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pp纤维性能的研究 21世纪，新材料的开发和开发发挥着重要作用。聚酯纤维以其优良的性能和低廉的价格成为合纤的第一品种,其中PET纤维和PBT纤维已有大量的工业化生产和广泛应用。而同样作为聚酯纤维家族的PTT 纤维兼有涤纶和锦纶的特性,除抗污性能好外,还有易于染色、手感柔软、富有弹性、易于干燥等特性。因此,在不久的将来,PTT 将逐步替代涤纶和锦纶而成为21世纪广泛应用的新型纤维。 1 新产品生产开发 PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)纤维是一种性能优异的聚酯纤维,是由对苯二甲酸(PTA)和1,3-丙二醇缩聚而成。早在20世纪40年代初,美国Calico Printers Ass.公司的Whinfield和Dickson就成功合成了PTT,但是由于PDO价格昂贵未能进行工业化生产。近年来,随着PDO生产新工艺的研发成功,PTT纤维的研制和开发也取得了较大的进展,很多国际大公司都成功地实现了工业化生产。 1995年美国Shell公司研制开发成功了新型纺丝聚合物PTT,商品名称为Corterra。Shell公司以乙烯为原料生产PDO。杜邦(DuPont)公司开发出生物酶催化法制备1,3-丙二醇,用价格低廉的碳水化合物通过微生物催化发酵的方法可以制得PDO,用于生产PTT,方法简单成本低。日本旭化成、东丽、帝人等公司先后与Shell和DuPont缔结合约企图引领PTT纤维及其制品的开发。德国的Degussagn Zimmer公司又共同开发出一定规模经济的PTT纤维生产工艺。上海华源股份有限公司已与美国Shell公司合作成功生产出数种规格的PTT纤维。2002年末,由于生产规模的扩大,PTT切片已降价25%,今后还会继续降低,加之PTT纤维的优异性能,决定着PTT纤维的应用高峰必将到来。 2 纤维特征 2.1 ptt纤维的初始模量 PTT纤维表现出与PET和PBT纤维不同的机械性能。PET纤维的相对断裂强度和初始模量比PBT和PTT纤维大,PTT纤维的初始模量明显低于PET 纤维, 但较PBT 纤维略高。其中PTT纤维的初始模量与拉伸倍数之间没有依赖关系,所以PTT纤维不可能像PET纤维那样高模量、低伸长,PTT纤维的最小断裂伸长约为20%,明显高于PET纤维的6%。德国Denkendorf人造纤维研究所进行了多次重复拉伸试验,表明PTT纤维即使经过10次20%的最大拉伸,仍能有100%的回复,表明PTT纤维具有优异的弹性回复性。 2.2 热处理对合成纤维热学性能的影响 PTT纤维的熔点Tm在230 ℃左右,低于PET(265 ℃)和PA66(256 ℃),其玻璃化温度Tg与PA6相似。玻璃化温度Tg与软化点温度Tc的差值(ATg)是高分子加工的一个重要参数,PTT纤维的ATg很小,仅为15 ℃,而PET纤维为70 ℃左右,因此PTT纤维在拉伸过程中要严格控制温度。表1列出了几种主要合成纤维的热学性能。 热处理对纤维弹性回复性和模量的影响如表2所示。研究表明, 热处理对于PTT 纤维的弹性回复性有较大影响,PTT 纤维的热收缩明显高于PBT和PET 纤维。经过松弛热处理5 min后, 纤维的弹性回复性降低到仅有原来的10%, 明显大于对PET和PBT 纤维的影响。 2.3 染色温度对染料染色效果的影响 合成纤维应用分散染料染色,只有在玻璃化温度以上才能染成深色。PET纤维的玻璃化温度大约在81 ℃左右,而且由于其结晶度高,结构致密,染料分子不易进入纤维内部。所以PET纤维只有在高压或有载体,温度约为130 ℃时,才能应用分散染料染成深色。而PTT纤维的玻璃化温度只有55 ℃,比PET纤维低26 ℃,所以其染色性能优于PET纤维,能够在无载体的情况下常压沸染。同时,在相同的染色温度下,染料在PTT纤维中的渗透深度明显高于PET纤维,而且色泽均匀,染色牢度高。PTT纤维最佳染色温度为110 ℃,但在100 ℃时仍有很高的上染率,因而PTT纤维的应用将会有较大的优势。图1是PET、PTT纤维采用分散染料染色时上染率的比较,表明PTT纤维在100 ℃左右即能达到与PET纤维在高温高压染色时相当的上染率。 2.4 抗污染纤维的使用 抗污性能与纤维的拒油性和易去污性有关。大分子链的化学结构对其表面张力影响很大,亚甲基为奇数的比偶数的临界表面张力低,所以PTT纤维具有较好的抗污性,具有优异的抗酸性和抗分散性污物污染的性能,不必施加助剂,纤维本身的分子结构赋予其天然的抗污性,在一定程度可以节约后整理成本。 2.5 产品的特性特性 PTT纤维的耐磨性优于涤纶,仅次于锦纶66。由于较低的初始模量、特殊的分子链结构以及独特的加工工艺,使PTT纤维产品的蓬松度明显高于涤纶、锦纶等产品。因此PTT纤维制品具备特殊的手感与风格以及良好的悬垂性,服用性能优异。 由于同