浅析PTT纤维的性能和应用

摘要：PTT纤维是一种环保型纤维材料，具有独特的分子结构，性能优异且应用前景良好。本文重点介绍了PTT纤维的分子结构、性能和用途。

合成纤维与天然纤维最大的不同之处在于，不同的分子组成可导致合成纤维具有不同的性能，如良好的弹性、高强度、低密度、不怕霉蛀、易洗快干等，因此合成纤维在纺织领域的应用范围已渐有超过天然纤维的趋势。聚酯纤维是合成纤维的第一大品种，主要包括PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)，其中PET纤维和PBT纤维已经实现了大规模工业化生产，且已经广泛应用。

PTT纤维是一种生物基合成纤维，由1,3-丙二醇(PDO)和对苯二甲酸(TPA)缩聚制成。PPT的合成方法是先将1,3-丙二醇与对苯甲酸(TPA)或二甲基对苯二甲酸之进行酯交换，然后将酯化后的产品再进行缩聚后得到PTT。以PTT为原料，采用熔融挤出纺丝可以得到PTT的短纤维和长丝。PTT的原料之一1,3-丙二醇是从可再生资源(如玉米)中衍生来的，因而PPT纤维属于一种环保型纤维材料。

PTT纤维分子结构独特，性能优异

PTT纤维的分子结构较为独特(见图1)，赋予了PTT纤维优异的拉伸回弹性能、力学性能、热稳定性等多种优异性能。

图1 PTT的化学式

(资料来源：中国知网)

拉伸回弹性能

PTT纤维的大分子基本链节中有3个亚甲基(-CH2-)，分子链在3个亚甲基处易弯曲，旋转成Z型构象，从而产生了奇碳效应，使得PPT纤维的大分子链又如弹簧一样的弹性变形，因而PTT纤维具有良好的弹性回复性，这是其优越于其他化学纤维最大的性能特征(见表1 )。

表1 三种芳香族聚酯纤维的弹性性能比较

(资料来源：中国知网)

力学性能

芳香族聚酯纤维分子链中都包括苯环(刚性链)和一定数量的亚甲基(柔性链)，使得纤维兼具一定强度和一定柔性。而PTT纤维、PBT纤维和PET纤维中包含的亚甲基数量不同，不同纤维的分子链中不同链段的运行的难易程度存在差异。包含的亚甲基数量方面，PET纤维<PTT纤维<PBT纤维，因此PTT纤维分子链的柔性小于PBT而大于PET。PTT纤维既克服了PET纤维的刚性和PBT纤维的柔性，同时还具有了良好的回弹性和较高的伸长率。

表2 PET纤维、PTT纤维和PBT纤维的力学性质

(数据来源：中国知网)

热稳定性

聚酯纤维热稳定性的最主要影响因素是温度。PTT纤维的熔点远小于PET纤维，玻璃化温度和热变形温度介于PBT和PET之间(见表3)。另外，PTT的热稳定性比PET纤维差，但PTT纤维的熔点比PET纤维低，在受热300℃一下不会有明显的质量减少，因此，PTT纤维可以在熔融状态下纺丝。

PBT的玻璃化温度过低，结晶和成型速度快，但产品易变性，熔融纺丝过程需要加入其它材料来增加尺寸稳定性;PET的玻璃化温度过高，熔融纺丝过程中结晶区形成速度慢，成型纤维经过快速冷却固化导致结晶不完善，PET纤维的尺寸稳定性较差;而PTT纤维的玻璃化温度适中，结晶速度适中，纤维稳定性优于前两种聚酯纤维。

表3 三种聚酯纤维的热学性质

(资料来源：中国知网)

染色性能

聚酯纤维的染色性能取决于纤维的晶格堆砌方式，染料容易从纤维材料的无定形区进入纤维内部，而纤维结晶程度越高，染色性能就越差。PET纤维的结晶度达到98%,在三种聚酯纤维中结晶度最高，染料难以进入纤维内部;PTT纤维的分子链折叠度高，不易形成结晶区，无定形区比例大，染料容易进入纤维内部，染色性要优于PET纤维。

PTT纤维的应用

服装：在服装领域，由于PTT纤维具有特殊分子链结构，赋予其良好的回弹性，还具有抗皱抗污、耐磨、易染色、尺寸稳定性强等优点，既具有PET、PBT的优点，也克服了这二者的一些缺点，被称为“21世纪的新型聚酯纤维”。三种聚酯纤维的服用性能对比见表4。PTT纤维综合性能最好，被广泛应用于高档服饰、泳衣、紧身衣等服装制造领域。

表4 PET 、PBT、PTT服用性能对比

(资料来源：中国知网)

地毯：PTT纤维的抗污性能较好，可以应有在地毯制造上。地毯生产的主要原材料有尼龙纤维和丙纶纤维：尼龙纤维地毯耐磨性好，但尺寸稳定性和抗静电性能较差;丙纶纤维地毯的质地轻，价格低，但容易点燃。与前两种材质相比，PPT纤维耐腐蚀、触感柔软、结实耐用、抗静电性能好，更加适合应用于地毯生产。

非织造布：PPT纤维也可用来制备非制造布，可以完全被回收利用。目前PPT纤维制备非织造布的方法有水刺、熔喷等，产品可以有效阻挡γ射线，在医疗用品领域具有很好的应用前景。

PTT纤维综合性能远远优胜于PET纤维、PBT纤维、尼龙纤维等，市场前景较好，目前国内PTT纤维产业尚处于起步阶段，相关科研机构和企业需要更加深入的研究开发PTT纤维。

结语

PTT纤维原料来自于可再生物质，是一种环保性产品;PTT的分子链结构独特，具有良好的拉伸回弹性、热稳定性和力学性能;PTT纤维综合性能优异，在服装、地毯和非织造布等领域都具有良好的应用前景。