【纺织百科】四种差别化聚酯纤维的结构与性能（节选）

文/魏艳红1，刘新金1，谢春萍1，苏旭中1，吉宜军2

（1江南大学生态纺织教育部重点实验室 2南通双弘纺织有限公司）

随着人们生活水平的提高，普通聚酯纤维已经不能满足高档面料生产的需求。聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）；低粘度PET/高收缩PET复合弹性纤维（SPH）、PET/PTT双组分网络复合丝；超细旦PET等新型聚酯纤维相继被开发，满足了人们对舒适性、功能性、环保性的要求。

SPH是一种采用双螺杆多组分生产的新型弹性纤维，是2012年南通永盛纤维新材料有限公司在国内首次开发的新专利产品。超细旦PET长丝具有轻薄、染色性能好等特点，其织物具有丝绸般轻、柔、滑、爽的特点，有良好的服用性能。T400最早是杜邦公司开发的一种复合纤维。PTT是20世纪九十年代中期由hell公司开发的一种性能优异的聚酯类新型纤维，具有优异的综合性能，在服装、工业、医学等领域都用广泛的应用。

为了更好地了解新型聚酯纤维的特性，以期为后续产品开发提供参考依据。本文对四种差别化新型聚酯纤维的分子结构、力学与热学性能、形貌与卷曲形态进行对比分析研究。

1 实验部分（略）

2 结果与分析

2.1 四种聚酯纤维结构分析

2.1.1 分子结构（略）

2.1.2 形貌结构分析

为分析4种纤维的具体形貌结构，分别对4种纤维的横截面和表面进行了扫描，并形成了对应的电镜照片，纤维横截面照片放大倍数均为5000倍，表面照片放大倍数均为2000倍。

由图3为SPH纤维横截面图，它近似哑铃状，单丝由2种横截面为圆形且面积不等的丝体用物理与化学方法相结合而成，其中一种纤维嵌入另一纤维中；纤维截面平整无分界，表明二组分具有很好的界面相容性；2种纤维的结合处形成沟槽（见图4），可以产生毛细效应，能迅速吸收皮肤表面汗水并传递到纤维表面蒸发，具有吸湿排汗作用。

T400纤维为双组分纤维复合而成，横截面成8字型（见图5），2种组分各占一半，在二组分结合处形成微沟槽（见图6），具有导湿快干的特性。

PTT截面形态为三叶形（见图7），表面形态结构基本上与PET相似（见图8），呈光滑条状，光的反射、折射较强，表面有空隙具有导湿、透气与保暖性。

超细旦PET纤维横截面近似于圆形（见图9），由6根单丝形成复丝，表面光滑无沟槽（见图10）。

2.2 四种聚酯纤维力学性能分析

对4种新型聚酯纤维进行拉伸断裂测试，在断裂伸长内进行弹性回复性、塑性变形测试。

2.2.1 拉伸性能

SPH、T400、超细旦PET、PTT断裂伸长率分别是14.40%、23.78%、28.36%、39.91%，见表1。PET的断裂强度最高，T400次之，SPH 与PTT的较低；研究表明由于PTT大分子链以螺旋型构象出现，使其具有较好的拉伸，因此，PTT的断裂伸长率是4种纤维中最高的，且断裂功大，表明PTT具有较好的韧性。

表1 4种纤维的强伸性能测试结果

2.2.2 弹性回复性能

SPH、T400、PTT在低伸长率（5%）下都具有较好的弹性回复性，循环定伸长弹性回复率基本在90%以上，塑性变形小，尤其是T400一次定伸长（5%）拉伸弹性回复率高达98.4%，见表2、表3。随着定伸长的增加，T400、PTT仍保持较好的弹性回复性，而SPH的弹性回复性急剧下降，塑性变形加大。PET的弹性回复性最差，20%定伸长一次拉伸塑性变形为61.31%，由于PET的塑性变形较大，试验过程中测试循环定伸长拉伸比较困难，数据差异较大故没有列出。

表2 四种纤维的弹性回复性测试结果

表3 四种纤维的塑性变形测试结果

在PET大分子链中2个苯环之间仅有2个亚甲基，大分子之间的柔性较差，在受力作用下PET大分子链不会发生晶型的转变。故PET与SPH的弹性回复性相对较差。T400产生的弹性机制是由于PET、PTT二组分热收缩率的差异而产生自卷曲弹性，且弹性稳定性和持久性好，弹性回复性能好。PTT分子链上含有奇数个亚甲基使其具有“奇碳效应”，分子链呈现类似于羊毛蛋白质分子链的螺旋结构，大分子链中OCH2CH2CH2O单元具有一种能量较低的“TGGT”式构象,即具有明显的“Z”字形构象，导致其大分子链具有弹簧一样的形变和形变回复能力，具有优异的回弹性。

2.3 四种聚酯纤维吸湿性能分析

回潮率的大小反映纤维吸放湿性能的高低，经实验测试后得到SPH、T400、PTT和超细旦PET纤维的回潮率分别是0.96%、0.80%、0.69%和0.48%。这几种纤维的回潮率都比较低，均低于1%，一般来说纤维的吸湿性小，织物湿态下折皱回复性好、缩水性小，织物的尺寸稳定性、免烫性好。

2.4 四种聚酯纤维热学性能分析（略）

2.5 四种聚酯纤维卷曲形态分析（略）

3 四种差别化聚酯纤维特性及应用

3.1 SPH纤维

SPH纤维表面有沟槽，拉伸或热处理后具有羊毛的卷曲效果，做成的织物既有吸湿排汗作用，又具有一定的弹性。SPH断裂强度及断裂伸长率小，适合应用在对弹力要求不高的面料中，如弹力衬衫、西服西裤、弹力女装、夏季T血等。

3.2 T400长丝

T400长丝具有优异的拉伸性能及弹性回复性，可单独织造，也可与棉、粘胶、涤纶、锦纶等进行交织，同时还可以做成包芯纱应用在牛仔面料、衬衫面料中，以提高织物的弹性及保形性。T400长丝热收缩率较高，在后续加工中应适当控制温度。

3.3 超细旦PET长丝

超细旦PET长丝具有丝绸般柔软、滑爽的特性，可以用来做高档高密涤塔夫，纺真丝等高端纺织产品，也可以与精梳棉短纤复合生产高支包芯纱或包覆纱，应用在高档免烫衬衫面料中。由于超细旦PET长丝线密度小，因此强力低，在后续使用时需降低车速，优化工艺。

3.4 PTT纤维

PTT纤维的断裂伸长率大于其他聚酯纤维，既有锦纶的柔软性、腈纶的蓬松性、涤纶的抗折皱性和抗污性，又有本身固有的弹性，优异的形态稳定性，把各种纤维优良的服用性集于一身。主要应用于时装、衬衫、运动服、形状记忆面料等高端服饰领域；研究表明高性能的PTT已经开始在医学方面拓展如PTT弹性SDVC人造血管、PTT聚合物支架在骨修复中作为干细胞载体。PTT熔点低，热稳定性不及PET，使得PTT纤维染色性能好可以采用常压染色，但是PTT织物的热定型温度不宜过高。

4 结论

本文通过对四种差别化聚酯纤维进行测试与表征，研究结果表明：SPH截面近似哑铃状，由性能不同的2种PET复合而成，二组分结合处形成表面沟槽，可赋予纤维良好的吸湿排汗作用，SPH经拉伸或热处理后可以产生纤维的自卷曲效应，具有良好的弹性；T400断裂强度高，具有天然烫发式的卷曲，使其具有较好的弹性及弹性回复性，受热后产生近似弹簧状形的螺旋状，具有永久的弹性，但T400有较高的热收缩性，对后续生产加工及织造不利；超细旦PET具有较高的强度，热稳定性好，织物有丝绸般的柔、滑特点，可以应用到高档纺织品中；PTT分子结构独特的奇碳效应，使纤维具有较好的弹性和弹性回复性，断裂伸长大，纤维的韧性较好，应用领域广。

来源：纺织大学堂

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