超仿棉聚酯纤维的开发现状及发展前景
时间：2021-01-31 04:00:40 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
聚酯以及聚酯纤维从20世纪70年代步入大规模工业化以来，其发展速度无论是技术水平还是生产品种，远远大于其他合成材料和合成纤维，聚酯纤维的主要目标市场就是取代和部分取代天然纤维，尤其是棉纤维。2009年世界聚酯产量达到 4 810 万t，聚酯纤维产量达到 3 190 万t，占世界纤维总产量的 45.8%。中国大陆聚酯产量 2 100 万t，聚酯纤维约为 2 200 万t，包括使用再生聚酯生产约 460 万t。今后 10 年，世界聚酯以及聚酯纤维仍将保持 3% 以上的速度增长，聚酯纤维将占世界纤维产品总量的 60% 以上。
1超仿棉聚酯纤维的技术发展
1.1 大容量直接纺丝技术
源自原美国杜邦技术，Chemtex（康泰司）工程公司已经成功开发出超大容量（200 t/d）的直接纺短纤维生产制造技术，即所谓的NGSS（New Generation Staple Spinning）。该技术采用纺丝单部位 8 000 孔的超高密度技术手段，后处理采用干法拉伸，可生产出单丝纤度为 0.88 dtex的纤维，纤维均匀性更好，并可在直接纺生产线上柔性化生产多个品种，例如低起球、抗菌、染色性能改善等高附加值纤维。
Oerlikon Neumag（欧瑞康纽马格）公司是一家专业工程公司，在聚酯短纤维生产技术上居国际前列，采用由内向外的丝束冷却方法，原丝均匀性大大提高，单线产能可达400 t/d，由此可以大大降低生产成本。
中国大陆连续直接纺大型生产线上开发短纤维新产品首推上海石化，采用对聚酯部分改性和调整，能够生产出 1.3 dtex的超高强涤纶短纤维，单纤维断裂强度超过 6.4 cN/dtex，可用于高速缝纫用缝纫线。
1.2改性技术
1.2.1改善纤维感观的全消光聚酯
从2000年起，欧美和日本开发了改善纤维和织物外观的所谓“聚酯仿棉流行面料”产品，其中主要的技术特点是采用高浓度的TiO2母粒，进行共混纺丝，得到看上去好（looking good），外观优美；感觉好（feeling good），舒适、功能兼具；稳定性好（keeping good），易于护理的面料。它不仅具有光泽柔和的视觉效果，而且又有新颖时尚的感觉，广泛应用于羽绒服、泳衣、高档时装、汽车装饰、居家装饰等领域。由于TiO2同时具有良好的抗紫外线功能，因此全消光面料被业内人士认为将成为聚酯纤维感观仿棉的最合适的技术手段。
上海石化采用在聚酯聚合过程中添加TiO2的方法，成功取代了进口母粒，使纺丝加工成本降低了 15% 以上，同时纤维内TiO2的分布更均匀，产品质量更稳定。2008年，上海石化采用液态的纳米级TiO2和聚合工艺进行再优化，开发出了超细纤维专用的全消光聚酯产品。表 1 是钛白粉与其它白色颜料的光学性质对比。
1.2.2吸湿排汗性及抗静电改性等
纯棉织物具有优良的吸湿透气性，但因其保水率较高，导湿性能较差。所谓“超仿棉”聚酯纤维和纺织品在很大程度上就是同时具有吸湿、快干特性的纤维及面料。
目前已经工业化生产的聚酯纤维主要通过物理改性法得到吸湿快干的功能，使纤维具有高比表面积，且具有沟槽截面，利用这些沟槽，织造时纤维和纤维之间形成通道，通过这些沟槽的芯吸效应达到吸湿快干的功效。
通过超细化手段，例如 0.55 dtex的短纤维，也能达到吸湿排汗的功能。细旦纤维织制的织物表面立起的细纤维形成无数个微细的凹凸结构，相当于无数个毛细管，因此织物芯吸效应明显增加，能起到传递水分子的作用，大大改善织物的透气性和输水导汗性能。
20世纪90年代，美国杜邦公司开发的COOLMAX® 聚酯纤维，是通过异形截面“十”字形和“CO”形来散湿快干的；Optimer公司开发的Dri – Release高吸湿纱线，采用“微混法”，在棉纤维的纺纱过程中，纺入少量的特殊涤纶，把棉和涤纶的优点发挥到最大限度以实现吸湿快干。日本东洋纺开发成功的CoolDry® 涤纶面料，它通过Y形截面来散湿；韩国晓星公司开发的Aerocool新型聚酯纤维，通过像“苜蓿草”的四叶子形的细微沟槽和孔洞来吸湿排汗；东国贸易株式会社研发的I – COOL® 系列纤维，台湾中兴纺织厂开发的Coolplus® 纤维也是通过异形截面的毛细管现象来吸湿排汗。
随着技术的不断进步以及市场需求的多元化，很多纤维品牌又在原有性能的基础上进一步细化，衍生出了多个子品牌，从而可用于多个领域。如COOLMAX® 面料在其经典的吸湿排汗性能的基础上，已拥有多个品牌。COOLMAX® ALLSeason面料炎热寒冷皆适宜，可使户外运动爱好者在面临环境变化时还能保持干爽和舒适；COOLMAX® Xtra Life面料的吸湿排汗性能比原来提高 3 倍，织造的袜子能保持脚步更凉快。COOLMAX® EcoMade 面料采用 97% 的回收资源制成（诸如塑料瓶等）；COOLMAX® freshFX® 面料添加了银基，使面料能有效并持久地抗菌。COOLMAX® Everyday面料柔软、轻便透气，针对休闲内衣面料；COOLMAX® Active面料能更快地将汗液从皮肤带到织物表面而快速蒸发，主要针对运动面料；COOLMAX®Extreme Performance面料采用生理贴体设计，适用于极限运动服装。
荷兰ADVANSA公司推出的Thermo°CoolTM 纤维是中空纤维和表面凹槽纤维的独特组合，旨在帮助穿着者在外部温度环境和运动强度的变化过程中始终保持体感舒适。运动量大时，凹槽纤维部分加速导湿，而中空纤维则致力于导湿过程中的内循环，从而使运动者感觉舒适；当运动量较小时，本身更轻的中空纤维起到热缓冲的作用，在不影响排湿的情况下保持穿着者的体温。Thermo°CoolTM 可应用于多种产品中，如运动服、时装、防水透气面料以及手套、靴子等中。另外，Thermo°CoolTM 纤维还开发出了系列产品，如Thermo°CoolTM Fresh纤维添加银离子可使织物有清新的感觉；Thermo°CoolTM &Tencel® 则是Thermo°CoolTM 纤维和Tencel® 的创新组合。
亲水性的化学改性法主要是用一定分子量的聚乙二醇进行共聚，使纤维表面具备永久的亲水化，同时也在一定程度上具有抗静电性。上海石化在以往开发异形截面吸湿排汗涤纶短纤的基础上，近期又成功开发了具有永久亲水功能的纺丝级共聚酯。
1.2.3染色改性、有色纤维
从20世纪50年代起，日本和美国开始研究聚酯的染色问题，1958年杜邦公司为了改进聚酯纤维的可染性，添加 2%（mol%）间苯二甲酸二甲酯 – 5 – 磺酸钠（SIPM）作为第 3 组分制成了名为“达克纶T64”的共聚品种。近期，美国Invista（英威达）公司将此类产品进一步升级成为大批量规模化的直接纺工艺。
进入21世纪以来，纺前着色聚酯纤维生产技术日益受到推崇。纺前着色是指将着色剂加入到聚合物熔体中，从而使着色剂能永久地存在于纤维中，并均匀分布在纤维内。这一技术优势比较明显，纤维对于紫外光、漂白剂和臭氧均有较好的色牢度；在恶劣环境下，迁移稳定性很好，批与批之间的染色均匀性好；生产工艺对环境友好（高效节能，因为纤维的染色和纺丝能同时完成，并且此工艺中无须用水，而传统的染色工艺耗水量大，可能需进行污水处理，同时由于染浴中只有 85% 左右的染料可被纤维吸收，染浴中仍留有部分分散染料，会造成环境污染）；产量高，废品少，产品颜色选择范围广，可将常规产品较容易地变为高附加值纤维。瑞士EMS公司和德国Lurgi Zimmer（鲁奇吉玛）公司等开发了熔体直纺在线熔体染色技术，其技术核心是在线染色均匀性高，能实现不同颜色的连续化批量生产。
