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)為同係物,二者同時於1941年在實驗室合成,其中PET於20世紀50年代就已經實現了工業化生產,而PTT由於主要合成單體1,3丙二醇(PDO)製備難、成本高,直到90年代才由美國的Shell化學公司通過環氧乙烷法製備PDO實現了PTT的商業化。PTT纖維兼具滌綸和錦綸的優點,且可以通過生物法製備具有資源優勢,符合可持續發展和以人為本的未來產業發展方向,因此,PTT纖維被譽為21世紀極具潛力的合成纖維。
化學及大分子鏈結構
PET和PTT同屬於聚酯係列,其分子鏈中同時存在剛性鏈苯環和柔性亞甲基(-CH2-),並由酯基(-CO-O-)連接,是典型的剛柔性共存的線型大分子。兩者化學結構主要差異在於:PET分子鏈鏈節上有兩個亞甲基,而PTT分子鏈鏈節上有三個亞甲基。
PTT分子鏈的三個亞甲基使其具有“奇碳效應”,分子鏈呈現類似於羊毛蛋白質分子鏈的螺旋結構,具有明顯的“Z”zixinggouxiang,daozhiqidafenzilianjuyourutongdanhuangyiyangdexingbianhexingbianhuifunengli,zaizongxiangwailizuoyongxia,fenzilianhenrongyifashengshenchang,qiezaiwailiquchuhouyouhuifuyuanzhuang,fuyuqiyouliangdehuidanxing。
結晶和取向結構
PET和PTT都屬於高速熔融紡絲取向誘導結晶,但是PET纖維的晶區模量高達108GPa,而PTT晶區模量隻有3.16GPa,基本接近於無定形區的模量值。這導致PTT纖維的模量並不隨著牽伸比而發生變化,基本恒定。由於模量低,導致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。總後軍需裝備研究所基於此,利用Shell化學公司的PTT切片,研發了原液著色PTT短纖維及部分功能性PTT短纖維,其中部分產品成功應用於我軍07式新一代軍官常服麵料中,實現了批量裝備。
熱學性能
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)。玻璃化轉變溫度較低導致了PTT纖維可常壓染色,建議在100~110℃染色,上染率高於PET,利於工廠實現節能減排。熔融溫度低要求在PTT織物的定型過程中,溫度要低於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,將PTT和PET進行複合紡絲,可獲得具有永久卷曲的彈性纖維。
力學性能
由於PTT獨特的結構特征導致了其具有優於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纖維的彈性回複率、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。
纖維的蠕變和應力鬆弛實驗表明PTT較PET具有良好彈性,和錦綸(PA)相當。PTT的彈性和耐磨性優勢,使其可取代高價位的PA66和PA6作為地毯和服用麵料使用。
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