Что такое волокна PET, PBT и PTT?
Синтетические волокна отличаются от натуральных тем, что обладают уникальными свойствами, основанными на их молекулярном составе, такими как высокая прочность, легкий вес, легкость стирки и быстрого высыхания, хорошая эластичность, устойчивость к плесени и вредителям. В настоящее время их применение в текстильной промышленности постепенно превосходит применение натуральных волокон.
Полиэфирные волокна, как основная категория синтетических волокон, получили широкое признание и быстро развивались с момента их успешного развития в 1941 году. В последние годы их доля на рынке постепенно превысила долю нейлоновых волокон, что сделало их самым крупным типом синтетических волокон. Хотя волокна PET, PBT и PTT относятся к семейству полиэфирных волокон, они имеют разные свойства, поэтому области их применения не совсем одинаковы.
I. PET Волокно
Волокно PET, также известное как полиэтилентерефталатное волокно, в Китае обычно называют полиэстером. В настоящее время волокно PET в основном производится методом прямой этерификации терефталевой кислоты (ПТА) и этиленгликоля (ЭГ) или методом переэтерификации диметилтерефталата (ДМТ) и этиленгликоля (ЭГ).
Поперечное сечение волокон PET аналогично волокнам PTT. Под микроскопом поперечное сечение кажется круглым, с относительно одинаковой толщиной по длине, минимальным ворсом и гладкой поверхностью. Молекулярная формула волокон PET: [-OC-Ph-COOCH2CH2O-]n, где каждое звено состоит из одного бензольного кольца, двух сложноэфирных групп и двух метиленовых групп. Из-за наличия бензольного кольца в молекуле PET после традиционного формования из расплава требуется ее растяжение для облегчения быстрой кристаллизации. В результате этого процесса получаются волокна с высокой ориентацией и кристалличностью. Полученные волокна PET обладают высокой прочностью, хорошей эластичностью, отличными термостабильными свойствами, хорошей термостойкостью и устойчивостью к кислотам и щелочам.
Полиэстер широко используется в швейной, декоративной и промышленной отраслях благодаря простоте обработки и низкой стоимости. В швейной промышленности ткани, изготовленные из PET, легко стирать и быстро сохнуть, за что их прозвали «стирать и носить». Кроме того, эфирные связи в их молекулах обладают сильными антиоксидантными свойствами, что делает их устойчивыми к повреждениям от моющих средств и мыла. Кроме того, волокна PET трудно разрушаются микроорганизмами, что придает тканям хорошую долговечность. После термического отверждения полиэфирные ткани имеют стабильные размеры, хорошую жесткость и минимальную усадку, что делает их пригодными для пошива рубашек, мужских брюк, верхней одежды и курток. Основными недостатками полиэстера являются его плохая окрашиваемость, влагопоглощение и антистатические свойства, а также склонность к легкому горению из-за плотно упакованной молекулярной структуры и отсутствия гидрофильных групп.
С развитием науки и техники, а также стремлением людей создавать высококачественную одежду, многофункциональное применение волокон PET становится актуальным направлением исследований. Ли Фанг улучшил проблемы плохого поглощения влаги и статического электричества полиэфирных волокон, модифицировав их поверхность нано-TiO₂. Это не только устранило присущие полиэстеру дефекты, но также придало ему антибактериальные, устойчивые к ультрафиолетовому излучению и фотокаталитические свойства самоочищения благодаря добавлению TiO₂. Ши Чжэн разработал антибактериальные волокна PET, используя методы химической модификации с использованием ионов металлов и органических кислот. Сунь Пэнсяо изучал модификацию поверхности и методы плетения волокон PET, применяемых в материалах медицинских искусственных связок.
II. ПБТ-волокна
Полибутилентерефталат (ПБТ) сокращенно ПБТ и синтезируется путем этерификации и поликонденсации диметилтерефталата (ДМТ) или терефталевой кислоты (TPA) с бутандиолом. Из-за обилия сырья для ПБТ-волокон и производственного процесса, аналогичного процессу производства полиэстера, в последние годы производство ПБТ-волокон стало широкомасштабным. Молекулярная формула ПБТ: [(CH₂)₄OOC₆H₄COO]_n, который имеет две дополнительные метиленовые цепи по сравнению с PET. Структура основной цепи более крупных молекул метилена ПБТ образует спиральную форму, аналогичную молекулярной структуре нейлона, а сегменты метиленовой цепи длиннее, чем у PET. Таким образом, волокна ПБТ обладают гибкостью, стойкостью к истиранию и эластичностью, сравнимыми с нейлоном, а их химические свойства аналогичны свойствам волокон PET. Поскольку молекулы волокон ПБТ могут свободно перемещаться, волокна ПБТ обладают превосходной эластичностью при растяжении и сжатии и устойчивостью к образованию морщин. По сравнению с плохой окрашиваемостью PET, ПБТ имеет температуру стеклования всего 22°C, что позволяет окрашивать его дисперсными красителями при атмосферном давлении без носителя. Однако из-за наличия кристаллических деформаций типа А и В ПБТ проявляет плохую стабильность размеров при высоких температурах.
Благодаря своей превосходной устойчивости, устойчивости к плесени и моли, хорошей эластичности при обжатии, антистатическим свойствам и способности окрашиваться, волокно ПБТ широко используется в эластичной одежде, такой как купальные костюмы, спортивная одежда, лыжная одежда, комбинезоны и танцевальные трико. Спандекс относительно дорог и имеет плохую светостойкость, склонен к пожелтению, тогда как волокна ПБТ по эластичности уступают только спандексу и превосходят нейлон. В некоторых тканях волокна ПБТ могут полностью заменить спандекс, например, в эластичных джинсовых брюках, где спандекс обычно используется в качестве эластичной пряжи. Однако спандекс имеет низкую прочность на разрыв и склонен к разрыву после длительного износа и трения. Замена спандекса волокнами ПБТ в качестве эластичной пряжи может эффективно решить эту проблему. Волокна ПБТ, напоминающие по ощущениям шерсть, можно смешивать с хлопковыми, льняными и другими волокнами в шерстяной текстильной промышленности для изготовления осенней и зимней одежды, а также они идеально подходят для имитации пуха и наполнителей.
Помимо использования в качестве отдельного текстильного материала, модифицированные волокна ПБТ в последние годы стали объектом значительных исследований и разработок. Например, композитные волокна ПБТ/PET не только обладают хорошей прядимостью, но также позволяют производить ткани с мягкостью на ощупь, высокой пышностью и легкостью окрашивания. Их можно использовать как имитацию шерстяных волокон или вместо спандекса. В настоящее время эластичность волокон блок-сополимера ПБТ может достигать 80% от спандекса, а по остальным свойствам превосходит спандекс. Кроме того, это волокно по внешнему виду напоминает шелк, и его можно смешивать с шелком для создания тканей особого стиля.
III. PTT-волокно
Волокно ПТТ (полипропилентерефталат) — новый тип полиэфирного волокна, разработанный компанией Shell в середине 1990-х годов. ПТТ можно получить путем переэтерификации с последующей поликонденсацией в расплаве с использованием 1,3-пропандиола (ПДО) и диметилтерефталата (ДМТ) или путем поликонденсации в расплаве с использованием ПДО и терефталевой кислоты (ПТА). Волокна ПТТ имеют гладкую и блестящую поверхность и представляют собой полукристаллический термопластичный полиэфир. В отличие от волокон PBT и PET, волокна PTT имеют в своей химической структуре конформацию транс-цис-цис-транс с наименьшей энергией, что приводит к отчетливой Z-образной конформации. Кроме того, в то время как PET и PBT имеют две метиленовые единицы в своих молекулярных цепях, PTT имеет три метиленовых единицы, что приводит к «эффекту странного углерода» между молекулярными цепями. Эта молекулярная структура придает волокнам PTT способность деформироваться, подобную винтовым пружинам, с превосходной эластичностью по сравнению с PET и PBT. Поли(триметилентерефталат) (ПТТ) — новый тип синтетического волокна, обладающий превосходной стабильностью размеров, стойкостью к образованию пятен, устойчивостью к образованию складок, стойкостью к истиранию и способностью окрашиваться в сочетании с высокой эластичностью, обеспечиваемой уникальной структурой молекулярной цепи, и его называют «новым полиэфирным волокном 21 века».
Волокна PTT, как новый материал, сочетают в себе преимущества волокон PET и PBT, преодолевая при этом некоторые их недостатки.
В настоящее время в большинстве купальников, представленных на рынке, используется нейлоновая ткань, но низкая светостойкость и устойчивость нейлона к хлору ограничивают его применение в купальных костюмах. При сравнении эластичности нейлона и PET ткань PTT демонстрирует превосходную эластичность по сравнению с PET и нейлоном, отвечая требованиям к эластичности купальников, адаптируемости по размеру и комфорту давления. Кроме того, способность ткани PTT окрашиваться, стойкость цвета, устойчивость к хлору и защита от ультрафиолета делают волокно PTT идеальным материалом для купальных костюмов. Ткани из смеси PTT и шерсти не только решают проблемы с поставками шерсти, но также обеспечивают приятное ощущение на ощупь, отличную драпировку и сочетают в себе свойства нейлона и спандекса. Учитывая легкость формования и восстановления складок тканей PTT, применение волокон PTT в тканях с памятью формы также развивается. Нетканые материалы из волокон PTT можно использовать для изготовления основы ковров, искусственной кожи, защитных материалов и в медицинских целях. Кроме того, благодаря своей мягкости и превосходной драпируемости, они обладают значительным потенциалом в производстве женских гигиенических прокладок и одноразовых подгузников.
IV. Краткое содержание
Волокна ПБТ, PET и ПТТ имеют многообещающие перспективы в текстильной промышленности. По мере развития технологий и роста требований к комфорту и функциональности одежды, разработка новых многофункциональных и композитных волокон станет ключевым направлением будущих усилий. Например, волокна PET широко используются в различных областях благодаря своим отличным характеристикам. Компания Guangzhou Yinsu разработала антипирены, такие как PET-55D и PET-70B , которые можно использовать для волочения нити PET. Эти антипирены обеспечивают необходимую огнестойкость волокон PET без ущерба для других их свойств. Что касается синтетических волокон, то эффективные, низкоуглеродные и экологически чистые производственные процессы имеют решающее значение для улучшения процессов, в то время как переработка и повторное использование тканей также имеют потенциальную рыночную ценность.
