PBT纖維產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用前景

文 | 張恒 紀(jì)曉寰 孫賓 王鳴義

與聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）相比，聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的結(jié)晶性能突出，更適合用于注塑成型；在紡織纖維領(lǐng)域，PBT纖維體現(xiàn)出了優(yōu)良的可染性、毛型手感和回彈性；共聚改性可進(jìn)一步改善材料（用于注塑、薄膜、纖維）的韌性、彈性回復(fù)及生物可降解性。改性PBT的商業(yè)化產(chǎn)品包括熱塑性聚酯彈性體（TPEE）、生物可降解聚酯 —— 聚對苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（PBAT）、聚對苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯（PBST）等。

1990年，全球PBT產(chǎn)能為23萬t，大部分用于工程塑料，纖維僅占4.3%；2000年起，合成PBT的主要原料1,4-丁二醇（BDO）生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，成本大幅下降，其在工程塑料領(lǐng)域的市場份額得到拓展；2010年起，我國國產(chǎn)化合成PBT技術(shù)逐步成熟，盈利空間進(jìn)一步擴(kuò)大，投資熱情持續(xù)增長，據(jù)統(tǒng)計，2015年產(chǎn)能已占全球的48.3%，預(yù)計2025年將達(dá)153萬t，約占全球的55%，其中纖維用約為17萬t。如果將生物可降解改性PBT計算在內(nèi)，則全球總產(chǎn)能將突破400萬t。

PBT纖維產(chǎn)業(yè)鏈上的關(guān)鍵技術(shù)包括其原料的研究開發(fā)、合成工藝優(yōu)化和共聚改性，纖維生產(chǎn)及應(yīng)用開發(fā)，特別是用于家用紡織品的膨體紗（BCF）、單絲、復(fù)絲、熔噴纖維等的成形技術(shù)、紡紗織造及后整理技術(shù)等。

1 PBT原料及合成技術(shù)進(jìn)展

1.1 BDO合成工藝及PBT改性單體

目前，BDO的合成工藝路線超過17種，制造成本均相對偏高。2020年，全球BDO的產(chǎn)能超過334萬t。我國采用炔醛法（改良Reppe法）生產(chǎn)的BDO產(chǎn)能超過165萬t。改良Reppe工藝以乙炔和甲醛為主要原料，采用乙炔銅/鉍為催化劑，先合成1,4-丁炔二醇，再加氫生成BDO，總轉(zhuǎn)化率接近100%；順酐法生產(chǎn)流程短，投資低，副產(chǎn)物為四氫呋喃（THF）和γ-丁內(nèi)脂（GBL），且比例可調(diào)，含雜較少，環(huán)保壓力相對前者要小。

采用生物基單體生產(chǎn)BDO可有效降低合成單體過程對環(huán)境造成的壓力，主要有葡萄糖直接發(fā)酵法、丁二酸（SA，也是改性PBT的主要原料）間接加氫法和聚乙烯-4-羥基丁酸熱解法。前 2 種技術(shù)路線由德國LANXESS（朗盛）、BASF（巴斯夫）公司等實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。美國Genomatica公司研究開發(fā)了以C5或C6等糖類為原料，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為丁二酸，然后在催化劑作用下使丁二酸轉(zhuǎn)化為BDO；日本昭和電工株式會社的青木裕史等于2015年公開了使用微生物及其培養(yǎng)物，依次經(jīng)3-羥基丁酰CoA、巴豆酰CoA及4-羥基丁酰CoA的酵素反應(yīng)來制備BDO的專利。

日本東麗（Toray）公司的川村健司（Kawamura Kenji）等發(fā)明了用于合成PBT的再生BDO生物法提純專利，通過對BDO發(fā)酵水溶液添加堿性物質(zhì)，蒸餾得到混合物并從蒸汽流中回收含BDO的溶液。

PBT改性單體聚四氫呋喃（PTMEG）是由THF經(jīng)陽離子開環(huán)聚合得到兩端具有羥基的粗PTMG，再精制分離得到最終產(chǎn)品，主要用于生產(chǎn)氨綸（占比49%）、聚氨酯彈性體（占比36%）和酯醚共聚彈性體（占比15%）。

己二酸（AA）是生物可降解PBAT的重要單體，主要通過環(huán)己烷法、環(huán)己烯法、環(huán)己醇法或生物氧化法合成。其中，環(huán)己烷、環(huán)己醇等底物可以經(jīng)微生物發(fā)酵直接轉(zhuǎn)化為AA；生物氧化法工藝原料成本較低，且可減少總氮氧化物及其他溫室氣體的排放。

1.2 PTA直接酯化法工藝優(yōu)化

1.2.1 酯化流程及其設(shè)備優(yōu)化

PTA直接酯化法之所以成為主流的聚酯規(guī)?；a(chǎn)工藝，主要原因之一是酯交換工藝脫除的甲醇沸點(diǎn)（64.5℃）與副反應(yīng)生成的THF沸點(diǎn)（66 ℃）僅相差1.5 ℃，難以分離，生產(chǎn)成本過高。工業(yè)化PTA直接酯化法工藝相比PET生產(chǎn)工藝流程更短。酯化采用負(fù)壓方式，便于脫除水分，增加鼓泡能力以提高PTA與BDO的混合效果，采用鈦系催化劑能有效提高酯化反應(yīng)速率，降低反應(yīng)溫度并有效減少THF生成量。

曾慶針對纖維級PBT的質(zhì)量要求，在設(shè)計方案中采用原生BDO配制催化劑，避免回收BDO中水分偏高，催化劑懸浮液由酯化釜底部加入，盡可能避免酯化反應(yīng)生成的水使催化劑水解失活；預(yù)縮聚釜由常規(guī)直筒型改為底部直徑小、上部直徑大的“圓錐”形，以增加氣相空間，有利于小分子的快速脫除；終縮聚釜采用雙圓盤結(jié)構(gòu)，以提高攪拌穩(wěn)定性。優(yōu)化THF回收再生工藝，通過增設(shè)再沸器、設(shè)置自動控制三通閥等措施，確保裝置生產(chǎn)安全，使能耗降低50%，THF提純塔頂循環(huán)冷卻水用量降低85%。

1.2.2 新型鈦系催化劑

當(dāng)采用鈦酸四丁酯（TBT）為催化劑時，不可避免與水反應(yīng)生成固態(tài)物而失去部分活性，因此合成PBT時催化劑的添加量通常為PET用鈦系催化劑的 5 ～ 10倍（70 ～ 120 mg/kg鈦原子），并采用在縮聚前再次添加的方式優(yōu)化反應(yīng)進(jìn)程。

新型催化劑是多年來聚酯合成方面的關(guān)注重點(diǎn)。東華大學(xué)朱美芳等發(fā)明了一種微納米尺度片狀鈦系聚酯催化劑，其包括有機(jī)鈦化合物和分散介質(zhì)，有機(jī)鈦化合物的結(jié)構(gòu)通式為Tix（OR1O）y（OOCC6H4COO）zH4。有機(jī)鈦化合物至少包括一個苯環(huán)結(jié)構(gòu)，且包含烷氧基鈦鍵和酰基鈦鍵（圖1）。其結(jié)構(gòu)既有脂肪鏈狀結(jié)構(gòu)又有剛性苯環(huán)結(jié)構(gòu)，因含有與聚酯基體相似的組分而與其有良好的相容性，能夠均勻分散在聚酯基體內(nèi)。

圖1 新型鈦系催化劑結(jié)構(gòu)

2020年，東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、紹興惠群新材料科技有限公司等利用上述專利催化劑的LCEJ型進(jìn)行PBT合成以及固相增黏試驗(yàn)，相同反應(yīng)條件下，LCEJ的用量比TBT減少63%，合成PBT的大部分物性指標(biāo)與后者接近，且縮聚時間更短。LCEJ催化劑克服了TBT在高溫下熱穩(wěn)定性差且易水解的缺點(diǎn)，故PBT鏈增長效率更高。達(dá)到同樣特性黏度（1.0 dL/g）時，PBT在擠出注塑加工過程中性能更好。

吳淼江等以TBT、檸檬酸或乳酸和氫氧化鉀為原料在水中合成α-羥基和α-羧基與鈦離子形成的五元螯合環(huán)三配體配合物，作為酯化和縮聚催化劑，其催化活性比TBT略有提高，THF生成量降低，在常溫下遇水不產(chǎn)生白色沉淀，認(rèn)為具有抗水解性能。

此外，張軍等采用絡(luò)合劑與TBT、BDO反應(yīng)得到具有一定耐水解性的鈦系催化劑；楊力芳自制了鈦系催化劑TY–3，并以相同用量的TBT和鈦酸四異丙酯（TPT）做對比試驗(yàn)，前者在PBT合成中的酯化和縮聚時間最短，餾出液中THF含量最少，最佳用量為70 ～ 80 mg/kg，相對可降低用量30%。

1.3 共聚改性

1.3.1 TPEE

以PBT為“硬鏈段”的“高彈性”改性聚酯通常被稱為TPEE，軟鏈段則選擇非結(jié)晶性的聚醚如聚乙二醇（PEG）、聚丙二醇醚（PPG）、PTMEG，或脂肪族聚酯如聚丙交酯（PLLA）、聚乙交酯（PGA）、聚己內(nèi)酯（PCL）等。

TPEE纖維能有效彌補(bǔ)氨綸成本較高、回收再利用難以及耐溫、耐光、耐化學(xué)品性能不足等問題。

張志峰使用藍(lán)山屯河能源有限公司的PTMEG進(jìn)行直接共酯化縮聚試驗(yàn)，以TBT為催化劑，酯化微負(fù)壓，240℃，酯化率達(dá)到90%后進(jìn)入200 Pa真空，維持240 ℃，2 h后獲得TPEE。測試結(jié)果表明：PTMEG含量越高（從20% ～ 65%），特性黏度增長越慢、聚合難度增加、最終產(chǎn)品的非晶區(qū)越多，且拉伸強(qiáng)度越低、斷裂伸長率越高、韌性越好。

程川通過共聚和紡絲試驗(yàn)，認(rèn)為隨著TPEE聚酯軟鏈段（含PTMEG）質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，纖維回彈性逐漸增加，當(dāng)達(dá)到40%時，彈性回復(fù)率可達(dá)61.8%；經(jīng)190 ℃熱定形后，纖維的彈性回復(fù)率可達(dá)69.7%。

1.3.2 生物可降解PBAT、PBST

以AA和PTA為二元酸單體，可與BDO分別酯化或共酯化，然后共縮聚獲得PBAT，當(dāng)PTA摩爾含量小于50%時，PBAT具有很好的生物降解性能。

黃回陽等采用分別酯化工藝獲得PBAT；王有超則采用共酯化共縮聚工藝，工藝相對簡單，在臥式終縮聚后增設(shè)立式液相增黏釜（惠通專利），動力黏度由350增至1 000 Pa·s；采用熔融切粒方式，由干燥塔進(jìn)行干燥，然后充氮?dú)夥澜到獍b。

2022年，羅姍等采用新疆藍(lán)山屯河聚酯有限公司生產(chǎn)的存放時間不同（相差 5 個月）的PBAT，觀察其結(jié)構(gòu)變化并進(jìn)行紡絲試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)無規(guī)共聚的PBAT結(jié)晶度相對較低，常溫具有降解的可能性；當(dāng)紡絲螺桿溫度為250 ～260 ℃、卷繞速度為2 500 m/min、牽伸倍數(shù)為1.5 ～ 1.8時，可獲得斷裂伸長率為24.54% ～ 62.24%（牽伸倍數(shù)1.5、1.8對應(yīng)的斷裂伸長率分別為62.24%、24.54%）、斷裂強(qiáng)度為1.45 ～ 2.32 cN/dtex的長絲。

與PBAT合成工藝相似，PBST的工業(yè)化制備也可以分為并聯(lián)酯化（分別酯化）、串聯(lián)酯化（或順序酯化）和共酯化“一鍋法”等 3 種工藝路線。

祝桂香等認(rèn)為，SA、PTA和BDO的酯化溫度存在較大差異，很難兼顧兩個酯化反應(yīng)的充分進(jìn)行，因此更傾向于并聯(lián)酯化或串聯(lián)酯化工藝，以制備更高品質(zhì)的聚合產(chǎn)品，更大限度地減少副產(chǎn)物生成。

許新建通過紡絲試驗(yàn)得出，當(dāng)PBST重均分子量大于11萬時，其成纖性能優(yōu)良，且可紡溫度范圍相對較寬，為210 ～ 225 ℃，紡速可達(dá)1 000 m/min；后牽伸溫度80℃，定形溫度160 ℃，牽伸倍數(shù)1.5 ～ 2.5時，纖維強(qiáng)度可達(dá)3.5 cN/dtex。

PBAT、PBST纖維可用于衛(wèi)生、醫(yī)療紡織品等“用即棄”領(lǐng)域，從產(chǎn)品綜合性能角度考慮，其以非織造方式加工比傳統(tǒng)紡絲更具優(yōu)勢。

2 PBT纖維改性及其應(yīng)用技術(shù)

2.1 纖維成形技術(shù)

約30年前，德國Zimmer（吉瑪）工程公司認(rèn)為PBT熔體應(yīng)與PET一樣可以采用管道輸送直接紡絲，由此可大幅降低纖維生產(chǎn)成本，減少切片熔融過程中聚合物降解引起的質(zhì)量不勻。由于其單線生產(chǎn)規(guī)模和纖維應(yīng)用市場相對較小，未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。張建通過毛細(xì)管流變儀研究不同特性黏度PBT的流變性能，認(rèn)為對于熔融螺桿擠出的特性黏度降，初始黏度越高，降解程度越高。在試驗(yàn)范圍內(nèi)，黏度降與初始黏度呈多項(xiàng)式關(guān)系。因此，適宜的初始特性黏度是直接紡絲重要的參考值。

在熔體表觀黏度相同（1 250 Pa·s，PBT 255 ℃，PET 285 ℃）的條件下，特性黏度1.0 dL/g的PBT的黏流活化能（166.4 kJ/mol）比特性黏度為0.68 dL/g的PET（92.5 kJ/mol）大得多，即PBT對溫度變化的靈敏度要比PET高得多，因此直接紡PBT必須嚴(yán)格控制輸送管道的溫度，增設(shè)管線上的翅片式靜態(tài)混合器（冷卻器）有利于輸送管內(nèi)徑向溫度分布均勻。

2.1.1 長絲和BCF

由于PBT具有較強(qiáng)的結(jié)晶趨勢，在相似條件下其斷裂伸長率（80% ～ 90%）和沸水收縮率（3% ～ 4%）明顯低于PET的POY（斷裂伸長率約120%，沸水收縮率約50%），而斷裂強(qiáng)度卻更高（約2.5 cN/dtex）。與PET相反，PBT的沸水收縮率隨著卷繞速度的提高而有所增大。PBT的POY也可以進(jìn)行變形加工，絲的斷裂強(qiáng)度會隨紡絲溫度的升高而降低。因PBT比PET對溫度更敏感，故其POY紡絲和變形加工的溫度應(yīng)低于PET。

謝竹青以國產(chǎn)PBT切片為原料，在高速紡絲裝置上生產(chǎn)滿足后加工要求的PBT-POY，切片干燥無需預(yù)結(jié)晶，特性黏度為1.024 ～ 1.038 dL/g，適宜的干燥溫度為135 ～ 140 ℃，紡絲速度在2 800 m/min時，紡絲溫度控制在266 ～ 270 ℃，通過調(diào)節(jié)絲束冷卻條件、上油集束位置、調(diào)整卷繞超喂率等參數(shù)以保證適宜的紡程張力，纖維強(qiáng)度可達(dá)2.48 cN/dtex，伸長率為118%。

張靜通過裝備研制并結(jié)合生產(chǎn)工藝，開發(fā)了PBTFDY產(chǎn)業(yè)化成套技術(shù)及設(shè)備。FDY采用大直徑（Φ250 mm×400 mm），3 對速度、溫度可調(diào)的熱牽伸輥（電加熱氣相熱媒）進(jìn)行牽伸和熱定形。

在高速紡低收縮PBT長絲時，切片黏度由1.02 dL/g通過固相增黏至1.30 dL/g，為了提高過濾凝膠顆粒的能力，在紡絲組件中以金屬砂做支撐并在中間加入金屬氈，當(dāng)熔體進(jìn)入組件，壓力降在 7 MPa左右時，可紡性較好；卷繞張力控制在0.05 ～ 0.1 cN/dtex為宜。

簇絨地毯、家具罩布、軟包裝以及仿毛空氣變形紗可通過BCF加工得到，纖維的仿毛效果主要是指纖維的柔軟性和彈性，而對其強(qiáng)力則要求不高，因而0.90 dL/g的PBT切片基本滿足BCF加工要求。甚至可以在PP-BCF的設(shè)備上生產(chǎn)，還可選擇PP色母粒進(jìn)行“原液”著色，可選用滌綸用紡絲油劑。

2.1.2 并列復(fù)合纖維

北京中麗制機(jī)工程技術(shù)有限公司研究開發(fā)了復(fù)合紡絲設(shè)備，采用PBT、PET紡絲箱和復(fù)合紡絲組件 3 箱結(jié)構(gòu)，溫度可分別設(shè)定；采用兩級拉伸配置。利用分子結(jié)構(gòu)差異，使復(fù)合纖維具有三維卷曲宏觀表現(xiàn)，兼有柔軟、優(yōu)異染色性、高模量、不易變形等特點(diǎn)，可部分取代氨綸，有助于最終紡織品的回收再利用，符合可持續(xù)發(fā)展要求。

王永鋒等通過實(shí)際生產(chǎn)得出，當(dāng)PET/PBT＝52/48時紡絲順利，纖維彈性相對較好；當(dāng)復(fù)合箱體在279 ℃、第 2 拉伸輥區(qū)在130 ℃左右時，生產(chǎn)運(yùn)行趨于穩(wěn)定，同時染色均勻性也有較大改善。

江蘇吳江精美峰實(shí)業(yè)有限公司選用初始特性黏度為1.09 dL/g的PBT，經(jīng)固相增黏至1.27 dL/g，PET特性黏度為0.5 dL/g，分別通過與噴絲板端面傾斜75°的微孔擠出，并利用孔口膨化效應(yīng)使相距0.32 mm（微孔中心）熔體黏結(jié)形成“8 字”形截面，其噴絲板微孔尺寸均為0.22 mm×0.66 mm，紡制的83 dtex/36 f彈性纖維的卷曲率比常規(guī)產(chǎn)品高40%。

2.1.3 熔噴纖維

將PBT加工成熔噴非織造布的主要用途之一是醫(yī)療過濾，因其對白細(xì)胞的吸附作用優(yōu)于PP、聚乙烯醇（PVA）等材料，因此成為血液過濾器用優(yōu)選過濾介質(zhì)。徐建明等在自主設(shè)計的1.2 m幅寬的熔噴非織造布生產(chǎn)線上，對特性黏度分別為0.6、0.75、0.83 dL/g的PBT進(jìn)行加工試驗(yàn)，結(jié)果表明，隨著PBT特性黏度降低，纖維直徑降低，最細(xì)可達(dá)920 nm。較細(xì)的纖維更易形成高孔隙率和高比表面積結(jié)構(gòu)的非織造布，對顆粒物的截留效率也更高，可達(dá)80.8%。

2.1.4 新型單絲工藝

PBT單絲可用于化妝刷、清潔刷和畫筆等領(lǐng)域，司徒建崧等開發(fā)了環(huán)吹風(fēng)冷卻法生產(chǎn)直徑0.05 ～ 0.08 mm PBT單絲的工藝，新增霧化冷卻裝置，將冷水（最低可以達(dá)到10 ℃）通過超聲霧化器形成煙霧狀水霧，經(jīng)特別設(shè)計的環(huán)吹套筒噴出，對絲束進(jìn)行冷卻，可紡制單絲線密度為44 ～ 78 dtex的產(chǎn)品，擠出的熔體細(xì)流經(jīng)環(huán)吹風(fēng)表層冷卻，再經(jīng)水霧強(qiáng)制冷卻，凝固距離縮短，紡絲張力提高。且凝固后絲條表層覆一層水霧，有利于消除絲條摩擦產(chǎn)生的靜電，使絲條在后道高速運(yùn)行中不易沾輥和并絲，減少斷頭，生產(chǎn)更加平穩(wěn)。

2.2 PBT纖維改性技術(shù)

2.2.1 抗菌PBT纖維

盛平厚等采用熔融共混法制備了不同含量納米銅粉改性的PBT抗菌復(fù)合材料。試驗(yàn)結(jié)果顯示，納米銅粉在PBT基體中分散較均勻，當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時，PBT抗菌復(fù)合材料具有優(yōu)良的可紡性；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時，抗菌纖維對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌率均大于99%，同時纖維斷裂強(qiáng)度為3.15 cN/dtex，斷裂伸長率為28.9%，能滿足使用要求。

2.2.2 絲素/PBT共混纖維

絲素具有良好的人體親和性，可用于傷口敷料、組織工程支架等生物制品中。張文燕等將絲素進(jìn)行溶解、冷凍干燥后制成納米級粉體與PBT切片共混紡絲，以改善PBT纖維的親水性和人體親和性，用于保健護(hù)膚產(chǎn)品中，提升PBT纖維的附加值。

2.2.3 功能性PBT單絲

充分應(yīng)用堿液對PBT的水解作用，對PBT單絲頂端進(jìn)行受控的表面處理，得到用于人造毛發(fā)（頭發(fā)、睫毛）、牙刷、化妝筆刷等制品的產(chǎn)品。PBT磨尖絲（指化學(xué)磨尖絲）具有柔和舒適的特點(diǎn)，且其錐形尖端可用于齒間和牙齦縫的深度清潔。祝智勝等通過試驗(yàn)認(rèn)為，牙刷用磨尖絲頭部呈錐形為宜，頂端有一定的圓錐角度并呈對稱狀，其關(guān)鍵是設(shè)定和控制溶液濃度、溫度和浸漬時間等參數(shù)。

張守運(yùn)采用杜邦型號5555HS的TPEE切片（特性黏度1.105 dL/g）紡制皮芯復(fù)合紡絲，并制成針織布樣。所得單絲直徑1.5 mm，皮芯復(fù)合比例為3∶7 ～ 4∶6，在皮層添加5% ～ 6%的磷氮系無鹵阻燃劑和3% ～ 5%的防紫外母粒，臥式紡絲拉伸，紡絲速度120 ～ 125 m/min，溫度238 ～ 242 ℃，拉伸溫度145 ～ 155 ℃，定形溫度155～ 165 ℃，總牽伸倍數(shù)4.5 ～ 5.0，上油率0.7% ～ 0.9%，所得針織物的極限氧指數(shù)（LOI）為32.2%，續(xù)燃、陰燃時間為 0，紫外線透過率T（UVA）、T（UVB）分別為3.9%、3.5%。其產(chǎn)品可用于鞋材、氣囊、過濾布、服裝、背包等。

2.3 PBT纖維下游產(chǎn)品開發(fā)

2.3.1 用于智能紡織品

美國SADEQI等將PBT膨體紗用于加工智能可穿戴織物的可洗智能傳感線，可縫在可穿戴紡織品中。使用簡單的紗線表面涂層工藝使其對應(yīng)變敏感，在PBT螺旋紗線上涂上電阻碳墨（resistive carbon ink），螺旋細(xì)絲拉直（展開）會改變其數(shù)值，可用于跟蹤人體運(yùn)動并實(shí)時監(jiān)測其生理參數(shù)的智能織物。

2.3.2 用于抗靜電織物

為避免服裝、鋪地織物等產(chǎn)生靜電，HU等開發(fā)了具有橘瓣型結(jié)構(gòu)的復(fù)合抗靜電纖維PBT/PET纖維。其抗靜電功能源于炭黑（CB）粉末在聚合物基體中的均勻混合，以及橘瓣型聚酯同系界面“微纖”之間形成緊密接觸，含有的CB在纖維軸向形成導(dǎo)電的連續(xù)相。將這種抗靜電纖維加工成機(jī)織和針織面料，洗滌100次后其表面電阻率僅從1.1×106Ω/cm2升至1.2×106Ω/cm2，符合家用及工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)抗靜電要求。

2.3.3 用于精密過濾的熔噴非織造布

未經(jīng)處理的PBT熔噴非織造布親水性差，用作醫(yī)用濾材時會導(dǎo)致血液在流過非常細(xì)小的濾膜孔隙時無法完全鋪展，與過濾材料接觸的有效表面積減少，造成過濾速度緩慢，很難適用于臨床醫(yī)學(xué)。針對此，崔曉萍等以KMnO4/H2SO4體系作為PBT熔噴非織造布與丙烯酰胺接枝共聚反應(yīng)的引發(fā)體系，溶脹劑甲苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，KMnO4濃度為1.5×10-3mol/L，H2SO4濃度為0.3 mol/L，預(yù)引發(fā)溫度和時間分別為60 ℃、60 min，丙烯酰胺濃度為0.35 mol/L，反應(yīng)溫度和時間分別為60 ℃、3.5 h，測試結(jié)果表明可使PBT熔噴非織造布獲得良好潤濕性。

2.3.4 用于組織工程的共聚酯纖維

生物可降解的脂肪族-芳香族區(qū)段的共聚物具有良好應(yīng)用前景。因其具有柔軟性，并具備可控制的兩性分子（具有明顯的極性和非極性基團(tuán)），調(diào)整其硬/軟片段比例，或者增加新的區(qū)段，就可以調(diào)節(jié)其物理力學(xué)性能、改進(jìn)材料的細(xì)胞親和力，或抑制其降解產(chǎn)物可能具有的細(xì)胞毒性。王連才等通過改變軟段PEG長度，合成了生物可降解多嵌段聚醚酯共聚物（PTCG）。這些共聚物的提取物在體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)中未表現(xiàn)出細(xì)胞毒性。共聚物表面的平滑肌細(xì)胞生長良好，可能是生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的良好“候選者”。

2.3.5 仿毛包芯紗

方樂試驗(yàn)并探討了PBT包芯紗生產(chǎn)工藝，認(rèn)為“兔毛絨”紗芯絲選用PTT長絲，產(chǎn)品彈性雖好，但染色難度大、芯絲成本高；采用錦綸長絲，產(chǎn)品彈性好，可采用兩步染色，染色成本低，但芯絲成本較高；而采用PBT長絲，芯絲成本最低，可采用三步染色（PBT低彈絲、錦綸、粘膠纖維），產(chǎn)品色彩豐富，個性化強(qiáng)，生產(chǎn)工藝簡單；使用21.0 tex PBT包芯雙股線制成的羊毛衫具有獨(dú)特的彈性、柔軟性、色澤和手感。

2.3.6 用于高彈牛仔面料

采用PBT纖維可有效減輕甚至杜絕牛仔褲的起包現(xiàn)象。黃敏等采用相同規(guī)格的PET與PBT纖維包覆氨綸紗作為牛仔織物的緯紗，并利用模糊綜合評價方法對兩者進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)后者的綜合性能優(yōu)于前者。在實(shí)際應(yīng)用中，將PBT長絲與氨綸包覆制成空氣包覆絲，具有優(yōu)越的拉伸彈性，且面料回彈效果好。

2.3.7 生物可降解包芯紗

劉杰英等分析了不同捻度和混紡比的共聚改性PBST/棉包芯紗的拉伸回復(fù)性能，發(fā)現(xiàn)捻度對其彈性回復(fù)率有一定影響，捻度為500捻/m時比較合適；當(dāng)PBST/棉為40/60時，紗線的彈性回復(fù)性較好；在小變形下，PBST包芯紗能保持良好的拉伸回復(fù)性，但多次拉伸后，其回復(fù)性會受到較大程度破壞。

2.3.8 TPEE用于床墊

張宏玉等試驗(yàn)了TPEE“空氣纖維”與普通海綿組合對床墊綜合剛度的影響，所謂“空氣纖維”為三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料，TPEE經(jīng)加熱擠出，在水中一體成形，兼具彈性和透氣性，可與面料層直接組合成床墊，也可用于床墊鋪墊層。作為床墊鋪墊層時，其密度與厚度對床墊的綜合剛度影響較大，厚度不變時，床墊的綜合剛度與TPEE空氣纖維的密度成正比；密度不變時，床墊的綜合剛度與TPEE空氣纖維的厚度成反比。

3 PBT纖維的應(yīng)用前景

3.1 產(chǎn)業(yè)鏈可持續(xù)發(fā)展的條件

與PET纖維相比，PBT纖維產(chǎn)業(yè)鏈可持續(xù)發(fā)展的條件相對更優(yōu)越，主要體現(xiàn)在：合成原料的生物質(zhì)資源以及生物法工藝的相對成本比生物法EG低，BDO合成的副產(chǎn)物相對具備高附加值可能，隨著BDO產(chǎn)能的提升，其成本將進(jìn)一步降低；PTA直接酯化法已成為PBT合成的主流工藝，普遍采用鈦系催化劑，回收提純副產(chǎn)物THF已經(jīng)成為工業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)配置，并且已經(jīng)形成相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范（HG/T 5870 - 2021《綠色設(shè)計產(chǎn)品評價技術(shù)規(guī)范 聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）樹脂》）；相對PET纖維，PBT纖維在染色整理工序的能耗和污染低，有益于降低污水處理壓力；可以采用PET的環(huán)保油劑；纖維織物可采用熔融回收再生。

3.2 技術(shù)紡織品應(yīng)用市場的拓展

預(yù)計PBT纖維在亞洲地區(qū)，尤其是在中國大陸的發(fā)展將進(jìn)一步提升，借鑒PET纖維生產(chǎn)的裝備技術(shù)和工程化經(jīng)驗(yàn)，正在突破原先的質(zhì)量不穩(wěn)定瓶頸，開發(fā)適合消費(fèi)市場和和新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的技術(shù)紡織品，包括現(xiàn)代農(nóng)業(yè)用非織造布、家居紡織品、體育健身紡織品、理療紡織品、“用即棄”非織造布等。尤其是采用了鈦系催化劑和不需要擴(kuò)鏈劑的共聚改性PBT的生物可降解非織造布，在環(huán)保性能和使用安全性上更勝一籌，也將形成新增市場用量。具有功能特點(diǎn)的PBT以及改性PBT纖維在醫(yī)療、防護(hù)、化妝用品等高附加值領(lǐng)域?qū)⑿纬筛偁幠芰Α?/p>

3.3 進(jìn)一步提升競爭力的可行性

PBT用于注塑工程塑料的技術(shù)、使用性能和相對成本均優(yōu)于PET。盡管PBT纖維在成本和數(shù)量上無法超越PET纖維，但兩者可形成互補(bǔ)。

BDO的生產(chǎn)成本和環(huán)保成本通過生物質(zhì)資源和生物化工的規(guī)?；?、副產(chǎn)物應(yīng)用市場的開拓和高附加值化，有望得到改善。

采用直接紡絲工藝可大幅降低能耗，提升產(chǎn)品質(zhì)量，采用液相增黏技術(shù)比固相增黏更具能耗優(yōu)勢；目前，新設(shè)計的單套PBT裝置產(chǎn)能已基本達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模，直接紡絲（包括熔噴）條件基本具備，纖維質(zhì)量有望大幅提高，采用相對特性黏度為0.6 ～ 1.05 dL/g的PBT或共聚改性PBT生產(chǎn)熔噴非織造布，其綜合性能將優(yōu)于PET。

可充分借鑒PET聚合和紡絲的成功經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化THF回收再生工藝流程，優(yōu)化副產(chǎn)物再加工和改性PBT生產(chǎn)的工藝，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)鏈的綜合優(yōu)勢，加大高效、耐水解、低成本鈦系催化劑的研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，形成PBT裝置后續(xù)直接紡絲、共混工程塑料、副產(chǎn)物綜合應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈集成。