聚酯纖維

聚酯纖維，也就是我們俗稱的“滌綸”，是一種由有機二元酸和二元醇通過化學縮聚製成的合成纖維，它屬於高分子化合物的一種。它的發明可以追溯到20世紀30年代，如今是合成纖維中最主要的一種。

聚酯纖維有許多優點。首先，它具有出色的抗皺性和保形性，所製衣物在穿著過程中不容易起皺，能夠保持衣物的原始形狀。其次，聚酯纖維有很高的強度和彈性恢復能力，使得織成的織物堅固耐用，同時可以迅速恢復原狀。此外，聚酯纖維還具有抗磨損、不粘毛等特點，讓織物看起來更加整潔。

總的來說，聚酯纖維是一種非常實用的合成纖維，它廣泛套用於紡織品和服裝製造等領域，為我們的日常生活帶來了很多方便和舒適。

基本介紹

• 中文名：聚酯纖維
• 外文名：polyester
• 別名：滌綸
• 性質：合成纖維
• 發明時間：1941年
• 組成：有機二元酸和二元醇縮聚而成
• 優點：抗皺性和保形性很好，具有較高的強度與彈性恢復能力。
• 類型：高分子化合物

發展歷史

聚酯纖維，簡稱PET纖維，是一種合成纖維，由大分子鏈中的各鏈節通過酯基連線而成。我國將聚對苯二甲酸乙二醇酯含量大於85%的纖維稱為滌綸，而在國外有很多商品名稱，比如美國的達克綸（Dacron）、日本的特托綸（Tetoron）、英國的特恩卡（Terlenka）、前蘇聯的拉烏珊（Lavsan）等。

聚酯纖維的歷史可以追溯到1894年，當時沃爾蘭德（Vorlander）使用丁二醯氯和乙二醇製得低分子量的聚酯。隨後的幾十年間，人們合成了不同類型的聚酯，但早期的聚酯由於分子量低和熔點較低，易溶於水，不適合用於紡織。

直到1941年，英國的溫菲爾德（Whinfield）和迪克松（Dickson）合成了聚對苯二甲酸乙二酯（PET），這種聚合物通過熔體紡絲製得的纖維性能優良。1953年，美國首先建廠生產PET纖維，因此PET纖維在合成纖維中算是較晚發展的品種。

隨著有機合成、高分子科學和工業的進步，近年來我們開發出多種具有不同特性的實用性PET纖維。例如聚對苯二甲酸丁二酯（PBT）纖維和聚對苯二甲酸丙二酯（PTT）纖維具有高伸縮彈性，全芳香族聚酯纖維具有超高強度和高模量。一般所說的“聚酯纖維”通常指的是聚對苯二甲酸乙二酯纖維。

聚酯纖維具有很多優點，比如斷裂強度和彈性模量高，回彈性適中，熱定型效果優異，耐熱和耐光性好。它的熔點大約在255℃左右，玻璃化溫度約為70℃，在廣泛的使用條件下形狀穩定，織物具有耐洗耐穿的特性。此外，聚酯纖維還具有優異的抗有機溶劑、抗肥皂、抗洗滌劑、抗漂白液、抗氧化劑等性能，同時還有較好的耐腐蝕性，對弱酸和弱鹼穩定。因此，在家居紡織品製造和製造工業用防護服等方面有著廣泛的用途。隨著石油工業的快速發展，聚酯纖維的生產原料變得更加豐富和廉價。加上化工、機械、電子自動化等技術的進步，聚酯纖維的生產過程也變得更加高效。因此，聚酯纖維已成為合成纖維中發展速度最快、產量最高的品種。截至2010年，全球聚酯纖維的產量達到3730萬噸，占世界合成纖維總量的74%。

性能與作用

聚酯纖維的物理性質

1. 顏色： 滌綸一般是乳白色並帶有絲光。生產不帶光澤的產品需要在紡絲前加入消光劑TiO2，生產純白色的產品需要加入增白劑，而要得到有色的纖維，則需要在紡絲時加入顏料或染料。
2. 表面和橫截面形狀： 常規滌綸表面光滑，橫截面接近圓形。如果採用異形噴絲板，可以製成具有特殊截面形狀的纖維，比如三角形、Y形、中空等。
3. 密度： 在完全無定形時，滌綸的密度為1.333g/cm。完全結晶時為1.455g/cm。通常滌綸具有較高的結晶度，密度在1.38~1.40g/cm之間，與羊毛（1.32g/cm）相近。
4. 回潮率： 標準條件下滌綸的回潮率為0.4%，低於腈綸（1%~2%）和錦綸（4%）。滌綸吸濕性較低，因此濕潤時強度下降較少，織物洗後也不容易變形。但在加工和穿著時靜電現象嚴重，織物的透氣性和吸濕性差。
5. 熱性能： 滌綸的軟化點為230-240℃，熔點為255-265℃，分解點約為300℃左右。滌綸在火中能燃燒，發生捲曲，並熔化成珠狀物，伴有黑煙和芳香味。
6. 耐光性： 其耐光性僅次於腈綸。滌綸的耐光性與其分子結構有關，在315 nm光波區有強烈的吸收帶，因此在日光照射600小時後強度僅損失60%，與棉相近。
7. 電性能： 滌綸因吸濕性低，故導電性差。在-100℃到+160℃範圍內的介電常數為3.0~3.8，是一種優良的絕緣體。

聚酯纖維的力學性能

1. 強度高： 乾態下強度為4~7cN/dtex，濕態下略有下降。
2. 延伸度適中： 一般為20%~50%。
3. 模量高： 在合成纖維中，滌綸的初始模量最高，可高達14~17GPa。這使得滌綸織物尺寸穩定，不易變形和走樣，褶襉持久。
4. 回彈性好： 其彈性接近於羊毛，當伸長5%後，去除負荷後很快就能恢復原形，且不留下皺褶。因此，滌綸織物的抗皺性超過其他纖維織物。
5. 耐磨性：其耐磨性僅次於錦綸，在合成纖維中位居第二，比其他天然纖維和合成纖維都好。

聚酯纖維的化學穩定性

滌綸的化學穩定性主要取決於分子鏈結構。

1. 耐酸性： 滌綸對酸（尤其是有機酸）很穩定，在100℃下於質量分數為5%的鹽酸溶液內浸泡24小時，或在40℃下於質量分數為70%的硫酸溶液內浸泡72小時後，其強度均無損失。但在室溫下不能抵抗濃硝酸或濃硫酸的長時間作用。
2. 耐鹼性： 由於滌綸大分子上的酯基受鹼作用容易水解。在常溫下與濃鹼、高溫下與稀鹼作用會導致纖維破壞，只有在低溫下對稀鹼或弱鹼才比較穩定。
3. 耐溶劑性： 滌綸對一般非極性有機溶劑有強的抵抗力，即使對極性有機溶劑在室溫下也有強的抵抗力。例如，在室溫下於丙酮、氯仿、甲苯、三氯乙烯、四氯化碳中浸泡24小時，纖維強度不降低。但在加熱狀態下，滌綸可溶於苯酚、二甲酚、鄰二氯苯酚、苯甲醇、硝基苯和苯酚-四氯化碳、苯酚-氯等混合溶劑中。
4. 耐微生物性：滌綸具有很好的耐微生物性，不容易被蛀蟲和黴菌侵蝕。在生活照儲存滌綸衣物時，無需擔心蟲蛀問題，織物容易保存。

合成方法

滌綸是聚酯纖維的俗稱，它是一種合成纖維，製造過程分為聚酯熔體合成和熔體紡絲兩部分。

合成聚酯：製造滌綸的原料是聚對苯二甲酸和乙二醇，這些原料主要來自石油、煤和天然氣。首先從石油中獲得甲苯、二甲苯和乙烯等化學物質，再進行化學反應得到對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯及乙二醇。在過去，由於對苯二甲酸不易精製，人們使用對苯二甲酸二甲酯和乙二醇來製造滌綸。但自從1965年對苯二甲酸的精製成功後，滌綸的生產工序減少，成本降低。現在常用的滌綸是用對苯二甲酸和乙二醇為原料生產的。這些原料通過縮聚反應，形成聚酯熔體。

紡絲：聚酯熔體可以用於製備聚酯纖維。首先，將聚酯熔體經過乾燥和熔融處理，以降低水分含量。然後，將乾燥後的聚酯熔體加熱至高溫，通過紡絲工藝，將熔融的聚酯擠壓出來形成細絲。這些細絲可以根據加工方式分為聚酯長絲和聚酯短纖維。

聚酯長絲：聚酯長絲通常通過拉伸、加捻等處理得到。拉伸絲（DT）和拉伸變形絲（DTY）是用來織布的。全拉伸絲（FDY）可以直接用於織造織物。另外，還有一種叫做“科代爾”的聚酯纖維，它比滌綸稍輕，強度和伸長率略低，適合與棉、毛等混紡。

滌綸是一種常用的合成纖維，具有很好的性能，廣泛用於紡織和其他領域。以上是滌綸的合成過程和不同類型的製備方法。

聚酯纖維在瀝青混凝土中的主要作用

1. 提高高溫穩定性： 聚酯纖維的三維立體分布和強吸附性能使其能夠吸附大量的自由瀝青，增加瀝青的粘稠度和粘聚力。同時，纖維在混凝土中形成縱橫交錯的加筋和橋接效應，限制了瀝青的流動性，防止集料的側向位移或流動，有效地提高了高溫穩定性，使纖維瀝青混凝土更加耐高溫變形，提高了路面的穩定性。
2. 改善低溫抗裂性： 聚酯纖維對瀝青的強吸附作用導致最佳瀝青用量增加，使纖維瀝青混合料具有較高的瀝青含量。這使得混合料在低溫（-40℃）下仍保持柔韌性和較高的抗拉強度，有效地抵抗收縮應力，增強了混合料的低溫抗裂性能，減少了溫度引起的裂縫和反射裂縫的產生。改善了瀝青混凝土的低溫抗裂性能。
3. 改善抗疲勞性能： 在外界氣溫環境和車輪荷載的反覆作用下，瀝青路面會產生疲勞斷裂破壞。聚酯纖維的加入能夠均勻分布在混合料中，並起到加筋作用，提高混凝土的勁度模量，從而改善了瀝青混凝土的抗疲勞性能，減緩了路面的疲勞斷裂破壞。
4. 提高水穩定性： 瀝青路面的水穩性是指在水存在的條件下，經受交通荷載和溫度漲縮的反覆作用。聚酯纖維的加入使瀝青膜增厚，減小了水分對瀝青的置換作用。同時，纖維的吸附作用增加了瀝青的粘滯度，提高了瀝青與集料之間的粘結作用力，增強了瀝青混合料中瀝青與集料之間形成的界面膜抵抗水分剝離作用的能力，從而提高了瀝青混合料的水穩定性。

以上就是聚酯纖維在瀝青混凝土中的主要作用，通過這些作用，聚酯纖維能夠顯著改善瀝青混凝土的性能，使路面更加耐用和穩定。

滌綸改性的方法

滌綸與天然纖維相比存在一些缺點，如含水率低、透氣性差、染色性差、容易起球起毛、易沾污等。為了改善這些缺點，我們採取了化學改性和物理變形的方法。

化學改性的方法

1. 增加吸濕性： 添加含有親水基團的單體或低聚體聚乙二醇進行共聚，能夠提高纖維的吸濕率，讓滌綸更具吸濕性，減少乾燥不透氣的感覺。
2. 抗靜電和抗沾污： 添加具有抗靜電性能的單體進行共聚，可以提高纖維的抗靜電和抗沾污性能，減少靜電產生和污漬附著。
3. 提高耐燃性： 添加含磷、含鹵素和銻的化合物，改善纖維的耐燃燒性能，使其更加安全。
4. 增強耐磨性： 採用較低聚合度的聚酯紡絲，以提高抗起球能力，讓纖維更加耐磨，不容易起球。
5. 改善染色性能： 與親染料基團的單體（如磺酸鹽等）進行共聚，以改善纖維的染色性能，使染色更加均勻且容易上色。

物理變形的方法

• 製成各種異形滌綸纖維；
• 與其他高聚物進行複合紡絲；
• 對滌綸進行著色；
• 製成細旦滌綸；
• 製成高收縮滌綸等。

通過這些改性方法，我們能夠最佳化滌綸的性能，使其滿足各種套用需求，提高滌綸在不同領域的套用範圍和效果。

滌綸的用途

滌綸是一種具有高強度、高模量和低吸水性的合成纖維，因此在民用織物和工業用織物中都有廣泛的套用。作為紡織材料，滌綸短纖維既可以純紡，也適合與其他纖維混紡使用。它可以與天然纖維如棉、麻、羊毛混紡，也可以與其他化學短纖維如粘纖、醋酯纖維、聚丙烯腈纖維等混紡。紡制出的仿棉、仿毛、仿麻織物通常保留了滌綸的優良特性，如抗皺性、尺寸穩定性、耐磨性、洗後不變形等。通過混紡親水性纖維，還可以一定程度上減輕和改善一些滌綸原有的缺點，比如減少靜電現象、提高染色性能、增強透氣性等。

滌綸加捻長絲（DTY）主要用於織造仿絲綢織物，也可與天然纖維或化學短纖維紗線交織，甚至與蠶絲或其他化學纖維長絲交織。這種交織物保留了滌綸的一系列優點，並且織物具有高蓬鬆、大捲曲度、毛感強、柔軟等特點，適用於製作仿毛呢、嗶嘰等西裝面料，外衣、外套，以及各種裝飾織物如窗簾、檯布、沙發麵料等。

滌綸空氣變形絲（ATY）和網路絲的抱合性和平滑性良好，適合直接用於噴水織機，特別適用於織造仿真絲綢和薄型織物，也可用於織造中厚型織物。

滌綸纖維在工業、農業及新技術領域的套用日益廣泛，例如製造帘子線、輸送帶、繩索、電絕緣材料等。滌綸強力絲的強度和初始模量高，以及良好的耐熱性、耐疲勞性和形態穩定性，使其特別適用於紡制輪胎帘子線，能夠減少輪胎的平點現象。

聚酯纖維在各個領域中發揮著重要的作用，為我們的生活和生產提供了多樣化的選擇。