聚苯硫醚纖維在民用紡織品領域的應用

盛向前

重慶普力晟新材料有限公司(中國)

聚苯硫醚(PPS)纖維具有許多優異的性能，如：良好的耐高溫性能、耐化學腐蝕性能、阻燃性能、電絕緣、防輻射及保暖性等。PPS纖維用途十分廣泛，其在環境保護、化學工業過濾和軍事等領域中的應用尤為突出。如：用于熱電廠的高溫袋式除塵、垃圾焚燒爐、水泥廠濾袋、電絕緣材料、阻燃材料及復合材料等領域。采用PPS纖維制成的針刺非織造布或機織物可用于熱的腐蝕性試劑的過濾，是較理想的耐熱和耐腐蝕材料；采用PPS纖維制成的針刺氈帶可用于造紙工業的烘干機上，也可用于制作電子工業領域的特種用紙。PPS單絲或復絲織物還可用作除霧材料。另外，PPS纖維還可用于制作干燥機用帆布、縫紉線、耐熱服裝材料及電絕緣材料等。近年來，日本東麗公司利用PPS纖維的防輻射、隔熱、保溫等特點，將其用作服裝面料，為PPS纖維的應用開拓了更廣闊的前景。

1 PPS纖維的特性

PPS纖維目前主要分為短纖維和長絲兩種形式(圖1)。

a) PPS短纖維

b) PPS長絲圖1 PPS纖維

長絲以線密度為22.22 tex(200 D)和44.44 tex(400 D)為主，短纖維以線密度為0.22 tex(2.0 D)和0.17 tex(1.5 D) 為主。此外，線密度為0.11 tex(1.0 D)的細旦PPS纖維也已面世。PPS纖維的橫截面大都為圓形，一些國家已開發出中空PPS纖維及橫截面為三葉型的PPS纖維(圖2)。PPS纖維主要用于制作工業用紡織品，但因其性能獨特，在家用紡織品和服用紡織品領域也有很大的發展潛力。

a) 圓形截面PPS纖維

b) 中空PPS纖維

c) 三葉型截面PPS纖維圖2 不同截面形狀的PPS纖維[1]

與其他耐高溫、阻燃纖維相比，PPS纖維在制作家用紡織品和服用紡織品方面也占據優勢，幾種常見耐高溫材料與PPS纖維的性能對比見表1。

由表1知，P84聚酰亞胺纖維的化學穩定性較差，玻璃纖維的力學性能差，Nomex聚間苯二甲酰間苯二胺纖維的阻燃性能一般，僅聚四氟乙烯(PTFE)的性能優于PPS纖維，但其價格高昂，不適于民用。因此，與上述纖維相比，PPS纖維更適于制作民用紡織品。

表1 幾種常見耐高溫材料與PPS纖維的性能對比[2]

與棉纖維和普通化學纖維相比，PPS纖維具有優異的阻燃性與保暖性等。PPS纖維的極限氧指數較高(≥38%)，無需添加任何阻燃劑即可達到UL-94的V-0級標準，其自燃溫度高達590 ℃，盡管PPS纖維在火焰下可燃燒，但一旦離開火焰，燃燒即刻停止，延燃性和煙密度較低；PPS纖維的導熱系數低，比普通滌綸低約25%，可大幅降低人體和外界環境的熱傳導速率，具有極佳的保暖性能，其保暖性相比常規聚酯(PET)纖維高30%～40%，且將穿著服裝時的冷觸感降低約16%[3]。因此，用PPS纖維制作的紡織品具有優異的阻燃、保暖性能，可用于制作保暖服裝、消防服裝、阻燃裝飾材料(如窗簾、沙發)等。

2 PPS纖維在民用紡織品領域的應用

理論而言，熱量在纖維內沿分子鏈傳遞，由于有序晶格有利于熱振動的傳遞，故相對分子質量越大，纖維內分子沿纖維軸方向排列的越多，則連續性越好，織物體現出的熱傳遞性能越強。同時，織物的熱傳遞性還與分子取向度相關，分子沿纖維軸方向取向排列度越高，沿纖維軸向的熱傳遞性越強。PPS纖維的相對分子質量通常為40 000～50 000，而滌綸的相對分子質量可達百萬，因此PPS纖維具有更低的熱傳遞性能，較滌綸保暖性更好。

以往，歐美國家的耐高溫和阻燃纖維大都僅限應用于制作軍服、賽車服及易燃易爆行業的作業服等特殊服裝。目前，日本已將高性能纖維應用于民用領域(圖3)。如：日本東麗公司將PPS纖維用于秋冬季服裝面料中，利用其較低的熱導率抑制人體體溫的散發，從而達到保暖作用；用PPS纖維制作冬季高爾夫球運動外衣，提高服裝的保暖性能、降低皮膚接觸冷感；東麗公司還開發出中空PPS纖維，這種纖維可儲存大量的靜止空氣，進一步提高PPS纖維的保暖性能。PPS纖維因其阻燃、耐高溫特性，被用于制作特種防護服，用于消防、煉鋼、煉鐵及電焊接等領域。經美國食品和藥物管理局(FDA)認證，PPS纖維具有優異的防輻射性能，因此也被用于制作醫用防輻射服裝。

a) PPS纖維保暖襪

b) 含PPS纖維的醫用防護服圖3 PPS纖維在民用紡織品領域的應用

3 PPS纖維在民用紡織品領域的應用展望

PPS纖維具有較高的結晶度，力學性能較好，且尺寸穩定，在使用過程中形變小，完全滿足民用領域的使用要求。盡管PPS纖維的紡織加工性能與多數常規紡織纖維相當，但由于其具有吸濕性能差、易產生靜電及難以染色等問題，限制了其在民用紡織品領域的應用。

PPS纖維的吸濕性差，穿著時易產生大量靜電，而且易產生悶熱感，親膚性差，不適宜用其直接制作民用紡織品。郭雪萍[4]通過在PPS纖維中添加PA 66纖維和納米SiO2，使PPS纖維的公定回潮率由0.40%提高至4.12%，進而滿足服用要求；趙萌等[5]采用低溫等離子體對PPS纖維進行處理，使纖維表面C—O基團數量的增加超3倍。增加PPS纖維吸濕基團的數量，可提高其吸濕性能。

PPS纖維結晶度高，玻璃化溫度較高，大分子鏈段呈剛性，且呈疏水性，因而常規水溶性染料難以上染PPS纖維，即便在高溫高壓條件下采用分散染料染色，也很難上染PPS纖維，而且目前市場上還沒有出現PPS纖維染色的專用染料，這也在一定程度上限制了PPS纖維在民用紡織品領域的應用。針對這種情況，文獻[6]提出了一種可使PPS纖維順利染色的方法，且這種方法上染率高，色牢度好，同時染色成本低，操作簡便易于推廣。蒲宗耀等[7]開發出一種PPS纖維織物的染整加工方法，其通過研究PPS短纖維織物的退、煮、漂一步法前處理、載體染色、防水整理、分散染料印花等工藝，制備出具有理想染色深度和色牢度的PPS織物，且加工工藝不影響織物的阻燃性能。目前，該法已在成都八一染廠、綿陽佳禧印染有限公司等進行試生產，效果理想。

4 結語

PPS纖維在工業領域已取得廣泛的應用，因其具有優異的阻燃性與保暖性等，在民用紡織品領域也具有很大的發展空間，但需進一步提高PPS纖維的吸濕性、抗靜電性能和染色性能，以拓展其民用空間。