（纺织工程专业论文）PTT纤维圆纬机产品的开发及性能研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 p t t ( p o l y t r i m e t h y l e n et e r e p h t h a l a t e ) ，即聚对苯二甲酸丙二醇酯的 英文缩写，是聚酯家族中的一类产品。p t t 纤维克服了p e t 纤维的刚 性和p b t 纤维的柔性，兼具有聚酯和聚酰胺纤维的优点，特别是它优 异的回弹性和易染性，引起了纤维材料界的瞩目，国外已把它列为2 l 世纪的新型纤维之一。 目前，弹性纱线与织物在世界纺织工业中占有重要的地位。2 0 世 纪5 0 年代，杜邦公司首先工业化生产出聚氨酯纤维“莱卡，国内称 之为“氨纶”，从此新一代的弹性纤维得到了广泛的使用。但是，聚氨 酯弹性纤维生产设备及工艺复杂，原料及加工成本高，污染严重，故 其产品不能满足市场需要，为进一步满足市场需要，而且从降低成品 和加工比较方便等方面考虑，人们又开发出改性的聚酯类弹性纤维和 聚醚类弹性纤维代替造价昂贵的聚氢酯弹性纤维。 使用p t t 长丝可以很容易地制成各种原坯( 或称本色) 织物。一般 来说，采用双罗纹针织方法以适当的针迹密度和纱线支数可制成各种 p t t 高弹性伸缩织物。p t t 在编织过程中可以不必添加其它任何用以 支撑的长丝，所以它不用制成包芯纱就可以直接作为弹性纱使用，从 而减少了加工工序。由于p t t 纤维的z 字形大分子链结构和较低的玻 璃化温度，使得其比p e t 更容易染色，且最佳染色温度为1 1 0 ，在 1 0 0 也有很高的上染率。p t t 织物具有舒适性，耐久性和易保养性， 优越的冲击韧性，高弹力且手感柔软的特性满足了当今纺织品市场的 需求，很适合于制作泳装、内衣和其它高档服装。因此，p t t 织物的 开发具有重要的社会意义和经济价值。 既然p t t 具有如此优越的性能，那么应用于针织服装中与同类产 品相比究竟会有哪些不同呢。在本论文中开发了麂皮绒织物，保暖织 物，纯p t t 织物和单面的纬平针交织织物等，并且以保暖织物为例进 行了前处理、染色和热定形等工艺，说明了一般p t t 织物所需要的染 整工艺路线和方法。 完成织物的整理后，测试了织物多方面的性能。通过对织物进行 定伸长拉伸、在不同伸长值下的拉伸和多次重复拉伸试验，证实了p t t 织物优良的弹性回复能力，以及交织织物中p t t 的加入对于织物回弹 性的改善。通过织物的折痕回复角与弯曲刚度的测试，分析了p t t 织 物的弯曲性能，说明p t t 织物具有良好的折痕回复能力，并赋予织物 柔软的手感，提高了织物的舒适性。在其它的服用性能方面，如悬垂 性、抗起毛起球性能、耐磨性和伸长性能等，p t t 织物也表现出一定 的优势。 通过测试织物的力学性能、弹性回复性能、弯曲折皱性能和其它 服用性能，从宏观的角度给p t t 纬编圆机织物一个适当的描述，说明 其各个方面的性能和产品的适用性，为最终能够更好的利用这种新型 的弹性纤维奠定基础。 关键字：p t t 、圆型纬编机、染整工艺、弹性回复性、弯曲性能、耐久 性能 d e v e l o p e m n to fp t tw e f tk n i t t e d f a b r i csa n d a n a l y s i so ft h e i rp e r f o r m a n c e s a b s t r a c t p t t ( p 0 1 y t r i m e t h y l e n et e r e p h t h a l a t e ) i s an e w p r o d u c t o fa r o m a t i c p o l y e s t e r s p t to v e r c o m e st h er i g i d i t yo fp e ta n d s u p p l e n e s so fp b t ， a n dc o m b i n e st h e a d v a n t a g e s o fp o l y es t e ra n d p o l y a m i d e ，e s p e c i a l l y b e t t e re l a s t i cr e c o v e r ya n de a s i e rd y e i n g ，f o c u s e so ff i b e r sa n dm a t e r i a ls f i e l d t h e r e f o r e ，m a n y c o u n t r i e sh a v ee n t i t l e dp t tt oo n eo ft h e n e w - d e v e l o p e df i b e r si nt w e n t y f i r s tc e n t u r y a t p r e s e n t ，e l a s t i cy a r n sa n df a b r i c so c c u p i e da ni m p o r t a n tp o s i t i o ni nt h e w o r l dt e x t i l e i n d u s t r y i n t h ef i f t i eso ft w e n t i e t h c e n t u r y ，d u p o n t c o m p a n yf i r s t l yi n d u s t r i a l i z e dt h ep r o c e s so ft h en e wf i b e r - l y c r a ，a f t e r t h a t ，t h i sn e w g e n e r a t e d e l a s t i cf i b e rh a sw i d e r u s e s h o w e v e r ，t h e c o m p l e xm a c h i n e s a n d t e c h n o l o g i e s ，h i g h c o s t m a t e r i a l s ，a n d s e r i o us p o l l u t i o n b l o c k e dt h e p r o d u c i n g s c a l ea n dl y c r ac o u l dn o tm e e tt h e d e m a n dso fm a r k e t s t a k i n gi n t oa c c o u n tt h ec o n v e n i e n c eo fp r o c e d u r e a n dl o w e r c o s t ，p e o p l e h a v er e s e a r c h e da n d d e v e l o p e d t h em o d i f i e d p o l y e s t e r a n d p o l y e t h e rf o r m s ，r a t h e rt h a nt h ee x p e n s i v ep o l y u r e t h a n e e l a s t i cf i b e r s i ti se a s i e rt ok n i tt h ef a b r i c sw i t ht h ep t tf i l a m e n t s g e n e r a l l y i ti s p o s s i b l et og e tt h ep o w e rs t r e t c hf a b r i c so fi n t e r l o c ks t i t c hb yc o n t r o l l i n g a p p r o p r i a t es t i t c hd e n s i t ya n dy a r nc o u n t d u r i n gt h ek n i t t i n gp r o c e d u r e ， p t td o e sn o tn e e dt ob em a d et h ec o r e s p u ny a r n sa n dc a nb eus e da s s e p a r a t e e l a s t i c y a r n s ，t h u s t h e p r o c e s s i n g i s s h o r t e n e d o w i n gt o t h e z i g z a gm a c r o m o l e c u l a rs t r u c t u r ea n d l o w e rg l a s st r a n s i t i o nt e m p e r a t u r e ， c o l o r a t i o no fp t ti se a s i e rt h a np e ta t110 ，t h eb e s t d y e i n g t e m p e r a t u r ef o rp t t m e a n w h i l e ，c o m f o r t ，e a s ec a r ea n dd u r a b i l i t y , g o o d i m p a c ts t r e n g t h ，h i g he l a s t i cr e c o v e r ya n ds o f th a n dm e e tt h ed e m a n d so f t e x t i l e m a r k e t s ，s op t tf a b r i c s a r es u i t a b l et om a k es w i m m i n gc o a t s ， u n d e r w e a ra n dt o pg r a d ec o s t u m esu n d e rt h e s ec o n d i t i o n s ，t h es u c c es s f u l o u t c o m eso ft h i sr e s e a r c hp a p e rw i l ls h o wag r e a tb e n e f i ti nt e c h n o l o g y a n de c o n o m i cv a l u e b a s e do ns o a d v a n t a g e o u sp e r f o r m a n c e ，h o w t os h o wt h ed i f f e r e n c es b e t w e e np t ta n do t h e re l a s t i cf i b e r si nt h ek n i t t i n gf a b r i c s ? i nt h i s p a p e r ， al a r g ev a r i e t yo f p r o d u c t s ，i n c l u d i n gs u e d e ，w a r m k e e p i n gf a b r i c s ，p u r e p t t f a b r i c s ( i n t e r l o c ka n d f l a ts t i t c h ) ，a n ds o m ei n t e r w e a v e df a b r i csw e r e d e v e l o p e d t a k ew a r m k e e p i n gf a b r i c s a sa ne x a m p l e ，a r ew o r k e db yt h e p r e p r o c e s s ，d y e i n g a n dh e a t s e t t e c h n i q u e s ，w h i c h s h o wt h eg e n e r a l t e c h n i c a ll i n e sa n dw a y so fp t t k n i t t i n gf a b r i c s a f t e rf i n i s h i n g ，a 1 1 k i n d so ff a b r i c s p e r f o r m a n c e sw e r et e s t e d b yt h e e x p e r i m e n t so ft h es a m ea n dd i f f e r e n te l o n g a t i o ns t r e t c h e sa n dr e p e a t e d s t r e t c h e s ，t h e e x c e l l e n te l a s t i c r e c o v e r ya b i l i t y o fp u r ep t tk n i t t i n g f a b r i c sa n di m p r o v e m e n to fr e s i l i e n c eo ft h ei n t e r w e a v e df a b r i c sw e r e p r o v e do w i n gt o t h ea d d i t i o no fp t t b yt e s t i n gt h ef o l d e dr e c o v e r y a n g l e s a n db e n d - r i g i d i t y ，b e n d p e r f o r m a n c e s o fp t tf a b r i csa n dt h e i r e x c e l l e n tf o l d e dr e c o v e r ya b i l i t y ，s o f th a n da n dc o m f o r tw e r ea n a l y z e d a n dp r o v e di no t h e rp e r f o r m a n c e s ，s u c ha s ，d r a p a b i l i t y ，r e s i s t a n th a i r ， r e s i s t a n ta b r a s i o na n de l o n g a t i o n ，e t c ，p t tk n i t t i n gf a b r i csa l s oe x h i b i t t h e i ro w n a d v a n t a g e s a f t e ras e r i e so fe x p e r i m e n t sa n dt e s t s ，i n c l u d i n gt h em e c h a n i cs ，e l a s t i c r e c o v e r y a n db e n dp e r f o r m a n c e s ，e t c ，s o m ed e t a i l e dd e s c r i b i n gf o rp t t w e f tf a b r i c sf r o m m a c r o s c o p i c a l a n g l e s w e r e i d e n t i f i e d ，a n d t h e i r p e r f o r m a n c e si n m a n ya s p e c t s ，p r o d u c t s a d a p t a b i l i t y ，s u p p l y as t a b l e f o u n d a t i o no fd e v e l o p i n gl a n dt h eu s a g eo ft h i s f i b e ri nt h en e a rf u t u r e w e r ea l s og i v e ni nt h i sp a p e r c a ol i m i n ( k n i t t i n ge n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db ya s s o c i a t ep r o f z h a ol i k e yw o r d s ：p t t ，c i r c u l a rk n i t t i n gm a c h i n e ，f i n is h i n g ，e l a s t i c r e c o v e r y ，b e n dp e r f o r m a n c e ，d u r a b i l i t y 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：学局狄 日期：抑弓年，立月多日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用本版权书。 不保密彤 学位论文作者签名：孝蚁 日期：妒予年1 月吗日 指导教师签名；l 堑卅 日期：m 多年， 月弓白 第1 章绪论 第1 章绪论 p t t ( p o l y t r i m e t h y l e n et e r e p h t h a l a t e ) 是聚对苯二甲酸丙二醇酯的 英文缩写，是聚酯家族中的一类薪产品，也是继5 0 年代聚对苯二甲酸 乙二醇酯( p e t ) 工业化和7 0 年代聚对苯二甲酸丁二酯( p b t ) 产业 化后新实现工业规模开发的可成纤的聚酯材料。近年，国内外己开始 进行大规模的p t t 纤维的生产开发，p t t 纤维克服了p e t 纤维的剐往和 p b t 纤维的柔性，兼具有聚酯和聚酰胺纤维的优点，特别是它优异的回 弹性和易染性，从而引起了纤维材料界的瞩目，国外已把它列为2 l 世 纪的新型纤维之一。 1 。1 p t t 纤维概述 1 1 1p t t 的定义与结构描述 p t t 是聚对苯二甲酸丙二醇酯的英文缩写，它的分子结构式如图 卜i 所示【1 ： 图1 一i ；p t t 聚合物的分子结构式 图1 2 p t t 大分子链构型 在许多缩聚高聚物中，化学结构中的奇数或者偶数个甲基单元会 影响高聚物的性能，即“奇碳效应”f 。p t t 在对苯二甲酸单元之间 存在着3 个亚甲基，研究表明，这种化学结构中奇数个亚甲基单元会 在大分子链之间产生“奇碳效应”，使苯环不能与3 个亚甲基处于同一 第1 章绪论 平面，临近两个羰基的斥力不能呈1 8 0 。平面排列，只能以空间1 2 0 。 错开排列，由此使得p t t 大分子链形成螺旋状排列1 3 j ，如图1 2 所示， 最终影响p t t 的物理性能。 w a r d 和w i l d i n g 【2 】的研究显示，p t t 的奇数亚甲基结构表现出较 p e t 与p b t 优良的回弹性，其回弹性不是按照亚甲基的数量排列，而 是p t t p b t p e t 。x 衍射显示p t t 高回弹性来自于晶体结构，p t t 纤 维在刚开始伸长时，其晶体的晶格应变的数量几乎等同于宏观应变。 d a n d u r a n d 等通过x 射线和电子衍射方法，研究了p t t 晶体中大分子 链的构象，发现其呈现明显的“z ”字形，使得p t t 大分子链具有如弼 线圈式弹簧一样变形的规律。这种构象使p t t 纤维的初始模量较低， 易于拉伸，且呈现良好的拉伸可逆性。而陈克权的理论是以“奇碳效 应”解释p t t 的高回弹性过于勉强，认为大分子链在非晶相中无规则 分布，不可能形成“z ”字形构象，而晶相中的“z ”字形构象的大分 子链不可能受力首先发生变化。所以，p t t 纤维高回弹性的原因仍然有 待进一步的研究。 1 1 2p t t 的合成技术研究 p t t 即聚对苯二甲酸丙二醇酯，是一种芳族聚合物。其制备方法有 两种，即对苯二甲酸二甲酯( d m t ) 的酯交换法和对苯二_ 甲酸( p t a ) 宣接酯化法。它是由1 ，3 丙二醇( 1 ，3 - p d o ) 和对苯二甲酸( p t a ) 或对 苯二甲酸二甲酯( d m t ) 经缩聚制成。合成图如1 3 所示p l ： 图1 - 3p t t 的合成图 2 第1 章绪论 1 1 2 1d m t 酯交换法 在酯交换反应中，d m t 和p d o 在催化剂钛、钴、锌的存在下，在 常压下进行反应，初始反应温度是1 4 0 ，当d m t 完全溶解后开始搅拌， 将温度升至2 2 0 直至酯交换结束，生成对苯二甲酸双羟丙酯( b h t t ) 和甲醇。b h t t 在催化剂和稳定剂下进行缩聚反应，其反应温度比常规 p e t 缩聚温度稍低。同样，缩聚反应后期真空度越高，越有利于排除 p d o ，使反应朝生成p t t 的方向进行。 1 1 2 2p t a 直接酯化法 用p t a 直接酯化路线比d m t 路线要经济一些，国外目前也致力 于研究这一路线。p t a 法中p t a 和p d o 以小于1 ：1 5 的比例加入反应 器中，在一定温度( 2 6 0 2 7 0 ) 和反应时间( 1 0 0 1 4 0 m i n ) 下进行 酯化反应，反应结束后在3 0 4 5 m i n 内降压，在钛和锑催化剂的作用 下进行缩聚反应，温度从2 7 0 下降到2 6 0 ，反应时间一般需要1 6 0 2 1 0 m i n ，最后生成p t t 和副产物，副产物通过精馏方法除去。直接酯 化可在常压下进行，但是需要催化剂。无论是酯交换路线还是直接酯 化路线，p t t 合成的关键主要还是催化剂。 1 ，3 - 丙二醇( 1 ，3 - p d o ) 是生产p t t 的主要原料。由于p d o 的 昂贵价格阻碍了其发展，直到2 0 世纪9 0 年代中期，低成本的l ，3 一 丙二醇( 1 ，3 - p d o ) 合成技术有所突破，p t t 的工业化才得以实现【4 】。 目前只有德国d e g u s s a 公司、美国壳牌( s h e l l ) 公司和杜邦( d up o n t ) 公司实现了1 ，3 - p d o 的生产的工业化。比较成熟的1 ，3 一丙二醇( p d o ) 合成方法主要有三种，即环氧乙烷法、丙烯醛水合法和生物合成技术。 1 )环氧乙烷法( 壳牌公司) 该方法分为一步法和两步法两种技术路线。一步法是环氧乙烷在 9 0 、1 0 m p a 和催化剂及配位化合物存在的条件下反应生成1 ，3 - p d o ； 两步法是在环氧乙烷催化剂及配位化合物存在的条件下，先在8 0 、 1 0 m p a 下氢甲酰化，生成3 一羟基丙醛( 3 - h p a ) ，然后3 - h p a 在5 0 1 2 5 、1 0 m p a 下加氢，生成1 ，3 - p d o 。 反应式如下： 第1 章绪论 步法：c h 2 一c h 2 + c o h 2 一h o c h 2 c h 2 c h 2 0 h ( 1 1 ) o 两步法： c h 2 c h 2 + c o h 2一h o c h 2 c h 2 c h o( 1 2 1 o h o c h 2 c h 2 c h o + h 2 一h o c h 2 c h 2 c h 2 0 h ( 1 - 3 ) 该工艺的关键是配位化合物的选择。壳牌公司以钴、钌的羰基化 合物作为主催化剂，并配位化合物为二叔膦类化合物。环氧乙烷法设 备投资大，但产品成本价格较低，原料容易得到，易于储运，所得产 品的羟基含量较丙烯醛法低，但环氧乙烷路线的技术难度大，特别是 催化剂的制备与选用较为复杂。壳牌公司己将环氧乙烷法应用于工业 生产中1 4 。 2 )丙烯醛水合法( b e g u s s a 公司) 该技术路线中，丙烯醛先在5 0 、1 0 m p a 条件下水合生成3 - h p a ， 然后3 - h p a 在5 0 - 1 2 5 、1 0 m p a 下加氢，生成1 ，3 - p d o 。反应式如下： c h 2 = c h c h o + h 2 0 h o c h 2 c h 2 c h( 1 4 ) h o c h 2 c h 2 c h o 十h 2 一h o c h 2 c h 2 c h 2 0( 1 5 ) 丙烯醛合成1 ，3 - p d o 的技术关键是丙烯醛水合转化率和催化剂选 择性的高低，所以水合催化剂的性能和水合工艺决定了工艺路线的先 进往。丙烯醛路线成本较高，反应条件比较缓和，技术难度也不是很 大。但丙烯醛本身也是一种重要的有机中间体，而且属剧毒易燃易爆 物品，难于储运和运输。1 9 4 2 年d e g u ss a 公司建成了第一个丙烯醛工 业化装置，其合成路线为； n a s i 0 3 s i 0 2 h c h o + c h 3 c h oc h 2 = c h c h o + h 2 0 ( 1 6 ) 3 0 0 一3 2 0 目前，d e g u s s a 公司已建成了l ，3 - p d o 试装置，大规模的工业化 装置也即将投产。 3 )生物合成技术( 杜邦公司) 该法采用葡萄糖或淀粉等碳水化舍物作为碳底物，通过与单一锾 生物接触，在适当的发酵条件下制备1 ，3 - p d o ”。所使用的单一微生 4 第1 章绪论 物含有一种活性脱水酶或二醇脱水酶的基因，以这类生物酶作为催化 剂，可以将碳水化合物转化为1 ，3 - p d o 。加藤拜等利用含有编码甘油 一3 一磷酸脱氧酶、甘油一3 一磷酸酶、甘油脱水酶和1 ，3 - 丙二醇氧化还原 酶活性基团的重组生物体，使多种碳水化合物经生物发酵制备l ， 3 - p d o 。生物发酵方法合成l ，3 - p d o 可以表示为： 碳水化合物+ 酶催化剂一h o c h 2 c h 2 c h 2 0 h( 1 - 7 ) 1 1 3p t t 纤维的性能及其与其它纤维的性能比较 1 1 3 1p t t 纤维的力学性能 w a r d 等人通过测定材料的应力一应变曲线，对取向p e t 、p b t 和 p t t 纤维的力学性能进行了对比研究。结果表明，p t t 纤维的初始模 量明显低于p e t 纤维，但较p b t 纤维略高。p t t 纤维的初始模量与拉 伸倍数之间没有依赖关系，所以p t t 不可能像p e t 那样生产出高模量、 低伸长的纤维1 5 】。纤维的应力应变曲线表明它是一种柔软的低模量纤 维( 强力适中约2 5 克旦) ，有极高的伸长( 约9 5 ) 。 p t t 纤维的强度与纺丝速度有关，p t t 纤维的断裂强度略低于 p e t ，p t t 拉伸纤维的断裂伸长约为辞o ，明显高于p e t 拉伸纤维的 6 。 1 1 3 2p t t 纤维的拉伸回弹性能 p t t 纤维具有优异的拉伸回弹性，当p t t 纤维伸长1 5 时，可以 1 0 0 回复；而用纤维制成针织物时回弹性进一步增加，在伸长6 0 时其 回复能力也较好。图1 4 绘出p t t 、p a 和p e t 的弹性回复性曲线【“。 萎 簪 惫 三 纤维伸长串( ) 图1 4p t t 纤维的回弹性曲线 对p t t 纤维进行多次重复拉伸实验，结果表明这种纤维即使经过 第1 章绪论 1 0 次2 0 的最大拉伸，仍然能1 0 0 的回复，这表明p t t 纤维具有优异 的弹性回复性。但p t t 薄膜的弹性回复性相对较差。 下表卜1 列出了p t t 、p a 6 、p b t 与p e t 四种纤维伸长2 0 时，回 弹性的对比数据 。 表卜1p t t 纤维与其它纤维的拉伸回复率比较 样品p t tp a 6p b tp e t 急弹伸长回复率( 8 26 75 43 2 1 5 分钟内缓弹伸长回复率( 1 81 22 21 2 总回复率( )l o o8 0了64 4 p t t 纤维的弹性回复率和热收缩明显高于p b t 和p e t 。研究表明， 热处理对于p t t 纤维的弹性回复有较大的影响，经过松弛热处理5 m i n 后，纤维的弹性回复降低到仅有原来的l o ，明显大于p e t 和p b t 纤 维的影响”。( 见表l - 2 ) 表卜2热处理对纤维弹性回复和模董的影响 纤维弹性回复率，模量g - n 1 热处理前热处理后热处理前热处理后 p e t42 19 1 55 2 3 p t t2 22 12 5 83 8 8 p b t1 0 64 92 42 6 1 1 3 3p t t 纤维的染色性能 p t t 纤维可用常规分散染料染色，染料在p t t 中的渗透比在p e t 中好，p t t 的玻璃化温度在4 5 6 5 ，比p e t 低约2 0 ，能够在常压 下1 1 0 沸染，且色度及色牢度均好，所以p t t 纤维鹤染色性能优于 p e t 纤维。p t t 最佳染色温度是1 1 0 ，但是在1 0 0 时仍有很高的上 染率。将p e t 与p t t 两种纤维在相同的条件下进行染色，结果发现9 0 p e t 纤维还未吸收染料，而p t t 纤维7 5 就开始吸收染料；p t t 纤 维在l o o 时就可将染料吸尽，而p e t 纤维在1 2 0 时吸收染料量最大 才达到9 5 。下表卜3 表示在相同条件下，两种分散性染料对p e t 和 p t t 纤维染色时的转化温度【5 】。 第1 章绪论 表卜3纤维与染色转化温度 染料t p t t 纤维p e t 纤维 分散蓝1 3 99 11 0 7 分散红6 0 8 41 0 0 由表卜3 中的数据可见，无论使用哪种染料，p t t 纤维的染色转化 温度都比p e t 纤维低1 6 ，说明p t t 纤维较p e t 纤维更容易染色， 而且在紫外光照射下的色牢度也很高。p t t 织物可以在常压、不加载 体的条件下，进行连续印花和染色，还可以用分散性染料沸染成深色。 1 1 3 4p t t 纤维的抗污性能 p t t 纤维具有聚酯纤维和尼龙的优异性质，如尼龙的回弹特性和固 有的耐污性等，还有优异的舒适感、柔软感和易染色性；另外它能抵 抗紫外线、臭氧和氮氧化物的破坏作用。抗污性能与纤维的拒油性和 易去污性有关。大分子链的化学结构对其表面张力影响很大，亚甲基 为奇数的比偶数的临界表面张力低，p t t 纤维具有较好的抗污性。 1 1 3 5p t t 纤维与其它纤维性能的比较( 见表i 一4 ，表卜5 ) 表1 4p t t 纤维的基本物理性能与其它合成聚合物的比较 类别 p t tp e tp b tp a 6p a 6 6 p p 熔点( ) 2 2 82 6 52 2 12 2 02 5 6 1 6 0 t g ( 、 4 5 6 57 0 8 02 0 一4 04 55 0 9 0 1 7 密度( g c m 3 ) 1 3 31 4 01 3 51 1 31 1 4 0 9 1 吸水率1 d 0 0 3o 0 9 1 9 02 8 0 ( ) 1 4 d0 1 50 4 99 5 08 9 0 5 0 5 0 注a ：+ 表示好；一表示差注b ：袭不带吸收剂的分散染料 1 一 p t t 纤维的生产现状 1 2 1 国外市场开发现状 p t t 纤维是由美国壳牌化学公司于1 9 9 5 年研截成功筑薪型翁丝聚 合物，它是一种性能优越的聚酯系弹性纤维，以对苯二甲酸和l ，3 丙 二醇为单体生产的高质量聚酶原料，其商品名为c o r t e r r a 。 目前p t t 纤维在商业化居领先地位的壳牌化学公司，预期在2 0 1 0 年能提供p t t 聚酯1 百万吨年产能。虽然，目前壳牌化学公司在路易 斯安那厂生产p d o ，年产能仅为7 3 万吨。但在美国西维尼亚的p o i n t p l e a s a n t 工厂，p t t 聚合体的年产能为2 万吨。另外，壳牌化学公司也 运用策略联盟方式与德国l u r g iz i m m e r ( 鲁弃一吉玛) 公司台佟生产 p t t ，除考虑如何简化制造工艺外，也希望在价格策略上能更具竞争力， 2 0 0 1 年更进一步在墨西哥扩广增产1 2 万魄，目前壳牌化学公蜀总产能 为1 4 万吨年1 。根据壳牌的预测，2 0 1 0 年世界p t t 需求将达l o o 第1 章绪论 万吨，主要用于纺织领域，约5 5 用于地毯生产。 在美国s h e l l 化学公司p t t 聚合物“c o r t e r r a ”的基础上，p t t 的 工业化正迅猛发展。日本、韩国、中国台湾、欧洲和美国的一些纤维 生产厂均开始了工业化生产。 杜邦公司开发的p t t 纤维商品名称为s o r o n a 。杜邦在发酵过程中 使用可回收的原料，主要的材料来自农产品，来自玉米淀粉的葡萄糖 所生产的纤维，可被热定形，也可以被拉伸至l5 以上，而回复时不会 产生永久性的蠕变，并且具有抗污性，可使用传统颜料染色。此纤维 可以应用在很多方面，例如服装、家具、家饰织物、地毯和汽车内部 装饰材料等市场。 在韩国，现在主要有三家公司生产p t t 纤维，s k 化学公司从1 9 9 9 年7 月开始以“e s p o l ”商标销售p t t 纤维，其生产能力为1 万吨年； 韩国合纤公司以“z i s p a n ”商标生产p t t 纤维；晓星公司以 “n e o p o l ”商标生产p t t 纤维，生产能力为5 0 吨月。计划本年初 增至2 0 0 吨月。还有四家公司准备涉足p t t 纤维的生产，分别是 s a m y a n g ，k o l o n ，k o h a p ，t a e k w a n g 公司。 在台湾，华隆公司于19 9 6 年从壳牌公司接受许可开发p t t 纤维， 1 9 9 9 年获得成功。同年，工业研究院化工所、纺织研究中心对p t t 纤 维进行了商业验证，化工所负责聚合、纺丝，纺研中心负责变形加工、 织布、染整及服装设计一条龙科研计划，华隆负责上、中、下工序的 整体放大，推向工业化。华隆计划以“e s t e r a ”商标销售p t t 纤维产 品，以丝和针织品展开。 此外，日本方面，旭化成公司亦与壳牌化学公司签约，使用其3 g t 聚合物来制造纤维出售，并将其命名为s o l o 纤维，年产2 0 0 吨，更计 划于2 0 0 5 年时，增产为2 万吨。 1 2 2 国外市场开发现状 国内对丙二醇和p t t 的研究开发尚处于起步阶段，近年国外l ， 3 一丙二醇生产技术的突破和p t t 树脂的工业化生产和应用，为我国开 发p t t 提供了有利条件。国内在p t t 开发上，尚未解决的问题主要集 第1 章结论 中在催化剂的选择和改善色相上，p t t 纤维高回弹性的结构原因也是 有待于进步研究的方面，所以国内应尽快抓住机遇，迸一步进行对 p t t 深入的研究和产品开发，以参与国际竞争。 一些单位正在进行l ，3 一丙二醇合成方法的试验，国内几家知名的 化纤公司也都有意开发p t t ，但是无论投资力度还是已经获取的成果 都与国际水平有较大的差距。其中上海石化股份有限公司研究院已经 完成了“p t t 聚合及纺丝研究小试”。合成的p t t 切片可绩性照好，p t t 纤维加工的织物亦具有良好的性能。预计在不久的将来国产p t t 纤维 就会进入市场越来越多地得到应用。 目前开发p t t 纤维及拓展其应用领域的研究主要集中在以下几方 面：( 1 ) 合成p d o 生产工艺的开发和研究；( 2 ) p t t 纺丝工艺技术研究； ( 3 ) p t t 纺织品的开发和利用；( 4 ) p t t 纤维在非织造布中的应用。 1 3p t t 纤维在纺织和服装上的应用 表卜5性能忱较 卜t t p e t n y l o na e r y l i cs p a n d e x 曛软度 n a 弹性 + 一 一8+ + l l 丰满度 + + l 一+ i n a 窘损 i + 1 i l 抗污能力8 + + - + + 洗涤牢度 + + i 一 日硒牢度 t 4 + i 1 + + 抗静电性 + +n ai q a 色彩密度 _ - + + 成本 + + l 注c ：优异；+ 良好；一一般； 一一较差：很差。 5 5 的p t t 用于地毯领域，其次为服装纺织品。p t t 纤维因具有良 好的弹性和柔软性，非常适用于生产针织和机织物，以及用这些织物 1 0 第1 章绪论 制成的各类服装，其高弹力且手感柔软的特性满足了当今纺织品市场 的需求。作为一种理想的多用途聚合物，p t t 纤维把各种纤维的优良 服用性能集于一身，而将成为最流行的纤维品种之一。几种服用纤维 的性能比较见表1 5 【“1 。 采用p t t 纤维生产的面料具有以下优点：染色一一低温易染，且色 牢度高；服用一一舒适性好，因为它具有良好的可拉伸性和回复性、 抗静电性；手感一一柔软；外观一一色彩明亮、艳丽，悬垂性好，且 具有流动的褶皱；维护一易于维护，具有良好的抗污性，且可以机 洗烘干，耐用性好。 p t t 纤维与其它纤维混纺，具有如下优点：与棉混纺一一可赋予织 物柔软性、适宜的伸长度及提高尺寸稳定性；与醋纤混纺一一可赋予 织物伸长性和优异的染色均匀性；与毛混纺一一可避免织物泛黄，使 织物保持柔软的手感。 p t t 纤维的诸多优异特性使它可用于生产各种类型的服装：休闲 服、运动服、内衣及礼服 1 2 】。 1 4 本课题的研究目的和意义 当今的生活和工作方式会影响今后服装的走向。由于我们的工作 时间正在逐步延长，适宜工作场合穿着的服装也在逐步休闲化。无论 工作还是娱乐，舒适性成为服装最为重要的一个特性。弹性服装的舒 适灵活性，合体性以及洒脱自然的风格越来越受到消费者的青睐。于 是，在服装潮流向着舒适健美的方向发展时，弹力织物风靡国际国内 市场。 目前，弹性纱线与织物在世界纺织工业中占有重要的地位。5 0 年 代，杜邦公司首先工业化生产出聚氨酯纤维“莱卡“，国内称之为“氨 纶”，从此新一代的弹性纤维得到了广泛的使用。但是，聚氨酯弹性纤 维生产设备及工艺复杂，原料及加工成本高，污染严重，故其产品不 能满足市场需要。为进一步满足市场需要，而且从降低成品和加工比 较方便等方面考虑，又开发出改性的聚酯类弹性纤维和聚醚类弹性纤 维代替造价昂贵的聚氨酯弹性纤维。 第1 章绪论 曾有人将p t t 描述为“未来的弹力纤维”，p t t 之所以如此引人注 目，在于它的各种优异性能。由p t t 纤维织成的织物具有舒适性，耐 久性和易保养性。结合了尼龙与聚酯的优点，p t t 纤维具有独无二 的舒适性和伸长性，织物也具有耐久性、良好的蓬松性，光滑的手感， 鲜艳的颜色和良好的悬垂性l ”1 1 4 1 1 5 1 。据某国际著名公司预测2 0 0 0 2 0 0 5 年，p t t 的市场需求量将大大提高，取代氨纶织物占2 5 5 ，到 2 0 1 0 年，将取代氨纶的1 5 ，取代尼龙的3 5 ，取代p b t 的1 0 0 ，取 代p e t 的1 0 。 p t t 纤维与其它纤维具有较好的兼容性，可与棉、粘胶等纤维混合 使用，整体性能的提高是p t t 纤维的主要优点之一。尽管目前p t t 纤 维仍在开发阶段，价格优势并不明显，但是与尼龙相比，其成本明显 较低。在未来成本因素与最终产品的开发仍是p t t 走向市场的关键所 在【l 1 7 1 。 p t t 的拉伸变形丝织造的面料，具有优异的回弹性、抗皱性、悬垂 性，色泽鲜艳，手感柔软，而且p t t 纤维在编织工艺中工序简单，优 越的冲击韧性，很适合于制作泳装、内衣和其它高档服装1 2 7 1 。因此， 在未来的发展中，p t t 纤维必将具有广阔的市场前景。 本课题中，我们致力于p t t 纬编圆机针织物的开发及其性能的研 究与比较，包括p t t 纬编织物的编织、整理工艺，保证开发面料具有 良好的光泽、手感、柔软度和染色牢度，并且主要分析了所开发面料 的弹性和其它性能，例如，力学性能，悬垂性，透气性，起毛起球性 和弯曲性能等。各种性能的分析为今后p t t 纬编针织面料在服装领域 的开发及应用提供了有用的依据。 1 5本课题的研究方法与预期耳标 p t t 纤维因为其良好的弹性和柔软性满足了消费者的需求，本课题 在编织以及对织物进行整理的基础上，针对纬编圆机针织物的弹性和 多种服用性能进行了研究和探讨，开发了多种服装面料，并比较了几 种类似织物的性能差异，突出地体现了p t t 自身较好的弹性，回弹性， 染色性及相对氨纶较低的价格，从而提高p t t 弹性服装面料的市场竞 第1 章绪论 争能力。 在本论文中，主要完成以下的工作： 1 、织物原料的简单测试：测定其断裂强力和断裂伸长，作为影响织物 力学性能的因素之一。 2 、p t t 圆机织物的编织工艺探讨：在针织大圆机上编织双罗纹结构， 开发交织织物，麂皮绒织物和保暖织物，考虑各种面料的编织特性和 要求。 3 、p t t 织物的整理工艺研究：对于织物进行前处理、染色和后整理， 如磨毛处理和热定形工艺等。 4 、p t t 织物的力学性能研究：主要比较几种面料的力学性能差异，分 析p t t 的加入对其的影响，并考虑织物的耐磨性，从整体上衡量织物 的耐久性能。 5 、p t t 织物的弹性和弯曲性能的研究：主要测定并比较织物弹性回复 率和折皱弹性、织物刚