聚酯纤维的改性及应用

概述^[1-2]

聚酯纤维具有较高强度和模量，以及抗皱、易洗快干、易于加工等优异特性，产量增长迅速，应用领域不断拓宽。阻燃聚酯纤维作为一种重要的功能纤维，在窗帘、地毯、沙发、睡衣等方面有广泛应用。研发性能稳定可靠、对人体和环境无害的阻燃聚酯纤维非常迫切，上世纪七十年代以来，国内外对阻燃聚酯纤维已开展了大量的工作。聚酯纤维俗称涤纶、特丽纶，由饱和二元酸和二元醇经缩聚反应生成线型聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯)再经加工而成的纤维。有优良的弹性、尺寸稳定性和耐皱性，良好的电绝缘性，耐摩擦和耐化学试剂性，能耐弱酸弱碱。可纯纺或混纺，织物坚牢挺括，易洗易干，宜制作各类衣服、室内装饰织物、地毯，纤维还可作为复合材料的增强材料。

改性及其应用^[3]

随着聚酯纤维的发展，其改性品种也逐年增加，特别在改性技术上有了很大的提高，在开展大量研究工作的同时，不少研究成果已转化成生产力，投入到工业化生产中。本文主要阐述聚对苯二甲酸乙二醇酯三大类改性纤维的技术进展：A类，改变聚酯大分子的化学结构，从而改变其物理性能，达到纤维改性的目的，它包括(1)染色改性和(2)收缩改性。B类，改变聚酯纤维的物理结构，主要是(3)吸湿排汗改性。C类，在聚酯大分子中引入具有某种功能的基团，或添加功能添加剂，即(4)功能改性。染色改性中的阳离子染料可染聚酯，尽管要引入具有亲阳离子染料功能基团的单体组分，但要能常压染色必须按A类改变，故仍为A类。

1. 染色改性

1）分散染料常压可染聚酯纤维只能用分散染料高温高压染色，不仅消耗能量，生产安全性差，而且影响聚酯纤维的手感，和其它纤维的混纺织物也不能在常温下同浴染色，因此聚酯纤维的常温常压染色就成为必需解决的问题。尽管常压染色聚酯改性纤维在国外六、七十年代已工业化，但在我国只是通过国家八五科技攻关，才使研究成果推向工业化。由于聚对苯二甲酸乙二醇酯大分子的结构规整，因此纤维需要高温高压染色，要获得常压可染性必须要在一定程度上改变其大分子化学结构，从而使其性能有所改变，为此要采用共缩聚的方法。

2. 收缩改性

1）收缩性纤维

所谓收缩改性是使纤维的收缩率高于或低于常规品种的收缩率，一般是用沸水收缩率和干热收缩率来表征，文献给出了聚酯纤维高、低沸水收缩率的界限高、低收缩纤维主要用于有着不同特色的织物或产品。如高收缩纤维和低收缩纤维或常规收缩的纤维交织，由于收缩率不同，可制成泡泡纱或花绉织物以及仿毛织物，高收缩丝和一些复合丝、细旦丝混合加弹可制作仿麂皮产品；低收缩低弹纤维可用于领带、帽徽、绣花线等，在工业用纤维方面，高收缩高强工业涤纶用于汽车安全气囊；低收缩高强低伸工业丝用于轮胎帘子线、汽车安全带等。

3. 功能改性

功能改性包括导电、抗静电、阻燃、抗紫外、远红外、抗菌、负氧离子、磁性、医用抗凝血、芳香和消臭。

1）导电、抗静电

导电聚酯纤维主要用于满足无尘需求的特殊环境，如半导体工厂清洁室内的工作服等。在聚酯中添加碳黑或含铜化合物可得到导电聚酯纤维[4b]，在这方面日本的技术水平先进，生产的含碳双组分长丝具有很高的导电性，其电阻率为8×105Ψcm，比常规导电纤维高两个数量级。近年来在我国开展了一些新的制备导电聚酯纤维和织物方法的研究。采用吡咯气固相沉积聚合制备了聚吡咯聚酯复合导电织物，其具体作法是聚酯织物先经碱减量处理60min，再经氧化剂处理30min，吡咯单体气固相沉积聚合8次，所得聚吡咯聚酯复合织物的表面电阻为330Ψcm，且织物处理前后的力学性能变化不大。

2）阻燃

我国在阻燃聚酯方面所取得的成绩是显著的，上世纪80年代时就研制成功添加四溴双酚A等组分的共聚型阻燃聚酯，近年来青岛大学研制的磷系共聚型阻燃剂羧酸烷基膦酸，所得阻燃聚酯具有优良的阻燃性能，已投入工业生产。共聚阻燃剂还可采用次膦酸衍生物和磷菲类阻燃剂，这些阻燃聚酯的极限氧指数均能达到32左右。

3）抗紫外

文献综述了抗紫外纤维的开发与应用。近年的研究主要集中在能反射紫外光的紫外屏蔽剂二氧化钛方面。在聚合中添加纳米TiO2制得了PETTiO2复合物，经纺丝后纤维的断裂强度下降了6%，但总体力学性能可满足应用要求，加入质量分数为1%TiO2的PET织物，对UVA波段(315～400nm)和UVB(280～315nm)的紫外透过率分别为6.6%和0.4%(纯PET织物UVB的紫外透过率为3.4%)，抗紫外因子UPF值可达50以上。

4）抗菌

近年来我国在采用无机抗菌剂方面取得了较大的进展，如舟山纳米材料有限公司开发的纳米复合银系抗菌粉MFS350，是以纳米二氧化硅为主要原料，粉粒的平均粒径小于90nm，抗菌特点表现为高效、持久、广谱和快速。将银载入纳米氧化锌晶格同样也能制备抗菌效果很好的抗菌剂，将这种抗菌剂用偶联剂T-氨丙基三乙氧基硅烷进行处理，然后和PET共混制得PET抗菌母粒，通过复合纺丝法，将母粒加入到PET纤维的皮层中，得到了抗菌剂质量分数为1%的皮芯型PET抗菌纤维，后者对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀菌率为99%。

5）负离子

负离子具有镇静安神和极强的集尘作用，并能增加肺活量，扩张血管及强化细胞功能，近年来随着我国人民生活的提高，群众对保健产品的需求也相应增加，因此负离子纺织品的研究、开发和生产也快速发展。我国的负离子功能纺织品在模拟纺织品使用状态下与人体摩擦产生的负离子可达到3600个立方米，达到日本同类产品的水平。

制备^[4]

聚酯纤维的制备方法进行具体说明，该方法具体包括如下步骤：

步骤一、将纳米量子点添加到聚酯纤维材料中，并对添加有纳米量子点的聚酯纤维材料进行熔融处理，以得到混合熔体。该步骤具体可以包括：将纳米量子点添加到聚酯纤维材料中，并将添加有纳米量子点的聚酯纤维材料放置在保护气氛中进行熔融处理，且在熔融处理的过程中，用螺杆不断产生剪切力来切削、搅拌聚酯纤维材料和纳米量子点，以使纳米量子点与聚酯纤维材料充分混合，以得到混合熔体。

步骤二、将混合熔体经由喷丝板流出，并对流出的混合熔体进行冷却处理、卷绕处理，以得到能够自发热的聚酯纤维。

主要参考资料

[1] 中国土木建筑百科辞典·工程材料上

[2] 聚酯纤维阻燃改性进展

[3] 我国聚酯纤维改性的技术进展

[4] CN201810011960.6聚酯纤维的制备方法、聚酯纤维