*涤纶概况
涤纶的学名为聚对苯二甲酸乙二酯纤维,简称为聚酯纤维。涤纶于1953年才开始工业化生产,由于其性能好,用途广,所以发展很快,现已成为世界上产量{zd0}的一种化学纤维。
涤纶以短纤维为主,它主要用来与棉、毛粘胶纤维、麻以及其他化纤混纺制造各种衣用纺织品。但近年来,涤纶长丝的发展较快,它主要加工成各种变形丝,如涤纶低弹丝,涤纶网络丝等,供织制机织物和针织物,可做外衣和内衣。另外,涤纶长丝在工业上用于制造轮胎帘子线、电绝缘材料、绳索等。为了克服涤纶吸湿低,染色性差等缺点,通过对涤纶的改性,已生产出高吸湿涤纶,抗起球涤纶,阳离子可染性涤纶等。
涤纶的主要物理和化学性质
1.形态
涤纶纵面平直光滑,截面为圆形。涤纶耐酸而不耐碱,因为涤纶大分子中的酯基在碱液中要发生水解,但也可利用适当的碱液对涤纶进行仿丝绸化处理。
2.强伸性和弹性
涤纶的强度高、伸长大、弹性回复性能好,普通型涤纶的强度达35.2~52.8cN/tex,断裂伸长率达30%~40%。按加工的不同,涤纶有高强低伸、低强高伸等类型。由于涤纶的强度高、伸长大、弹性好,因此涤纶的耐磨性优良,仅次于锦纶。此外,涤纶的初始模量高,所以织物挺括,尺寸稳定性好。
3.吸湿性和染色性
涤纶结构紧密,结晶度高,内部大分子无亲水性基因,所以吸湿能力低,染色困难。涤纶在一般大气条件下回潮率只有0.4%。因此,其织物具有易洗快干的优点,同时也反映出吸汗性和透气性差的缺陷。
*涤纶纤维介绍
1.短纤维:
可以纯纺,但通常与棉、毛、粘等纤维混纺,以改善它的服用性能。
(1)棉型纤维1.65"2.2dtex(1.5"2.0D)*35"40mm
涤棉混纺为主,混纺比一般涤65%"67%,棉35%"33%,亦可以其他比例混纺
高强低伸型:
强力高、伸长小、棉纺可纺性好,细纱品质指标高,织物挺括、滑爽、保形性好,主要用于与棉混纺,根据规格不同,可纺制各种轻薄、滑爽衣料,高强度针织纱,缝纫用线等
低强高伸型;
织物染色性好、手感软,耐磨、耐冲击,不易起球,服用性能佳,但强力较低,细纱断头多,主要用于与毛、粘混纺
(2)中长型2.2"3.3dtex(2"3D)*51"76mm
主要用于与毛型粘胶纤维混纺,混纺比和棉涤混纺比大致相同。为降低成品和织物价格,粘胶纤维可增至50%。织物用于缝制外衣、便服、衬衫、女裙、运动服等
(3)毛型2.75"4.4dtex(2.5"4D)*35"40mm
主要用于与毛混纺,混纺比:涤纶45%"55%,羊毛55%"45%,织物主要用于缝制外衣用,除以上用途外,涤纶短纤维还可与其他xx纤维以及xx纤维下脚料等混纺,也可与其他两种纤维混纺,制备三合一织物。随着新品种的开发,涤纶的某些缺点正在得到改进,用途更为广阔
2.长丝
包括预取向丝(POY)和拉伸丝(DTY)主要用于加工成低弹丝后进行织造,也可直接进行机织或针织加工
(1)常规丝
110"165dtex(100"150D)以上
适用于做各类仿毛织物等中厚衣料
78.4"82.5dtex(68"75D)
适于做一般的服用衣料
33"55dtex(30"50D)
适于做各种薄型仿丝绸织物、内衣料、被面、装饰布等
(2)异形丝
丝的横截面不同于常规圆形截面,有三角形截面xxx,宜制各类仿丝绸织物;多叶形截面被覆性好,织物松软,有弹性,毛型感强,适宜加工仿毛产品;中空形截面纤维轻、软、保温性、回弹性好,可仿羽绒,做絮棉、棉胎、枕芯等
*发展前景极为看好的PEN纤维
PEN纤维是聚萘二甲酸乙二醇酯(Polythy-lene
Naphtalate)纤维的简称。自1953年美国杜邦公司工业化生产商品名为达可纶(Dacron)的聚酯纤维(涤纶)以来,由于它具有良好的抗皱性、弹性和尺寸稳定性,以及良好的电绝缘性能,耐日光、耐摩擦、不霉不蛀和较好的化学稳定性,因而在世界各国得到迅速的发展,1972年的产量已为合成纤维之首,1997年全世界产量已超过1450万吨/年,约占全球合成纤维产量的65%。虽然全球总产量出现大幅度的增长,应用领域也在不断地扩大,但其本身仍存在染色性能差、适用染料种类少、吸湿率低、易产生静电、易起球等缺点,因而影响了纤维的进一步应用。在此情况下,一些工业发达的国家除了对涤纶纤维(PET)进行物理和化学方面的改性外,还积极开发出一些具有实用价值的新产品,如具有极好的柔软性,可在常温常压下进行无载体染色的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纤维;分子结构紧密,在冲击力作用下具有对能量的高度吸收能力的聚碳酸酯(PC)纤维;具有比任何一种普通合成纤维都要好的耐光性和耐气候性的聚乙氧基对苯甲酸酯(PEB)纤维;具有极好的染色性、回弹性、抗污性和耐化学稳定性的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)纤维。
PEN纤维是由美国Kosa (由原Hoest公司Tre Vira
Polyester重组的新公司)首先推出的新产品,这种纤维与常规的涤纶(PET)纤维相比,在力学性能和热性能等方面都比较突出,其杰出的性能有:(1)高模量、高强度、抗拉伸性能好,伸长率可达14%左右;(2)尺寸稳定性好、不变形,熔点和玻璃化温度较高,热稳定性好;(3)化学稳定性和抗水解性能优异等。与普通的涤纶纤维相比较,PEN纤维的主要性能如表1。
纤维名称 PEN纤维 PET纤维
性能指标
模量(cN/tex) 18-23 8-12
强度(cN/tex) 80-90 70-80
熔点(℃) 270 257
玻璃化温度(Tg/℃) 120 70-80
热收缩率[%(177℃×60s)] 8 4
佛水收缩率(%) 1 5
耐水解性[%(135℃×50h)] 85 40
强度保持率[%(150℃×45min)] 98.8 45
伸长率(%) 14 8
LOI 31 26
价格比 4 1
由表中数据可以看出,PEN纤维具有较高的玻璃化温度,说明它具有优良的耐热性能,收缩率低于PET纤维,而耐水解性有所改善。PEN纤维的模量和尺寸稳定性均明显优于PET,尤其是在较高的温度状态下,PEN纤维能保持较高的耐热性能。另外,在PEN纤维分子链上的萘环刚性比PET纤维分子链上的萘环大,因而具有较好的阻燃性、耐化学腐蚀性、抗紫外线强度、抗收缩、高模量和抗拉伸等性能。
PEN与PET一样,是半结晶状的热塑性聚酯材料。PEN的聚合物可由两种生产工艺制取:一是通过2,6萘二甲酸二甲酯(NDC)与乙二醇(EG)进行酯交换,然后再进行缩聚制得;二是通过2,6-萘二甲酸(NDCA)与乙二醇(EG)直接酯化,然后再经缩聚制得。在酯交换过程中,使用的催化剂主要有醋酸锰、醋酸镁等,在缩聚时采用的催化剂则主要有三氧化二锑、锗系、钛系催化剂等,聚合物的生产工艺基本上与PET相似,若在生产中加入少量的含有机胺、有机磷类的化合物,则可大大改善PEN聚合物的热稳定性能。由PEN聚合物纺丝时,主要采用熔融纺丝生产工艺,先将特性粘度为0.9的PEN树脂去湿干燥,然后再通过常规的PET熔融纺丝技术和生产设备进行纺丝,PEN的纺丝速度根据其产品而定,一般为3000~5000m/min。由于PEN的玻璃化温度大大高于PET,因此不能套用PET的牵伸工艺,否则由于过慢的分子取向速度而影响到PEN纤维的质量,这可采用多道牵伸并提高纤维的牵伸温度而得到解决。如日本帝人公司采用的牵伸工艺是:前道牵伸辊的温度为170~200℃,喂入轮温度为150~170℃,前道牵伸热板温度为210~240℃,牵伸辊温度为220~245℃。
由于PEN纤维具有极其优异的物理机械性能和广泛的用途,引起了众多化纤制造厂商的浓厚兴趣,纷纷投资建设PEN纤维制造厂,并进行新产品的开发,如杜邦、帝人、东丽、东洋纺、伊斯曼、ICI(帝化)、赫司特等公司均处于{lx1}地位。据报道,美国的Allied
signal已有200吨/年的生产装置,意大利也有生产线,杜邦正在兴建40000吨/年级纤维制造厂。在PEN纤维新品种开发方面也取得了一些成果,如日本的东洋纺与帝人公司合作,采用复合纺丝工艺和技术,已经开发出PEN/PET皮芯型复合纤维,它具有性能优异、成本低的特点,用于骨架材料轮胎帘子线时,与橡胶的粘结性非常好,也可用于制织汽车椅罩、安全保护带等。
PEN纤维是一种问世不久的高技术纤维,由于它比PET纤维具有更多的优异性能,模量高,尺寸稳定性好,不变形,弹性足,刚性好,是一种理想的纺织原料,其应用领域十分广阔,特别是在产业用纺织品方面前景十分看好,目前主要用于:(1)汽车防冲撞充气安全袋。这种安全袋折叠后体积小、重量轻、强度高、阻燃性能好,由PEN纤维制织的织物可满足此要求;(2)轮胎和传送(传动)带等的骨架材料。由于PEN纤维具有较大的回弹性和刚性,能够满足对橡胶骨架材料的耐高温性、抗疲劳性、抗冲击性、粘结性和抗蠕变性的要求,因而将成为替代钢丝、PA66、PET等的理想材料;(3)PEN纤维增强材料。高压水管、蒸汽、燃料、化学药品等输送管道以及汽车发动机罩盖等用品都是在热湿环境中工作,必须具有优良的机械物理性能,PEN纤维是这些用品的理想增强材料;(4)过滤材料。环保用过滤材料一般是在干燥及潮湿环境下使用,要求具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性、耐潮湿水解和耐磨等性能,由PEN纤维制成的过滤材料,过滤性能极优,是一种理想的过滤材料,可与聚苯硫醚(PPS)纤维相媲美。PEN滤材的绝缘、绝热指标可达到F级标准,可在160℃高温环境中连续使用。同时,PEN滤材在较宽的pH(酸碱度)值范围内具有优异的拉伸强度,因而它将逐步替代PET筛网,在造纸筛网领域内得到较为广泛的应用;(5)缆绳。由于PEN纤维的模量高,伸长大,并具有优良的耐化学性能、抗紫外线性能等,是制造各种缆绳的理想材料,今后将有可能逐步替代PET缆绳;(6)服装和服饰材料。由于PEN纤维具有许多优异的性能,也是理想的服装和服饰材料。
*弹性好易染色的PBT纤维
PBT纤维是聚对苯二甲酸丁二酯纤维(Polybutylene terephthalate
fibre)的简称,是工程塑料的骄子。
随着差别化纤维的发展,PBT作为纤维的使用价值才被人们逐步认识。1979年日本帝人公司首先推出了PBT纤维制品。PBT纤维的分子结构式为:(略)
它是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。纺丝温度240~280℃,宜采用中速度或高速纺丝,约80℃的热盘或120℃的热板拉伸。该纤维的强度为30.91~35.32cN/tex,伸长率30%~60%,相对密度为1.32克/厘米2,玻璃化温度为22℃,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。也可以与聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯进行复合纺丝或与聚酯、聚酰胺、聚丙烯共混纺丝,纤维强度2.7~4.5cN/dtex。PBT纤维的聚合、纺丝、加工变形生产工艺路线与普通涤纶基本相同,只要稍加改造,就能用涤纶生产设备生产PBT纤维。
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,因此,PBT纤维又具有其自身的一些特点,如弹性和染色性较好等。
概括起来,PBT纤维具有以下一些特点:
(1)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。
(2)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,弹性回复率优于涤纶。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,价格远低于氨纶纤维。
(3)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。
(4)具有优良的耐化学药品性、耐光性和耐热性。
(5)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。
由于PBT纤维具有上述一些特点,近年来受到纺织行业的普遍关注,在各个领域中得到了广泛的应用。特别适用于制作游泳衣、连袜裤、训练服、体操服、xx服、网球服、舞蹈紧身衣、弹力牛仔服、滑雪裤、长统袜、医疗上应用的绷带等高弹性纺织品。长丝可经变形加工后使用,而短纤维可与其它纤维进行混纺,也可用于包芯纱制作弹力劳动布。还可用以制织仿毛织品。若用PBT纤维制成多孔保温絮片,则具有可洗、柔软、透气、轻薄、舒适等特点,适宜于冬装及被褥填充料。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。
*21世纪超级纤维PBO
PBO是聚对苯撑苯并双口恶唑纤维(Poly-p-phenylene
benzobisthiazole)的简称,是20世纪80年代美国为发展航天航空事业而开发的复合材料用增强材料,是含有杂环芳香族的聚酰胺家族中最有发展前途的一个成员,被誉为21世纪超级纤维,其商品名为柴隆(Zylon),现已正式上市,正在开发单纤维和复合材料的用途。
PBO是由美国空军空气动力学开发研究人员发明的,首先由美国斯坦福(Stanford)大学研究所(SRI)拥有聚苯并唑的基本专利,道(DOW)化学公司取得其全世界实施权进行工业化开发。1990年日本东洋纺公司从美国道化学公司购买了PBO专利技术。1991年由道一巴迪许化纤公司在日本东洋纺公司的设备上开发出PBO纤维。1994年,日本东洋纺公司得到道一巴迪许化纤公司的准许,出巨资30亿日元建成了400吨/年PBO单体和180吨/年纺丝生产线,并于1995年春开始投入部分机械化生产,1998年的生产能力达到200吨/年。根据东洋纺对Zylon的发展计划,2000年的生产能力将达到380吨/年,2003年达到500吨/年,2008年达到1000吨/年。
PBO是由4,6—二氨基苯酚盐酸盐(二氨基间苯二酚盐酸盐)与对苯二甲酸以多磷酸(PPA)为溶剂进行溶液缩聚而制得,也可利用P2O5脱水进行缩聚,PPA既是溶剂,也是缩聚催化剂,反应式如下:(暂略)
单体二氨基间苯二酚的合成,美国道化学公司开发成功以三氯苯为起始原料进行合成,这样在合成过程中不会生成异构体,收率很高,对PBO的工业化生产起了很大的作用,PBO的单体合成反应式如下:(暂略)
聚合物纺丝液用干—湿式纺丝法纺丝、水洗、干燥。纺丝液溶至液晶性,采用液晶纺丝法纺丝时能形成伸直链结构,初纺丝(AS丝—标准型)就具有3.53N/tex以上的强度和10.84N/tex以上的弹性模量。为了提高模量,可在约600℃的温度中进行热处理,得到模量达176.4N/tex而强度保持不变的高模量丝(HM丝—高模量型)。
PBO作为21世纪超性能纤维,具有十分优异的物理机械性能和化学性能,其强力、模量为Kevlar(凯夫拉)纤维的2倍并兼有间位芳纶耐热阻燃的性能,而且物理化学性能xx超过迄今在高性能纤维领域处于{lx1}地位的Kevlar纤维。一根直径为1毫米的PBO细丝可吊起450千克的重量,其强度是钢丝纤维的10倍以上。PBO纤维的各项性能与其它纤维的比较如下:
表1 PBO与其它高性能纤维的性能比较
性能指标 断裂强度 模量 断裂伸长率 密度 回潮率 LOI
裂解温度
纤维品种 N/tex GPa % g/cm3 % ℃
zylon HM 3.7 280 2.5 1.56 0.6 68 650
zylon AS 3.7 180 3.5 1.54 2 68 650
对位芳族聚酰胺 1.95 109 2.4 1.45 4.5 29 550
同位芳族聚酰胺 0.47 17 22 1.38 4.5 29 400
钢纤维 0.35 200 1.4 7.80 0 - -
碳纤维 2.05 230 1.5 1.76 - - -
高模量聚酯 3.57 110 3.5 0.97 0 16.5 150
聚苯并咪唑(PBI) 0.28 5.6 30 1.40 1.5 41 550
由表可见,PBO纤维的强度、模量、耐热性和抗燃性,特别是PBO纤维的强度不仅超过钢纤维,而且可凌驾于碳纤维之上。此外,PBO纤维的耐冲击性、耐摩擦性和尺寸稳定性均很优异,并且质轻而柔软,是极其理想的纺织原料。
PBO纤维的优异性能决定了它的应用领域十分广阔:
(1)长丝的应用,可用于轮胎、胶带(运输带)、胶管等橡胶制品的补强材料;各种塑料和混凝土等的补强材料;弹道导弹和复合材料的增强组分;纤维光缆的受拉件和光缆的保护膜;电热线、耳机线等各种软线的增强纤维;绳索和缆绳等高拉力材料;高温过滤用耐热过滤材料;导弹和子弹的防护设备、防弹背心、防弹头盔和高性能航行服;网球、快艇、赛艇等体育器材;高级扩音器振动板、新型通讯用材料;航空航天用材料等。
(2)短切纤和和浆粕的应用,可用于摩擦材料和密封垫片用补强纤维;各种树脂、塑料的增强材料等。
(3)纱线的应用,可用于消防服;炉前工作服、焊接工作服等处理熔融金属现场用的耐热工作服;防切伤的保护服、安全手套和安全鞋;赛车服、骑手服;各种运动服和活动性运动装备;Carrace飞行员服;防割破装备等。
(4)短纤维的应用,主要用于铝材挤压加工等用的耐热缓冲垫毡;高温过滤用耐热过滤材料;热防护皮带等。
*高性能聚苯并咪唑纤维PBI
聚苯并咪唑纤维全称为聚-2,2'-间苯撑-5,5'-双苯并咪唑纤维,简称PBI纤维和托基纶(Togylen)。
美国塞拉尼斯(Celanese)公司于20世纪60年代中期研制成功,1983年投入工业化生产,年产量为500吨。它是一种典型的杂环高分子耐热纤维,大分子主链上含有苯并咪唑撑,它主要作为宇航密封舱耐热防火材料,由于该纤维吸湿率高达15%,因此自1983年后,又开发了穿着舒适的高温防护服等民用产品。
聚苯并咪唑是由间苯二甲酸二苯酯(DPID)和联苯四胺(TAB)缩聚而成,反应生成的低分子物苯酚和水以气泡形成残留于聚合物中,经粉碎后于375-400摄氏度加热2-3小时,将低分子物充分蒸出。然后将聚合物溶解在含有少量氯化锂的二甲基乙酰胺(DMAC)溶剂中配成浓度为20%-30%的纺丝原液,过滤后经喷丝孔挤出,通过高温干法纺丝制成的纤维固化后于400-500摄氏度下拉伸,丝束再用2%硫酸-磺酸盐处理成为稳定的PBI结构,磺化后于500摄氏度热处理,再经过水洗、拉伸、酸洗等一系列处理,{zh1}卷绕成丝筒。
聚苯并咪唑纤维具有一系列特殊的性能,如阻燃性、尺寸热稳定性、高温下耐化学稳定性及穿着舒适性。现将其主要性能分述如下:
良好的纺织加工性
纤维强度2.8-5.0CN/dtex,断裂伸长率超过棉花一般为10%-15%,在标准状态下,吸湿高达15%,手感较好,具有良好的纺织加工性能。
杰出的阻燃性能
该纤维在空气中气体释出的速率极低,是惰性气体,所以它在空气中实际上不燃烧的。其极限氧指数达到38-46%,在燃烧时不熔融,不收缩或很少收缩,并离火后立即自熄。其熔点560摄氏度,在304摄氏度下受热50小时,纤维强度仍能保持50%。特别是经热稳定化处理的织物,其尺寸热稳定性明显改善,燃烧时的收缩率从50%减少到6%。
吸湿性高
该纤维吸湿率可达13%-15%,通过酸稳定化处理后还能使回潮率进一步提高。它的高吸湿性和柔软的手感使所制成的织物具有良好的穿着舒适性。
良好的染色性
纤维呈金黄色,其化学结构和形态结构类似于羊毛,可采用分散染料和酸性染料进行染色。由于该纤维的玻璃化转变温度Tg很高,约在400摄氏度以上,加之大分子上存在氢键,使其自身有强的联结,因此染
料扩散时所需的聚合物链段的活动受到了严格的限制,故必须采用载体染色法。目前广泛采用的是原液染色法。
热稳定性
在整个测量温度范围内,该纤维初始模量保持常数,在接近500摄氏度时,由于氧化交联,初始模量开始增加。在温度升高或暴露于光化学降解的条件下,聚苯并咪唑纤维的使用寿命取决于环境中的含氧量。
在惰性气体或真空中,即使在350摄氏度下历经300小时也不会产生明显的老化效应。
化学稳定性好
它对水解作用稳定,在149摄氏度及441.9Kpa的蒸汽压下处理72小时,纤维的强度几乎无损失,纤维浸泡于酸或碱的溶液中强度保持率也很高,因此,它的化学稳定性是极高的。
耐光性较差
该纤维的耐光性能较差。虽然咪唑亚单元在光化学上是稳定的,但在可见光区域内,纤维分子对光具有吸收作用,并可发生光降解,特别是在氧存在下这种作用急剧增强,这是导致光降解的主要原因。如果
在缺少氧的情况下,即使在室外暴露16周后,其强度也不会下降。聚苯并咪唑纤维主要用于要求纤维阻燃、耐高温和无烟、低毒的领域。它的突出的耐热性能使其在特殊应用中成为取代石棉的一种良好材料,有它制成的耐高温手套在温度高达815摄氏度时的寿命比石棉高2-9倍。该纤维织物可用于制作防护服(消防服、防高温工作服、飞行服)和救生用品等,曾经用它制作阿波罗号和空间试验室宇航员的航天服和内衣。还可用作宇宙飞船重返地球时及喷气飞机减速用的降落伞、减速器和热排出气的储存器等。
*21世纪大型纤维PTT
PTT纤维是聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维的简称。自从1953年涤纶纤维问世以来,一直领导着合成纤维的发展趋势,可以说在20世纪中还没有开发出能与其匹敌的合成纤维。作为21世纪的大型纤维,所期待的是PTT纤维现已开发成功,它所以被称为21世纪大型纤维,这是因为PTT纤维与PET(聚对苯二甲酸乙二酯)纤维、PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)纤维同属聚酯纤维,由同类聚合物纺丝而成,在20世纪PET(涤纶)纤维的产量居各种纤维之冠(1450万吨/年),而PTT纤维的各项物理机械指标和性能都优于PET性能,PTT纤维的开发成功,将逐步替代PET纤维;另外,PTT纤维兼有涤纶和锦纶的特性,除防污性能好外,还有易于染色、手感柔软、富有弹性、易干等特性,将首先在地毯领域替代锦纶。因此,在不久的将来,PTT纤维将逐步替代涤纶和锦纶而成为21世纪大型纤维。
PTT纤维是由美国Shell
Chemical公司于1995年研制成功的新型纺丝聚合物,是以对苯二甲酸和1,3丙二醇为单体生产的高质量聚酯原料,其商品名为Corterra,已在西弗吉尼亚洲Point
Pleasant的聚对苯二甲酸三亚甲基(醇)酯(PTT)聚合物Corterra制造厂投产,年产Corterra聚合物5443吨。目前正在由地毯及纺织品市场选定的几组消费者进行产品质量资格鉴定,以利日后销售。该公司于1996年9月在路易斯安那洲Geismar工厂建立了生产Corterra聚合物的关键原料1,3丙二醇(PDO)生产装置,还准备在Geismar建设年产7.26万吨PDO和9.1万吨Corterra聚合物的工厂。壳牌化学公司还计划与鲁奇-吉玛一起在墨西哥的Altamira(阿尔塔米拉)于2000年底前建成年产11.5万吨的PTT聚合物工厂。壳牌化学公司还以2010年PTT纤维的需求量达到100万吨与大宗聚酯厂考虑在美洲共同销售达成协议。
我国的PTT树脂年生产能力已高达330万吨以上,除主要用于工程塑料外,也有少量用于纤维的生产。80年代中期开始PBT合成与纤维生产研究,并有小批量生产,近年来仪征化纤股份公司引进了年产万吨的生产装置。随着近年来国外1,3丙二醇生产技术有新的突破和PTT纤维的生产提供了技术条件。最近上海石化股份公司研究院已开始进行PTT合成的研究工作,在不久的将来会看到国产PTT纤维及其应用。1,3丙二醇是合成PTT的主要单体。目前生产1,3丙二醇比较可行的办法有羟甲基法、环氧乙烷法(ethylene)、甘油生化法、酸氢化法、丙烯醛法(acrolein)及山梨糖醇法(sorbitol)等。其中目前已具备商业化生产的有环氧乙烷法、丙烯醛法和甘油生化法。PTT树脂的合成技术与PET、PBT相似,也可以采用DMT法或PTA法。由制得的PTT树脂采用熔融纺丝技术加工成PTT纤维、可生产长丝与短纤。
由于PTT聚合物具有的柔软性和回弹性,使由它加工的纤维、织物和非织造织物性能良好。现将PTT纤维与涤纶(PET)、锦纶(PA6、PA66)纤维的性能比较如表1:
表1 PTT纤维与涤纶(PET)、锦纶(PA6、PA66)纤维的性能比较
PTT纤维 PET纤维 PA6纤维 PA66纤维
蓬松性及弹性 优 中 中 良
抗折皱性 优 优 中 良
静电 低 很高 高 高
拉伸回复性 优 差 良 优
吸水性 差 差 中 中
耐气候性 优 良 差 差
尺寸稳定性 良 良 良 良
染色性 优 优 良 良
印花适应性 优 中 良 良
耐污染性 优 良 优 优
加工及后处理费用 低 高 中 中
由上表可见,PTT纤维具有比涤纶、锦纶纤维更为优异的性能。PTT纤维具有特别优异的柔软性和弹性回复性,优良的抗折皱性和尺寸稳定性,耐气候性、易染色性以及良好的屏障性能,能经受住Y射线xx,并改进了抗水解稳定性,因而可提供开发高级服饰和功能性织物,由它制作的服装穿着舒适,触感柔软,易洗、快干、免烫,符合人们生活快节奏的要求;同时,PTT纤维的拉伸回复性、耐污性与锦纶66相当,而其蓬松性与弹性、低静电、耐磨性及低的吸水性均优于锦纶,长丝与短纤维均适宜于加工地毯,对锦纶造成威胁,成为铺地材料应用领域中{zj1}竞争力的材料。除此之外,还有其它的一些应用新领域。
正因为如此,它将代表下世纪化学纤维发展的新动向,继而也将推动纺织工业的发展。
*细旦涤纶
关于细旦、微细旦、超细旦纤维的定义,国际上尚无统一的标准。我国一般把0.9~1.4dtex的纤维成为细旦丝;0.55~1.1dtex为微细旦丝;而0.55dtex以下的纤维为超细旦丝。
细旦纤维在纺织加工中,同样的纱支则相应增加纱线中纤维的截面根数,从而大幅度的提高成纱的均匀度及强度,并有利于提高纱线支数。
由于细特化纤的纤度细,抗弯刚度小,因而其织物表观细洁精致、手感柔软细腻滑糯且悬垂性极好。