聚苯硫醚纤维在民用纺织品领域的应用

盛向前

重庆普力晟新材料有限公司(中国)

聚苯硫醚(PPS)纤维具有许多优异的性能，如：良好的耐高温性能、耐化学腐蚀性能、阻燃性能、电绝缘、防辐射及保暖性等。PPS纤维用途十分广泛，其在环境保护、化学工业过滤和军事等领域中的应用尤为突出。如：用于热电厂的高温袋式除尘、垃圾焚烧炉、水泥厂滤袋、电绝缘材料、阻燃材料及复合材料等领域。采用PPS纤维制成的针刺非织造布或机织物可用于热的腐蚀性试剂的过滤，是较理想的耐热和耐腐蚀材料；采用PPS纤维制成的针刺毡带可用于造纸工业的烘干机上，也可用于制作电子工业领域的特种用纸。PPS单丝或复丝织物还可用作除雾材料。另外，PPS纤维还可用于制作干燥机用帆布、缝纫线、耐热服装材料及电绝缘材料等。近年来，日本东丽公司利用PPS纤维的防辐射、隔热、保温等特点，将其用作服装面料，为PPS纤维的应用开拓了更广阔的前景。

1 PPS纤维的特性

PPS纤维目前主要分为短纤维和长丝两种形式(图1)。

a) PPS短纤维

b) PPS长丝图1 PPS纤维

长丝以线密度为22.22 tex(200 D)和44.44 tex(400 D)为主，短纤维以线密度为0.22 tex(2.0 D)和0.17 tex(1.5 D) 为主。此外，线密度为0.11 tex(1.0 D)的细旦PPS纤维也已面世。PPS纤维的横截面大都为圆形，一些国家已开发出中空PPS纤维及横截面为三叶型的PPS纤维(图2)。PPS纤维主要用于制作工业用纺织品，但因其性能独特，在家用纺织品和服用纺织品领域也有很大的发展潜力。

a) 圆形截面PPS纤维

b) 中空PPS纤维

c) 三叶型截面PPS纤维图2 不同截面形状的PPS纤维[1]

与其他耐高温、阻燃纤维相比，PPS纤维在制作家用纺织品和服用纺织品方面也占据优势，几种常见耐高温材料与PPS纤维的性能对比见表1。

由表1知，P84聚酰亚胺纤维的化学稳定性较差，玻璃纤维的力学性能差，Nomex聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的阻燃性能一般，仅聚四氟乙烯(PTFE)的性能优于PPS纤维，但其价格高昂，不适于民用。因此，与上述纤维相比，PPS纤维更适于制作民用纺织品。

表1 几种常见耐高温材料与PPS纤维的性能对比[2]

与棉纤维和普通化学纤维相比，PPS纤维具有优异的阻燃性与保暖性等。PPS纤维的极限氧指数较高(≥38%)，无需添加任何阻燃剂即可达到UL-94的V-0级标准，其自燃温度高达590 ℃，尽管PPS纤维在火焰下可燃烧，但一旦离开火焰，燃烧即刻停止，延燃性和烟密度较低；PPS纤维的导热系数低，比普通涤纶低约25%，可大幅降低人体和外界环境的热传导速率，具有极佳的保暖性能，其保暖性相比常规聚酯(PET)纤维高30%～40%，且将穿着服装时的冷触感降低约16%[3]。因此，用PPS纤维制作的纺织品具有优异的阻燃、保暖性能，可用于制作保暖服装、消防服装、阻燃装饰材料(如窗帘、沙发)等。

2 PPS纤维在民用纺织品领域的应用

理论而言，热量在纤维内沿分子链传递，由于有序晶格有利于热振动的传递，故相对分子质量越大，纤维内分子沿纤维轴方向排列的越多，则连续性越好，织物体现出的热传递性能越强。同时，织物的热传递性还与分子取向度相关，分子沿纤维轴方向取向排列度越高，沿纤维轴向的热传递性越强。PPS纤维的相对分子质量通常为40 000～50 000，而涤纶的相对分子质量可达百万，因此PPS纤维具有更低的热传递性能，较涤纶保暖性更好。

以往，欧美国家的耐高温和阻燃纤维大都仅限应用于制作军服、赛车服及易燃易爆行业的作业服等特殊服装。目前，日本已将高性能纤维应用于民用领域(图3)。如：日本东丽公司将PPS纤维用于秋冬季服装面料中，利用其较低的热导率抑制人体体温的散发，从而达到保暖作用；用PPS纤维制作冬季高尔夫球运动外衣，提高服装的保暖性能、降低皮肤接触冷感；东丽公司还开发出中空PPS纤维，这种纤维可储存大量的静止空气，进一步提高PPS纤维的保暖性能。PPS纤维因其阻燃、耐高温特性，被用于制作特种防护服，用于消防、炼钢、炼铁及电焊接等领域。经美国食品和药物管理局(FDA)认证，PPS纤维具有优异的防辐射性能，因此也被用于制作医用防辐射服装。

a) PPS纤维保暖袜

b) 含PPS纤维的医用防护服图3 PPS纤维在民用纺织品领域的应用

3 PPS纤维在民用纺织品领域的应用展望

PPS纤维具有较高的结晶度，力学性能较好，且尺寸稳定，在使用过程中形变小，完全满足民用领域的使用要求。尽管PPS纤维的纺织加工性能与多数常规纺织纤维相当，但由于其具有吸湿性能差、易产生静电及难以染色等问题，限制了其在民用纺织品领域的应用。

PPS纤维的吸湿性差，穿着时易产生大量静电，而且易产生闷热感，亲肤性差，不适宜用其直接制作民用纺织品。郭雪萍[4]通过在PPS纤维中添加PA 66纤维和纳米SiO2，使PPS纤维的公定回潮率由0.40%提高至4.12%，进而满足服用要求；赵萌等[5]采用低温等离子体对PPS纤维进行处理，使纤维表面C—O基团数量的增加超3倍。增加PPS纤维吸湿基团的数量，可提高其吸湿性能。

PPS纤维结晶度高，玻璃化温度较高，大分子链段呈刚性，且呈疏水性，因而常规水溶性染料难以上染PPS纤维，即便在高温高压条件下采用分散染料染色，也很难上染PPS纤维，而且目前市场上还没有出现PPS纤维染色的专用染料，这也在一定程度上限制了PPS纤维在民用纺织品领域的应用。针对这种情况，文献[6]提出了一种可使PPS纤维顺利染色的方法，且这种方法上染率高，色牢度好，同时染色成本低，操作简便易于推广。蒲宗耀等[7]开发出一种PPS纤维织物的染整加工方法，其通过研究PPS短纤维织物的退、煮、漂一步法前处理、载体染色、防水整理、分散染料印花等工艺，制备出具有理想染色深度和色牢度的PPS织物，且加工工艺不影响织物的阻燃性能。目前，该法已在成都八一染厂、绵阳佳禧印染有限公司等进行试生产，效果理想。

4 结语

PPS纤维在工业领域已取得广泛的应用，因其具有优异的阻燃性与保暖性等，在民用纺织品领域也具有很大的发展空间，但需进一步提高PPS纤维的吸湿性、抗静电性能和染色性能，以拓展其民用空间。