1941年英國Whenfield和Dikson以對(duì)苯二甲酸和乙二醇為原料合成了(le)聚對苯二(èr)甲酸(suān)乙二酯,並製成了纖維,在我國商品名為滌綸。滌綸於1946年在英國(guó)工業化生產,1953年開始在世界範圍內(nèi)大規模(mó)工業(yè)化生產,1971年開始在數(shù)量上超過尼龍,成為DIYi大合成纖維。由於滌綸具有強度高、彈性(xìng)好、保型性好、尺寸穩定性高等優(yōu)異性能,由其織成的衣物經久耐(nài)穿,電絕緣性好(hǎo),易洗快幹,具有“洗可穿”的美稱,因而被廣泛應用於服裝、裝飾、產業等領域。但是滌綸由於內部分子排(pái)列緊密,分子間缺少親水結構,因此回潮率很小,吸濕性能差(chà)。在相對濕度(dù)為95%的條件下,其ZuiGao吸濕率為0.7%,由於其吸濕性差,抗靜電性不好,滌(dí)綸(lún)織(zhī)物(wù)透氣性不好,染色性差,抗起毛起球(qiú)性差。
滌綸纖維是疏水性(xìng)的合成纖維,缺(quē)乏能與(yǔ)直接染料(liào)、酸性染料、堿性染(rǎn)料(liào)等(děng)結合的官(guān)能團。
雖然具有能(néng)與分散染料形成氫鍵的酯基,但是滌綸分子鏈結構緊密(mì),染料分子不易進入纖維內部,致使染色困難,色澤單調,直接影響到(dào)滌(dí)綸麵料花色品種的開(kāi)發。由於滌綸的結晶(jīng)度(dù)高,纖維中隻存在較小的空隙,當(dāng)溫度較低時,分子熱(rè)運動改變其位置的幅度較小,在潮(cháo)濕條件下,滌綸(lún)纖維又不會象棉纖維那樣能(néng)通過劇烈溶脹而使空隙增大,染料分子難以滲透到纖維內部。滌綸染色時通常隻能用分散染料進行染色,並且必須在(zài)高溫高壓下或借(jiè)助載體進行染色。為了提高滌綸的染色性(xìng)能,從分(fèn)子結構上考慮,提高分子鏈的疏(shū)鬆程度,將有助於染料分子的進入。改善(shàn)染色性能主要采用的方法有:(1)與分子體積龐大的化台物共聚;(2)與具有可塑化效(xiào)應的(de)化合物混合(hé)紡絲;(3)導入(rù)具有醚鍵那樣的和分散性染(rǎn)料(liào)親和性好的(de)基團。采用共聚方法改性製得的滌綸樹脂熔點低,結晶度低,纖維(wéi)的(de)熱性能和機(jī)械性能受到(dào)一定程度的損害。
陽離子染料可染改性方法是將滌綸(lún)染色改性劑,如簡苯二甲(jiǎ)酸二甲脂-5-磺酸(suān)鈉(俗稱三單(dān)體,英文縮寫SIPM)與(yǔ)滌綸共聚,共聚後的滌綸(lún)分子鏈中(zhōng)引入了磺酸基團,可用陽離子染料染色,所染織物色彩鮮豔,染料吸盡率高(gāo),大幅度減少了(le)印染廢水的排放,共聚聚(jù)酯切片又能增加抗靜電、抗起毛球及吸濕性能,是近年來改善滌綸染色性能的主(zhǔ)要方法之一。日本尤尼吉卡(kǎ)公(gōng)司用4份含磺酸基團的間苯二甲(jiǎ)酸鹽單(dān)元的陽離子可染聚酯與(yǔ)1份乙二醇/聚(jù)乙二醇/磺酸基間苯二(èr)甲酸鈉/對苯二甲酸的(de)嵌段共聚物共混紡絲,可製成具有高染色深度的超細纖維;在紡絲前或紡絲過程中,加人陽離子活性劑和少量變性劑與BAET共聚。使(shǐ)其(qí)成為無規線型聚合體(tǐ)後,其可紡性變好(hǎo)。這種改性滌綸不但可用(yòng)陽離子染料染色,且還兼有抗起球性並提高(gāo)了縮皺回複性。
另外在陽離子可染(rǎn)纖維推出的(de)同時.一種以1,4丁二醇代替乙二醇作為(wéi)第二單體的改性滌綸(PBT)也加入了差別化滌綸的行列(liè)。以(yǐ)丁二(èr)醇代替乙二醇不僅使分子鏈的柔性大大增(zēng)加,而且纖維的染色性能(néng)也大為改善,達到常壓沸(fèi)染。但由於1,4丁二醇的原料價格遠高於乙二醇(chún),而使PBT纖維在價格上缺乏競爭優勢。因此目前主(zhǔ)要是在常規PET中把l,4丁二(èr)醇作為第(dì)三單體加入,這樣不僅使纖維的價格有所(suǒ)下降,而且其(qí)染色性能得到改善,熱穩定性要大(dà)大優於(yú)陽離子可染纖維。
滌綸(lún)織物容易起球的原因與纖維性狀有密切關係,主要是纖維間抱合力小、纖維的強度高、伸長能力大,特別是耐彎曲(qǔ)疲勞、耐扭轉疲勞(láo)與(yǔ)耐磨性好,故纖維容易滑出織物(wù)表麵,一旦(dàn)在表麵形成小球後,又(yòu)不容易脫落(luò)。在實際穿用和(hé)洗滌過程中。纖維不斷經(jīng)受摩擦,使織物表麵的纖維露出於(yú)織物。在(zài)織物表麵呈現(xiàn)出許(xǔ)多令(lìng)人討厭的毛茸,即為“起毛”,若這些(xiē)毛茸在穿用中不能及時脫落,就(jiù)互相糾纏在一(yī)起,被揉成許多球形小(xiǎo)粒,通常稱為起球。
影響織物起毛(máo)、起球的因素主要有:
(1)組成織物的纖維(wéi);
(2)紡(fǎng)織工藝參數;
(3)染整加工;
(4)服用條件。
已經采用的抗起球措(cuò)施有:
(1)降低聚酯的分子量,使纖(xiān)維的(de)耐摩擦牢度、抗彎曲疲勞性與強度下降,使纖維在織物(wù)表麵形成的小球較易脫落;
(2)改(gǎi)變纖維斷麵形狀。異形(xíng)截麵纖維(wéi),如“T”形或“Y”形,在彎曲時(shí)易折斷(duàn),纖維纏結(jié)成(chéng)簇較圓形纖維困難;
(3)降低纖維的伸長率、增(zēng)加短纖維長度、短纖紗的撚度,或用(yòng)後整理(lǐ)加(jiā)工等方法來獲得抗起球效果,如將(jiāng)PET纖(xiān)維浸入180~240℃的堿金屬(shǔ)甲醇溶(róng)液中進行處理;
(4)利(lì)用混紡的方法提高抗起球性,如將l:1的棉和(hé)PET混紡製得抗起球纖維。
AKZO Nobel NV公司開發(fā)出了一種具有較高(gāo)抗起球性能(néng)的聚(jù)酯纖維和紗線。生(shēng)產時(shí)將聚乙烯醇嵌(qiàn)段共聚物作(zuò)為分離相均勻地加入到(dào)聚酯混合(hé)物中,這種配方特殊的聚(jù)合物中至少含有90%摩爾的聚乙烯對苯二甲酸鹽(yán),聚(jù)合物(wù)是在聚酯混合物發生共(gòng)聚以後加入的,它(tā)所占的重(chóng)量比是1%~7%,當聚合物與聚酯混合物混合均勻後采用(yòng)普(pǔ)通紡絲方法可製得具有抗起球特性的滌綸纖維。
滌(dí)綸的另一嚴重缺點(diǎn)是吸(xī)水性(xìng)差,容易被油類所圬染,在低濕度的場合下易(yì)帶靜電荷。抗(kàng)靜(jìng)電纖維的製(zhì)造方(fāng)法有:
(1)用耐久性抗(kàng)靜電劑塗於織物上;
(2)將耐熱性(xìng)抗靜電劑分散在聚酯熔(róng)體中,紡絲織成織物(wù);
(3)將聚酯分子鏈進行共(gòng)聚改性,將共聚物熔融紡(fǎng)絲(sī),改(gǎi)善聚(jù)酯纖維的抗(kàng)靜電性能。通常所采用的可反(fǎn)應和可溶性的抗靜(jìng)電(diàn)添(tiān)加劑有甘醇醚類和二羧酸酰胺類和西佛(fó)堿類化舍物。
改(gǎi)善高聚(jù)物纖維的抗靜電性能和吸(xī)濕性能,通(tōng)常通過共聚等方法在(zài)聚合(hé)物中引入親水基團,提高其吸濕(shī)性能(néng),降低比電阻。例如在PET的生(shēng)產過程中,加入適(shì)量聚乙醇(PEG),經過共同縮聚而製得PET—PEG嵌段共聚物,以(yǐ)此作為改性劑加入到PET中混合紡絲,用以改進滌綸產品的抗靜電性和吸濕性。
上(shàng)世紀90年代後,日本(běn)的(de)鍾紡、帝(dì)人、東麗、可樂麗等公司都(dōu)進行(háng)了導電纖維係列(liè)研究。東麗公司開發的高白度導電複(fù)合纖維,可樂麗公司開發了由炭黑和熱塑性彈性體(tǐ)組成的具(jù)有YongJiu導(dǎo)電(diàn)性能的合成共軛(è)纖維(wéi),還開發了(le)用於軍裝和工(gōng)作服的白(bái)色抗靜電聚酯長絲,用其織成的織物不僅具有(yǒu)優良的抗靜電性,還具有優良(liáng)的手感、染色性、強度、抗洗滌性和耐化學性。由ICI纖維公司(sī)開發的Epirtopic纖維是一(yī)種(zhǒng)獨特的導電(diàn)纖維,其(qí)應(yīng)用非常廣泛,其芯(xīn)是聚酯,皮層是聚酯和間苯二(èr)酸酯的(de)共聚物,在生產時,它浸漬於黑(hēi)炭粒中。
國內(nèi)導電纖維的研(yán)究起步較晚,浙江大學、浙江省冶金研究所與杭州孔雀化纖集團股份有限(xiàn)公司開發了一種鍍複合導(dǎo)電滌綸,它用普通PET作為基體,在其表麵(miàn)鍍上(shàng)一(yī)層(céng)聚丙烯腈,再在聚丙烯腈上鍍上複(fù)合導電的Cu2S,製得具有與普通PET物理性能基本相同的導電纖維,該纖維的導電性能耐久,由其紡成的38支(zhī)紗(shā)的電阻可小於100Ω.cm-1。
導電纖維用途廣泛(fàn),其中最早用於地毯,是當前用量ZuiDa的領域,其它方麵主(zhǔ)要用於抗靜電、除塵工作服,一般衣料及產業材料等領域。抗靜電除塵工(gōng)作服主要用於石油、天然氣等危險品工作場地、半導體、電子工業、精密儀器、醫藥衛生等領域,其用途和市(shì)場正在不斷(duàn)地擴大。
國內近年來對吸水纖維進行了研究開發,如北京服裝大學(xué)開發的PBT/PET中空微孔複合(hé)纖維,顯(xiǎn)示出優(yōu)異的吸水(shuǐ)性和保水性;天津石化公司滌(dí)綸(lún)廠與北京服裝大學共同開發的高吸水中空滌綸短纖能快速地吸(xī)收、傳遞、釋放水分,並紡製出近l0t 2.5dtex的高吸水短(duǎn)纖,與紡織廠家(jiā)聯合開(kāi)發出高吸濕麵料,製作的(de)運動服具有(yǒu)良好(hǎo)的穿著舒適性;東華大學研製成功(gōng)的(de)高吸水聚酯纖維的吸水率與棉花相似,為20.5%,吸濕率(lǜ)為2%,是普通滌綸的5倍。帝人公司將(jiāng)聚酯纖維內部配合重量平均分子量10萬以上的(de)聚烷撐氧(yǎng)為O.1wt%~15wt%,而且(qiě)聚烷撐二醇衍生物接枝於纖維表麵,吸濕(shī)耐洗,極大地(dì)改善了聚酯纖維的吸濕性。
抗靜電、防(fáng)汙和吸濕性三者在一定程度上(shàng)是緊密(mì)聯係的,隻要改善聚酯的(de)親水性,就能使這三種性能相應得(dé)到改善,同時也能在一定程度上改(gǎi)善滌綸的染色性能。
滌綸(lún)的阻燃改性有共混改(gǎi)性和共聚改性兩種方法。共混改性是在(zài)聚酯切片合成(chéng)過程中添加共混阻燃劑製備阻燃切片或在紡絲時添加阻燃劑與聚酯熔體共混成阻燃纖維;共(gòng)聚改性是在合成聚酯過程中加入共(gòng)聚型阻燃劑作單(dān)體通過共(gòng)聚方法製備阻燃聚(jù)酯(zhǐ)。
按生產工藝過程對阻燃方法進行分類,可歸納為以下5種:
(1)在酯交換或縮(suō)聚階段加入反(fǎn)應型阻燃劑進行共縮聚;
(2)在(zài)熔融紡絲前向熔體中加入添加型阻燃劑;
(3)普(pǔ)通聚酯與含有阻(zǔ)燃成分的聚酯進行複(fù)合紡絲;
(4)在聚酯纖維或織物上與反應型阻燃劑進行接枝共聚;
(5)對聚酯纖(xiān)維織(zhī)物進行阻(zǔ)燃後處理(lǐ)。
可用於聚酯(zhǐ)纖維的添加型阻燃劑比較多,添加阻燃劑也是聚酯纖維最初的阻燃改(gǎi)性方法。阻燃(rán)劑主要有鹵素阻燃劑和磷係阻燃劑。在鹵素阻燃劑中又以(yǐ)溴類阻(zǔ)燃劑的阻燃效果為ZuiHao,且(qiě)可與通過銻(tī)類化(huà)合(hé)物(如三氧化二銻)與其(qí)形(xíng)成協效(xiào)作用來提(tí)高其(qí)阻燃效果。在磷係阻(zǔ)燃劑中各種有機磷酸酯、無機磷酸(suān)酯以及氧化磷等阻燃劑都(dōu)可以用於聚酯纖維阻燃改性。其中芳香族磷酸酯熱分解穩定(dìng)性(xìng)好,加入到聚酯(zhǐ)熔體中對(duì)聚酯的熱降解影響較小(xiǎo),從而(ér)不會影響紡絲工藝和纖維的性能。目前,添加型阻燃劑在(zài)一些小的聚酯纖維生產企業中得到了廣泛的應用。聚酯纖維用(yòng)反應(yīng)型阻燃劑是指分(fèn)子中含有阻燃元素(sù)(磷、氯(lǜ)、溴、氟)及活性基團(羧基、羥基以及酸酐等)的(de)小分子阻燃劑。反應型阻燃劑將逐(zhú)漸取代添(tiān)加型阻燃劑。通常加入較低含量(3%~8%)的阻燃劑就(jiù)可以使纖維具有良好(hǎo)的阻燃效果。可用於聚酯纖維的反(fǎn)應型阻燃劑包括鹵素和磷係阻燃劑。目前國際上最常用的是磷係共聚型阻燃劑。磷係阻燃劑對(duì)聚(jù)酯纖維(wéi)具有良好的阻燃效果,且燃燒過程中無毒(dú)性氣體的生成。屬於環保(bǎo)友(yǒu)好型阻燃體係。
在酯交(jiāo)換或縮聚階段加(jiā)入反應型阻燃(rán)劑進行(háng)共縮聚,由於共聚阻燃單體通過共縮(suō)聚反應固定(dìng)在共聚酯鏈上(shàng),成為構成大分子鏈上的一個組分,因此此種方法對PET紡絲性能影響較小,代表了纖維(wéi)用阻燃(rán)聚酯發(fā)展的主流。如在合成阻燃(rán)聚酯時,添加4wt%~5wt%2一羧乙基苯基次(cì)膦酸(suān)(CEPPA)阻燃劑製成的聚酯纖維切片,氧指數可達到32%~33%;反應活(huó)性好,能夠得到高分子量的無毒無味(wèi)、具有較高的熱穩定性及氧化穩定性和耐水性的(de)聚酯切片。
隨著合成纖維工業的(de)發展,人們(men)生活(huó)水平的不斷提(tí)高及科學技(jì)術(shù)的不斷進步,人們對滌綸(lún)纖維(wéi)的改性(xìng)研究將得到(dào)更加深入(rù)的發展(zhǎn),改性後的滌綸織物(wù)以及滌綸混紡織物的應用將更加廣泛,民用、裝飾、工業用滌(dí)綸的比例(lì)將會有進一步變化。滌綸織物本身(shēn)所具有的優異性能,加上改性後所賦予織物的鮮豔色澤、良(liáng)好的手感、抗起毛起球性以及(jí)吸濕抗靜電性,將極大地推動(dòng)聚(jù)酯纖維工業的(de)發展。