功能性纤维

功能性涤纶短纤的技术发展趋势

当今涤纶短纤制造技术的发展有三大趋势：(1)大容量、超大规模的直接纺丝（单线产

能达6万t／a）；(2)高科技、多品种、高灵活性和高附加值的柔性生产技术；(3)以聚合物化

学和物理改性为代表，以异形截面、添加剂技术为主的高附加值、功能性纤维制造技术。

涤纶短纤制造技术发展的主要目标包括：(1)降低装备投入和生产成本；(2)提高产品质

量、赋予新型功能；(3)扩大单位生产量，连续化、柔性化生产，以适应市场的变化；(4)拓

展应用领域，特别是产业用和装饰领域以及军工等；(5)重视产品的综合环保意识和资源的

优化意识；(6)多功能化，赋予纤维以抗紫外、远红外保暖、远红外理疗、抗菌、驱虫、仿

毛、高吸水长效芳香、导电、抗静电、阻燃等功能，改善染色等性能，提升产品的附加值，

取得良好的经济效益和社会效益。

功能性涤纶短纤产品的开发重点为：(1)复合纺丝技术；(2)熔体改性技术；(3)超短和三

维成型技术；(4)在线添加功能助剂改性技术；(5)回收改性技术；等等。

1复合纺丝技术

新型聚酯PBT、PTT、CoPET、改性聚酯（染色改性、抗静电、吸水等）短纤已逐渐投

入生产与应用。

纺丝装备和控制技术在国内迅速发展。在消化国外技术后涤纶复合短纤工程技术有突破

性进步，为降低生产成本和投资成本提供了条件，大容量纺丝技术、直接纺丝技术、紧凑型

纺丝技术（纺丝-后处理一步法）在短纤复合生产中得到运用。用于非织造布、新合纤纺织

品的热粘合纤维、超细复合纤维等新型复合聚酯短纤的应用领域愈发广泛。

2熔体改性技术

20世纪90年代以前，短纤熔体改性的主要目标是不断满足纺织面料织物对纤维性能的

新要求，如阳离子染料可染、抗起毛起球纤维等。进入21世纪，开发重点是“纳米”和“高性

能”纤维改性。

随着产业用以及非织造布用市场的发展，当前的熔体改性技术以满足大型化连续聚合纺

丝生产为目标，同时可满足柔性化生产各种功能化短纤产品，如阻燃聚酯、可水解聚酯（用

于复合海岛短纤）、低熔点聚酯（用于皮芯复合短纤）以及高收缩聚酯等。

3超短和三维成型技术

根据品种和应用领域的不同，一套具有经济规模并能满足市场对不同产品需求的生产

线，必须掌握如下关键技术：稳态纺丝成形技术、拉伸定形技术、外观一致性和内在质量的

工艺控制技术、超短纤切断技术、在其他介质中的分散性技术、纤维表面处理技术以及特殊

要求的纤维添加剂使用技术等。

另外，产业用“三维卷曲”短纤生产技术也是重点，如日本尤尼吉可纤维公司开发的C81

阳离子可染共聚酯潜在卷曲性短纤。

4在线添加功能助剂改性技术

通过添加功能助剂可以赋予聚酯短纤相应的功能。德国原吉玛公司、瑞士原

Inventa-Fisher等公司开发的在线添加功能助剂的改性技术为功能性聚酯短纤的低成本、高

效率生产提供了有效的技术支持。其技术特点包括：无机添加剂的分散性技术和在线混合技

术。

5回收改性技术

以德国Gneuss（格诺斯）公司的连续过滤技术为基础，实现了聚酯回收-过滤-增黏-纺

丝的连续化。该公司全自动、工艺恒定的过滤系统RSFgenius具有优良的功能，应用广泛，

在生产加工中会产生相当可观的成本节省。该系列过滤系统可以帮助聚合物生产商在合成纤

维市场巨大的价格压力下，对生产加工进行优化。这些优点在短纤的加工中得到了非常好的

实现，因为它可大量使用回收料，即使回收料所占比例非常大，产品质量也不会下降。该过

滤系统的投资回报期通常为6～l2个月。

回收改性技术在非织造布用短纤领域的应用前景广阔，特别是通过添加“远红外”功能助

剂、抗紫外线添加剂、抗菌及有色等无机或有机添加剂，大大提高了纤维的功能性和附加值。

6产业用涤纶短纤的产品开发

6.1非织造布用基础材料

根据织造工艺的具体要求，涤纶短纤在摩擦性、卷曲性、亲水性和抗污性等性能上有不

同要求。

涤纶超细短纤是制造人造革基布的主要材料之一，主要以“海岛”和“橘瓣”分裂型为主，

一般适用于针刺和水刺加工。共聚酯短纤和高收缩涤纶短纤将有更好的发展。

6.2非织造布用热熔融短纤

低熔点皮芯复合纤维是指两种熔点不同的聚合物以皮芯结构分布于同一根纤维之中制

成的纤维，主要用作热粘合纤维，是目前复合纤维商业化应用较为成功的品种之一。

非织造布纤网的加工方法有梳理法、气流法、湿法等，无论哪种工艺都容易均匀地混合

两种以上的短纤。在加工作为主体的高熔点短纤非织造布纤网时，如果混合热熔融短纤，省

去赋予树脂的工序，就避免了树脂液飞散和溶剂挥发等问题，且只通过树脂法也使用的高温

干燥机，就能制造出规定数量的粘合剂均匀粘合的非织造布。

6.3填充材料

从20世纪80年代后期，我国引进日本聚酯中空短纤生产技术以来，我国的聚酯中空短

纤得到快速发展。目前，产品品种丰富，具有多中空、多色调以及功能性（如远红外、抗菌、

芳香、拒虫、驱蚊等）等特点。

直接纺丝和复合纺丝工艺满足了不同风格品种的要求，产品的应用领域包括枕芯、床垫、

被套、床罩、睡袋、滑雪衫、溜冰服、沙发座靠垫和软玩具等絮片和填充物。

填充用涤纶短纤的开发为聚酯回用材料找到了广阔的市场。

6.4过滤材料

用作过滤材料的聚酯短纤一般选用圆形截面的超短纤维，这是由于该类纤维的表面十分

光滑，制成的滤纸透气度高、气阻低，有利于气体和液体等介质的通过并减少压力损失，且

耐油、有较强的韧度和强度，可耐一定的温度。目前，这种纤维主要用于化学与食品工业用

过滤材料、汽车工业用与汽车滤清器配套的过滤材质等。

6.5道路用超短纤维

20世纪80年代，欧美等国家和地区开始试验将合成纤维用作道路、机场跑道等载荷路

面建设的增强纤维，其中以北欧开发的腈纶超短纤、美国开发的聚酯和聚烯烃超短纤为代表。

90年代末，上海石化成功开发了用于国内沥青混凝土道路建设的聚酯短纤。聚酯短纤对沥

青路面起到了加筋和桥接作用，提高了路面的柔韧性、高温抗车辙能力、低温抗裂能力以及

抗疲劳性能和防水陛能。目前，聚酯短纤改性沥青混凝土正逐步应用于沥青公路路面、桥面

铺装、机场跑道和停机坪的加强以及旧沥青和旧水泥路面的薄层沥青混凝土罩面等中。聚酯

短纤在沥青中的比例约为2000～4000t/km。

6.6功能性纤维

6,6.1阻燃聚酯短纤

按生产工艺过程对阻燃方法进行分类，该类纤维可归纳为以下5种：

(1)在酯交换或缩聚阶段加入反应型阻燃剂进行共缩聚；

(2)在熔融纺丝前向熔体中加入添加型阻燃剂；

(3)普通聚酯与含有阻燃成分的聚酯进行复合纺丝；

(4)在聚酯纤维或织物上与反应型阻燃剂进行接枝共聚；

(5)对聚酯纤维织物进行阻燃后处理。

涤纶的阻燃改性（不考虑织物的阻燃后整理）有共混改性和共聚改性两种：

共混改性：在聚酯切片制造过程中添加共混阻燃剂制造阻燃切片或在纺丝时添加阻燃剂

与聚酯熔体共混制成共混阻燃纤维；

共聚改性：在聚酯生产过程中加入共聚型阻燃剂做单体，通过共聚法制造阻燃聚酯。

6.6.2芳香聚酯短纤

该类纤维通常采用皮芯复合生产工艺，在芯层加入由特殊塑料包覆的香料，由于芯层以

较低的温度进行纺丝，因此香味在纺丝过程中的挥发减至最低限度，纤维成形后香味沿纤维

轴向切断的横截面逐渐逸出，达到持久芳香的效果。

芳香聚酯短纤通常采用熔体染色，在纤维的皮层进行染色，可染红、黄、绿等色，避免

了芳香纤维在染色过程中香味的损失，扩大了产品的使用领域。

目前，芳香聚酯短纤主要用于床上用品和室内装饰面料，其中床上用品一般选用具有安

神、催眠等特效的香味，而桂花、茉莉等则用于室内装饰纺织品。此外，芳香纤维还可与具

有远红外发射功能或抗菌作用的纤维结合用于医院床上用品及病服等中。

6.6.3抗菌聚酯短纤

抗菌聚酯短纤是将高效抗菌剂与合成纤维共混制成的，生产工艺包括混纺、复合纺丝及

后处理等，其中后处理法得到的抗菌纤维耐洗涤性能差，且抗菌效果持久性较弱。

涤纶及其织物常用的抗菌整理剂主要有5种。

(1)金属、金属盐及其化合物

具有杀菌作用的金属包括、Zn、、Y、Zr、Ca、Pt、Pb等，这些技术

的盐及其化合物均具有抗菌活性，它们都是通过释放具有杀菌作用的金属离子从而起到杀菌

作用的。

(2)季铵盐类化合物

季铵盐的抗菌机理是破坏细菌细胞膜的代谢功能，最终导致细菌因细胞膜穿孔、内容物

渗出而死亡。该方法具有优良的抗菌效力，但活性较低，持久性较差。

(3)酚类化合物

酚类化合物主要用于涤纶抗菌整理，酚类抗菌剂可通过破坏细菌细胞膜细菌脱氢酶和氧

化酶的作用影响细菌的代谢，从而起到杀菌的作用。

(4)卤素化合物

用于涤纶抗菌加工的卤素化合物主要有溴代和氯代两类。其中，溴代化合物包括溴代、

5.7-二澳-8-羟喹啉等；而氯代化合物除了上述的氯代酚外，还包括双（对氯苯基双胍）己烷、

3，4，4’一三氯对称二苯脲、次氯酸等。卤素化合物主要通过与酶蛋白反应，导致酵活性丧

失，阻碍细菌的代谢功能，从而起到杀菌作用。

(5)有机氮化物

吡咯（磺胺甲氧吡咯）、吡嗪、对甲基磺酰胼、苯丙三嗪，含胍基或缩二胍基团化合物

等的有机氮化合物也被用于涤纶及其织物的抗菌整理。

6.6.4抗紫外线聚酯短纤

适量的紫外线照射可增加人体抵抗疾病的能力，而过量的紫外线照射则会引起皮肤炎症

甚至引起皮肤癌等症状。防紫外线纤维是从技术的角度在纤维中添加抗紫外线添加剂或在纤

维的表面涂布抗紫外线剂以阻碍紫外线对皮肤的直接影响。

抗紫外线添加剂主要包括作为屏蔽材料的纳米级超细粉体，如氧化锌、二氧化钛等以及

上述无机物的混合体。美国Eastman化学公司的光学增白剂(OB-1)是最具代表性的抗紫外

线添加剂，由于该添加剂具有很好的溶解性能，因此可以在聚酯反应过程中添加，也可在纺

丝过程中添加，具有良好的灵活性。相对于超细粉末添加方法，这种方法最大限度地保留了

涤纶的纺织加工性能和纤维本身的物理机械性能。

6.6.5保暖聚酯短纤（远红外发射功能）

在纤维中添加无机超细粉末（如二氧化硅、二氧化锗、氧化锌等），使涤纶具有一定的

远红外发射功能，起到保暖的功能。

远红外发射功能纤维是利用在常温下具有远红外功能的陶瓷粉（二氧化钍、二氧化锡、

碳化钴、氧化铝）作添加剂与聚酯共混，纺制成远红外纤维，其功能与远红外陶瓷粉的品种

和添加量有关。

该类纤维具有向双组分、多组分多孔异截面、中空细旦并具有附加功能的所谓“第三代

“填充短纤发展，其所要代替的是羊绒以及具有理疗功能的保暖产品和仿毛的趋势产品等。

6.6.6负氧离子发生纤维（除臭纤维）

在PET熔体中添加特殊的无机添加剂（如电气石）可赋予涤纶四大功能：远红外保暖

功能、除臭功能、具有负氧离子发射功能以及抗菌功能。

电气石以含硼为特征，具有铝、钠、铁、锂环状结构的硅酸盐，因热电性和压电性，使

其极性离子在平衡位置振动而引起偶极矩变化产生远红外的电磁辐射。因此在温度和压力变

化情况下能引起电气石晶体的电势差，使周围的空气发生电离，被击中的电子附着于附近的

水和氧分子使之转化为空气负离子，即负氧离子，这种负氧离子具有抗菌、除臭的功能。

负氧离子发生纤维作为填充料时，以单中空、多中空、特殊异形的截面形式提高纤维与

空气接触的面积，提高和强化“奇异”效果，用于医疗纺织品的内芯等，也可用于床上用品、

汽车座椅等，以棉型和中长、毛型短纤的形式用于纺纱，可用于室内装潢、服装等产品中。

6.6.7抗静电纤维（导电纤维）

抗静电纤维的加工方法一是通过共聚在聚合物中导入亲水基团，提高吸湿性能，降低比

电阻，二是添加导电添加剂。如在PET的生产过程中，加入适量的PEG，经共同缩聚而制

成PET-PEG嵌段共聚物，以此作为改性剂加入到PET中混合纺丝，用以改进涤纶产品的

抗静电性和吸湿性。

所用导电添加剂主要有两种，即以炭黑为导电物质的添加剂以及以氧化镁、氧化锌和二

氧化钛等为添加剂。

抗静电纤维主要用于制作防护材料、工作服和装饰性导电材料，其色调优于黑色导电纤

维，应用范围更为广泛。

6.6.8高阻光聚酯短纤

采用较细纤维织造的薄型织物，其透明性在某些场合成为缺点，为了克服这一缺陷，开

发了高阻光（不透光）聚酯短纤，用于窗帘、内衣、泳衣等领域，具有良好的不透光性和防

污性。

该类纤维主要是将二氧化钛等无机白色微粒子添加到纺丝熔体中去，但在为了获得良好

不透光性而增加微粒子添加量的同时，要解决因添加量增加而造成的纺丝性、设备磨损和纤

维质量等的影响。

通常采皮皮芯复合纺丝的方法制得不透明的聚酯复合纤维。该类纤维采用同心皮芯复合

纺丝工艺，芯部含6%～20%（质量分数，下同）的二氧化钛，皮层含低于0.5%的二氧化钛。

据报道，芯部二氧化钛含量在8%～15%时其不透明性较好，皮层的二氧化钛含量必须小于

0.5%，否则对设备磨损较大。

6.6.9蓄能（光）聚酯短纤

蓄光材料分为自发光型和蓄光型两种。自发光型基本成分为放射性材料，无需从外部吸

收能量，可持续发光；蓄光型很少含有放射性物质，无使用方面的限制，但要靠吸收外部的

光能才能发光，且要储备足够的光能才能保证一直发光。

6.6.10多功能聚酯短纤

多功能聚酯短纤，即在熔体中添加特殊的无机添加剂，可赋予纤维多种功能，如添加电

气石可赋予聚酯短纤远红外保暖、除臭、释放负氧离子和一定的抗菌效果等。同时，可采用

不同功能的助剂复配使用，增加聚酯短纤的功能性。另外，采用中空结构的纤维形态，可有

效增加纤维的效果。从长远来看，多功能纤维的开发和生产更贴近市场需求。

随着生产技术的不断发展和成熟，功能性涤纶短纤在衣着、装饰用面料和产业领域的应

用日益拓展，特别是在非织造布及过滤材料（包括食品、建筑、工业应用等）领域，聚

酯短纤具有明显的性价比优势。汽车工业、道路等基础设施的发展，给聚酯短纤的应用带来

新的希望。随着消费市场的成熟，保暖、抗紫外、阻燃、抗菌等功能性聚酯短纤的应用也将

日益扩大。

我国化纤工业的整理发展和技术进步为功能性聚酯短纤的生产与应用提供了物质和技

术的保障。功能性聚酯短纤的开发应立足理性化的市场与生产模式，早期的对其功能作用过

度宣传的模式已很难为消费者所接受，功能性特征指标的实用化、定量化和规范化是功能性

纤维可持续发展的根本。