親水易染型聚酯纖維及其織物性能

廉志軍，潘菊芳，金 劍

(中國紡織科學研究院 國家合成纖維工程技術研究中心，北京 100025)

根據聚合改性方式和產品功能的不同，仿棉聚酯纖維分為親水細旦型、親水易染型、微孔型、載銀抗菌型等，本文將主要介紹親水易染型聚酯纖維及其織物的性能。

從分子結構來講，易染型聚酯纖維是一種在常規聚酯纖維分子鏈段中引入聚酰胺基團的嵌段共聚改性聚酯纖維，聚酰胺基團的引入極大地改變了聚酯纖維的性能，使纖維的玻璃化溫度、模量、強度等基本物理性能等都發生了根本性的變化，纖維的光澤更加柔和，手感更加柔軟，抗起球性等大幅提高。

1 易染型聚酯纖維及紗線性能

采用化纖產業技術創新戰略聯盟研究開發的系列新一代仿棉聚酯纖維，商品名稱為“逸綿”。其主要通過聚合改性克服常規聚酯纖維的缺點，賦予了聚酯纖維新的特性，使其服用舒適性大幅提高。

易染型聚酯纖維熔融溫度約為236℃，介于錦綸6和常規聚酯纖維之間，比常規聚酯纖維低20℃左右，其DSC測試結果如圖1所示［1］。

圖1 易染型聚酯纖維DSC測試結果Fig.1 Differential scanning calorimetry of easy-dyeable polyester fibers

易染型聚酯纖維的玻璃化溫度比常規聚酯纖維低10℃左右，聚酰胺基團的引入破壞了聚酯纖維大分子的規整性，使纖維的無定形區增加，染料分子更容易進入纖維內部，所以，易染型聚酯纖維可以實現分散染料無載體常壓沸染。

易染型聚酯纖維目前主推品種為棉型短纖，單絲線密度為 1.2～1.6 dtex，斷裂強度為 2.2～2.8 cN/dtex，初始模量≤50 cN/dtex，斷裂伸長率為20%～35%，回潮率為0.8%左右。與常規聚酯纖維相比，易染型聚酯纖維的斷裂強度和初始模量均大幅降低，只有常規聚酯纖維的50%左右，這個強度可以滿足服用要求，同時又使織物是有良好的抗起球性能。易染型聚酯纖維的初始模量低于長絨棉纖維，低的初始模量使織物觸感更加柔軟［2-3］，而且回潮率是常規聚酯纖維的2倍，有助于改善其親水性能和抗靜電性能。

易染型聚酯纖維適合制作各種純紡、混紡紗線，紡紗過程無特殊要求，可紡性良好，紗線性能指標優良，聚酯纖維純紡和混紡紗線產品測試指標如表1所示。

表1 易染型聚酯纖維紗線指標Tab.1 Quality indexes of easy-dyeable polyester yarns

從表1可以看出，純易染型聚酯纖維紗線強度略低于聚酯纖維/棉、聚酯纖維/粘膠混紡紗線，但相差不大，這也體現了易染型聚酯纖維的仿棉特性，紗線的強力CV、伸長率CV、條干CV、毛羽等指標均能很好滿足正常使用要求。

2 易染型聚酯織物的染整加工

2.1 易染型聚酯織物的前處理

易染型聚酯纖維由于經過了聚合改性，纖維的耐堿性與常規聚酯纖維有很大的區別，其在堿質量濃度10g/L，浴比1∶50，處理時間1 h的條件下，堿減量率和處理溫度的關系如圖2所示［1］。

圖2 處理溫度對減量率的影響Fig.2 Effect of temperature on weight loss percentage

從圖2可以看出，易染型聚酯纖維耐堿性比常規聚酯纖維差，在相同處理條件下更易水解，但在80℃以下，水解反應還是很弱的，所以，當需要對易染型聚酯纖維織物進行堿處理時，應盡可能選擇比較低的處理溫度，這樣可以減少對易染型聚酯纖維的損傷。

2.2 純易染型聚酯織物的染色

易染型聚酯織物可使用分散染料常壓沸染(無載體)，對染色設備的適應性非常寬泛，有較好的節能作用。

易染型聚酯纖維常壓沸染對分散染料無特殊要求，可參照常規聚酯纖維的染色處方，對E型、SE型分散染料，甚至S型分散染料都有較高的上染率，染中深色時上染率普遍能達90%以上。

染色升溫過程中，在60～70℃適度保溫5～15 min有助于勻染，升溫至80℃以上時應降低升溫速率至1.5℃/min以下，保溫時間可根據染色深度控制在30～90 min，染后最好降溫至65℃以下排液，染色后的還原清洗可參照常規聚酯纖維的還原清洗工藝。

常壓沸染工藝可滿足易染型聚酯纖維織物的絕大多數染色需求，染較深顏色時，提高染色溫度至115℃以上有助于提高上染率和色牢度。

2.3 易染型聚酯纖維/棉混紡織物的染色

易染型聚酯纖維的一個重要并廣泛的應用是和棉纖維進行混紡，開發混紡織物可以充分發揮2種纖維的優勢，使最終織物產品有獨特的仿棉風格、較好的舒適性和較高的性價比。

常規聚酯/棉混紡織物的染色一般采用二浴二步法，即高溫高壓染常規聚酯，60～80℃染棉，這樣可以保證較好的染色效果，但染色流程很長，能耗大，污染嚴重［4-5］。易染型聚酯纖維能夠常壓沸染的特性對其混紡織物產品的染色有很好的積極作用，不再受高溫高壓染色設備的限制。

通過選用合理的染化料的搭配，易染型聚酯纖維/棉混紡或交織織物可以實現一浴一步常壓沸染。具體工藝為：棉選用中性固色的活性染料，如CN 型、NF型、N 型活性染料［6-7］;聚酯纖維選用稍有耐堿性的分散染料;在室溫加完染料后以一定升溫曲線升溫至沸騰，保溫一定時間完成染色，然后皂洗、水洗。染色過程應該注意使用緩沖溶液保持染液中性pH值的穩定性［7-8］。

一浴一步常壓沸染存在的問題是，中性固色的活性染料價格較高，而且染深的顏色有一定難度，但其節能減排效果非常顯著，還可大大縮短染色時間，有很高的推廣使用價值。

3 易染型聚酯織物的性能指標

為了更準確、更直觀地評判易染型聚酯纖維的性能指標，制作了同紗支、同組織規格的對比織物進行性能測試，這些織物包括純棉織物(簡稱“棉”)、純易染型聚酯纖維織物(簡稱“易染聚酯100”)、純常規聚酯纖維織物(簡稱“常規聚酯100”)、易染型聚酯/棉 65/35混紡織物(簡稱“易染聚酯65”)、常規聚酯/棉 65/35混紡織物(簡稱“常規聚酯65”)、常規聚酯/棉 35/65混紡織物(簡稱“常規聚酯35”)等，對比測試樣都以最簡單的方式進行染整加工，不加任何功能整理助劑，具體測試結果如表2所示。

3.1 吸濕速干性能

表征織物吸濕速干性的指標包括吸水率、滴水擴散時間、芯吸高度、蒸發速率、透濕量、浸濕時間、吸水速率、最大浸濕半徑、液態水擴散速度、單向傳遞指數、液態水動態傳遞綜合指數等［9］，本文僅簡單介紹芯吸高度、擴散速率、蒸發量3個指標的測試結果，見表2和圖3。

表2 樣品芯吸高度和液態水擴散速率Tab.2 Wicking height and water spreading speed of samples

圖3 水分蒸發量和時間的關系Fig.3 Relationship of water evaporation and time

從表2樣品芯吸高度和液態水擴散速率指標可以看出，易染聚酯65織物和易染聚酯100織物的指標最好，比純棉織物高30%左右，而常規聚酯100織物的指標最差，這充分說明易染型聚酯纖維的親水性比常規聚酯纖維有了很大的提高。

從圖3蒸發量數據可以看出，易染聚酯100織物的速干性最好，其最初干燥速率接近純棉織物的2倍，這和其親水但不保水的性能相符，親水性保證了液態水能在織物表面快速擴散，而易染聚酯不會像棉纖維一樣吸水溶脹，水的擴散僅限于纖維表面，水分子很少和易染聚酯纖維產生牢固的氫鍵結合，這樣就保證了速干性。

純棉織物很高的回潮率和吸水率是其優點，同時也是其缺點，因為當吸水到一定程度后純棉織物的穿著舒適性會大幅下降，而且吸水后干得也慢［10］，所以純棉織物并不適合有較多液態汗的場合，如運動裝等［11］。而易染型聚酯纖維則兼具親水和速干的優點，在很大程度上彌補了純棉和常規聚酯纖維的不足。

3.2 其他性能

易染型聚酯纖維織物有很好的手感，其含量達65%和棉混紡時，其織物的手感和純棉織物非常接近，鑒于對織物手感的量化指標尚不成熟［12-13］，此處不列具體指標進行探討。

易染型聚酯纖維織物光澤柔和，基本沒有普通化纖的“極光”感，因此外觀仿棉效果良好。易染型聚酯纖維織物有非常好的抗起毛起球性能，測試了十多種易染型聚酯纖維純紡、混紡織物的抗起毛起球性能，抗起球等級均在4級(含)以上，其中包括用單紗織造的針織汗布，而采用此規格的常規聚酯纖維織物其抗起球性只能達到2級左右。

易染型聚酯纖維作為一種全新的聚酯纖維，有些性能尚有待于發掘，其吸濕速干性、抗起球性等比常規聚酯纖維有了很大提高，而且在親水的同時克服了棉纖維固有的缺點，綜合性能優異。

4 結論

易染型聚酯纖維是常規聚酯纖維的升級換代產品，其強度適中，手感柔軟，光澤柔和，抗起球性好，在強度、外觀、手感、親水性等多個方面都有優良的仿棉特性。

易染型聚酯纖維可常壓無載體染色，擺脫了常規聚酯纖維需要高溫高壓染色的限制，對染色設備的適應性更廣，其和棉混紡織物易于一浴一步染色，符合節能減排理念。

易染型聚酯纖維有良好的吸濕速干性能，其織物芯吸高度、液態水擴散速率、干燥速率等指標均優于純棉和常規聚酯纖維織物，適合于各種純紡或混紡產品，是開發各種休閑、運動面料的優良原料，應用前景非常廣闊。

致謝 易染型聚酯纖維的生產、紡紗、織造、染整及測試評價工作得到了化纖產業技術創新戰略聯盟成員單位的大力支持，在此表示衷心感謝!

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