聚酯(polyester)通常是指以二元酸和二元醇縮聚而得的高分子化合物,其基本鏈節(jié)之間以酯鍵連接。聚酯纖維的品種很多,如聚對苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate, PET)纖維、聚對苯二甲酸丁二 酯 (polybutylene terephthalate, PBT) 纖維、聚對苯二甲酸丙二酯(polypropylene terephthalate, PPT)纖維等，其中以聚對苯二甲酸乙二酯含量在 85%以上的纖維為主,分子量一般控制在 18000～25000 之間,其主分子結構簡式如下：

上圖：滌綸的分子結構。

滌綸的研究始于 20世紀 30年代,是由英國人Whinfield 和 Dickson等發(fā)明的,1949 年在英國、1953 年在美國相繼實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),它是大品種合成纖維中發(fā)展較晚的一種產(chǎn)品,但發(fā)展速度很快。

滌綸的分子量為18000～25000，聚合度為100～140。大分子具有對稱的化學結構，在適宜條件下，大分子易形成結晶，纖維結構緊密。滌綸大分子中含有苯環(huán)，基本為剛性大分子，同時又含有脂肪烴鏈，使分子具有一定的柔曲性。大分子中除了存在兩個端醇羥基外，沒有其他極性基團。酯基含量高，高溫時會發(fā)生水解和熱裂解。滌綸采用熔體紡絲，其橫截面為圓形，縱向呈玻璃棒狀，干直光滑，其密度為1.38～1.40g／cm3。

中國將聚對苯二甲酸乙二酯含量大于 85%的纖維簡稱為滌綸，俗稱“的確良”。國外的商品名稱很多,如美國的“Dacron(達克綸)”、日本的“Tetoron(帝特綸)”、英國的“Terlenka(特麗綸)”、前蘇聯(lián)的“Lavsan(拉夫桑)”等。

在 PET 分子鏈中引進能結合陽離子染料的酸性基團,就可制得能用陽離子染料染色的改性滌綸(CDP)。CDP 早由美國杜邦公司研制,20 世紀末其產(chǎn)量已占 PET 纖維總產(chǎn)量的 1/ 6,其典型品種有Dacron T64、Dacron T65 等。CDP 不僅具有良好的染色性能,而且還可與羊毛等天然纖維同浴染色,便于混紡織物簡化染色工藝,若與普通滌綸混紡、交織還可產(chǎn)生同浴異色效果,大大豐富了織物的色彩。因此,CDP 成為改性滌綸中發(fā)展較快的一個品種。CDP的制備主要是用共聚、接枝共聚等方法在 PET 大分子鏈上加入第三單體或第四單體,如間苯二甲酸二甲酯磺酸鈉(SIPM)等。由于在 CDP 分子鏈上增加了帶負電荷的磺酸基團,當染色時磺酸基團上的金屬離子將與染料中的陽離子進行交換,因此染料離子就固定在 CDP的大分子鏈上,染色生成的鹽類在水溶液中不斷除去,反應也就不斷進行, 終達到染色效果。

CDP的生產(chǎn)工藝與 PET 相似,有連續(xù)和間歇之分,又由于原料來源不同,可分為 DMT 路線和PTA 路線。CDP 由于在大分子鏈上增加了新的基團,因此破壞了纖維的原有結構,使纖維的熔點、玻璃化溫度、結晶度有所降低。在無定形區(qū),分子間空隙增加,有利于染料分子滲透到纖維內(nèi)部。CDP 比普通滌綸的強度有所下降,但使織物的抗起毛起球性能提高,使手感柔軟、豐滿,可制作高檔仿毛制品。普通 CDP 的染色仍需要高溫(120～140℃)高壓或在加入載體的條件下進行,這樣才能有較好的染色性,因此,在選用染料時必須注意所選染料要有較好的熱穩(wěn)定性。

在普通 PET 聚合過程中,加入少量第四單體可制得常溫常壓可染聚酯 ECDP。這主要是在 PET 大分子鏈上引入了聚乙二醇柔性鏈段,它使纖維的分子結構更為疏松,無定形區(qū)增大,更有利于陽離子染料進入纖維內(nèi)部,并與更多的磺酸基團結合,因此可在常壓沸染條件下染色。ECDP 纖維比 CDP 和 PET 纖維手感更為柔軟,服用性能更好。但由于第四單體聚乙二醇鏈段的鍵能較低,ECDP 纖維的熱穩(wěn)定性降低,在 180℃熨燙溫度下 ECDP 纖維的強力損失達 30%以上。因此,用 ECDP 纖維制成的織物在后整理及洗滌熨燙時需格外注意。

PTT 纖維是聚對苯二甲酸丙二醇酯(polypropylene terephthalate)纖維的簡稱。國外有人把PTT 稱作 21 世紀的大型纖維,其商品名為“Corterra(科爾泰拉)”。

PTT 和 PET 及 PBT 同屬聚酯家族,性能也近似。PTT 纖維兼有滌綸和錦綸的特點,它像滌綸一樣易洗快干,有較好的彈性恢復性和抗折皺性,并有較好的耐污性、抗日光性和手感。它比滌綸的染色性能好,可在常壓下染色,在相同條件下,染料對 PTT 纖維的滲透力高于 PET,且染色均勻,色牢度好。PTT 纖維與錦綸相比,同樣有較好的耐磨性和拉伸恢復性,并有彈性大、蓬松性好的特點,因而更適合制作地毯等材料。

PBT 纖維是聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate)纖維的簡稱。PBT 纖維是由滌綸的主要原料對苯二甲酸二甲酯(DMT)或?qū)Ρ蕉姿?TPA)與 1,4 – 丁二醇縮聚而成。用DMT 與 1,4 – 丁二醇在較高的溫度和真空度下,以有機鈦或錫化合物和鈦酸四丁酯為催化劑進行縮聚反應,再經(jīng)熔體紡絲制成 PBT 纖維。PBT 纖維的聚合、紡絲、后加工工藝及設備與滌綸的基本相同。

PBT 纖維具有同滌綸的強度好、易洗快干、尺寸穩(wěn)定、保形性好等特點,主要的是它的大分子鏈上柔性部分較長,因而它斷裂伸長大,彈性好,受熱后彈性變化不大,手感柔軟。PBT 纖維的另一優(yōu)點是染色性比滌綸好。PBT 織物在常壓沸染條件下用分散染料染色便可得到滿意的染色效果。此外,PBT 纖維還有較好的抗老化性、耐化學品性和耐熱性。PBT 纖維在工程塑料、家用電器外殼、機器零件上有著廣泛的用途。

PEN 纖維是聚萘二甲酸乙二醇酯 (polyethylene naphthalate) 纖維的簡稱。與滌綸一樣,PEN 纖維是半結晶狀的熱塑性聚酯材料,初由美國 KASA 公司推出, 它的生產(chǎn)工藝是通過2,6 – 萘二甲酸二甲酯(NDC)與乙二醇(EG)進行酯交換,然后再進行縮聚制得;另一種方法是將2,6 – 萘二甲酸(NDCA)與乙二醇 (EG) 直接酯化, 然后再經(jīng)縮聚制得。若加入少量含有機胺、有機磷類的化合物則可提高 PEN 的熱穩(wěn)定性。

PEN 纖維的紡絲工藝與滌綸相似,其工藝流程為:切片干燥→高速紡→牽伸。由于 PEN纖維的玻璃化溫度高于滌綸,牽伸工藝要相應變動,應采用多道牽伸并提高牽伸溫度,以免由于分子取向速度慢而影響了纖維的質(zhì)量。與常規(guī)滌綸相比,PEN 纖維具有較好的機械性能和熱性能,如強度高,模量高,抗拉伸性能好,剛性大;耐熱性好,尺寸穩(wěn)定, 不易變形,有較好的阻燃性;耐化學性和抗水解性好；抗紫外線、耐老化。

通過改變纖維截面形狀使單纖維之間的空隙增大,比表面積的增大及毛細管效應使其導濕性能大大提高而制成導濕干爽型聚酯長絲。該纖維織物的導濕性能、水分擴散性能極佳,與棉纖維等吸濕性好的纖維搭配,采用合理的組織結構,效果更好,制成的服裝穿著干爽、清涼、舒適,適用于針織運動服裝、機織襯衫、夏季服裝面料、滌綸絲襪等。

杜邦(Du Pont)公司開發(fā)了一種四通道(Tefra – Channel)聚酯纖維,具有優(yōu)良的芯吸能力,是采用疏水性合成纖維制成的高導濕纖維,可將高度出汗皮膚上的汗液用芯吸導到織物表面蒸發(fā)冷卻。研究表明,30min 后濕度去除百分率棉纖維為 52%,而四通道聚酯纖維為 95%。這種纖維應用于運動服裝、軍用輕薄保暖內(nèi)衣特別有效,可保持皮膚干爽和舒適,且具有優(yōu)良的保暖防寒功能。

WELLKEY 的開發(fā)目的是把液態(tài)的汗作為對象,實現(xiàn)徹底的吸汗快干。WELLKEY是聚酯中空纖維,從纖維表面看,有許多貫通到中空部分的細孔,液態(tài)水可以從纖維表面滲透到中空部分,這種纖維結構以大的吸水速度和含水率為目標。在紡絲過程中,因共混了特殊的微細孔形成劑,再將它溶解,從而形成了這種纖維結構。該纖維具有優(yōu)良的吸汗快干特性,主要用作襯裙、緊身衣、運動服、襯衫、訓練服、外套等服裝的面料,另外,由于其吸水速干性和低干燥成本的優(yōu)點,在非服用領域和醫(yī)藥衛(wèi)生領域也具有廣闊的應用前景。

早期的三維卷曲纖維,是利用兩種具有不同收縮性能的聚合物通過復合紡絲技術并配以特定冷卻成形工藝,在拉伸后由于收縮率的差異而形成自然卷曲的方法制成,現(xiàn)在的制備工藝有了很大的發(fā)展,即采用獨特的偏心噴絲孔設計專利技術,結合不對稱成形冷卻系統(tǒng)和相應的后道拉伸定型工藝,所制得的纖維卷曲度高,卷曲自然永久,保暖性好。目前已開發(fā)的品種有四孔、七孔甚至九孔的三維卷曲中空纖維。三維卷曲中空纖維廣泛適用于填充、保暖纖維領域。