PTT纤维的结构和性能特点

　　生意社9月8日讯　聚对苯二甲酸丙二醇酯(简称PTT)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET即涤纶)为同系物，二者同时于1941年在实验室合成，其中PET于20世纪50年代就已经实现了工业化生产，而PTT由于主要合成单体1,3丙二醇(PDO)制备难、成本高，直到90年代才由美国的Shell化学公司通过环氧乙烷法制备PDO实现了PTT的商业化。PTT纤维兼具涤纶和锦纶的优点，且可以通过生物法制备具有资源优势，符合可持续发展和以人为本的未来产业发展方向，因此，PTT纤维被誉为21世纪极具潜力的合成纤维。

　　化学及大分子链结构

　　PET和PTT同属于聚酯系列，其分子链中同时存在刚性链苯环和柔性亚甲基(-CH2-)，并由酯基(-CO-O-)连接，是典型的刚柔性共存的线型大分子。两者化学结构主要差异在于：PET分子链链节上有两个亚甲基，而PTT分子链链节上有三个亚甲基。

　　PTT分子链的三个亚甲基使其具有“奇碳效应”，分子链呈现类似于羊毛蛋白质分子链的螺旋结构，具有明显的“Z”字形构象，导致其大分子链具有如同弹簧一样的形变和形变回复能力，在纵向外力作用下，分子链很容易发生伸长，且在外力去除后又恢复原状，赋予其优良的回弹性。

　　结晶和取向结构

　　PET和PTT都属于高速熔融纺丝取向诱导结晶，但是PET纤维的晶区模量高达108GPa，而PTT晶区模量只有3.16GPa，基本接近于无定形区的模量值。这导致PTT纤维的模量并不随着牵伸比而发生变化，基本恒定。由于模量低，导致PTT纺丝过程中，更容易添加各种功能性粉体、色母粒等，从而获得功能性PTT和原液着色PTT。总后军需装备研究所基于此，利用Shell化学公司的PTT切片，研发了原液着色PTT短纤维及部分功能性PTT短纤维，其中部分产品成功应用于我军07式新一代军官常服面料中，实现了批量装备。

　　热学性能

　　和PET纤维相比，PTT纤维具有较低的玻璃化温度(45~65℃)和熔融温度(228℃)、较高的沸水缩率(14%左右)。玻璃化转变温度较低导致了PTT纤维可常压染色，建议在100~110℃染色，上染率高于PET，利于工厂实现节能减排。熔融温度低要求在PTT织物的定型过程中，温度要低于PET织物，建议在160℃左右。沸水缩率差异表明了PTT纤维具有较大的解取向能力，利用这一点，将PTT和PET进行复合纺丝，可获得具有永久卷曲的弹性纤维。

　　力学性能

　　由于PTT独特的结构特征导致了其具有优于其他聚酯纤维的回弹性能、较低的拉伸模量、较高的断裂伸长。同样线密度条件下，PTT纤维的弹性回复率、杨氏模量和断裂伸长分别为22%、22.01cN/dtex、55%，而PET纤维分别为4%、81.56cN/dtex和27%左右。但是，PTT纤维的杨氏模量和羊毛纤维(20-30cN/dtex)相接近。

　　纤维的蠕变和应力松弛实验表明PTT较PET具有良好弹性，和锦纶(PA)相当。PTT的弹性和耐磨性优势，使其可取代高价位的PA66和PA6作为地毯和服用面料使用。