聚酯[zhǐ]纖維（Polyester Fibre）是一種主鏈含有酯基的聚合物合成纖維，由大分子鏈中的各鏈節(jié)通過酯基連接而成，由有機(jī)二元酸和二元醇縮聚而成的聚酯經(jīng)熔融紡絲和后處理所制得。工業(yè)中通常指用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）作為原料生產(chǎn)的纖維，簡(jiǎn)稱PET纖維。聚酯纖維的中國商品名稱是滌綸，俗稱“的確良”，在合成纖維中發(fā)展最快，產(chǎn)量居于首位，聚酯纖維的發(fā)明可以追溯到20世紀(jì)30年代，1941年由溫菲爾德和迪克森成功地制造出有實(shí)用價(jià)值的聚酯纖維，如今是合成纖維中最主要的一種。聚酯纖維具有良好的彈性和回復(fù)性，面料挺括不起皺，經(jīng)久耐穿，抗皺性和保型性好等優(yōu)點(diǎn)，但其吸濕性低，不及天然纖維好，染色性不良，易起毛起球、易產(chǎn)生靜電、含水率低、透氣性差、易沾污等。聚酯纖維可以通過直接酯化聚酯法、酯交換聚酯法和環(huán)氧乙烷法等方法進(jìn)行合成制造，應(yīng)用于制作民用和工業(yè)織物，如衣著用織物、裝飾用織物、工業(yè)用毛毯、輪胎簾子線、繩索、傳送帶和織造布原料等。
歷史沿革
早在1894年，德國科學(xué)家沃爾蘭德（Vorlander）首次用丁二酰氯[dīng èr xiān lǜ]和乙二醇制備了低相對(duì)分子質(zhì)量的聚酯，1898年，德國化學(xué)家恩克思（Einkorn）和美國科學(xué)家華萊士·卡羅瑟斯（Carothers）分別合成了聚碳酸酯和脂肪族聚酯。然而，這些早期的聚酯材料由于熔點(diǎn)較低且易溶于水，作為紡織纖維的用途非常有限。
1928年，杜邦的卡羅瑟斯開始對(duì)脂肪族二元酸和乙二醇的縮聚進(jìn)行研究，并最早使用聚酯制成纖維。1931年秋，卡羅瑟斯在美國化學(xué)會(huì)正式發(fā)表其研究成果，這項(xiàng)研究最早證實(shí)了聚酯可以制成纖維。1941年，英國卡利科印染工作者協(xié)會(huì)（Calico Printers Associ-ation，CPA）的溫菲爾德（Whinfield）和迪克森（Dickson）合成了聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET），這種聚合物通過熔體紡絲制得的纖維性能優(yōu)良，成功地制造出有實(shí)用價(jià)值的聚酯纖維，在當(dāng)時(shí)被命名為特麗綸（Terylene）。1942年，CPA取得專利權(quán)。
1946年，美國杜邦購買了CPA的聚酯纖維專利，并開始工業(yè)化試驗(yàn)。1947年英國帝國化學(xué)工業(yè)（Imperial Chemical Industries，I.C.I）從CPA購得全球（除美國以外）專利權(quán)，1949年，I.C.I公司率先在英國實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。1953年，杜邦公司建成世界上第一個(gè)聚酯纖維生產(chǎn)廠。
聚酯纖維在三大合成纖維中工業(yè)化最晚，但發(fā)展速度最快。1955年，英國I.C.I公司在威爾頓城（Wilton）建成年產(chǎn)5000噸的聚酯纖維生產(chǎn)廠，商品名仍為特麗綸。隨后，德國的赫斯特集團(tuán)（Hechst）公司、恩卡·格拉斯道夫 （Enka Glanzstoff）公司、法國的隆波朗（Rhone-Poulenc）公司、意大利的蒙的迪松 （Montedison）公司以及日本的東麗和帝人公司均引進(jìn)了英國技術(shù)，于50年代后期投入生產(chǎn)，從此聚酯纖維在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展。截至2010年，全球聚酯纖維的產(chǎn)量達(dá)到3730萬噸，占世界合成纖維總量的74%。
結(jié)構(gòu)與性能
結(jié)構(gòu)
聚酯纖維的結(jié)構(gòu)為高度對(duì)稱芳環(huán)的線型聚合物，易于取向和結(jié)晶，具有較高的強(qiáng)度和良好的成纖性及成膜性，結(jié)晶度為40%~60%，結(jié)晶速度慢，聚酯纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的模型理論是折疊鏈-纓狀原纖模型。聚酯纖維的主要品種是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene terephthalate，PET）纖維，其分子結(jié)構(gòu)式如圖所示。
特點(diǎn)
聚酯纖維具有良好的彈性和回復(fù)性，面料挺括不起皺，經(jīng)久耐穿，抗皺性和保型性好，居紡織纖維之首；強(qiáng)度高且耐磨，在合成纖維中僅次于錦綸，較其他纖維高，并在濕態(tài)下強(qiáng)度不變；耐熱、熱穩(wěn)定性好，且耐沖擊性好、耐腐、耐蛀；耐光性好，僅次腈[jīng]綸，并且易洗易干，有良好的電艷緣性；具有良好的物理機(jī)械性能，彈性模量高，易洗快干，可塑性大，可通過熔紡、拉幅、熱定形等工藝加工為不同形狀、厚度的織物，從而豐富紡織產(chǎn)品的類型。但聚酯纖維吸濕性低，不及天然纖維好，染色性不良，易起毛起球、需用高溫、高壓染色，設(shè)備復(fù)雜，成本較高，易產(chǎn)生靜電、易吸附塵雜，且不耐堿。
相關(guān)性能
物理性質(zhì)
顏色：聚酯纖維一般呈乳白色并帶有絲光，為生產(chǎn)無光產(chǎn)品，需要在紡絲之前添加消光劑TiO2；為生產(chǎn)純白色產(chǎn)品則需添加增白劑；若要制造有色絲，則需在紡絲熔體中加入適量的顏料或染料。
表面及橫截面形狀：常規(guī)聚酯纖維表面光滑，橫截面近于圓形。通過采用幽靈螳螂噴絲板，可以制成形態(tài)各異的纖維，例如三角形、Y形、中空等。
密度：聚酯纖維在完全無定形時(shí)，密度為1.333g/cm3，完全結(jié)晶時(shí)為1.455g/cm3。一般聚酯纖維具有較高的結(jié)晶度，密度為1.38~1.40g/cm3，與羊毛（1.32g/cm3）相近。
回潮率：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下聚酯纖維回潮率為0.4%，較低于腈綸（1%~2%）和錦綸（4%）。
熱性能：聚酯纖維具有較高的軟化點(diǎn)（230-240℃）、熔點(diǎn)（255-265℃）和分解點(diǎn)（300℃），聚酯纖維在火中能燃燒，發(fā)生卷曲，并熔成珠，有黑煙及芳香味。玻璃化溫度約70℃，在廣泛的最終用途條件下形狀穩(wěn)定。
耐光性：聚酯纖維僅在315nm的光波區(qū)域內(nèi)有強(qiáng)烈的吸收帶，即使在日光照射600小時(shí)后，其強(qiáng)度損失也僅為60％左右，與棉相近。
電性能：聚酯纖維的吸濕性很低，導(dǎo)電性相對(duì)較差，在-100~+160℃范圍內(nèi)，介電常數(shù)為3.0~3.8，因此聚酯纖維是一種良好的絕緣材料。
力學(xué)性能
強(qiáng)度高：聚酯纖維織物在干態(tài)表現(xiàn)為4~7cN/dtex，濕態(tài)下略有下降，它的延伸度適中，大約在20%~50%之間。
高模量：在大品種的合成纖維中，聚酯纖維織物的初始模量可高達(dá)14~17GPa，因此其制成的織物尺寸穩(wěn)定，不易變形、走樣，褶裥[jiǎn]持久。
回彈性好：當(dāng)聚酯纖維織物伸長5%時(shí)，去除負(fù)荷后幾乎可以恢復(fù)至原來的狀態(tài)，類似于羊毛的彈性，因此相對(duì)于其他纖織物具有更好的抗皺性。
耐磨性好：次于錦綸，但超過其他合成纖維。
化學(xué)穩(wěn)定性
耐酸性：聚酯纖維在酸性（特別是有機(jī)酸）環(huán)境下展現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。在100℃下被浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸溶液中24小時(shí)，或是在40℃下被浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的硫酸溶液中72小時(shí)，聚酯纖維的強(qiáng)度也不會(huì)受到影響，但在室溫下不能長時(shí)間抵御硝酸或濃硫酸的作用。
耐堿性：聚酯纖維大分子上的酯基容易受堿作用發(fā)生水解，因此常溫下與濃堿、高溫下與稀堿作用都會(huì)導(dǎo)致聚酯纖維被破壞，只有低溫下在稀堿或弱堿環(huán)境才比較穩(wěn)定。
耐溶劑性：聚酯纖維在一般的非極性有機(jī)溶劑環(huán)境下有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，甚至在室溫下的極性有機(jī)溶劑環(huán)境也能夠穩(wěn)定。例如聚酯纖維在丙酮、三氯甲烷等溶劑中浸泡24h，其纖維強(qiáng)度并不會(huì)下降，但在加熱時(shí)，聚酯纖維則可能被苯酚、二甲酚等混合溶劑溶解。另外，聚酯纖維還具有優(yōu)秀的阻抗性（諸如，抗有機(jī)溶劑、肥皂、洗滌劑、漂白液、氧化劑）以及較好的耐腐蝕性，對(duì)弱酸、堿等穩(wěn)定。
耐微生物性
聚酯纖維耐微生物作用，不受蛀蟲、霉菌等作用，收藏聚酯纖維衣物無需防蟲蛀，織物保存較容易。
性能改良
目的
聚酯纖維存在染色性差、可使用染料的種類少、吸濕性低、易發(fā)生靜電荷積聚和織物易起球等缺點(diǎn)，這是由于聚酯纖維大分子中的長鏈分子形成高度有序的排列，使聚酯纖維結(jié)晶度和取向度較高、極性較小且缺乏親水性基團(tuán)等。
聚酯纖維的性能改良方法大致可分為兩類，一類是化學(xué)改性，包括共聚和表面處理等；一類是物理改性，包括共混紡絲、變更纖維加工條件、改變纖維形態(tài)以及混纖、交織等。
途徑
化學(xué)改性
化學(xué)改性指在聚酯纖維的合成過程中添加第三組分，進(jìn)行接枝或嵌段共聚制備共聚酯。通過引入其他基團(tuán)，共聚酯大分子鏈的結(jié)晶性得到破壞，同時(shí)大分子鏈剛性降低，從而提高聚酯纖維的抗靜電性、吸濕性、染色性等性能。其他一些方法也可應(yīng)用于聚酯纖維的化學(xué)改性，例如使用含有親水基團(tuán)的單體或低聚物聚乙二醇，在共聚過程中提高纖維的吸濕性；使用具有抗靜電性能的單體進(jìn)行共聚，可以增強(qiáng)纖維的抗靜電和抗沾污能力等。
物理變形
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯與一種或多種聚合物進(jìn)行共混，可以實(shí)現(xiàn)良好的物理改性效果。例如，PET/PBT和PET/PA共混可改變聚酯纖維的分子鏈組成和結(jié)構(gòu)，從而改變其密度和非晶部分鏈段的流動(dòng)性，提高染色的上染速度和上染率，相比化學(xué)改性，共混改性工藝更為簡(jiǎn)單。
物理變形可以獲得各種異形纖維，如三角形、Y形、中空形、三葉形等等，還可以與其他高聚物進(jìn)行復(fù)合紡絲，著色聚酯纖維、細(xì)旦聚酯纖維和高收縮聚酯纖維，從而提高仿生效果、克服難染性、開發(fā)新品種等，以改善聚酯纖維的性能。
主要應(yīng)用
紡織業(yè)
聚酯纖維是一種重要的紡織原料，具有高強(qiáng)度、高模量和低吸水性等特點(diǎn)，聚酯短纖維可純紡，也可與其他纖維混紡，包括天然纖維（如棉、麻、羊毛等）和其他化學(xué)短纖維（如粘纖、醋酯纖維、聚丙烯腈纖維等）。混紡織物在保留原有纖維特性的同時(shí)，還可提高強(qiáng)度、改善折縫耐久性等，而聚酯纖維原有的一些缺點(diǎn)，如紡織加工中存在的靜電現(xiàn)象、染色困難與透氣性差等缺點(diǎn)，可隨親水性纖維的混入在一定程度上得以減輕和改善，具體表現(xiàn)為減少靜電現(xiàn)象、提高染色性能、增強(qiáng)透氣性等。聚酯長絲可通過機(jī)織、針織等工藝加工，應(yīng)用于衣著面料、裝飾織物和非織造布等領(lǐng)域。其中，衣著面料具體包括日常保暖衣物（如搖粒絨、珊瑚絨、羊羔絨制品）、戶外裝備（如沖鋒衣、防曬衣、登山包、消防服）以及襯衫、運(yùn)動(dòng)服等紡織品。還可用于織造帷幕窗簾等，與其他纖維混紡可生產(chǎn)出各種棉質(zhì)、毛質(zhì)和中長纖維紡織品。
聚酯纖維加捻長絲（DTY）主要用于織造各種仿絲綢織物，與天然纖維或化學(xué)短纖維紗線交織，還可與蠶絲或其他化學(xué)纖維長絲交織，交織物具有許多聚酯纖維的優(yōu)點(diǎn)。聚酯變形紗具有高蓬松、卷曲度大、毛感強(qiáng)、柔軟、彈性伸長率高等特點(diǎn)，其織成品在保暖性、遮覆性、懸垂性和光澤感方面表現(xiàn)出色，適用于織造仿毛呢、嗶嘰西裝面料，以及外衣、外套和各種裝飾織物如窗簾、臺(tái)布、沙發(fā)面料等。聚酯纖維空氣變形絲和網(wǎng)絡(luò)絲有良好的抱合性和平滑性，可直接用于噴水織機(jī)，特別適用于織造仿真絲綢和薄型織物，也可用于織造中厚型織物。
工農(nóng)業(yè)
隨著石油工業(yè)的快速發(fā)展，聚酯纖維的生產(chǎn)原料變得更加豐富和廉價(jià)。聚酯纖維經(jīng)過共聚、表面處理等化學(xué)改性及物理改性后，可用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及高科技行業(yè)等。聚酯纖維強(qiáng)力絲由于其高強(qiáng)度和模量、優(yōu)異的耐高溫、耐疲勞和形態(tài)穩(wěn)定性，在生產(chǎn)輪胎簾子線方面表現(xiàn)出色，可減少其平點(diǎn)現(xiàn)象。
聚酯纖維簾子線與橡膠的黏附性可以通過采用錦綸皮、滌綸心的復(fù)合纖維來提高。聚酯纖維在制造工業(yè)繩索、傳送帶、過濾織物、地毯、縫紉線等方面也得到應(yīng)用，是良好的填充材料和隔熱材料，其用途還有地毯、造紙用織物、縫紉線等，或制成具有特殊性能如拒水性、吸水性、導(dǎo)水性、抗靜電、阻燃和有色纖維等不同形態(tài)和用途的產(chǎn)品。
醫(yī)療領(lǐng)域
某些合成纖維可作為外科手術(shù)縫合線和脈管代用品的原料。如聚酯纖維（格利蘇頓、以前稱拉農(nóng)）的抵抗能力最強(qiáng)，外科移植（用兔子）也表明，聚酯材料的強(qiáng)度損失最少，七個(gè)月后僅損失10%，而聚酰胺纖維經(jīng)3個(gè)月后，強(qiáng)度已損失75%。用聚酯纖維和聚酰胺纖維制的人造脈管進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果相似；在動(dòng)物身上試驗(yàn)移植的聚酰胺纖維制的人造脈管，由于酶的破壞，240天后其強(qiáng)度已完全損失，而聚酯材料制的血管代用品不受這種影響。因此只能用聚酯纖維來做。
航天領(lǐng)域
2019年7月23日，《科學(xué)美國人》網(wǎng)站稱，美國太空組織“行星學(xué)會(huì)”宣布，“光帆2號(hào)”已經(jīng)成功張開了太陽帆，成為“地球軌道上第一個(gè)完全由太陽風(fēng)驅(qū)動(dòng)的航天器”。據(jù)介紹，“光帆2號(hào)”只有面包大小，它于6月25日搭乘美國SpaceX公司的“獵鷹重型”運(yùn)載火箭升空，在經(jīng)過近一個(gè)月的調(diào)試后，終于邁出了關(guān)鍵一步。“行星學(xué)會(huì)”工作人員描述稱，“光帆2號(hào)”的4個(gè)鈷合金支架像卷尺一樣向外伸展，帶著4面三角形的太陽帆緩緩展開，整個(gè)過程花費(fèi)了約3分鐘，這些超薄的太陽帆由聚酯纖維制成，厚度比頭發(fā)直徑還小。
常用分類
聚酯短纖維
聚酯長絲纖維
其他分類
聚酯纖維工業(yè)絲根據(jù)其性能可分為高強(qiáng)低伸型、高模低收縮型、高強(qiáng)低縮型、活性型。聚酯纖維根據(jù)其功能又可分為：常摘要圖規(guī)滌綸（PET纖維）、有色滌綸（母粒著色）、高溫高壓型陽離子染料可染纖維（CDP 維）、常壓沸染型陽離子染料可染纖維（ECDP 纖維）、分散染料可染纖維（EDDP 纖維）、抗起毛起球纖維、抗靜電纖維、高吸水纖維、高收縮纖維、阻燃纖維、抗水解纖維、高強(qiáng)度纖維、細(xì)旦和超細(xì)旦纖維等。
合成制造
工藝條件
為了制造高質(zhì)量的聚酯纖維，需要注意以下幾點(diǎn)工藝條件：1）加入穩(wěn)定劑防止熱降解；2）使用催化劑加速縮聚反應(yīng)；3）采用高真空除去乙二醇以促進(jìn)反應(yīng)向正方向轉(zhuǎn)移；4）選擇合適的縮聚溫度和反應(yīng)時(shí)間以使得聚酯纖維的特性黏度達(dá)到預(yù)期值。此外，攪拌速率也對(duì)聚酯纖維的分子量產(chǎn)生影響，速率越高，分子量越高。在需要特殊性能的情況下，可以添加不同的添加劑，例如擴(kuò)鏈劑、消光劑和著色劑等。
合成路線
直接酯化聚酯法
對(duì)苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路線（直接酯化聚酯法）用高純度對(duì)苯二甲酸（PTA）與乙二醇或1,4-1,4-丁二醇酯化生成對(duì)苯二甲酸雙羥[qiǎng]乙酯或丁酯，然后進(jìn)行縮聚反應(yīng)制備聚酯，相較于酯交換聚酯法，這種方法省略了對(duì)苯二甲酸二甲酯制造、精制以及甲醇回收等步驟。其反應(yīng)如下：
酯交換聚酯法
早期生產(chǎn)的單體對(duì)苯二甲酸純度不高，又不易提純，不能由直接酯化聚酯法制得質(zhì)量合格的聚酯纖維。因而酯交換聚酯路線（酯交換聚酯法）將純度不高的對(duì)苯二甲酸先與甲醇反應(yīng)生成對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT），后者較易提純，然后主要分為兩步：第一步，在催化劑存在下，對(duì)苯二甲酸二甲酯和乙二醇（EG）或1,4-丁二醇發(fā)生酯交換反應(yīng)生成對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯（BHET）或雙羥丁酯，反應(yīng)副產(chǎn)物為甲醇，常用的催化劑有鋅、鈷[gǔ]、錳的醋酸鹽或它們與三氧化二銻[sān yǎng huà èr tī]的混合物，用量為對(duì)苯二甲酸二甲酯質(zhì)量的0.01%~0.05%。第二步，將生成的對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯或雙羥丁酯在前縮聚釜及后縮聚釜中進(jìn)行縮聚反應(yīng)，前縮聚釜中的反應(yīng)溫度為270℃，后縮聚釜中反應(yīng)溫度為270~280℃，需加入少量穩(wěn)定劑提高熔體的熱穩(wěn)定性，并在高真空（余壓不大于266Pa）及強(qiáng)烈攪拌下才能獲得有機(jī)高分子化合物量的聚酯。
環(huán)氧乙烷法
1973年，環(huán)氧乙酯化聚酯路線（環(huán)氧乙烷法）開始被用于工業(yè)化生產(chǎn)，該方法通過在飽和低分子脂肪胺或第七代季銨鹽的存在下，直接讓環(huán)氧乙烷與對(duì)苯二甲酸進(jìn)行加成反應(yīng)生成對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯并進(jìn)一步縮聚。相比于其它方法，該方法省略了合成乙二醇的生產(chǎn)工序，設(shè)備利用率高，輔助設(shè)備少且便于精制。此法的缺點(diǎn)是環(huán)氧乙烷與對(duì)苯二甲酸需在2~3MPa壓力下進(jìn)行，設(shè)備要求苛刻，因此限制了該方法的使用。
紡絲和后加工
紡絲
聚酯纖維是通過熔融紡絲法制造的。首先將聚酯樹脂切片，經(jīng)真空干燥除去吸附的微量水分，并使樹脂由無定形轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶形態(tài)；接著，對(duì)其在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行加熱，使其成熔體；再在一定壓力下將熔融物通過噴絲孔定量壓出并冷卻形成纖維。這些纖維隨后會(huì)被諸如拉伸、卷曲、以及切斷等工序所加工處理，進(jìn)而成為一定規(guī)格的可紡短纖維；或者經(jīng)過拉伸加捻和定型等后期處理工序后成為符合各項(xiàng)指標(biāo)的長纖維。
聚酯紡制短纖維的過程中，多個(gè)線條被結(jié)合在一起，并經(jīng)過濕潤和上油處理后落入盛絲桶。之后，這些線條會(huì)通過集束、拉伸、卷曲、熱定型和切斷等工藝流程來得到成品。在拉伸后經(jīng)過一次180℃左右的緊張熱定型，則可獲得強(qiáng)度高達(dá)6cN/dtex以上、伸長率低于30%的高強(qiáng)度、低伸長率短纖維。根據(jù)長度的不同，聚酯短纖維分為棉型（38mm）和毛型（56mm）兩種，分別用于與棉花或羊毛混紡。
聚酯紡制長纖維的過程中，凝固的絲條先要經(jīng)過濕潤和上油處理，然后以3500m/min左右的速度卷繞在簡(jiǎn)管上形成預(yù)取向絲。由于預(yù)取向絲不能直接用于織造，因此需要進(jìn)行拉伸定型、加彈或捻扭等步驟以獲得拉伸絲、DTY或加捻絲等，可供直接織造或通過變形加工成為變形絲。另外，絲條凝固后經(jīng)過上油直接進(jìn)行拉伸并以4500~5000m/min的速度卷繞即可制成全拉伸絲，這種材料可以用于制造布料。
后加工
聚酯纖維的后加工是指對(duì)紡絲成型的初生纖維（卷繞絲）進(jìn)行加工，包括用拉伸、熱定形、加捻、變形加工和成品包裝等方式來提升其質(zhì)量、改善其纖維結(jié)構(gòu)。這種加工可以達(dá)到以下目的：補(bǔ)充拉伸纖維，使其中大分子有方向性，并更整齊地排列，以提高纖維強(qiáng)度并降低伸長率；熱處理纖維，消除拉伸時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，減少纖維的收縮率，提高結(jié)晶度；特殊加工纖維，如通過卷曲或變形、加捻等方式，以增強(qiáng)纖維的摩擦系數(shù)、彈性、柔軟性和蓬松性。
參考資料 >
Polyester.chemblink.2023-05-06
【科普】滌綸.微信公眾平臺(tái).2025-03-12
太陽帆飛船在地球軌道上“揚(yáng)帆”.今日頭條.2025-08-18