PET PBT和PTT纖維的性能及應用概述

張紫艷，沈蘭萍(， )

1 引言

合成纖維不同于天然纖維，根據分子組成的不同具有獨特的性能，如高強、質輕、易洗快干、彈性好、不怕霉蛀等，目前其在紡織領域的應用正逐漸超過天然纖維。聚酯纖維作為合成纖維中的一大類，自1941年研制成功后得到了各界的青睞而迅速發展，近年來其市場占比逐漸超過聚酰胺纖維，成為合成纖維的第一大品種。PET、PBT和PTT纖維雖同屬于聚酯纖維，但性能卻有差別，因此這三種纖維的應用領域也不完全相同，本文對相關內容進行了闡述，以期為后續工作提供參考。

2 PET纖維

PET纖維又名聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，在我國常稱為滌綸[1]。目前PET纖維主要采用對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)的直接酯化法或對苯二甲酸二甲酯 (DMT)與乙二醇(EG)的酯交換法來制得[2]。

PET纖維的縱截面與PTT纖維相近，在顯微鏡下呈現的橫截面為圓形，縱向粗細比較均勻，毛羽少，表面光滑[3]。PET纖維的分子式為 [-OC-Ph-COOCH2CH2O-]n，單基是由一個苯環、兩個酯基和兩個亞甲基構成。由于PET分子中存在苯環，因此在經過傳統的熔體紡絲后需要進行拉伸，從而使其快速結晶，這樣可使得制成的纖維取向度和結晶度較高[4]，由此生產的PET纖維，具有強度高、彈性好、熱定型性能優良、耐熱性好、耐酸堿等性能。

滌綸由于加工簡單且價格便宜而大量應用于服裝、裝飾和工業領域。在服裝領域PET制造的織物易洗快干，具有“洗可穿”的稱號，并且其分子中的酯鍵有較強的抗氧化能力，不易被洗滌劑和肥皂等產品破壞，同時PET纖維不易被微生物侵蝕，因此織物有較好的耐穿性。滌綸織物經熱定型后尺寸形態穩定、挺括性好、不易縮水，可用于制作襯衫、男士西裝褲、外衣和夾克等。滌綸的缺點主要是由于分子排列緊密且缺少親水基[5]，因此染色性、吸濕性、抗靜電性差，產品易燃燒等。

隨著科學技術的發展以及人們對高品質服飾的追求， PET纖維的多功能應用是現階段的一個研究方向。李芳[6]為改善滌綸纖維吸濕性差和易產生靜電的缺點，采用納米TiO2對滌綸纖維的表面進行改性，在改善滌綸自身缺陷的同時由于TiO2的加入賦予其抗菌、抗紫外線、光催化自清潔等特性；石錚[7]采用金屬離子和有機酸等化學改性方法研制出抗菌性PET纖維；孫鵬霄[8]研究了PET纖維應用于醫用人工韌帶材料的表面改性及編織方法。

3 PBT纖維

聚對苯二甲酸丁二醇酯簡稱(PBT)，是由對苯二甲酸二甲酯(DMT )或對苯二甲酸(TPA)與丁二醇酯化后縮聚而成。由于PBT纖維的制作原料豐富且制作過程與滌綸相近，因此近年來得到了大規模的生產。PBT的分子式為[(CH2)4OOCC6H4COO]n，比PET分子多了2個亞甲基鏈，且PBT較大的亞甲基分子的主鏈結構呈螺旋狀，對錦綸分子結構相似，而次甲基鏈段長于PET，因此PBT纖維的柔軟性、耐磨性和彈性與錦綸相近，同時其化學性能與PET纖維相近。由于PBT纖維的分子可以自由運動，這使得PBT纖維具有優良的拉伸壓縮彈性與抗折皺性。與PET的染色性差相比，PBT的玻璃化溫度僅為22℃，可以在無載體的情況下用分散染料進行常壓下沸染[9]，但PBT由于存在a型和B型結晶變形，因此在高溫下尺寸穩定性較差。

由于PBT纖維優良的回彈性、防霉防蛀、良好的卷曲彈性、抗靜電性以及染色性，PBT纖維在彈性衣物如泳衣、運動服、滑雪服、連體褲、舞蹈緊身衣等方面有大量應用。氨綸價格較貴且耐光性較差容易產生黃變，而PBT纖維的彈性僅次于氨綸而優于錦綸，在某些織物中完全可以取代氨綸，例如在彈力牛仔褲中，通常使用氨綸作為彈力紗，但是氨綸的強力低，長時間穿著與摩擦后容易斷裂，采用PBT纖維代替氨綸作為彈力紗則可以有效地改善這種情況[10]。PBT纖維由于具有類似羊毛的手感，在毛紡行業可以與棉、麻等交織作為秋冬季衣物，同時也是理想的仿羽絨和填充材料[11]。

PBT纖維除了單獨作為紡織材料使用外，其改性應用在近年來也得到了多方面的研究和發展。例如PBT/PET復合紡絲纖維不僅可紡性好，同時織物手感柔軟、高蓬松、易染色，既可作仿毛纖維還可以取代氨綸；現階段PBT嵌段共聚纖維的彈性可達到氨綸的80%，而其他性能均優于氨綸，同時這種纖維的外觀酷似真絲，可與真絲交織成特種風格的織物[12]。

4 PTT纖維

PTT纖維(聚對苯二甲酸丙二脂)是由Shell公司于20世紀90年代中期開發的一種聚酯類新型纖維。PTT可由1，3-丙二醇(PDO)和對苯二甲酸二甲酯(DMT)進行酯交換后熔融縮聚而成，或由PDO 和對苯二甲酸(PTA)經熔融縮聚而成。PTT纖維表面光潔圓滑，是一種半結晶狀熱塑性聚酯。它與PBT纖維、PET纖維不同的是在PTT纖維化學結構中，有一種能量最低的反式-旁式-旁式-反式構象并由此呈現出一種明顯的“Z”字形構象，同時在分子鏈結上PET和PBT上有兩個亞甲基，而PTT分子鏈鏈接上有三個亞甲基單元，因此在分子鏈之間會產生“奇碳效應”[13]，這種分子結構使得 PTT 纖維具有如同線圈式彈簧一樣的變形能力且回彈性優于 PET 和 PBT。作為一種新型合成纖維，聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纖維由于本身優異的尺寸穩定性、抗污性、抗皺性、耐磨性和易染色性，再加上特有的分子鏈結構所帶來的高回彈性，被稱為“21 世紀新型聚酯纖維”。

PTT纖維作為新型材料，具有PET纖維和PBT纖維優點的同時也克服了它們的某些缺點。PTT作為服用材料，與PBT ，PET的服用性能對比如表1所示。

表1 PET PBT PTT服用性能對比

目前市面上的泳裝多采用錦綸面料，而錦綸的耐光性與耐氯性低使得錦綸泳衣的應用受到限制。對錦綸和PET的彈性進行對比發現[14]，PTT面料的彈性優于PET和錦綸，可滿足泳裝彈性、尺碼規格適應性和壓力舒適性等方面需求，同時PTT面料易染色、色牢度高、抗氯性好、抗紫外線的特點使得PTT纖維成為理想的泳裝材料。而PTT/羊毛混紡織物，不僅可以解決毛產量問題，同時織物的手感豐厚，懸垂性能優良，具有錦綸和氨綸的多重性能[15]。鑒于PTT織物造型的易塑性和褶皺的易回復性，PTT纖維作為形狀記憶織物的應用也在不斷發展中[16]。PTT纖維非織造布可用于地毯背襯、人造革、防護材料和醫療方面，同時因其手感柔軟、懸垂性好，在婦女衛生巾和一次性尿布等方面潛力巨大[17]。

5 結語

PBT、PET和PTT纖維在紡織領域有著廣闊的前景，隨著科技的發展以及人們對服裝舒適性與多功能性要求的提高，開發多功能、復合化的新型纖維是今后的努力方向。作為合成纖維，纖維的高效、低碳及環保生產是工藝改進的關鍵，而織物的回收再利用也有潛在的市場價值。

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