简单百科
聚酯纤维

聚酯纤维

聚酯[zhǐ]纤维（Polyester Fibre）是一种主链含有酯基的聚合物合成纤维，由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经熔融纺丝和后处理所制得。工业中通常指用聚对苯二甲酸乙二酯（PET）作为原料生产的纤维，按其原料的英文名缩写简称为聚酯纤维。聚酯纤维的中国商品名称是涤纶，俗称“的确良”，在合成纤维中发展最快，产量居于首位，聚酯纤维的发明可以追溯到20世纪30年代，最早由温菲尔德和迪克森成功地制造出有实用价值的聚酯纤维，如今是合成纤维中最主要的一种。聚酯纤维具有良好的弹性和回复性，面料挺括不起皱，经久耐穿，抗皱性和保型性好等优点，但其吸湿性低，不及天然纤维好，染色性不良，易起毛起球、易产生静电、含水率低、透气性差、易沾污等。聚酯纤维可以通过直接酯化聚酯法、酯交换聚酯法和环氧乙烷法等方法进行合成制造，应用于制作民用和工业织物，如衣着用织物、装饰用织物、工业用毛毯、轮胎帘子线、绳索、传送带和织造布原料等。

历史沿革

早在1894年，德国科学家沃尔兰德（Vorlander）首次用丁二酰氯[dīng èr xiān lǜ]和乙二醇制备了低相对分子质量的聚酯，1898年，德国化学家恩克思（Einkorn）和美国科学家华莱士·卡罗瑟斯（Carothers）分别合成了聚碳酸酯和脂肪族聚酯。然而，这些早期的聚酯材料作为纺织纤维的用途非常有限。

1928年，杜邦的卡罗瑟斯开始对脂肪族二元酸和乙二醇的缩聚进行研究，并最早使用聚酯制成纤维。1931年秋，卡罗瑟斯在美国化学会正式发表其研究成果，这项研究最早证实了聚酯可以制成纤维。1941年，英国卡利科印染工作者协会（Calico Printers Associ-ation，CPA）的温菲尔德（Whinfield）和迪克森（Dickson）进一步研究聚酯，制成聚对苯二甲酸乙二醇酯，成功地制造出有实用价值的聚酯纤维，在当时被命名为特丽纶（Terylene），1942年，CPA取得专利权。

1946年，美国杜邦购买了CPA的聚酯纤维专利，并开始工业化试验。1947年英国帝国化学工业（Imperial Chemical Industries，I.C.I）从CPA购得全球（除美国以外）专利权，1949年，I.C.I公司率先在英国实现工业化生产。1953年，杜邦公司建成世界上第一个聚酯纤维生产厂。

聚酯纤维在三大合成纤维中工业化最晚，但发展速度最快。1955年，英国I.C.I公司在威尔顿城（Wilton）建成年产5000吨的聚酯纤维生产厂，商品名仍为特丽纶。随后，德国的赫斯特集团（Hechst）公司、恩卡·格拉斯道夫（Enka Glanzstoff）公司、法国的隆波朗（Rhone-Poulenc）公司、意大利的蒙的迪松（Montedison）公司以及日本的东丽和帝人公司均引进了英国技术，于50年代后期投入生产，从此聚酯纤维在世界范围内迅速发展。

结构与性能

结构

聚酯纤维的结构为高度对称芳环的线型聚合物，易于取向和结晶，具有较高的强度和良好的成纤性及成膜性，结晶度为40%~60%，结晶速度慢，聚酯纤维聚集态结构的模型理论是折叠链-缨状原纤模型。聚酯纤维的主要品种是聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene terephthalate，PET）纤维，其分子结构式如图所示。

特点

聚酯纤维具有良好的弹性和回复性，面料挺括不起皱，经久耐穿，抗皱性和保型性好，居纺织纤维之首；强度高且耐磨，在合成纤维中仅次于锦纶，较其他纤维高，并在湿态下强度不变；耐热、热稳定性好，且耐冲击性好、耐腐、耐蛀；耐光性好，仅次纶，并且易洗易干，有良好的电艳缘性；物理机械性能优异，弹性模量高，易洗快干，可塑性大。但聚酯纤维吸湿性低，不及天然纤维好，染色性不良，易起毛起球、需用高温、高压染色，设备复杂，成本较高，易产生静电、易吸附尘杂，且不耐碱。

性能改良

目的

聚酯纤维存在染色性差、可使用染料的种类少、吸湿性低、易发生静电荷积聚和织物易起球等缺点，这是由于聚酯纤维大分子中的长链分子形成高度有序的排列，使聚酯纤维结晶度和取向度较高、极性较小且缺乏亲水性基团等。

聚酯纤维的性能改良方法大致可分为两类，一类是化学改性，包括共聚和表面处理等；一类是物理改性，包括共混纺丝、变更纤维加工条件、改变纤维形态以及混纤、交织等。

途径

化学改性

化学改性指在聚酯纤维的合成过程中添加第三组分，进行接枝或嵌段共聚制备共聚酯。通过引入其他基团，共聚酯大分子链的结晶性得到破坏，同时大分子链刚性降低，从而提高聚酯纤维的抗静电性、吸湿性、染色性等性能。其他一些方法也可应用于聚酯纤维的化学改性，例如使用含有亲水基团的单体或低聚物聚乙二醇，在共聚过程中提高纤维的吸湿性；使用具有抗静电性能的单体进行共聚，可以增强纤维的抗静电和抗沾污能力等。

物理变形

聚对苯二甲酸乙二醇酯与一种或多种聚合物进行共混，可以实现良好的物理改性效果。例如，PET/PBT和PET/PA共混可改变聚酯纤维的分子链组成和结构，从而改变其密度和非晶部分链段的流动性，提高染色的上染速度和上染率，相比化学改性，共混改性工艺更为简单。

物理变形可以获得各种异形纤维，如三角形、Y形、中空形、三叶形等等，还可以与其他高聚物进行复合纺丝，着色聚酯纤维、细旦聚酯纤维和高收缩聚酯纤维，从而提高仿生效果、克服难染性、开发新品种等，以改善聚酯纤维的性能。

主要应用

纺织业

聚酯纤维是一种重要的纺织原料，具有高强度、高模量和低吸水性等特点，聚酯短纤维可纯纺，也可与其他纤维混纺，包括天然纤维（如棉、麻、羊毛等）和其他化学短纤维。混纺织物在保留原有纤维特性的同时，还可提高强度、改善折缝耐久性等，而聚酯纤维原有的一些缺点，如纺织加工中存在的静电现象和染色困难与透气性差等缺点，可随亲水性纤维的混入在一定程度上得以减轻和改善。聚酯长丝可用于机织、针织等加工，应用于衣着面料、装饰织物和无纺布等领域，还可用于织造帷幕窗帘等，与其他纤维混纺可生产出各种棉质、毛质和中长纤维纺织品。

聚酯纤维加捻长丝适用于织造各种仿丝绸织物，与天然纤维或化学短纤维互相交织，还可与蚕丝或其他化学长丝混编，交织物具有许多聚酯纤维的优点。聚酯变形纱具有高蓬松、卷曲度大、柔软、弹性伸长率高等特点，其织成品在保暖性、遮覆性、悬垂性和光泽感方面表现出色，适用于织造仿毛呢、哔叽西装面料，以及外衣、外套和各种装饰织物。聚酯纤维空气变形丝和网状丝有良好的抱合性和平滑性，可直接用于喷水织机，适用于生产仿真丝绸、薄织物和中厚型织物。

工农业

聚酯纤维经过共聚、表面处理等化学改性及物理改性后，可用于工业、农业及高科技行业等。聚酯纤维强力丝由于其高强度和模量、优异的耐高温、耐疲劳和稳定性，在生产轮胎帘子线方面表现出色，可减少其平点现象。

聚酯纤维帘子线与橡胶的黏附性可以通过采用锦纶皮、涤纶心的复合纤维来提高。聚酯纤维在制造工业绳索、传送带、过滤织物、地毯、缝纫线等方面也得到应用，是良好的填充材料和隔热材料，其用途还有地毯、造纸用织物、缝纫线等，或制成具有特殊性能如拒水性、吸水性、导水性、抗静电、阻燃和有色纤维等不同形态和用途的产品。

常用分类

聚酯短纤维

聚酯长丝纤维

其他分类

聚酯纤维工业丝根据其性能可分为高强低伸型、高模低收缩型、高强低缩型、活性型。聚酯纤维根据其功能又可分为：常摘要图规涤纶（PET纤维）、有色涤纶（母粒着色）、高温高压型阳离子染料可染纤维（CDP 维）、常压沸染型阳离子染料可染纤维（ECDP 纤维）、分散染料可染纤维（EDDP 纤维）、抗起毛起球纤维、抗静电纤维、高吸水纤维、高收缩纤维、阻燃纤维、抗水解纤维、高强度纤维、细旦和超细旦纤维等。

合成制造

工艺条件

为了制造高质量的聚酯纤维，需要注意以下几点工艺条件：1）加入稳定剂防止热降解；2）使用催化剂加速缩聚反应；3）采用高真空除去乙二醇以促进反应向正方向转移；4）选择合适的缩聚温度和反应时间以使得聚酯纤维的特性黏度达到预期值。此外，搅拌速率也对聚酯纤维的分子量产生影响，速率越高，分子量越高。在需要特殊性能的情况下，可以添加不同的添加剂，例如扩链剂、消光剂和着色剂等。

合成路线

直接酯化聚酯法

对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线（直接酯化聚酯法）用高纯度对苯二甲酸（PTA）与乙二醇或1,4-1,4-丁二醇酯化生成对苯二甲酸双羟[qiǎng]乙酯或丁酯，然后进行缩聚反应制备聚酯，相较于酯交换聚酯法，这种方法省略了对苯二甲酸二甲酯制造、精制以及甲醇回收等步骤。其反应如下：

酯交换聚酯法

早期生产的单体对苯二甲酸纯度不高，又不易提纯，不能由直接酯化聚酯法制得质量合格的聚酯纤维。因而酯交换聚酯路线（酯交换聚酯法）将纯度不高的对苯二甲酸先与甲醇反应生成对苯二甲酸二甲酯（DMT），后者较易提纯，然后主要分为两步：第一步，在催化剂存在下，对苯二甲酸二甲酯和乙二醇（EG）或1,4-丁二醇发生酯交换反应生成对苯二甲酸双羟乙酯（BHET）或双羟丁酯，反应副产物为甲醇，常用的催化剂有锌、钴[gǔ]、锰的醋酸盐或它们与三氧化二锑[sān yǎng huà èr tī]的混合物，用量为对苯二甲酸二甲酯质量的0.01%~0.05%。第二步，将生成的对苯二甲酸双羟乙酯或双羟丁酯在前缩聚釜及后缩聚釜中进行缩聚反应，前缩聚釜中的反应温度为270℃，后缩聚釜中反应温度为270~280℃，需加入少量稳定剂提高熔体的热稳定性，并在高真空（余压不大于266Pa）及强烈搅拌下才能获得有机高分子化合物量的聚酯。

环氧乙烷法

1973年，环氧乙酯化聚酯路线（环氧乙烷法）开始被用于工业化生产，该方法通过在饱和低分子脂肪胺或第七代季铵盐的存在下，直接让环氧乙烷与对苯二甲酸进行加成反应生成对苯二甲酸双羟乙酯并进一步缩聚。相比于其它方法，该方法省略了合成乙二醇的生产工序，设备利用率高，辅助设备少且便于精制。此法的缺点是环氧乙烷与对苯二甲酸需在2~3MPa压力下进行，设备要求苛刻，因此限制了该方法的使用。

纺丝和后加工

纺丝

聚酯纤维是通过熔融纺丝法制造的。首先将聚酯树脂切片，经真空干燥除去吸附微量水分，并转变为结晶形态；接着，对其在惰性气体保护下进行加热，使其成熔体；再在一定压力下将熔融物通过喷丝孔定量压出并冷却形成纤维。这些纤维随后会被诸如拉伸、卷曲、以及切断等工序所加工处理，进而成为一定规格的可纺短纤维；或者经过拉伸加捻和定型等后期处理工序后成为符合各项指标的长纤维。

聚酯纺制短纤维的过程中，多个线条被结合在一起，并经过湿润和上油处理后落入盛丝桶。之后，这些线条会通过集束、拉伸、卷曲、热定型和切断等工艺流程来得到成品。在拉伸后经过一次180℃左右的紧张热定型，则可获得强度高达6cN/dtex以上、伸长率低于30%的高强度、低伸长率短纤维。根据长度的不同，聚酯短纤维分为棉型（38mm）和毛型（56mm）两种，分别用于与棉花或羊毛混纺。

聚酯纺制长纤维的过程中，凝固的丝条先要经过湿润和上油处理，然后以3500m/min左右的速度卷绕在简管上形成预取向丝。由于预取向丝不能直接用于织造，因此需要进行拉伸定型、加弹或捻扭等步骤以获得拉伸丝、DTY或加捻丝等，可供直接织造或通过变形加工成为变形丝。另外，丝条凝固后经过上油直接进行拉伸并以4500~5000m/min的速度卷绕即可制成全拉伸丝，这种材料可以用于制造布料。

后加工

聚酯纤维的后加工是指对纺丝成型的初生纤维（卷绕丝）进行加工，包括用拉伸、热定形、加捻、变形加工和成品包装等方式来提升其质量、改善其纤维结构。这种加工可以达到以下目的：补充拉伸纤维，使其中大分子有方向性，并更整齐地排列，以提高纤维强度并降低伸长率；热处理纤维，消除拉伸时产生的内应力，减少纤维的收缩率，提高结晶度；特殊加工纤维，如通过卷曲或变形、加捻等方式，以增强纤维的摩擦系数、弹性、柔软性和蓬松性。

参考资料

Polyester.chemblink.2023-05-06

【科普】涤纶.微信公众平台.2025-03-12