PTT纖維的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)
聚對苯二甲酸丙二醇酯(簡稱PTT) 和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET即滌綸）為同系物，二者同時于1941年在實(shí)驗室合成，其中PET于20世紀(jì)50年代就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，而PTT由于主要合成單體1,3丙二醇(PDO)制備難、成本高，直到90年代才由美國的Shell化學(xué)公司通過環(huán)氧乙烷法制備PDO實(shí)現(xiàn)了PTT的商業(yè)化。PTT纖維兼具滌綸和錦綸的優(yōu)點(diǎn)，且可以通過生物法制備具有資源優(yōu)勢，符合可持續(xù)發(fā)展和以人為本的未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，因此，PTT纖維被譽(yù)為21世紀(jì)極具潛力的合成纖維。 化學(xué)及大分子鏈結(jié)構(gòu)
PET和PTT同屬于聚酯系列，其分子鏈中同時存在剛性鏈苯環(huán)和柔性亞甲基（-CH2-），并由酯基（-CO-O-）連接，是典型的剛?cè)嵝怨泊娴木€型大分子。兩者化學(xué)結(jié)構(gòu)主要差異在于：PET分子鏈鏈節(jié)上有兩個亞甲基，而PTT分子鏈鏈節(jié)上有三個亞甲基。
PTT分子鏈的三個亞甲基使其具有“奇碳效應(yīng)”，分子鏈呈現(xiàn)類似于羊毛蛋白質(zhì)分子鏈的螺旋結(jié)構(gòu)，具有明顯的 “Z”字形構(gòu)象，導(dǎo)致其大分子鏈具有如同彈簧一樣的形變和形變回復(fù)能力，在縱向外力作用下，分子鏈很容易發(fā)生伸長，且在外力去除后又恢復(fù)原狀，賦予其優(yōu)良的回彈性。
結(jié)晶和取向結(jié)構(gòu)
PET和PTT都屬于高速熔融紡絲取向誘導(dǎo)結(jié)晶，但是PET纖維的晶區(qū)模量高達(dá)108GPa，而PTT晶區(qū)模量只有3.16GPa，基本接近于無定形區(qū)的模量值。這導(dǎo)致PTT纖維的模量并不隨著牽伸比而發(fā)生變化，基本恒定。由于模量低，導(dǎo)致PTT紡絲過程中，更容易添加各種功能性粉體、色母粒等，從而獲得功能性PTT和原液著色PTT。總后軍需裝備研究所基于此，利用Shell化學(xué)公司的PTT切片，研發(fā)了原液著色PTT短纖維及部分功能性PTT短纖維，其中部分產(chǎn)品成功應(yīng)用于我軍07式新一代軍官常服面料中，實(shí)現(xiàn)了批量裝備。
熱學(xué)性能
和PET纖維相比，PTT纖維具有較低的玻璃化溫度（45~65℃）和熔融溫度（228℃）、較高的沸水縮率（14％左右）。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低導(dǎo)致了PTT纖維可常壓染色，建議在100~110℃染色，上染率高于PET，利于工廠實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。熔融溫度低要求在PTT織物的定型過程中，溫度要低于PET織物，建議在160℃左右。沸水縮率差異表明了PTT纖維具有較大的解取向能力，利用這一點(diǎn)，將PTT和PET進(jìn)行復(fù)合紡絲，可獲得具有永久卷曲的彈性纖維。
力學(xué)性能
由于PTT獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征導(dǎo)致了其具有優(yōu)于其他聚酯纖維的回彈性能、較低的拉伸模量、較高的斷裂伸長。同樣線密度條件下，PTT纖維的彈性回復(fù)率、楊氏模量和斷裂伸長分別為22%、22.01cN/dtex、55％，而PET纖維分別為4％、81.56cN/dtex和27％左右。但是，PTT纖維的楊氏模量和羊毛纖維（20-30cN/dtex）相接近。
纖維的蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗表明PTT較PET具有良好彈性，和錦綸(PA)相當(dāng)。PTT的彈性和耐磨性優(yōu)勢，使其可取代高價位的PA66和PA6作為地毯和服用面料使用。 |
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