【紡織百科】四種差別化聚酯纖維的結構與性能（節選）

文/魏艷紅1，劉新金1，謝春萍1，蘇旭中1，吉宜軍2

（1江南大學生態紡織教育部重點實驗室 2南通雙弘紡織有限公司）

1 實驗部分（略）

2 結果與分析

2.1 四種聚酯纖維結構分析

2.1.1 分子結構（略）

2.1.2 形貌結構分析

為分析4種纖維的具體形貌結構，分別對4種纖維的橫截面和表面進行了掃描，并形成了對應的電鏡照片，纖維橫截面照片放大倍數均為5000倍，表面照片放大倍數均為2000倍。

由圖3為SPH纖維橫截面圖，它近似啞鈴狀，單絲由2種橫截面為圓形且面積不等的絲體用物理與化學方法相結合而成，其中一種纖維嵌入另一纖維中；纖維截面平整無分界，表明二組分具有很好的界面相容性；2種纖維的結合處形成溝槽（見圖4），可以產生毛細效應，能迅速吸收皮膚表面汗水并傳遞到纖維表面蒸發，具有吸濕排汗作用。

T400纖維為雙組分纖維復合而成，橫截面成8字型（見圖5），2種組分各占一半，在二組分結合處形成微溝槽（見圖6），具有導濕快干的特性。

PTT截面形態為三葉形（見圖7），表面形態結構基本上與PET相似（見圖8），呈光滑條狀，光的反射、折射較強，表面有空隙具有導濕、透氣與保暖性。

超細旦PET纖維橫截面近似于圓形（見圖9），由6根單絲形成復絲，表面光滑無溝槽（見圖10）。

2.2 四種聚酯纖維力學性能分析

對4種新型聚酯纖維進行拉伸斷裂測試，在斷裂伸長內進行彈性回復性、塑性變形測試。

2.2.1  拉伸性能

SPH、T400、超細旦PET、PTT斷裂伸長率分別是14.40%、23.78%、28.36%、39.91%，見表1。PET的斷裂強度最高，T400次之，SPH 與PTT的較低；研究表明由于PTT大分子鏈以螺旋型構象出現，使其具有較好的拉伸，因此，PTT的斷裂伸長率是4種纖維中最高的，且斷裂功大，表明PTT具有較好的韌性。

表1 4種纖維的強伸性能測試結果

2.2.2  彈性回復性能

SPH、T400、PTT在低伸長率（5%）下都具有較好的彈性回復性，循環定伸長彈性回復率基本在90%以上，塑性變形小，尤其是T400一次定伸長（5%）拉伸彈性回復率高達98.4%，見表2、表3。隨著定伸長的增加，T400、PTT仍保持較好的彈性回復性，而SPH的彈性回復性急劇下降，塑性變形加大。PET的彈性回復性最差，20%定伸長一次拉伸塑性變形為61.31%，由于PET的塑性變形較大，試驗過程中測試循環定伸長拉伸比較困難，數據差異較大故沒有列出。

表2  四種纖維的彈性回復性測試結果

表3 四種纖維的塑性變形測試結果

在PET大分子鏈中2個苯環之間僅有2個亞甲基，大分子之間的柔性較差，在受力作用下PET大分子鏈不會發生晶型的轉變。故PET與SPH的彈性回復性相對較差。T400產生的彈性機制是由于PET、PTT二組分熱收縮率的差異而產生自卷曲彈性，且彈性穩定性和持久性好，彈性回復性能好。PTT分子鏈上含有奇數個亞甲基使其具有“奇碳效應”，分子鏈呈現類似于羊毛蛋白質分子鏈的螺旋結構，大分子鏈中OCH2CH2CH2O單元具有一種能量較低的“TGGT”式構象,即具有明顯的“Z”字形構象，導致其大分子鏈具有彈簧一樣的形變和形變回復能力，具有優異的回彈性。

2.3 四種聚酯纖維吸濕性能分析 

回潮率的大小反映纖維吸放濕性能的高低，經實驗測試后得到SPH、T400、PTT和超細旦PET纖維的回潮率分別是0.96%、0.80%、0.69%和0.48%。這幾種纖維的回潮率都比較低，均低于1%，一般來說纖維的吸濕性小，織物濕態下折皺回復性好、縮水性小，織物的尺寸穩定性、免燙性好。

2.4 四種聚酯纖維熱學性能分析（略）

2.5 四種聚酯纖維卷曲形態分析（略）

3 四種差別化聚酯纖維特性及應用

3.1 SPH纖維

SPH纖維表面有溝槽，拉伸或熱處理后具有羊毛的卷曲效果，做成的織物既有吸濕排汗作用，又具有一定的彈性。SPH斷裂強度及斷裂伸長率小，適合應用在對彈力要求不高的面料中，如彈力襯衫、西服西褲、彈力女裝、夏季T血等。

3.2 T400長絲

T400長絲具有優異的拉伸性能及彈性回復性，可單獨織造，也可與棉、粘膠、滌綸、錦綸等進行交織，同時還可以做成包芯紗應用在牛仔面料、襯衫面料中，以提高織物的彈性及保形性。T400長絲熱收縮率較高，在后續加工中應適當控制溫度。

3.3 超細旦PET長絲

超細旦PET長絲具有絲綢般柔軟、滑爽的特性，可以用來做高檔高密滌塔夫，紡真絲等高端紡織產品，也可以與精梳棉短纖復合生產高支包芯紗或包覆紗，應用在高檔免燙襯衫面料中。由于超細旦PET長絲線密度小，因此強力低，在后續使用時需降低車速，優化工藝。

3.4 PTT纖維

PTT纖維的斷裂伸長率大于其他聚酯纖維，既有錦綸的柔軟性、腈綸的蓬松性、滌綸的抗折皺性和抗污性，又有本身固有的彈性，優異的形態穩定性，把各種纖維優良的服用性集于一身。主要應用于時裝、襯衫、運動服、形狀記憶面料等高端服飾領域；研究表明高性能的PTT已經開始在醫學方面拓展如PTT彈性SDVC人造血管、PTT聚合物支架在骨修復中作為干細胞載體。PTT熔點低，熱穩定性不及PET，使得PTT纖維染色性能好可以采用常壓染色，但是PTT織物的熱定型溫度不宜過高。

4 結論

本文通過對四種差別化聚酯纖維進行測試與表征，研究結果表明：SPH截面近似啞鈴狀，由性能不同的2種PET復合而成，二組分結合處形成表面溝槽，可賦予纖維良好的吸濕排汗作用，SPH經拉伸或熱處理后可以產生纖維的自卷曲效應，具有良好的彈性；T400斷裂強度高，具有天然燙發式的卷曲，使其具有較好的彈性及彈性回復性，受熱后產生近似彈簧狀形的螺旋狀，具有永久的彈性，但T400有較高的熱收縮性，對后續生產加工及織造不利；超細旦PET具有較高的強度，熱穩定性好，織物有絲綢般的柔、滑特點，可以應用到高檔紡織品中；PTT分子結構獨特的奇碳效應，使纖維具有較好的彈性和彈性回復性，斷裂伸長大，纖維的韌性較好，應用領域廣。