新形势下的ＰＴＴ产业链集成创新

赵永霞

PTT纤维是一种新型聚酯纤维，以模量低、手感柔软、弹性好、抗静电和抗污性能优异等特点成为纺织行业新型纤维原料的代表。本文以壳牌（中国）有限公司组织的“高特纶®（CORTERRA®）产业链2008冬季交流大会”为背景，重点介绍了国内外在PTT相关产品上的开发现状及趋势，以期为PTT产业链的相关企业或潜在客户提供一定的借鉴。

PTT fiber, which is a new polyester fiber, has been a representative of novel fibers due to its low modulus, soft touch, high elasticity, good antistatic and anti-soil properties. Based on the background of 2008 Winter Symposium of CORTERRA® Industry Chain which was organized by Shell（China）Ltd., this article focused on discussing the status quo and developing trend of PTT at home and abroad, hoping to provide some references for those who have joined PTT industry or who are interested.

PTT纤维是一种新型聚酯纤维，性能优良，它以模量低、手感柔软、弹性好、抗静电和抗污性能优异等特点，成为纺织行业新型纤维原料的代表，同时也是我国纺织行业“十一五”期间重点开发的新材料。作为一种新型纤维，PTT的研发生产引起了世界合成纤维行业（如日本、韩国等）的重视，它在制作高度蓬松的BCF纱、复合纤维、地毯、记忆面料、弹力织物、非织造布等方面有着广泛的应用前景。

1PTT结构特征及其纤维性能

1.1PTT的发展情况

早在1941年，美国Calico Printers Ass.公司就成功合成了PTT高分子，但由于合成PTT的原料之一 — 1，3 – 丙二醇（PDO）单体价格十分昂贵，因而无法进行工业化生产。

1948年美国Shell Chemicals（壳牌化学）公司取得了通过丙烯醛路线合成PDO的生产专利。1994年德国Degussa（德固赛）公司成功开发了用丙烯醛为原料生产PDO的装置，使PTT工业化生产成为可能。1995年壳牌化学公司正式向市场推出PTT树脂，商品名为CORTERRA®，1996年在美国西弗吉尼亚州的Point Pleasant建成了 1 套 2 万t/a的PTT装置，2001年在墨西哥建成了 11.5 万t/a的PTT工厂，2003年在加拿大完成了第一套世界规模级、产能达 9.5 万t/a的PTT装置的投产，生产特性黏度大于 0.9 dL/g的PTT，并与美国Kosa公司，日本旭化成、东丽、东洋纺等公司，中国的盛虹集团和台湾地区的华隆公司，韩国SK化学、韩泰合成、晓星、高丽合纤和泰光等公司合作，共同开发PTT纤维。

DuPont（杜邦）公司于2000年推出了PTT树脂，商品名为Sorona®。杜邦Tate & Lyle生物产品公司在美国田纳西州Loudon投资 1 亿美元的装置于2006年11月底开始工业化生产生物基1，3 – 丙二醇（Bio – PDOTM）。此外，该公司还于2007年初全部规模化地采用Bio – PDOTM 生产 Sorona®聚酯，使该聚合物中可再生原料含量达到 37%。Loudon工厂的生产装置利用专有的发酵工艺从谷物糖中生产Bio – PDOTM。该生产过程与利用石化途径生产的PDO相比，能耗减少 30%，温室气体排放减少 60%。在美国金斯顿， Sorona®的生产装置产能为 1.2 万t/a，最终扩能为 5 万t/a，另外，杜邦公司还计划将 5.9 万t/a闲置的PET装置也改装成生产PTT。韩国Huvis（汇维仕）公司采用杜邦的生产技术，将位于韩国全州的一套PET生产线改装成了产能为 1 万t/a的PTT生产装置。同时，杜邦公司还与韩国新韩工业、日本帝人和东丽，以及中国台湾的远东纺织等公司合作，共同开发PTT纤维，巩固其在弹性纤维市场的优势地位。

据分析，世界PTT市场现约为 32 万t/a，将来需再建 5 ～ 6 套世界规模级PTT装置才能满足需求，预计今后 10年内将增至 100 万t/a。

1.2PTT的聚合

PTT即聚对苯二甲酸丙二醇酯，与PET（聚对苯二甲酸乙二酯）、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）同属聚酯。目前，全球1，3 – PDO的生产技术基本上被Degussa公司、壳牌化学公司和杜邦公司所掌握，3 家公司采用各自不同的技术路线。

Degussa公司以丙烯醛为原料，其工业化路线的主要生产步骤是：（1）丙烯醛水合制3 – 羟基丙醛（简称3 – HPA）；（2）3 – HPA催化加氢制得PDO。壳牌化学公司以环氧乙烷为原料，有一步法与两步法两种合成工艺，一步法是环氧乙烷在温度为 90 ℃、反应压力为 10 MPa的条件下用催化剂催化反应生成PDO；二步法是环氧乙烷在温度为85 ℃、反应压力为 10 MPa、有催化剂存在的条件下进行反应，制备过程采用环氧乙烷、CO和H2为原料进行加氢甲酰化反应生成3 – HPA，再经固定床催化加氢制得PDO。而杜邦和Genencor（杰能科）等公司合作开发的生物技术则通过以下 3 个步骤合成PDO：先将可转化甘油为PDO的基因dhaB和dhaT克隆到甘油生产菌中；再将可转化糖为甘油的基因GPPl/2克隆到PDO菌；最后将dhaB、dhaT和GPPl/2克隆到其它以葡萄糖为底物的微生物细胞中进行表达。葡萄糖在厌氧条件下经发酵生成PDO，反应分为 3 部分：（1）中间体制备与发酵；（2）浓缩与副产物回收；（3）脱水与产品精制纯化。

Degussa公司与壳牌化学公司走的都是“石化合成路线”，而杜邦公司采用的是自己创新的生物工程法。

与PET及PBT一样，PTT也是半结晶热塑性聚酯，可以经过DMT或PTA路线聚合得到。

（1）对苯二甲酸二甲酯（DMT）与PDO进行酯交换，继而缩聚制得PTT（DMT法）。酯交换法在 140 ～ 220 ℃时，采用锑系催化剂，先脱除甲醇，缩聚升温至 270 ℃并减压至 5 kPa进行缩聚。

（2）对苯二甲酸（PTA）与PDO直接酯化（PTA法）。由原Zimmer（吉玛）公司与Degussa公司研究开发的直接酯化法生产工艺，包括PTA与PDO酯化、预缩聚及终缩聚等 3 个主聚合阶段组成。为了与大生产相结合，且PTA路线比DMT路线的生产成本低，无需回收甲醇，流程简单，节约成本，因此PTA路线是现在研究的重点。

目前我国在PTT聚合反应各个阶段如何划分，以及各反应阶段动力学方面并没有太多研究，造成聚合物的黏度基本上低于 0.90 dL/g。国内一般将PTT聚合分为 3 个阶段，即酯化、预缩聚和终缩聚，通过搅拌器的功率来区分不同反应阶段的聚合结束时间，基本上模仿了PET的聚合；而原Zimmer公司采用 5 段连续熔融过程（240 ～ 270 ℃）制取。PTA和 PDO在前 2 段内被酯化，多余的PTA从第 2 段除去；第 3 和第 4 段为预缩聚反应器；第5段为缩聚反应器。前 3 个反应器为搅拌釜式反应器，第 4 和第 5 段采用原Zimmer公司开发的环盘式反应器。

1.3PTT结构特征

1.3.1化学及大分子链结构

PTT在对苯二甲酸单元中存在 3 个亚甲基。研究表明，这种化学结构中奇数个亚甲基单元会在大分子链间产生“奇碳效应”，使苯环不能与 3 个亚甲基处在同一平面，邻近两个碳基的斥力不能呈 180°平面排列，只能以空间 120°错开排列，由此使得PTT大分子链形成螺旋状排列。PTT晶体大分子链中的单元具有能量最低的反式 – 旁式 – 旁式 –反式构象，即呈现明显的“Z”字形构象，这使PTT大分子链具有如同弹簧一样的弹性，并最终决定了PTT的物理性能。PTT的分子结构和大分子结构构象如图 1 和图 2 所示：

1.3.2结晶和取向结构

PET和PTT都属于高速熔融纺丝取向诱导结晶，但PET纤维的晶区模量高达 108 GPa，而PTT晶区模量只有 3.16 GPa，基本接近于无定形区的模量值。这导致PTT纤维的模量并不随着牵伸比而发生变化，基本恒定。由于模量低，因此PTT在纺丝过程中更容易添加各种功能性粉体、色母粒等，从而获得功能性PTT和原液着色PTT。我国总后军需装备研究所基于此，利用壳牌化学公司的PTT切片（CORTERRA®），研发了原液着色PTT短纤维及部分功能性PTT短纤维，其中部分产品已成功应用于我国解放军2007式新一代军官常服面料中，实现了批量装备。

1.4PTT纤维的基本性能

作为一种新型聚酯产品，PTT纤维具有比涤纶（PET）、锦纶（PA 6、PA 66）更为优异的性能，因此具有更大的生产、发展优势。与其他纤维比较，其基本性能如表 1 和表 2所示。

2国内外PTT纤维的开发现状

2.1日本企业走在前列

日本旭化成公司从壳牌化学公司购买了3GT（PDO聚合物家族的通称）的聚合体生产技术，生产纤维出售。2002年旭化成与帝人公司合作，将各自的PTT纤维业务合并成立合资公司SolotexTM ，主要负责 2 家公司PTT聚酯及其纤维的产销，并推出了PTT纤维SolotexTM，产能约为 5 000 t/a。SolotexTM 有 4 类原丝：标准型号（PTT复丝）、高弹型号（双组分长丝）、单丝型号及短纤型号。SolotexTM 具有良好的弹性回复性和耐洗涤性，适于制作内衣、衬里和丝袜等产品。以SolotexTM 为原料制作的丝袜透气性优于锦纶丝袜，而且更为合脚，将其与铜氨纤维混合制成的衬里既柔软又光滑。

日本旭化成公司开发了 10 多种PTT纤维，在超细、复合纤维、双组分纤维等方面也进行了大量研究。该公司开发的PTT双组分纤维 — Soloflex®，一种成分是普通聚酯PET，另一种成分使用了旭化成自行生产的PTT聚合物，不但具有PTT纤维的柔软质感、高弹性回复力、良好耐候性，同时大幅度提高了卷缩性。

日本东洋纺公司开发了PTT/PET嵌段共聚纤维，这是一种强度为 3.54 cN/dtex、单丝线密度为 0.23 dtex的超细纤维。

2002年，东丽工业公司和杜邦达成综合性协议，由东丽使用杜邦的Sorona® 3GT 聚合物生产技术生产PTT，并在亚洲市场上销售。随后，该公司在日本三岛建成了 1 000 t/a的PTT纤维生产装置。由于需求增长，东丽公司于2004年初将该装置的产能由 1 000 t/a扩大到 1 500 t/a，在2004年底又将产能进一步提高到 2 000 t/a，2005年底扩建至 3 000 t/a。此外，东丽公司还开发了PTT/PET双组分纤维及共纺纤维，由东丽杜邦合资公司在日本国内销售。

2.2国内商机无限

PTT的开发引入我国国内，始于2000年8月由上海华源股份有限公司与壳牌化学公司达成的合作开发协议，合作开发PTT纤维及纺织品，旨在使壳牌化学公司成为全球最大的PDO和PTT生产商，替代氨纶和锦纶等弹性纤维的一部分市场。目标是2010年壳牌化学公司将有 11 ～ 12 套PTT树脂生产装置投产运行，产量达到 110 万t/a，其中 55% 用于地毯纤维，45% 用于纺织纤维。

鉴于PTT纤维的优良性能以及良好的市场反应，目前，国内已有多家企业开发了PTT纤维及织物。

2004年，泉州海天轻纺集团经杜邦公司正式授权使用杜邦Sorona® 聚合物开发、生产和销售PTT短纤维、纱线及其织物。该公司是中国大陆第1家获得杜邦公司许可的PTT短纤维生产厂。

Somalor纤维是方圆化纤公司使用杜邦Sorona® 聚合物生产的PTT纤维，其具体生产工艺不同于PET，如纺丝温度比涤纶低 30 ℃左右，要求熔体在螺杆与喷丝板间的停留时间要短（一般要求在 15 min以内），否则容易产生热降解，影响纺丝状态和产品品质等。Somalor纤维具有许多优点：如柔软性好，弹性回复率高（比锦纶高 2 ～ 3 倍），无载体沸点下的易染性，热定形能力强（热定形温度较低，且不会降低纤维的弹性）。应用在服装上，手感柔软，弹性好，色泽鲜艳，抗紫外线，耐氯，抗污，易维护。Somalor纤维织物能制成柔软的内衣或紧身衣，也可应用于休闲装、工作装、泳衣、运动装、针织套衫、袜类等。同时，Somalor纤维还是汽车、室内装饰和家居织物的理想选择。

2008年7月，盛虹集团旗下的江苏中鲈科技发展股份有限公司一期年产 8 000 t的PTT纺丝项目正式投产。通过引进Oerlikon Barmag（欧瑞康巴马格）设计生产的国际先进的PTT专用纺丝设备技术，改进工艺，该公司已试制出了PTT记忆纤维和超细纤维。目前，盛虹集团已开始筹建二期年产 10 万t的PTT纺丝项目。此外，盛虹集团还将与世界著名公司合作，对新厂年产 10 万t的PET聚合设备进行技术改造，转型生产PTT切片。

SoftarTM 纤维是由上海国祥纺织科技有限公司利用东华大学化纤工程研究中心的技术在进口的差别化短纤装置上成功开发的PTT短纤，规格为 1.67 dtex × 38 mm，平均断裂强度达到 3.18 cN/dtex以上，提高了纱线的强力和抗起球性能，特别适用于棉纺纱线及高比例使用PTT纤维纱线的场合。

我国台湾华隆公司、工业技术研究所和纺织研究中心 3家机构合作，成功开发了PTT纤维商业化生产工艺，生产规模为 5 000 t/a。为避免与涤纶和锦纶竞争，主要生产差别化品种。

3PTT在服用领域的发展

PTT聚合物的性能确定了其广阔的应用领域，目前PTT的应用领域主要包括服用领域、地毯工业领域和非织造布领域等。从目前的情况来看，PTT地毯、PTT短纤维混纺面料、PTT长丝弹性面料以及形状记忆面料已成为当前PTT纤维在纺织产品方面的主要载体。本文主要介绍其在服用领域的发展。

由于PTT纤维具有内在的弹性回复性能，且柔软性远优于涤纶，和锦纶接近，因此其面料质地蓬松、手感柔软、穿着舒适，可被广泛应用于各类服装服饰。如休闲装、弹力牛仔、运动衣、内衣、时装、塑身内衣、无缝针织服装、泳装、弹性紧身服、袜子等。

在PTT长丝的生产过程中，主要利用PTT – FDY、PTT – DTY、T 400一类的复合长丝以及PTT长丝与其他纤维生产绞络纱、并合纱，从而用于生产舒适的服装，包括运动衣、紧身衣、薄型弹力内衣等。

3.1PTT/PET复合纤维的开发及应用

当化学纤维中含有两种成分时，各组分不同的微观形态结构会产生不同的收缩，在纤维横截面上会产生强烈的纵向应力，使丝条变形，同时又产生偏离其纵轴的扭转，使纤维呈现永久性的三维卷曲。目前，很多公司已经研发出PTT/PET、PBT/PET等双组分自卷曲纤维并进行了商业化生产，著名产品有杜邦公司的T 400、韩国的ESS、中国的CM 800等。

目前很多针织企业在产品生产上，原料大都采用锦包氨，能够在一定程度上满足消费者对弹性、舒适性等要求，但同时也存在一些缺点，如弹性回复性能欠缺，经多次穿着后易产生塑性变形，不耐氯漂等，且氨纶的强力和弹性往往伴随着成衣的高成本及过大的弹性，而PTT能很好地克服这种原料的缺陷。

PTT/PET双组分纤维柔软，纤维自身的空间三维卷曲结构使其具有极佳的弹性，500 次重复拉伸弹性回复率在 95% 以上，且纤维耐氯漂、耐汗渍，可以高温印花，与锦包氨原料相比，价格也存在一定的竞争优势。同时，这种双组分纤维的应用可提升产品的档次和附加值，增强产品的竞争力。

以PTT/PET的并列复合长丝取代传统的锦包氨或氨纶裸丝，与其他纱线交织可制造弹力经编、纬编面料，也可制作无缝针织服装、袜类、毛衫等，其优良的弹性回复率使制成的服装易打理，无需熨烫就能达到平整的效果，悬垂感好，色彩艳丽。

由于PTT/PET双组分纤维的卷曲频率很高，PTT与其他聚酯的复合短纤的开发稍显滞后。目前，已有企业开发出该类复合纤维的纺织加工技术，其要领是纺纱后进行染色等后加工，因为化纤厂生产的PTT/PET复合纤维最初只有少量卷曲，直接加工该类纤维比较方便，特别是习惯加工卷曲羊毛的毛纺企业的技术显得更为成熟。将该类纤维的纱线或织物在适当条件下进行湿热处理，纤维则显出高频三维卷曲，纤维集合体更加蓬松、柔软、易伸长，仿毛性能极佳，在很多不便使用长丝的产品中具有更明显的优势。

将PTT/PET复合弹性丝与超细纤维和天然纤维交织，可用于生产套装、夹克、风衣等中高档服装面料。由于PTT纤维的强力小于涤纶、伸长比涤纶高 200% 左右、弹性比涤纶长丝高 2 ～ 5 倍，因此PTT长丝、PTT/PET复合弹力丝在后加工工序中要严格控制张力的均一性，以防由此产生染色差异。同时严格控制定形、染色的温度与时间，以确保成品的质量稳定。

在PTT/PET双组分纤维的使用过程中，由于纤维的弹性较大，整经过程中张力不易控制，因此面料设计时要特别注意成品布的幅宽设计。另外，在织造过程中，原料使用之前需要一段时间的平衡存放，且使用时原料最好同期与生产成品一起使用，时间间隔太久的成品不宜一起使用，否则成品会由于弹性差异出现幅宽不齐、起皱等现象。存放时成品布不能挤压造成折皱，要求预定形或进染缸前成卷摆放，否则形成折皱，最终定形仍打不开。染整中定形温度要低于常规涤纶的定形温度，否则会造成手感发硬、弹性变差。

3.2PTT长丝在形状记忆面料中的应用

形状记忆材料从字义上解释，是指该材料对几何形状有记忆功能，即在一定条件下能够回复其原始形状的材料。回复原始形状所需的外界条件通常有热、力、光等物理刺激。过去的形状记忆纺织品多数是以整理和涂层的形式附加到织物上，也有利用金属纤维等线性的形状记忆材料研制成的形状记忆纺织品，如前些年市场上推出的具有免烫功能的服装、服饰等，其中有些就是应用加在其中的形状记忆合金部件的某种记忆功能来实现的。但由于原材料、加工技术等的限制，该类织物不易普及推广，而用PTT长丝制成的形状记忆面料一入市即成为焦点。当PTT长丝与真丝、棉、粘胶长丝、涤纶、锦纶等交织时，可用于开发礼服、时装等高端服饰。

PTT形状记忆纤维在纤维一次成型时，能记忆外界赋予的形状和特性，定形后的纤维可以任意发生形变，并在较低的温度下将此形变固定下来（二次成型），或者是在外力的强迫下将此变形固定下来。但当给予变形的纤维特定的外部刺激条件时，形状记忆纤维即可恢复至原始形状，也就是说最终产品具有对纤维最初形状记忆的特性。PTT形状记忆纤维的特性具体体现在纤维对机械形变的快速形成和在外界应力作用后形变的快速消失。

实践证明，PTT形状记忆面料的记忆功能不仅与纤维的玻璃化转变温度、分子模量、结晶度、取向度等超分子结构有关，而且与纺织加工工艺如纱线捻度、线密度等密切相关。研究发现，在形状记忆面料中PTT纤维充当“记忆原始形状”的弹性单元角色，而高密低捻的纺织结构则充当“让织物发生第二次变形和固定”的可逆相角色，即纺织结构提供面料或服装形态的可塑性。专家表示，形状记忆面料是充分发挥PTT纤维性能和纺织结构优势的一个典范，在现有的PTT长丝形状记忆面料的基础上，还可开发短纤维记忆面料、交织记忆面料等。

运用PTT纤维模量较低的特点，除了自然折皱极易抚平等特点外，还能生产出手感更加柔软、布面更加平滑的纯化纤形态记忆面料产品，同时保持化纤长丝易洗快干的特性。另外，在纺织加工中可采用长短纤维交织或采用不同材质的纤维混纺，使面料呈现出特殊的外观效应；或者设法增强面料的弹性，使其保持最佳的弹性回复率，以塑造出拥有良好的衣着轮廓且便于活动的服装。因此PTT形状记忆面料适合应用于流行时装、套装、风衣、外套以及运动休闲服饰等领域。PTT形状记忆针织物还克服了针织物保形性差的缺点，当服装使用产生变形后，只要将环境温度增加到变形回复温度以上就可以回复到定形时的形状。

PTT形状记忆织物由于具有柔软而舒适的弹性、良好的弹性回复率和优异的染色性能等，有着广泛的应用前景。将PTT长丝的形状记忆效应应用在纺织服装领域，如免熨衬衫、形状记忆丝绸等方面，有着较大的开发价值和发展前途；如将其形状记忆功能与优异的弹性结合，通过针织或机织的方法有望制得手感柔软、耐磨损、且弹性适中的服装，从而满足人们对于服装时尚、舒适弹性的需要。

3.3PTT短纤混纺产品的开发

PTT纤维具有优良的回弹性和染色性，与羊毛纤维较接近，在PTT短纤产品的设计和开发中，最常见的就是与羊毛、羊绒的混纺。毛衫类产品是PTT纤维最有特色的品种之一，不但柔软具有弹性，且加入一定比例的PTT短纤后还能改善毛衫的蓬松度和毛型感。由于该类产品的产业链较长，目前我国在这方面的开发稍显滞后。

PTT纤维与羊毛混纺，其中PTT纤维的含量为 30% ～ 50%，可用于开发平纹薄花呢、单面哔叽及双面哔叽等，织物具有良好的弹性、保形性和保暖性。利用PTT纤维与麻交织或混纺，提升织物的柔软性和抗皱性，织物的尺寸稳定性好，拓展了麻织物的应用范围。

PTT纤维与Tencel® 交织，可获得细腻的桃皮绒手感，具有稳定的弹力及良好的悬垂性、舒适性和吸湿性等；用PTT纤维与粘胶纤维织造的小提花织物，经PU涂层整理加工后可具有动物毛皮般的纹理，适用于女式时装。

PTT短纤也可作为锦纶的替代品，用于生产短纤混纺面料、花式纱等产品。用PTT短纤纱制成的各种纺织品手感好，穿着舒适，具有手感柔软、易洗、快干、免烫等特点。

4我国在PTT开发过程中存在的问题

（1）标准滞后

目前，我国对于PTT纤维及其纺织品的相关技术标准还未出台，而这种空缺很容易给PTT相关纺织产品的生产企业造成经济损失。因此，PTT产业链上下游企业呼吁PTT行业的相关标准及检测技术能够早日颁布和实施，在保障企业利益的同时，也为下游企业采购生产原料提供参考。在标准的制定过程中，PTT产业链相关企业应积极参与，从生产实际出发，促使所制定的标准能够切实反映行业特点，并对今后的生产以及形成稳定的市场秩序具有指导意义。

（2）产品开发及市场认知度有待提高

国内对于PTT性能认识的深化、应用技术的进步以及市场的积极开拓，为该产业链的整体发展打下了坚实基础。尽管如此，我国的PTT市场发展仍面临不少问题，包括PDO合成技术的优化和工程化、纺丝与纺织加工技术等。

目前，国内在PTT纤维及其纺织产品的开发上仍然处于起步阶段，加工经验和产品设计上还呈弱势，这样一方面增加了产品的成本，另一方面也限制了PTT产品的档次，降低了产品附加值。

除了产品的加工技术还不够成熟外，目前开发的新产品还未能得到市场的广泛认可。这项开拓工作需要PTT产业链上的各个环节，进行各个步骤加工技术的研究、开发与协调。各企业在自身投入开发的同时，应积极组织或邀请社会研究力量参与对PTT聚合物的基础科技研究和工程化研究，包括PDO的合成、PTT的聚合、纺丝和纤维成纱、针织、机织、簇绒和编织地毯及染色后整理等整个产业链的整体发展工作。相信随着技术研发的不断深入和生产技术的不断成熟，PTT的性价比将近一步提高。