摘要：PTT纖維是一種環(huán)保型纖維材料，具有獨特的分子結(jié)構(gòu)，性能優(yōu)異且應用前景良好。本文重點介紹了PTT纖維的分子結(jié)構(gòu)、性能和用途。

合成纖維與天然纖維最大的不同之處在于，不同的分子組成可導致合成纖維具有不同的性能，如良好的彈性、高強度、低密度、不怕霉蛀、易洗快干等，因此合成纖維在紡織領(lǐng)域的應用范圍已漸有超過天然纖維的趨勢。聚酯纖維是合成纖維的第一大品種，主要包括PTT(聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維)、PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)和PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)，其中PET纖維和PBT纖維已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，且已經(jīng)廣泛應用。

PTT纖維是一種生物基合成纖維，由1,3-丙二醇(PDO)和對苯二甲酸(TPA)縮聚制成。PPT的合成方法是先將1,3-丙二醇與對苯甲酸(TPA)或二甲基對苯二甲酸之進行酯交換，然后將酯化后的產(chǎn)品再進行縮聚后得到PTT。以PTT為原料，采用熔融擠出紡絲可以得到PTT的短纖維和長絲。PTT的原料之一1,3-丙二醇是從可再生資源(如玉米)中衍生來的，因而PPT纖維屬于一種環(huán)保型纖維材料。

PTT纖維分子結(jié)構(gòu)獨特，性能優(yōu)異

PTT纖維的分子結(jié)構(gòu)較為獨特(見圖1)，賦予了PTT纖維優(yōu)異的拉伸回彈性能、力學性能、熱穩(wěn)定性等多種優(yōu)異性能。

圖1 PTT的化學式

(資料來源：中國知網(wǎng))

拉伸回彈性能

PTT纖維的大分子基本鏈節(jié)中有3個亞甲基(-CH2-)，分子鏈在3個亞甲基處易彎曲，旋轉(zhuǎn)成Z型構(gòu)象，從而產(chǎn)生了奇碳效應，使得PPT纖維的大分子鏈又如彈簧一樣的彈性變形，因而PTT纖維具有良好的彈性回復性，這是其優(yōu)越于其他化學纖維最大的性能特征(見表1 )。

表1 三種芳香族聚酯纖維的彈性性能比較

(資料來源：中國知網(wǎng))

力學性能

芳香族聚酯纖維分子鏈中都包括苯環(huán)(剛性鏈)和一定數(shù)量的亞甲基(柔性鏈)，使得纖維兼具一定強度和一定柔性。而PTT纖維、PBT纖維和PET纖維中包含的亞甲基數(shù)量不同，不同纖維的分子鏈中不同鏈段的運行的難易程度存在差異。包含的亞甲基數(shù)量方面，PET纖維<PTT纖維<PBT纖維，因此PTT纖維分子鏈的柔性小于PBT而大于PET。PTT纖維既克服了PET纖維的剛性和PBT纖維的柔性，同時還具有了良好的回彈性和較高的伸長率。

表2 PET纖維、PTT纖維和PBT纖維的力學性質(zhì)

(數(shù)據(jù)來源：中國知網(wǎng))

熱穩(wěn)定性

聚酯纖維熱穩(wěn)定性的最主要影響因素是溫度。PTT纖維的熔點遠小于PET纖維，玻璃化溫度和熱變形溫度介于PBT和PET之間(見表3)。另外，PTT的熱穩(wěn)定性比PET纖維差，但PTT纖維的熔點比PET纖維低，在受熱300℃一下不會有明顯的質(zhì)量減少，因此，PTT纖維可以在熔融狀態(tài)下紡絲。

PBT的玻璃化溫度過低，結(jié)晶和成型速度快，但產(chǎn)品易變性，熔融紡絲過程需要加入其它材料來增加尺寸穩(wěn)定性;PET的玻璃化溫度過高，熔融紡絲過程中結(jié)晶區(qū)形成速度慢，成型纖維經(jīng)過快速冷卻固化導致結(jié)晶不完善，PET纖維的尺寸穩(wěn)定性較差;而PTT纖維的玻璃化溫度適中，結(jié)晶速度適中，纖維穩(wěn)定性優(yōu)于前兩種聚酯纖維。

表3 三種聚酯纖維的熱學性質(zhì)

(資料來源：中國知網(wǎng))

染色性能

聚酯纖維的染色性能取決于纖維的晶格堆砌方式，染料容易從纖維材料的無定形區(qū)進入纖維內(nèi)部，而纖維結(jié)晶程度越高，染色性能就越差。PET纖維的結(jié)晶度達到98%,在三種聚酯纖維中結(jié)晶度最高，染料難以進入纖維內(nèi)部;PTT纖維的分子鏈折疊度高，不易形成結(jié)晶區(qū)，無定形區(qū)比例大，染料容易進入纖維內(nèi)部，染色性要優(yōu)于PET纖維。

PTT纖維的應用

服裝：在服裝領(lǐng)域，由于PTT纖維具有特殊分子鏈結(jié)構(gòu)，賦予其良好的回彈性，還具有抗皺抗污、耐磨、易染色、尺寸穩(wěn)定性強等優(yōu)點，既具有PET、PBT的優(yōu)點，也克服了這二者的一些缺點，被稱為“21世紀的新型聚酯纖維”。三種聚酯纖維的服用性能對比見表4。PTT纖維綜合性能最好，被廣泛應用于高檔服飾、泳衣、緊身衣等服裝制造領(lǐng)域。

表4 PET 、PBT、PTT服用性能對比

(資料來源：中國知網(wǎng))

地毯：PTT纖維的抗污性能較好，可以應有在地毯制造上。地毯生產(chǎn)的主要原材料有尼龍纖維和丙綸纖維：尼龍纖維地毯耐磨性好，但尺寸穩(wěn)定性和抗靜電性能較差;丙綸纖維地毯的質(zhì)地輕，價格低，但容易點燃。與前兩種材質(zhì)相比，PPT纖維耐腐蝕、觸感柔軟、結(jié)實耐用、抗靜電性能好，更加適合應用于地毯生產(chǎn)。

非織造布：PPT纖維也可用來制備非制造布，可以完全被回收利用。目前PPT纖維制備非織造布的方法有水刺、熔噴等，產(chǎn)品可以有效阻擋γ射線，在醫(yī)療用品領(lǐng)域具有很好的應用前景。

PTT纖維綜合性能遠遠優(yōu)勝于PET纖維、PBT纖維、尼龍纖維等，市場前景較好，目前國內(nèi)PTT纖維產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，相關(guān)科研機構(gòu)和企業(yè)需要更加深入的研究開發(fā)PTT纖維。

結(jié)語

PTT纖維原料來自于可再生物質(zhì)，是一種環(huán)保性產(chǎn)品;PTT的分子鏈結(jié)構(gòu)獨特，具有良好的拉伸回彈性、熱穩(wěn)定性和力學性能;PTT纖維綜合性能優(yōu)異，在服裝、地毯和非織造布等領(lǐng)域都具有良好的應用前景。