新型聚酯纤维PTT的多种功能开发的研究进展

李汀阳

（吉林大学材料科学与工程学院 吉林 长春 130000）

新型聚酯纤维PTT的多种功能开发的研究进展

李汀阳

（吉林大学材料科学与工程学院 吉林 长春 130000）

PTT纤维是一种新型聚酯纤维，其具有优良的高弹性和回复性、优良的染色性能以及良好的热固性等一系列优势特性，但国内一直困于其制备方法，无法低成本的大规模生产。2017年3月15日，张家港美景荣化学工业有限公司和中国化学纤维工业协会联合举办的“二十万吨/年PTT聚合纺丝一体化”项目启动新闻发布会在上海国家会展中心召开。美景荣公司宣布攻克了PTT重要原料1，3-丙二醇的生物法制备技术难题，打破了国外垄断，意味着我国将能自主大规模工业化生产PTT纤维。以下就PTT的结构、性能、近年对PTT纤维的性能提高以及其产品开发等研究展开综述。美景荣公司宣布能够大规模生产PTT，这无疑为PTT的发展提供了巨大的发展潜力。本文从PTT的结构和优良特性出发，介绍了近年来PTT在抗菌、电磁屏蔽和记忆材料等方面的研究进展展开综述，并对PTT纤维向多功能材料发展，向特种领域的推进做出了发展展望。

聚酯纤维；PPT；多功能；研究进展

1 PTT的结构及表面形态

PTT即对苯二甲酸丙二醇酯（polytrimethylene terephthalate），是由对苯二甲酸和1，3-丙二醇进行酯化缩聚而形成的芳香族高聚物。因有三个亚甲基且呈螺旋形，故有奇碳效应且整个高分子呈Z字型。PTT纤维纵向呈光滑条状，对光的折射和反射有较强的作用，因此有较好的纤维光泽度。同时，在PTT纤维的表面有颗粒状空隙。PTT纤维的横向截面类似圆形，但也可通过纺丝工艺改变其形状。PTT属于高速熔融纺丝取向诱导结晶，晶区模量基本接近于无定形区的模量值，因此其模量基本恒定。结构式如下式（1）。

2 PTT的性能

因PTT纤维的结构，PTT纤维具有高弹性，其杨氏模量仅为2.58N/m2，远低于PET，柔软性强[1]。PTT晶区模量低，使其纺丝过程中，更容易添加各种功能性粉体、色母粒等，从而获得丰富功能性，且更利于着色。回复性好，在2.5cN/detx的应力作用下对PTT的反复拉伸试验表明伸长率20%时，撤除应力后，PTT纤维可完全恢复原状。PTT的玻璃化温度在50℃～55℃之间，热固性好，可采用无载体常压染色且易于加工生产。PTT相较于其他纤维的性能比较如表1。

表1 常用纤维主要性能指标的比较Table1 Comparision of main performance indexes of common fiber

3 PTT的近年性能丰富与提高研究

3.1 抗菌PTT纤维的研究与制备

2014年，沈金科在对常规PTT-POY纺制及结构性能研究的基础上，通过将PTT切片与抗菌母粒熔融共混纺丝法制备出了抗菌PTT-POY，并经加工得到抗菌TT-DTY[2]。在试验中PTT切片在120～140℃、真空条件下预先干燥12h，以保证切片的含水率低于30μg/g。采用抗菌母粒添加法，将银系抗菌母粒与PTT切片熔融共混纺丝。纺丝工艺如图1。

图1

最后得出，在纺速为2800m/min下制出的规格为125 dtex/48f、175dtex/48f、225dtex/48f的PTT-POY纤维力学性能较好，内在质量稳定，可纺性较好。由5%抗菌母粒与PTT切片熔融共混纺丝法制的抗菌PTT纤维有较好的抗菌效果，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为95.5%、94.2%，并且，在一周后纤维的结构性能即趋于稳定。

PTT的结构的深入研究发现可以向其结构中添加更多粉体，可以尝试多种抗菌药剂或其他特殊功能的物质，以多样化PTT的性能，在特殊领域得到更广泛的应用。

3.2 记忆PTT纤维的研究开发

大多数聚合物都有记忆行为，高聚物的记忆行为表现一般与其玻璃化转化温度等其他机械行为有关。但是PTT形状记忆面料的记忆功能不只与纤维的玻璃化转化温度、分子模量和取向度等有关，还与纺织工艺等因素密切相关，且其记忆特性来源于PTT本身结构。PTT具有固定的相和软化-硬化两种结构。其中固定相由结晶组成，进行初始形状的记忆和恢复；可逆相由非晶相和产生结晶与结晶熔融可逆变化的部分结晶结构组成，进行第二次的变形和固定。PTT的结晶度是决定回复到初始状态所需外界诱因的主要因素。不同于传统记忆材料，PTT纤维的恢复到原始状态的诱因是力，而不是热、光、电或化学刺激等因素[3]。并且PTT纤维具有记忆赋予形状和回复赋予形状双重功能。由于PTT纤维本身的玻璃化转化温度略比环境温度高，所以可以加强对PTT结构的研究，适当调整其超分子结构，那么就可能会使PTT的形状记忆功能在普通环境温度下实现，同时设法提高PTT纤维的记忆度，降低PTT纤维回复所需的力，亦可多尝试与不同纤维进行混纺，这些将使记忆PTT材料有大的进步。薛淑云采用：PTT纤维加捻的捻度800T/m、定型温度155℃、整经单纱张力5～7g、织造的张力80kg左右的生产工艺，在此基础上研制了12种规格的织物样品，得出的PTT记忆织物的造型度为5级，可塑性较高，在无力作用下保型性最好；PTT记忆织物的记忆度为4～5级，记忆效果比半记忆、仿记忆织物高出1～4个等级，给予很小的力150～450gf/cm2就可以使记忆织物所塑造的形状回复到初始状态。虽然定型温度较高，但其造型度和记忆度效果较佳，未来，PTT纤维的记忆性能需从多方面同时加强，不断开发记忆功能，降低生产成本[9]。

3.3 PTT电磁屏蔽织物的研究与制备

随着科技的进步，越来越多的电子产品涌入人们的生活中，我们被越来越多的电磁波干扰着，这也对人体健康造成着不容忽视的干扰。为减少损伤，一方面减少电磁辐射，一方面研制防护材料。目前投入生产的主要是将金属粉末掺杂在各种纤维当中，但这也使纤维织物的力学性能下降。2013年，张晓婷等人以PTT/毛混纺纱为基体，以苯胺为原料采用原位聚合法制备了PTT/毛/PANI复合导电纱[4]。其纤维表面几乎完全被聚苯胺覆盖，形成了较为完整的聚苯胺薄膜，而且纤维与纤维之间的空隙也被聚苯胺填充。其抗辐射性能较好，具体如表2。

表2 织物电磁屏蔽效能与电磁波屏蔽率

2015年，雷开强同样用其他PTT织物作为基质材料，苯胺单体为原材料，通过化学原位聚合法，将苯胺单体氧化形成聚苯胺（PANI）导电网络层，并吸附在PTT织物表面，从而也得到具有较好导电性和电磁屏蔽效能的PANI/PTT复合导电织物[5]。

4 结论与PTT的发展展望

PTT的独特结构和优良性能，以及能够大规模生产的现状无疑使PTT有着巨大的发展潜力。要加强对PTT结构的深入研究，各种性能的机理研究，将多种加工技术应用到PTT纤维上来，开发出新功能，提高多功能性。近年，在PTT中添加粉体，利用PTT的结构性能制造记忆材料，PTT的表面覆盖物质等很多新的研究进展都取得一定进展，都启发着我们要深入理解PTT的结构，不断提高开发技术，创新功能，使其成为多功能材料，不只局限于民用，向特种材料等多功能材料领域发展。

[1]杜姗姗，蔡晓翔，于轶.PTT纤维及其产品开发[J].聚酯工业，2011，24(06):12-15.[2017-09-11].

[2]沈金科.抗菌PTT纤维的制备及性能研究[D].浙江理工大学，2014.

[3]秦丽.PTT“形状记忆”织物研究[D].东华大学，2008.

[4]张晓婷，高卫东，王鸿博，潘如如.PTT/毛/PANI复合导电纱的制备及其织物电磁屏蔽效能研究[J].毛纺科技，2013，41(11):1-5.[2017-09-14].DOI：10.19333/j.mfkj.2013.11.001

[5]雷开强.镍/聚苯胺/PTT电磁屏蔽织物的制备及其性能[D].东华大学，2015.

[6]王秀荣，祝丽娟.PTT纤维的开发状况及发展趋势[J].聚酯工业，2007，(04):12-14.[2017-09-11].

[7]钱以竑.PTT纤维与形状记忆面料的市场发展[J].针织工业，2008，(11):21-22.[2017-09-11].

[8]辛婷芬.新型形状记忆PTT长丝面料的开发与应用[A]. 中国纺织科学研究院、纺织行业生产力促进中心、北京纺织工程学会、天津工业大学改性与功能纤维天津市重点实验室、北京服装学院服装材料研发与评价北京市重点实验室、浙江纺织服装职业技术学院宁波市先进纺织技术与服装CAD重点实验室.第八届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C].中国纺织科学研究院、纺织行业生产力促进中心、北京纺织工程学会、天津工业大学改性与功能纤维天津市重点实验室、北京服装学院服装材料研发与评价北京市重点实验室、浙江纺织服装职业技术学院宁波市先进纺织技术与服装CAD重点实验室，2008:6.

[9]薛淑云.PTT记忆织物加工工艺与性能研究[D].苏州大学，2009.

Research Progress of Various Functional Development of New Polyester Fiber PTT

Li Tingyang.
College of Materials Science and Engineering, Jilin University, Changchun 1300000, China.

The company announced the availability of PTT on a large scale, which undoubtedly offers great potentialfor the development of PTT. Based on the structure and excellent characteristics of PTT, this paper introduces the researchprogress of PTT in anti-bacterial, electromagnetic shielding and memory materials in recent years, and develops thedevelopment of PTT fiber to multifunctional materials and advances to special field Looking ahead.PTT fiber is a new type of polyester fiber, which has excellent high elasticity and recovery, excellent dyeing performance and good thermosetting and a series of advantages and characteristics, but the country has been trapped in its preparationmethod, can not be low-cost large-scale produce. March 15, 2017, ZhangjiagangMeijingsong Chemical Industry Co., Ltd.and China Chemical Fiber Industry Association jointly organized the "200,000 tons / year PTT polymerization spinningintegration" project launched a press conference held in Shanghai National Convention and Exhibition Center. The UnitedStates Jingrong company announced the capture of PTT important raw materials 1,3 - propanediol biological preparationtechnology problems, breaking the foreign monopoly, which means that China will be able to independently large - scaleindustrial production of PTT fiber. The following on the PTT structure, performance, in recent years to improve theperformance of PTT fiber and its product development and other research review.

Polyester fiber; PPT; Multifunction; Research progress

TQ316.3 【文献标识码】A 【文章编号】1009-5624（2018）01-0003-03

李汀阳（1998-），女，汉族，内蒙古包头，本科生，单位：吉林大学，研究方向：材料科学与工程。