纤维基础知识：改性涤纶

一、涤纶的染色改性

涤纶纤维是疏水性的合成纤维，缺乏能与直接染料、酸性染料、碱性染料等结合的官能团。 虽然具有能与分散染料形成氢键的酯基，但是涤纶分子链结构紧密，染料分子不易进入纤维内部，致使染色困难，色泽单调，直接影响到涤纶面料花色品种的开发。由于涤纶的结晶度高，纤维中只存在较小的空隙，当温度较低时，分子热运动改变其位置的幅度较小，在潮湿条件下，涤纶纤维又不会象棉纤维那样能通过剧烈溶胀而使空隙增大，染料分子难以渗透到纤维内部。涤纶染色时通常只能用分散染料进行染色，并且必须在高温高压下或借助载体进行染色。为了提高涤纶的染色性能，从分子结构上考虑，提高分子链的疏松程度，将有助于染料分子的进入。

改善染色性能主要采用的方法有：(1)与分子体积庞大的化台物共聚；(2)与具有可塑化效应的化合物混合纺丝；(3)导入具有醚键那样的和分散性染料亲和性好的基团。采用共聚方法改性制得的涤纶树脂熔点低，结晶度低，纤维的热性能和机械性能受到一定程度的损害。

阳离子染料可染改性方法是将涤纶染色改性剂，如简苯二甲酸二甲脂-5-磺酸钠(俗称三单体，英文缩写SIPM)与涤纶共聚，共聚后的涤纶分子链中引入了磺酸基团，可用阳离子染料染色，所染织物色彩鲜艳，染料吸尽率高，大幅度减少了印染废水的排放，共聚聚酯切片又能增加抗静电、抗起毛球及吸湿性能，是近年来改善涤纶染色性能的主要方法之一。日本尤尼吉卡公司用4份含磺酸基团的间苯二甲酸盐单元的阳离子可染聚酯与1份乙二醇／聚乙二醇／磺酸基间苯二甲酸钠／对苯二甲酸的嵌段共聚物共混纺丝，可制成具有高染色深度的超细纤维；在纺丝前或纺丝过程中，加人阳离子活性剂和少量变性剂与BAET共聚。使其成为无规线型聚合体后，其可纺性变好。这种改性涤纶不但可用阳离子染料染色，且还兼有抗起球性并提高了缩皱回复性。

另外在阳离子可染纤维推出的同时．一种以1，4丁二醇代替乙二醇作为第二单体的改性涤纶(PBT)也加入了差别化涤纶的行列。以丁二醇代替乙二醇不仅使分子链的柔性大大增加，而且纤维的染色性能也大为改善，达到常压沸染。但由于1，4丁二醇的原料价格远高于乙二醇，而使PBT纤维在价格上缺乏竞争优势。因此目前主要是在常规PET中把l，4丁二醇作为第三单体加入，这样不仅使纤维的价格有所下降，而且其染色性能得到改善，热稳定性要大大优于阳离子可染纤维。

二、涤纶的抗起球改性

涤纶织物容易起球的原因与纤维性状有密切关系，主要是纤维间抱合力小、纤维的强度高、伸长能力大，特别是耐弯曲疲劳、耐扭转疲劳与耐磨性好，故纤维容易滑出织物表面，一旦在表面形成小球后，又不容易脱落。在实际穿用和洗涤过程中。纤维不断经受摩擦，使织物表面的纤维露出于织物。在织物表面呈现出许多令人讨厌的毛茸，即为“起毛”，若这些毛茸在穿用中不能及时脱落，就互相纠缠在一起，被揉成许多球形小粒，通常称为起球。

影响织物起毛、起球的因素主要有：

(1)组成织物的纤维；

(2)纺织工艺参数；

(3)染整加工；

(4)服用条件。

已经采用的抗起球措施有：

(1)降低聚酯的分子量，使纤维的耐摩擦牢度、抗弯曲疲劳性与强度下降，使纤维在织物表面形成的小球较易脱落；

(2)改变纤维断面形状。异形截面纤维，如“T”形或“Y”形，在弯曲时易折断，纤维缠结成簇较圆形纤维困难；

(3)降低纤维的伸长率、增加短纤维长度、短纤纱的捻度，或用后整理加工等方法来获得抗起球效果，如将PET纤维浸入180～240℃的碱金属甲醇溶液中进行处理；

(4)利用混纺的方法提高抗起球性，如将l：1的棉和PET混纺制得抗起球纤维。

三、抗静电、防污和吸湿性改性涤纶

涤纶的另一严重缺点是吸水性差，容易被油类所圬染，在低湿度的场合下易带静电荷。抗静电纤维的制造方法有：

(1)用耐久性抗静电剂涂于织物上；

(2)将耐热性抗静电剂分散在聚酯熔体中，纺丝织成织物；

(3)将聚酯分子链进行共聚改性，将共聚物熔融纺丝，改善聚酯纤维的抗静电性能。通常所采用的可反应和可溶性的抗静电添加剂有甘醇醚类和二羧酸酰胺类和西佛碱类化舍物。

改善高聚物纤维的抗静电性能和吸湿性能，通常通过共聚等方法在聚合物中引入亲水基团，提高其吸湿性能，降低比电阻。例如在PET的生产过程中，加入适量聚乙醇(PEG)，经过共同缩聚而制得PET—PEG嵌段共聚物，以此作为改性剂加入到PET中混合纺丝，用以改进涤纶产品的抗静电性和吸湿性。

四、阻燃改性涤纶

涤纶的阻燃改性有共混改性和共聚改性两种方法。共混改性是在聚酯切片合成过程中添加共混阻燃剂制备阻燃切片或在纺丝时添加阻燃剂与聚酯熔体共混成阻燃纤维；共聚改性是在合成聚酯过程中加入共聚型阻燃剂作单体通过共聚方法制备阻燃聚酯。

按生产工艺过程对阻燃方法进行分类，可归纳为以下5种：    

(1)在酯交换或缩聚阶段加入反应型阻燃剂进行共缩聚；

(2)在熔融纺丝前向熔体中加入添加型阻燃剂；

(3)普通聚酯与含有阻燃成分的聚酯进行复合纺丝；

(4)在聚酯纤维或织物上与反应型阻燃剂进行接枝共聚；

(5)对聚酯纤维织物进行阻燃后处理。

可用于聚酯纤维的添加型阻燃剂比较多，添加阻燃剂也是聚酯纤维最初的阻燃改性方法。阻燃剂主要有卤素阻燃剂和磷系阻燃剂。在卤素阻燃剂中又以溴类阻燃剂的阻燃效果为最好，且可与通过锑类化合物(如三氧化二锑)与其形成协效作用来提高其阻燃效果。在磷系阻燃剂中各种有机磷酸酯、无机磷酸酯以及氧化磷等阻燃剂都可以用于聚酯纤维阻燃改性。其中芳香族磷酸酯热分解稳定性好，加入到聚酯熔体中对聚酯的热降解影响较小，从而不会影响纺丝工艺和纤维的性能。