国内外弹性纤维的现状与发展

日本帝人有限公司研制的聚醚酯 弹性纤维Rexe®已经实现商品化，该纤 维具有很高的弹性，断裂伸长率超过 600%，其湿热耐久性好，可以和聚酯 纤维混纺，并可在 120 ～ 130 ℃下染 色，使得涤纶应用于弹性织物中。同 时，Rexe®纤维又具有良好的抗氯性、 抗碱性，织成的面料能够承受碱减量 加工，增加了织物的悬重性，从而使纤 维有望在仿丝绸服装中广泛运用。 1.3 聚烯烃类弹性纤维
近几年，聚酯类弹性纤维发展很 快，它们的结构和PE T相似，但二元 醇的烷烃链较长。二元醇的碳链增长 后，聚酯分子链柔顺性增强，分子链 中硬链段和软链段的“区段”结构特 性也逐渐明显，因此聚合物或纤维的 弹性也就增强，但这类弹性纤维的弹 性比氨纶低，其主要品种有PBT纤维 和PTT纤维。虽然这两种纤维可以直 接进行织造，也能满足一般纺织品的 要求，但由于存在受热易变形、易燃 烧、机械强力较低、织物形态不稳定 等缺点，因此人们又将注意力转向了 双组分复合纤维的开发，并获得了一 定的进展。
表 2 聚醚酯弹性纤维的特性
性能 抗拉强度（cN/dtex） 断裂伸长（%） 伸长弹性率（%）（50% 伸长时） 密度（g/cm3） 熔点（℃） 耐光性 化学药品性 耐热温度（℃）
普通弹性
中强弹性
高强弹性
0.45 ～ 0.89
2.67 ～ 3.56
7.12 ～ 8.00
300 ～ 800
800 ～ 1 000
国内外弹性纤维的现状与发展
Status-quo and Development of Elastic Fiber at Home and Abroad
文 / 黄 庆 崔 宁 崔华帅 高绪珊
通常，弹性纤 维是 指具有高断 裂伸长、低模量和高回弹性的合成纤 维。一般来说，可从 3 个方面来衡量 纤维的弹性：一是较低的模量，即发 生形变所需的外力较小；二是较大的 伸长率；三是较高的弹性回复性能。
双 组 分 复合 卷曲纤 维 是 一种由 结构和性能不同的两种聚合体，按照 一定比例通过共轭纺丝形成双组分复 合丝制成的卷曲弹性纤维。其弹性不 是基于分子链中硬和软组分的运动， 而是纤维中两种组分的收缩或伸长 的差异，经热处理后，纤维在内应力 作用下形成螺旋或波浪状卷曲。这种 卷曲状的纤维具有不同程度的伸缩 性和弹性，其弹性随两种聚合物的化 学组成、分子结构、在纤维中的分布 状态，以及两种组分比例不同弹性不 同。
PTT/PET并列双组分纤维的性能 优异。有研究曾对氨纶、Dow XLATM 纤维和PTT/PET并列双组分纤维的性 能进行对比，发现PET/PTT双组分纤 维通过永久卷曲提供弹性，无需包覆 可直接使用，初始模量较低，手感柔 软滑爽，不易松弛，具有极好的耐化 学品特性，是弹性纤维中的新秀。表 3 为 3 种纤维的性能对比结果。
目前研究较为成熟的双组分复合 弹性纤维为PTT/PET并列复合纤维， 它是由P T T、PE T两种高聚物并列纺
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纺织导报 China Textile Leader · 2009 No.7
Fiber Technology｜纤维技术 应用技术
丝而成。PTT/PET复合纤维表现出高 度卷曲，从而带来了优良的延伸性和 弹性回复率。具有代表性的是英威达 公司生产的PTT/PET并列双组分纤维 T4 0 0 T M。目前，这 类 纤 维已 被 命名为 Elastomultiester，其定义是：由两种或 两种以上化学成分不同的直链大分子 构成的纤维（每种成分不超过 80%）， 酯 基 作为主要官 能 团 其含 量 超 过 85%，当进行适当处理后，将其拉伸至 原长的 1.5 倍后再松开，能迅速回到 其原长。
易染色、色谱较全
好
良好
很好
需包覆使用。包芯纱的伸 需包覆使用。包芯纱的伸
长率达 100% 以上，适合 长率达 100%，适合毛织物 可直接应用于织物，也可
2 弹性纤维技术的发展趋势 2.1 干法氨纶的技术发展
干法纺丝工艺流程复杂，装置设 备投资费用大，对环境也有一定的污 染，但工艺技术成熟、纺速高，制成的 纤维质量和性能优良，在氨纶生产技 术中占有主导地位，并将在相当长的 时间内仍是投资主流。
目前，我国主要的氨纶生产企业 都采用干法纺丝技术，大部分在建和 待 建 的 项目都计 划 采 用 干 法 纺丝 技 术。从全球的产能情况来看，采用干 法纺丝技术生产的氨纶占据主导地 位。氨纶干法纺丝技术以美国杜邦、 韩国晓星、日本东洋纺等为代表，不同 生产商的聚合方法、纤维生产技术和 加工过程具有独特的技术特征。
1 几种典型的新型弹性纤维
1.1 熔纺氨纶
作者简介：黄 庆，男，1962年生，研究 员，北京，100025。 作者单位：黄 庆、高绪珊，四川大学轻纺 学院；崔 宁、崔华帅，中国纺织科学研究 院。
氨纶是弹性纤维中最早开发且应 用最为广泛、生产技术最为成熟的品 种。目前，世界上大部分的氨纶生产采用 传统的溶剂纺丝工艺（如表 1 所示 ）。 在纺丝过程中，需要使用大量的溶剂 如D M F或D M Ac，这些溶 剂的使 用会 造成环境和人体健康方面的问题。因
INVISTA（英威达）
8.20
化学反应法
中国及全球其它地区
DuPont（杜邦）
6.67
干法（连续聚合）
美国、新加坡、中国、韩国等
环球氨纶
0.90
化学反应
－
Hyosung氨纶
3.90
干法（连续聚合）
中国大陆
Hyosung氨纶
6.50
干法（聚醚）
韩国
Hyosung
1.50
干法（连续聚合）
土耳其（2009年全部建成投产）
Dow XLATM纤维的平均结晶度 为 14%，断裂伸长率达 500%，可伸长 回复，并可承受 220 ℃高温，耐氯漂 和强酸强碱，具有很强的抗氙光和紫 外线降解性能。而普通聚烯烃纤维的 平均结晶度为 50%，断裂伸长率仅为 33 %，且不 可伸长回复。D o w X L ATM 纤 维 适合与其 他 各种 天 然 和 合成 纤 维共用，能改善基布织物的悬垂性和 手感。用Lastol纤维制成的弹力织物 能在不损失弹性、穿着舒适的条件下 具有可洗、可漂、可转筒缩绒、耐蒸汽 烫、可干洗等特征。
中国大陆
注：表 1 中数据来源于2009中国（张家港）氨纶及氨纶纱产业链技术与市场论坛。
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应用技术 纤维技术｜Fiber Technology
聚氨酯弹性体（TPU）经干燥、熔融、 计量、纺丝、卷绕、上油、平衡等工序 得到。所以合成纤维级聚氨酯切片是 实现熔纺氨纶的关键。目前，纤维级 聚氨酯切片的合成主要采用一步法工 艺生产，即将二异氰酸酯、聚醚（酯） 二醇、扩链剂、助剂等经过计量后直 接加入双螺杆反应器中聚合而成。最 初，熔纺氨纶产品在弹性回复率、耐 水解性、耐热性等方面还不如传统的 干纺氨纶，但随着纤维级聚氨酯切片 技术的日益成熟以及熔融纺丝技术的 完善，熔融纺丝氨纶产品已经可以和 干纺氨纶产品相媲美。 1.2 聚醚酯纤维
杜邦最早实现了氨纶干法纺丝的 工业化，采用连续聚合和高速纺丝，比 常规的间歇式聚合、中速纺丝具有更
表 3 3 种弹性纤维的性能对比
弹性及弹性回复率
松弛性能 热稳定性 耐化学品性能
其它 染色性能 尺寸稳定性能
使用特征及对象
氨纶
Dow XLATM
PTT/PET复合纤维
伸长率：400% ～ 800%；
伸长率500%时的回复率： 伸长率 500%，回复性能优 伸长率 200% ～ 300%，
此，寻找一种健康环保的纺丝工艺成 为行业的研究目标，熔纺氨纶应运而 生，它以设备投资少、投产周期短、生 产流程简单、产量高、成本低、尤其是 无污染的优势受到关注。
熔融纺丝氨纶产品是由纤维级聚 氨酯切片，即线性聚醚（酯）型热塑性
表 1 世界主要氨纶生产企业的产能情况
万t/a
公司名称
现有产能
工艺路线
工厂所在地
Hyosung
1.50
干法（连续聚合）
越南（2008下半年建成投产）
泰光产业
2.16
干法（间歇聚合）
韩国
东国
1.80
干法（间歇聚合）
韩国
Radici（兰蒂奇）
1.30
化学反应法
美国
拜耳朗盛
1.70
干法（连续聚合）
美国、德国
旭化成
1.95
干法
日本、中国大陆、中国台湾
Fillattice
0.65
干、湿法
应用技术 纤维技术｜Fiber Technology
本文简述了弹性纤维的发展过程，简要介绍了几种主要弹性纤维种类及其性能特点。同时以氨纶为例讨 论了我国弹性纤维的生产现状，并对我国氨纶市场的发展提出了建设性意见。 The development of elastic fiber around the world is discussed in this article, and some primary kinds of elastic fiber are also presented. Taking PU fiber as an example, status-quo of Chinese elastic fiber industry is discussed. Furthermore, the authors put forward some suggestions on the development of PU fiber industry at home.
现在市场上的弹性纤维种类很 多，总体可分为：氨纶弹性纤维、聚醚 酯类弹性纤维、聚烯烃类弹性纤维、 P T T 纤 维、双 组分复合 卷曲纤 维、硬 弹性纤维等。这些弹性纤维有诸多优 点，但同时也存在着不足，需要进一步 的改进。随着人们对舒适性要求的提 高，弹性纤维逐渐成为纤维领域的佼 佼者，应用领域也从传统的织袜、内 衣、运动服等拓展到休闲装、高弹力 时装、高档成衣等新兴领域，并继续 向汽车装饰领域、医用领域等拓展。
聚醚酯弹性纤维首先由帝人公司 在1990年通过TPEE熔融纺丝制得。与 聚氨酯相比，聚醚酯弹性纤维具有原 料便宜、工艺简便、加工成本低廉、使 用设备简单、熔融纺丝法即可制取等 特点，而且聚醚酯热稳定性、耐热性、 耐氯漂性优良。
聚醚酯弹性纤维的性能与其化 学组成密切相关，研究报道较多的是 以PE T为硬链段，以PE O为软段，记 为PE T/PEO；或以PBT为硬链段，以 P T M O 为软段 ，记 为P B T/ P T M O。聚 醚酯弹性纤维可以分为普强弹性、中 强弹性及高强弹性等类型，可根据产 品用途的不同来设计合成不同大分子 结构的纤维。各种聚醚酯弹性纤维的 性能如表 2 所示。
Lastol纤维商品名为Dow XLATM， 是一种独特的聚烯烃弹性纤维，由Dow （陶氏）化学公司于2002年推出。Dow XLATM纤维采用Dow的专利技术在低 结晶度时生产，先由聚合物熔融纺丝法 纺成单丝或多丝。为了使Dow XLATM 纤维在较高温度下具有尺寸稳定性， 又对纤维进行了共价交联反应。
7.0 ～ 10.0
80 ～ 90
95 ～ 97
—
1.0 ～ 1.3
1.0 ～ 1.3
1.0 ～ 1.3
200 ～ 220
200 ～ 220
230 以上
良
耐氯系漂白剂、耐酸碱及其它化学药品性良好
200
聚烯烃基共聚物的弹性来源于 大分子柔性链的网状结构，结晶区及 大分子共价健的粘连点。结晶区是热 转换区，在熔点下赋予纤维强力；非 晶体中的柔性链形成的交联网络，与 高分子的结晶并存起着物理连接的 作用。结晶度、柔性链长度和交联网 络的多少共同决定了聚烯烃纤维的弹 性。 1.4 双组分复合卷曲纤维
意大利
可乐丽
0.24
熔纺
日本
东洋纺
0.55
干法（间歇聚合）
日本
日清纺
0.22
熔纺
日本
富士纺
0.22
湿法（聚醚）
日本
钟纺氨纶
0.10
熔纺（聚醚）
日本
山东烟台氨纶
2.00
干法（间歇聚合）
中国大陆
杜钟氨纶
0.70
干法（间歇聚合）
中国大陆
浙江华峰氨纶
1.80
干法（间歇聚合）
中国大陆
英威达佛山氨纶
1.20
化学反应
95% ～ 99%
回复率较好
反复拉伸回复后存在松弛 反复拉伸后存在明显的松 松弛现象不明显
现象
弛现象
定形温度小于 180 ℃
能承受 220 ℃高温
可高温定形
பைடு நூலகம்
耐酸，但不耐碱和氯漂 耐氯漂和强酸碱
好
耐微生物和疲劳性能较差 抗氩光和紫外光降解
易洗、免烫、抗污、耐疲 劳性好
难染深色，易损伤弹性 良好的染色性能