纺织导报-聚酯纤维的舒适性研究.pdf

F b e k h f 、鹏陛黔 摘要：作为重要的纺织原料，聚酯纤维在服装工业中得到了广泛的应 用，但是由于结构方面的原因，聚酯纤维的舒适性一直不能令人满意， 为此，相关的改性研究引起了人们的关注。文章介绍了国外在这方面 的研究进展及其产品开发成果。 关键词：聚酯纤维；舒适性；产品开发 中图分类号；T Q3 4 2 ，2文献标识码：A 文章编号：1 0 0 3 3 0 2 5 ( 2 0 0 4 ) o 卜0 0 3 8 0 3 山东省化学纤维研究所刘越 聚酯纤维的舒适性研究 0 前言 在各种服用纤维中，聚酯纤维以其优良的适纺性、资 源可开发性以及消费者的可接受性，获得了比其它合纤 更广泛的应用。而且源自新型纤维加工技术的聚酯纤维 新品种又为其发展增添了不尽的活力。据统计，2 0 0 2 年 底全球聚酯纤维产量21 0 0 万t ，占世界化纤总产量( 33 7 0 万t ) 的6 3 。同年我国化纤产量达到9 9 l 万t ，其中，聚 酯纤维产量达到7 7 2 万t ，占我国化纤总产量的7 79 。 根据国内聚酯业发展趋势，预计到2 0 1 0 年，我国聚酯纤 维在纺织纤维总量中的比重可望提高到5 0 左右。这一 数字足以说明聚酯纤维在现代纺织应用中的重要地位。 然而，由于聚酯纤维紧密的大分子链结构以及缺乏 吸湿性基团，其在舒适性方面要比棉等天然纤维差得多， 由此限制了其在更大范围内的应用。因此，对于聚酯纤 维的舒适性研究就成为人们关注的焦点。这方面早期的 成功进展是超细纤维的生产与应用，它在改善人们视觉、 触觉以及穿着舒适性等方面有了质的变化，甚至在一定 程度上超越了天然纤维。近期，国外研究者正展开多方 位的探索活动，以期改善聚酯纤维的舒适性。 1 提高聚酯纤维舒适性的途径 从理论上讲，只要织物( 纤维) 完成对汗液的吸水一 保水一蒸发过程，就能达到舒适性要求。但实际过程 要复杂得多，它涉及到组织结构、纱线捻度、纤维及纱 线问空隙、织物孔隙率以及外界风速、温度、湿度等多 种因素。因此采用多层复合结构的织物设计是最理想 的：即内层纤维具有高吸湿性，能够快速吸收汗液并具 有向外层传输水或水汽的功能；外层纤维具有暂时储存 作者简介：刘越，男，1 9 6 5 年生，高工、潍坊，2 6 10 3 3 器 山东省纺织职业学院徐润香 以及快速传递汗液和水汽的功能。但不管如何，这都涉 及到纤维本身，要求纤维一方面具有吸湿性能，另一方 面还要具有能使水分高效传输，即与吸水性配套的微观 结构。目前对舒适性聚酯纤维的开发，不论是化学改性、 物理改性还是工艺技术改性都是基于上述原理的。 11 化学改性 化学改性方法主要有：采用功能性共聚单体聚合形 成新型共聚物；共混以功能性添加剂纺制出所需纤维； 利用辐射线等特殊条件对纤维进行特殊基团的接枝共 聚；对纤维或织物进行涂层整理。 1 2 物理改性 物理改性方法包括：变化聚合及纺丝形成新型纤维， 如中空、多孔纤维等；对纤维进行特殊处理如碱处理，使 其表面形成凹凸结构；纤维超细化、横截面异形化以形 成有利于吸、排湿结构。 1 3 工艺技术改性 如对纤维进行变形加工，不同种类、纤度的纤维混 合以及采用新型加工方法等手段，对聚酯纤维进行改性。 当然对于以上技术联合应用则可以更好地改善纤维的吸 排湿性能，开发出高品质面料。 2 聚酯纤维舒适性研究的进展 2 1 提高纤维的吸湿性 高吸湿性纤维是指可吸收空气中的气态水分，这种 吸湿性主要取决于纤维的化学结构，与物理结构关系较 小。常规聚酯纤维属疏水性纤维，其在2 0 ×6 5 相 对湿度时的回潮率仅为0 4 。与棉的7 、粘胶的1 3 相比较，常规涤纶织物所形成的湿闷感也就在情理之中 了。提高聚酯纤维吸湿性的研究已进行过较多探索，其 原理主要是通过接枝共聚等方法，在纤维上引入亲水性 纺织导报c h i n aT e x t f f eL e a d e r2 0 0 4N of 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 基团，包括羧基、酰胺基、羟基以及氨基，或者磺酸基团 等，这些基团对水分子有相当的亲和力。 21 l 与高吸湿性物质共混 采用不同吸湿性能的聚合物组分的复合纺丝方法可 以制得高吸湿性聚酯纤维。日本酯公司研究的一种高吸 放湿聚酯复合纤维是由中空部分、吸湿放湿热塑性芯部 分、聚酯夹层以及易碱溶的皮层部分构成。其中芯成分 含乙二醇、间苯二甲酸双羟乙酯一5 一磺酸钠、聚乙二 醇、对苯二甲酸共聚物( I ) 和O5 的c 甜g u a r dT 训8 ( I I ) 夹层含P E T 和O3 的I I ，皮层含I 成分，芯与夹层之比 7 0 ：3 0 ，皮层量占总重量的2 3 ，中空率74 ，纤维 碱处理后3 4 ×9 0 相对湿度下吸湿性大于4 5 。 2 1 2 亲水性物质整理 用亲水性试剂对纤维进行后整理可以使聚酯纤维获 得较好的吸湿性。如日本帝人公司”l 将一种高吸湿性丝 蛋白丝胶朊牢固附着于聚酯纤维上，开发出高吸湿 性纤维“w e l l K e yM A ”，用这种纤维制成的织物，其吸 汗快干特性比普通聚酯织物强1 0 倍，而且由于丝胶朊是 一种氨基酸，在服装贴身穿着时可被皮肤吸收，起到保 护皮肤功能，同时它对遗传性过敏性皮炎也有一定的疗 效。东丽公司将聚酯织物用含3 5 甲基丙烯酸和2 B z z O z 的混合物水溶液浸轧，在1 0 0 蒸汽中置于微波 下6 0m i n ，然后水洗、干燥、1 8 0 热定形3 0s ，染色 后再用8g L 的N a 2 c 0 3 水溶液处理3 0 m i n ，得到的织 物在标准状态下具有05 4 的吸湿率，而且手感 舒适。 21 3 接枝共聚以及问苯磺酸钠化合物的应用 用亲水性试剂对纤维进行后整理，或与接枝共聚等 方法相结合，可改善其亲水性。如旭化成将1 3 64 份对苯 二甲酸二甲酯、9 9 份乙二醇和1 51 份5 一磺酸钠二甲酸 二甲酯共缩聚，得到金属盐含量为03 3g ，k g 的聚酯纤 维，将此聚酯织物用1 ：1 ( 体积比) 丙烯酸甲基丙烯酸 混合物的水化物处理( 1 0 0 ×6 0 m i n ) ，然后用2 N a 2 】Q 4 ·1 2 H o 水溶液在9 0 处理3 0 I 血，最后用0 2 醋酸镁处理，得到吸湿率为6 1 且耐洗性较好的织物。 在提高纤维吸湿性能的共聚合成过程中，有时要加 入含有离子基团的间苯二甲酸一5 一磺酸钠( N a s I P A ) 或其酯类( N a s I P M 、N a s I P E ) 作为第三单体，加入 包括聚乙二醇、间苯二甲酸二甲酯、己二酸二甲酯、丁 二醇等在内的物质( 主要是分子量5 0 0 50 0 0 的聚乙 二醇) 作为第四单体。最初的想法是：( 1 ) s I P 可提供 染色改性用的酸性基团，同时可改变聚酯的形态结构； ( 2 ) 聚乙二醇( P E G ) 的加入可使聚酯大分子刚性下降， 3 9 F b e rT e ( h 柔顺性增加( 降低玻璃化温度，但不影响熔点) ，从而使 常压染色成为可能，且实际效果( 即所谓的常压阳离子 易染聚酯纤维一E c D P ) 也的确如此。而进一步的研究发 现，随着第三单体含量的增加( 最初c D P 中第三单体含 量一般为摩尔比15 2 ) ，纤维的吸湿性、抗静电 性能等大大提高。日本酯公司开发的两种吸湿性聚酯纤 维，一种由2 9 1 ( 重量比) 聚乙二醇、15 ( 摩尔比) 5 磷酸钠、2 ( 摩尔比) 二聚酯以及4 6 ( 摩尔比) 二甘醇共聚( 2 9 0 熔纺、3 5 倍拉伸比、热盘1 5 0 、 42g ，d 、3 3 5 伸长) 纤维具有44 吸湿率。另一种 含O 5 ( 摩尔比) 问苯磺酸钠及乙二醇等的共聚酯具有 42 的吸湿率。日本东丽公司、尤尼吉卡公司以及帝人 公司等所做的探索也证实了这点。而且从开发的情况来 看，s I P 的应用对于P E T 潜在性能的开发方岩未艾。 2 2 改善纤维的物理、形态结构 在改善聚酯纤维吸水性研究中，用得较多的要数改 变纤维横截面形态。这主要是基于已被证明的、不同截 面的聚酯纤维织物吸水性都比常规的圆形纤维要好这样 一个事实。异形纤维的开发目前包括三角形、四叶形、 三叶形、多叶形、菱形、中空形和异形中空等多达上百 种。日本恒川昭夫的两份专利说明兀形截面的涤纶具有 吸湿性和抗起球性，吸水高度分别为6 3c m 和1 0 2c m ， 而相对应的普通圆形截面涤纶吸水高度分别为1 1c m 和 2 5c m 。日本东洋纺开发出的Y 型横截面吸汗型聚酯纤维 T r i a c t o r ，其长长的狭缝增强了吸收汗液的毛细管效 应，而扩大的纤维表面也使吸收的汗液迅速扩散并干燥， 其吸水速率、吸水高度以及完全干燥所需时间分别为 ( T d a c t o r ，常规涤纶) ：1 1 2 0s 、1 2 4 5 0 m m 和2 1 ，3 】s 。 早在1 9 5 3 年便开始异形纤维研究的美国D u P o n t ( 杜 邦) 公司于1 9 9 8 年推出吸湿排汗聚酯纤维c o o l m a x ，这 是具有四凹槽结构的异形截面聚酯纤维。该纤维独特的 构造能将汗水快速输出并导入空气中，由其制成的衣料 洗后3 0 m i n 几乎完全( 9 8 ) 干透。实验证明，c 0 0 1 m a x 纤维织成的面料穿在身上可以比棉布料温度低2 5 ， 从而使穿着者倍感凉爽。采用c o o l m a x 纯纺或与其它纤 维混纺加工成的织物，其散湿性、透水性等都有较大提 高。1 9 9 9 年D u P o n t 公司又推出升级换代C 0 0 l m a x A l t a 系 列布料，这些新品因其具有的高舒适性能而极具竞争力。 受C o o l m a x 等聚酯纤维新品种的影响，我国台湾省也相 继研发出一系列的舒爽型聚酯纤维。如豪杰公司引进旭 化成吸湿排汗技术，开发出w 型截面的纤维T e c h n o n n e ， 台湾工研院开发出中空微多孔干爽型纤维H y d r 0 P o r e 。 日本公司在这方面研发较多的是采用可形成与中空 纺织导报C h i n aT e x t i l eL e a d e r2 0 0 4N o1 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark F b e k 嚏臻陛熬。 贯通结构的纤维或皮芯型海岛纤维，同时还结合吸湿 性加工。如帝人公司开发的清凉感纤维，是用聚酯经环 形开槽孔的喷丝头熔纺，形成中空度4 0 的纤维，制 成针织物，经洗涤、热定形及碱处理使纤维产生细槽， 然后将织物浸渍在1 0 0 的丙烯酸钠、丙烯酸、聚二丙 烯酸乙二醇酯等的水溶液中处理3m i n ，由于纤维壁上 有与中空部分相通的微孔，并且纤维的中空部分含有可 缓释薄荷醇的凝胶，故该针织物既具有64 的初始吸 湿性，又能在穿着3 0m i n 后产生清爽的感觉。用这种 复合技术进行舒适性聚酯纤维的开发将是今后的方向。 23 采用纤维复合技术改善纤维的输水性 采用不同纤度纤维( 包括一定数量的超细纤维) 的 混合纺纱也可达到毛细芯吸效果。D u P o n t 公司开发的 异线密度舒适性聚酯纤维是利用含有1 2 5 ( 摩 尔比) 5 一间苯二甲酸磺酸盐阳离子可染共聚酯，并混 有以O0 5 O 8 ( 摩尔比) 的链支化剂进行链支 化反应的共聚酯，纺制成椭圆截面、有纵向沟槽的共聚 酯长丝混合物，混合物中粗旦长丝为细旦长丝的12 倍， 由该混合丝加工成的织物具有良好的舒适性。帝人公司 开发的含有超细聚酯纤维的混合纱织物亦表现出良好手 感及舒适性，其中混合纱线纤度分别为O 8 8 3 _ 3d t e x ( 08 3O D ) 和O1 l l6 5d t e x ( 01 l5D ) ，而且 纤维具有4 0 1 0 0 的沸水收缩率。尤尼吉卡公司 开发的体育服专用丝是由1 1d t e x ，f ( 1 D ，f ) 、椭圆度 1 6 与28d t e x f ( 2 6 D f ) 、椭圆度22 的两种规格的 纤维混合而成，经适当定形及碱处理后，织物表现出较 好的穿着舒适性。日本钟纺公司开发的新一代无规聚酯 长丝“R a n d o mP o l y e s t e rF i l a m e n t ”，其每根单丝各具不 规则的粗细( 0 1 3 D ) 和形状( 包括椭圆、三角形 及多边形) ，织物中的粗旦丝能提供良好弹性，而表面 的细旦丝则使织物特别柔软且具吸湿性。 3 结语 改善纤维的服用性能，提高纺织品的服用舒适性， 是社会发展的要求。随着聚酯纤维生产及加工技术的不 断改进，并结合高水平的织物加工技术，性能更高、舒 适性更强的聚酯纤维及其织物必将越来越多地出现在人 们面前。 参考文献 1 严建民，张启元吸附与凝聚固体的表面与孔( 第2 版) 北 京：科学出版社，1 9 8 6 2 徐晓辰吸湿排汗聚酯纤维的开发厦应用合成纤维，2 0 0 2 ，3 l ( 6 ) 9 1 2 3 董纪震，何勤功，濮德林合成纤维生产工艺学( 中册) 北京，纺 织工业出版社1 9 8 l 己内酰胺行业亟需调整，目前的平均利润水平使 得该行业难以维持。己内酰胺缓冲存量( 即生产量与需 求量的差值) 过高，多数工厂规模过小，这就在商业角 度上难以表现出其可行性。大量新上马的工厂并非明 智之举，不但自身不能获得充足的利润，也会损害整个 行业的长期盈利能力。 在2 0 世纪9 0 年代，己内酰胺的价格平稳下降( 目 前保持在12 0 0 美元，t 左右) ，2 0 0 2 年底触底的价格进 一步导致了持续的工厂停产与关闭活动，也就造成了 产能的缩减。但是己内酰胺行业的利润却没有提高，因 为苯的价格最近一直停留在较高的水平上，这反而使 得行业的平均利润出现了历史新低，并为整个产业链 带来了负面影响。 目前，己内酰胺缓冲存量已经过高。自上世纪9 0 年代初期以来，对己内酰胺的需求一直在稳步增长，促 使了2 0 0 0 年己内酰胺的产能也有了进一步的增长。但 是在2 0 0 1 年，由于全球性的经济衰退，对己内酰胺的 需求量出现了急剧下降的局面。因此，己内酰胺缓冲 存量达到了历史新高，而利用率却暴跌。结果是，重新 启动闲置工厂的计划又被搁浅，一些小规模的工厂也 被迫关闭，这包括日本与中国的一些工厂的临时性停 工，而意大利的E n i c h e m 工厂可能是永久性的关闭( 见 表1 ) 。 表1 己内酰胺工厂的关闭情况( 1 9 9 2 2 0 0 3 年 工厂产能，万t关闭日期 R u s 【a v i ( 格鲁吉亚) 5 1 9 9 2 年 c h l m h l k ( 乌兹别克斯坦) 8 1 9 9 4 年 s n l a ( 意大利) 2 1 9 9 9 年 A g r o b l o c h l m ( 保加利亚) 2 5 2 0 0 0 年 F 1 b m x ( 罗马尼亚) 25 2 0 0 1 年 E v e o g r e e n ( 美国) 4 5 2 0 0 1 年 c P D c ( 中国台湾省) 62 0 0 1 年 石家庄( 中国) 5 2 0 0 1 年第四季度2 0 0 2 年第= 季度 T o m y ( n 本) 9 2 0 0 2 年 E n l c h e m ( 意大利) 1 2 2 0 0 3 年 u b e ( 日奉) 2 2 ( ) 0 3 年 资料来源D s MF m m I n t e d l a t e s 套司 尽管己内酰胺是一个全球性的产品，但是许多己 内酰胺工厂却都是小规模的。几乎很少有产能超过2 0 万t a 的工厂，但是却有很多产能低于1 0 万t a 的工 厂，尤其是在东欧、前独联体、印度、中国与拉丁美 洲国家。目前1 2 家最大的己内酰胺工厂的产能占全 球总产能的5 0 ，许多小的工厂因为成本问题而步履 维艰。 2 0 0 2 年，全球己内酰胺的产量达到3 7 0 万t ，其中 纺织导报c h i n aT e x t i l eL e a d e r2 0 0 4 叫o1 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from 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