取化学改性和物理变形的方法。
　　二、涤纶的变形和改性
　　物理变形的方法有：
　　各种异形涤纶（所谓吸湿排汗纤维：coolmax、coolbst、coolplus、topcool、cleancool、Sweatsensor，所谓保暖纤维：WELLKEY、Porel™纤维、葆莱绒）、与其他高聚物复合纺丝（如涤锦复合丝）、着色的涤纶（色丝）、细旦涤纶和高收缩涤纶等。
　　1．涤纶仿真丝织物由圆形、异形剖面的涤纶长丝或短纤维纱线织成的具有真丝外观风格的涤纶面料，具有价格低价、抗皱免烫等优点，颇受消费者欢迎常见品种有：涤丝织品、涤丝绉、涤丝缎、涤纶乔其纱、涤纶交叉绸等这些个品种具有丝织品织物的飘逸悬垂、滑爽、柔软、赏心悦目，同时，又兼具涤纶面料的挺括、耐磨、易洗、免烫。
　　2．涤纶仿毛织物由涤纶长丝如涤纶加弹丝、涤纶收集丝或各种异形剖面涤纶丝为原料，或用中长型涤纶短纤维与中长型粘胶或中长型腈纶混纺成纱后织成的具有呢绒风格的织物，别离称为精纺仿毛织物和中长仿毛织物，其价格低于同类毛织物产品常见品种有：涤弹羽缎、涤弹华达呢、涤弹条花呢、涤纶收集丝纺毛织物、涤粘中长花呢、涤腈隐条呢等。
　　3．涤纶仿麻织物是今朝国际时装市场吃香的衣料之一，采用涤纶或涤/粘强捻纱织成简单纹路或凸条社团织物，具有麻织物的干爽手感和外观风格如薄型的仿麻摩尽力克服，不仅外观粗犷、手感干爽，且穿着舒适、风凉，很适宜做夏季衬衫、裙衣。
　　4．涤纶仿鹿皮织物是新式涤纶面料之一，以细旦或超细旦涤纶纤维为原料，经特殊加工在织物基布上形成细密短绒毛的涤纶绒面织物，称为仿鹿皮织物，一般以非织造布、机织布、针织布为基布具有质地柔软、绒毛细密丰满有弹性、手感丰润、坚牢不易用坏的风格特征常见的有人工制造高级鹿皮、人工制造优质鹿皮和人工制造平凡鹿皮三种适合做女衣、高级号衣、夹克衫、西服上衣等。
 

　　聚酯纤维改性技术一览

　　
　　化学改性方法有：
　　化学改性纺丝技术是获取功能性化学纤维材料的重要手段之一，它包括基质改性和表面改性两方面。通过基质改性可使纺丝聚合物与功能组分共聚生成功能性的共聚体，然后再经纺丝制成功能性的化学纤维材料；而表面改性则是通过对化学纤维材料进行化学处理，使制成的化学纤维表面反应基上接枝功能基团，最后再制成所需功能的化学纤维材料，目前化学纤维化学改性纺丝技术已得到了不断的发展和广泛的应用。
　　添加有亲水基团的单体或低聚体聚乙二醇等进行共混，能提高纤维的吸湿率，如Ekslive；Ekslive®系东洋纺公司采用吸湿性抗静电纤维，系透过聚酯聚合方式，将一种吸水率达到29.0%的粉末利用化学键结的方式连接到聚酯纤维(吸水率只有0.4%)上，且其吸放湿释放性能是硅胶的3倍。这种粉末能够感觉到排汗，透过吸湿排除热量，进而改善织物的饱和吸水性；故该织物能够维持衣服内部的温度与湿度的平衡性，同时能够具有很好的吸湿性，并从织物表面放热，再将湿气释放出外面，进而使织物表面冷却，藉此使纤维得以自我干燥，以消除任何湿黏的感觉。由于粉末与纤维分子系以化学离子键结而成，因此Ekslive®的衣着，即使经过数次的重复洗涤也不会降低其性能，且还具有其它的一些特性，如除臭、抗菌防臭、pH控制以及抗静电等多种性能。：硅胶粉末粒子及:聚丙烯酸酯系粉末粒子系构成Ekslive®抗静电、吸湿、放湿及自我干燥等功能的主要因子，下图为经过加工的图像。

　　添加具有抗静电性能的单体进行共聚，可以提高纤维的抗静电和抗玷污性能，如BERUCH抗电磁波屏蔽纤维屏蔽电磁波的性能高达25dB，手感柔软，服用舒适，易于染色、并且可耐多次洗涤；如Belltron®以聚酯纤维为基质，通过先进的并列型或芯鞘型复合纺丝技术制造而成。采用的导电材料为高密度的碳黑化合物或白色金属化合物微粒，该纤维除具有较好的混合摩擦冲击等物理性能外，还具有优良的稳定性（在洗涤、染色、紫外线照射后）。即使采用少量的Belltron®纤维与其它纤维混纺，其织物仍具有很好的导电性能，该纤维主要用于工作服、家庭装饰纺织用品、坐垫、清洁布等。
　　添加含磷、含卤素和锑的化合物进行共聚以改善纤维耐燃烧性能；采用较低聚合度的聚酯纺丝以提高抗起球能力；与亲染料基团的单体（如磺酸盐等）进行共聚，以改善纤维的染色性能，如阳离子可染涤纶(CDP，ECDP，EDDP等)。“TGS”和“CHEMITACM”抗菌复合纤维，通过在聚合物中加入具有永久性自发电极的冰奇石纳米材料制成的负离子化学纤维，可产生空气负离子，发射生物波，释放人体需要的微量元素，以及具有净化空气，改善环境的作用。
　　共混纺丝技术
　　与化学改性纺丝技术相对应，共混纺丝技术是一种物理改性的纺丝方法，目前也是开发功能性化学纤维材料的最热门技术。该技术主要在纺丝聚合物原液或熔体中添加所需的功能剂和分散剂，然后均匀混合纺丝制成所需功能性的化学纤维材料。该纺丝技术不会改变纺丝工艺，通常一般只需在常规的纺丝装置中增添一台混炼设备即可生产，所添加的功能剂主要为有机和无机材料。复合纺丝技术通过复合纺丝技术制造的功能性化学纤维，一般来说，所用的复合聚合物材料（组分）一部分为功能性聚合物，另一部分为普通的聚合物。复合纺丝技术现已在功能性化学纤维的开发中得到了不断完善，目前已开发的功能性化学纤维，其复合形式各种各样，已不再是简单的芯鞘复合型、并列复合型等，而是出现了镶嵌结构、中空微孔结构、不完全包芯结构，从而进一步的推动了功能性化学纤维材料开发和应用。
　　新的聚酯纤维品种有聚对苯二甲酸丁二酯纤维，聚对苯二甲酸丙二酯纤维，聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酯纤维，聚-2,6-萘二酸乙二酯纤维。
　　三、新型聚酯纤维聚对苯二甲酸丁二酯纤维（PBT）PBT纤维是聚对苯二甲酸丁二酯纤维（Polybutyleneterephthalatefibre）的简称，由高纯度对苯二甲酸（TPA）或对苯二甲酸二甲酯（DMT）与1，4－丁二醇酯化后缩聚的线性聚合物，经熔体纺丝制得的纤维，属于聚酯纤维的一种。生产中常采用对苯二甲酸二甲酯与1，4－丁二醇通过酯交换，并在较高的温度和真空度下，以有机钛或锡化合物和钛酸四丁酯为催化剂进行缩聚反应，再经熔融纺丝而制得PBT纤维。PBT纤维是工程塑料的骄子。1979年日本帝人公司首先推出了PBT纤维制品。随着差别化纤维的发展，PBT作为纤维的使用价值逐步被人们认识。
　　1、PBT纤维的强度为30.91～35.32cN／tex，伸长率30％～60％，熔点为223℃，其结晶化速度比聚对苯二甲酸乙二酯快10倍，有极好的伸长弹性回复率和柔软易染色的特点。
　　2、由PBT制成的纤维具有聚酯纤维共有的一些性质，但由于在PBT大分子基本链节上的柔性部分较长，因而使PBT纤维的熔点和玻璃化温度较普通聚酯纤维为低，导致纤维大分子链的柔性和弹性有所提高。
　　3、PBT纤维具有良好的耐久性、尺寸稳定性和较好的弹性，而且弹性不受湿度的影响。
　　4、PBT纤维及其制品的手感柔软，吸湿性、耐磨性和纤维卷曲性好,拉伸弹性和压缩弹性极好，其弹性回复率优于涤纶。PBT纤维在干湿态条件下均具有特殊的伸缩性，而且弹性不受周围环境温度变化的影响。
　　5、具有良好的染色性能，可用普通分散染料进行常压沸染，而无需载体。染得纤维色泽鲜艳，色牢度及耐氯性优良。
　　6、具有优良的耐化学药品性、耐光性和耐热性。
　　主要用途：1、特别适用于制作游泳衣、连袜裤、训练服、体操服、健美服、网球服、舞蹈紧身衣、弹力牛仔服、滑雪裤、长筒袜、医疗上应用的绷带等高弹性纺织品。
　　2、PBT与PET复合纤维具有细而密的立体卷曲、优越的回弹性、手感柔软和优良的染色性能，是理想的仿毛、仿羽绒原料，穿着舒适。
　　3、PBT纤维的长丝可经变形加工后使用，而短纤维可与其他纤维进行混纺，也可用于包芯纱制作弹力劳动布。还可用于制织仿毛织品。
　　4、若用PBT纤维制成多孔保温絮片，则具有可洗、柔软、透气、轻薄、用PBT纤维生产的簇绒地毯，触感酷似羊毛地毯。鬃丝可作牙刷丝等，具有很好的抗倒毛性能。
　　聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）：
　　聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）是由对苯二甲酸（TPA）与1，3-丙二醇（PDO）经缩聚反应而得,是聚酯类纤维的一种，是一种热塑性纤维，具有低于PET纤维的熔融温度和玻璃化温度，并且具有一定的弹性和柔软的手感。对于含PTT纤维的面料，其部分染整加工工艺尤其是定型、染色、碱减量等工艺具有各自的特点。
　　预定型在湿热条件下，PTT纤维的力学性能将发生显著变化，初始模量明显降低、延伸率大大增加。因此，对于后道需要进行高温高湿处理（如染色、毛染整中的高速洗呢）等工序的含PTT纤维的织物而言，最好先预定型，以保证必要的尺寸稳定性和织物的力学性能。和多数涤纶织物一样，含PTT纤维的面料一般在100℃～130℃进行松弛预定型。松弛即纬向无张力缩幅，缩幅的程度根据想获得的弹性大小来确定。当温度达到150℃时，织物的手感将很粗糙。对于需要获得及其柔软和较大延伸目的的织物，可不进行预定型。
　　染色PTT纤维和PET纤维具有相似的分子结构，两者染色性能也相似，但PTT纤维较低的玻璃化温度和低模量使其较PET容易上染、染色效果更好。和PET纤维一样，PTT纤维多用分散染料进行染色，最佳染色温度为110℃～115℃。其在100℃时的上染率与PET纤维在高温高压下的上染率效果相当。当染中、浅色时，建议用常压沸染。当染深色时，建议110℃～120℃染色，以增强染料颗粒向纤维的渗透。染液pH值为7即染液呈中性最佳。上染时间和染色深度密切相关，可按照染料种类，取30～60min。一般在100℃时，染色时间为30～45min最佳。
　　碱减量对于以获得柔软手感为目的的含PTT纤维的织物，是不需要进行碱减量处理的，因为PTT纤维自身就具有极其柔软的手感。但对于一些有特殊要求的面料，或与PET纤维混纺、交织的面料，可能就需要进行该项处理。Shell公司对含PTT纤维织物的碱减量处理工艺做了详细的实验研究，得出碱浓度、碱浴温度和处理时间是影响PTT纤维失重效果的主要因素的结论，其中温度的影响最大。提高碱浓度、温度和处理时间，都将使得PTT纤维的失重率增加。对于不同的失重要求，要通过小样对上述工艺参数进行确定。
　　终定型定型的目的是为了获得良好的弹性和尺寸稳定性，即在相对高的温度下将纤维的状态固定下来。与PET纤维面料相比，纯PTT纤维面料或者PTT含量较高的面料应该在相对较低的温度下热定型，热定型温度最好控制在140℃～160℃左右，时间30秒左右。对于PTT和其它纤维的混纺面料，应该根据具体情况，通过小样试验再确定具体实施工艺。对于纬向含PTT的织物，若要获得纬向弹性，终定型时尽量不要拉幅，或者略微拉1cm左右。重要的一点是，纬向拉幅将降低纬向伸长但利于其弹性回复率。定型中的张力必须控制适当，要获得弹性较好的织物，必须进行超喂。
　　PTT纤维具有涤纶的稳定性和锦纶的柔软性，其表现在：
　　1、PTT织物柔软而且具有优异的垂性。
　　2、PTT织物具有舒适的弹性（优于涤纶PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT及聚丙烯PP纤维，与尼龙6或尼龙66纤维相当）。
　　3、PTT织物具有优异的伸长恢复性（伸长20%仍可恢复其原有的长度）。
　　4、PTT纤维的玻璃化温度比涤纶纤维大约低20摄氏度，所以PTT纤维的染色性能优于涤纶纤维。即使在常温常压染色条件下用低温型分散染料也能染成深浓色，而且具有较好的染色牢度。因此，PTT具有优异的染色及印花特性（98℃—110℃一般分散染料可以染色）；优越的染色牢度、日晒牢度及抗污性。
　　5、PTT织物具有鲜艳的颜色及免烫性。
　　6、PTT适应性比较广泛。PTT适合纯纺或与纤维素纤维及天然纤维、合成纤维复合，生产地毯、便衣、时装、内衣、运动衣、泳装及袜子。聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲酯(PCT)：聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲酯(PCT)是聚酯家族的新品种，是一种半结晶的热塑性树脂，也是目前热变形温度最高的热塑性聚酯之一，它不仅吸水率较低、具有优良的力学性能和耐化学腐蚀性能，而且还具有良好的透明性和耐γ射线性；其耐热性能明显优于PBT、PET，可与聚苯硫醚(简称PPS)匹敌，同时它还具有PPS所不具备的优良的结晶速度和低凹陷性，价格也比PPS便宜，因而PCT及其共聚酯正受到业界的普遍关注。
　　聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）：
　　聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）是由2,6-萘二甲酸（NDC）或2,6-萘二甲酸二甲酯（DMN）与乙二醇缩聚而成，是性能优良的热塑性树脂。PEN化学结构与PET相似，不同之处在于分子链中PEN由刚性更大的萘环代替了PET中的苯环，萘环结构使PEN具有比PET更高的物理机械性能、气体阻隔性能、化学稳定性及耐热、耐紫外线、耐辐射等性能。因此，PEN在纤维、薄膜、包装材料和工程塑料等领域有广阔的应用前景。
　　四、超仿棉技术项目
　　众所周知，棉纤维具有吸湿、保暖、耐碱等特点，可赋予棉纺织品良好的吸汗、不易产生静电、柔软舒适、耐穿耐洗等特性。然而，我国纺织加工原料中棉纤维的供给严重不足，每年都需要从国外大量进口。在未来相当长一段时间内，中国为了保证18亿亩耕地和16亿亩粮食种植面积，国产棉花总量难有大幅度提高，解决棉花供求矛盾仍将大量依靠进口。另外，棉纤维及其纺织品在具有突出的吸湿和穿着舒适等优点的同时，也存在着导湿排湿差、弹性差、不抗皱、易缩水、不耐酸、不耐霉菌等缺点。
　　目前，尽管我国聚酯纤维产业的部分技术和产品已达到国际先进水平，但同时也面临着诸如高附加值功能性纤维品种少、产量低，品质不高，同质化竞争激烈，行业利润率低等突出问题。超仿真技术代表合成纤维发展的最高水平。
　　超仿真纤维既要保存天然纤维的特点，又要克服天然纤维的缺陷，是综合性能超越天然纤维的新型纤维。2010年，化纤产业技术创新战略联盟申报了“十二五”国家科技支撑计划优先启动项目“超仿棉合成纤维及其纺织品产业化技术开发”，并通过专家论证。从聚酯人手开发超仿棉纤维产业化技术的主要原因是：聚酯纤维的产能大，与其他合纤品种相比，总体技术水平较高，具备超仿真的基础。同时，聚酯纤维也是与棉混纺的主要品种。
　　目前攻关的超仿棉涤纶品种主要分为高亲水、亲水细旦和易染色3类。这3类长丝和短纤产品的开发基本涵盖了实现超仿棉的关键共性技术，目标是替代棉纱和棉纤维。高亲水可依托共聚或共混添加改性，通过亲水改性单组分或多组分改性的高比例添加来实现；亲水细旦主要是控制嵌段共聚物的分子量，在实现共聚亲水改性的同时，还要保证聚酯有较低的熔体拉伸粘度，以纺出微细旦、高异形度的微细旦纤维；易染色主要指在实现涤棉混纺织物一浴一步染色、色牢度良好的同时，显著改善纤维的抗起球性和手感。这就要求改性分子的结构既要保证与染料分子之间较强的相互作用，又要适当降低纤维成形过程中的结晶度和结晶速率。要实现超仿棉需要通过技术集成，灵活地赋予纤维不同的功能组合。例如，在亲水聚酯中通过添加高比例的TiO2、采用异形纺丝技术，在保持纤维吸湿快干功能的同时，改善纤维光泽，提高纤维的抗紫外功能。需要强调的是，超仿棉以纤维攻关为重点，其综合性能体现在纺织品上。
　　除了纤维功能的开发，超仿棉涤纶产业化技术开发的重点还在于，在工业化连续聚合纺丝装置上，通过高比例改性组分的稳定添加、可控聚合，实现高功能聚酯纤维的产业化。这是实现超仿棉聚酯纤维规模化制备的技术瓶颈。不突破这点，就难以实现超仿棉涤纶及其纺织品市场的规模化应用。
　　超仿棉技术旨在克服聚酯纤维的“共性缺点”，实现产品的高品质和高附加值以及降低生产成本，具有很大的市场容量。超仿棉涤纶产业化技术是以高功能、高品质为特征的新一代聚酯纤维技术。超仿棉技术攻关和推广应用有望替代百万吨棉花，有效缓解纺织原料对棉纤维的需求，缓解我国当前聚酯涤纶行业同质化竞争严重、纺织产品附加值低的现状。