生物基PTT纤维（杜邦Sorona纤维）的生产、性能和应用

PTT纤维是聚对苯二甲酸丙二醇酯（Polytrimethylene terephthalate）纤维的简称，是荷兰壳牌（shell）公司最先研发的一种性能优异的聚酯类新型纺丝聚合物，由对苯二甲酸（或对苯二甲酸二甲酯）与1,3-丙二醇经酯化（酯交换）、缩聚反应得到聚酯，再经熔融纺丝制得纤维。PTT的化学结构和立体结构如下图：

图1 PTT的化学结构（上）和立体结构（下）

而生物基PTT纤维采用了来自生物质转化的1,3-丙二醇，更具有环境友好性。杜邦公司即采用生物法以谷物为原料制得了生物基PTT产品Sorona，进一步制得纤维，应用于服装、地毯等方面，如下图。方圆化纤公司使用杜邦Sorona来生产商品名为“Somalor”的PTT纤维，将其应用于服装、汽车、室内装饰及家居织物等领域。

Sorona纤维的生产和应用

生物基PTT纤维将其他各种纤维如涤纶、锦纶的优良性能集于一身，且是可回收可循环使用的绿色纤维，成为生物基纤维的新星，受到全球的关注。

1. 原料
生物基PTT纤维与石油基PTT纤维不同的是采用了经生物法制得的1,3-PDO。该方法总费用比制备石油基1,3-PDO要便宜25%。随着有限石油资源的过度使用及石油价格的逐步增长，生物合成法生产1,3-PDO备受全球关注。与传统化学合成法相比，生物法具有原料来源可再生、反应条件温和、选择性好，副产物少，环境污染少等优点。

DuPont公司与Genencor公司合作采用微生物发酵法制备了生物基1,3-PDO并成功投入生产。国内各企业和高校也开始投入生物基1,3-PDO的技术研发，如清华大学、大连理工大学、华东理工大学、江南大学等等，已经取得了阶段性的成果。目前生物法制备1,3-PDO主要有以下几种方法：

（1）甘油转化法
甘油转化法是甘油在厌氧条件及菌类（如柠檬菌、丁酸梭状芽抱杆菌、肺炎杆菌、乳酸杆菌属等）作用下转化为1,3-PDO。而对于甘油价格较高的国家，采用甘油直接制备1,3-PDO的方法成本较高。因此，更低成本的方法如以葡萄糖为底物或生物柴油转化法相继出现。

（2）葡萄糖转化法
▲一步法：杜邦公司与Genencor公司合作开发了生产生物基1,3-PDO的一步法，以葡萄糖为底物在基因工程菌的作用下转化为1,3-PDO，该法提高了生产效率，可大大降低生产成本。

▲两步法：清华大学提出了以甘油为底料，葡萄糖为辅助底物的生产工艺，葡萄糖在耐高渗酵母的作用下转化为甘油，再由克雷伯氏肺炎杆菌将其转化为1,3-PDO。大连理工大学采用玉米为原料，经两步法发酵生产1,3-PDO。

葡萄糖一步法和两步法转化为1,3-PDO

（3）生物柴油转化法

每吨生物柴油大约副产100kg甘油，因此由生物柴油得到的粗甘油再经生物发酵制备1,3-PDO具有一定的成本优势。2011年，江苏盛虹集团与清华大学合作，以生物柴油副产物甘油为原料生产1,3-PDO，建成了3万吨/年的生产装置。

生物柴油转化法制备1,3-PDO

生物基1,3-PDO的生产企业与技术来源

2.合成工艺
生物基PTT由对苯二甲酸二甲酯(DMT)或精对苯二甲酸(PTA)和生物基1,3-PDO聚合而得，再经熔融纺丝或静电纺丝得到生物基PTT纤维。其聚酯合成工艺大致可分为以下两种：

①直接酯化法(PTA法)：该方法以PTA和1,3-PDO为原料，在催化剂的作用下发生酯化反应，得到中间的产物BHPT，然后进一步进行缩聚反应制得PTT。

②酯交换法(DMT法)：对苯二甲酸二甲酯(DMT)与1,3-PDO进行酯交换，酯交换在140～220℃进行，采用Ti系催化剂，先脱除甲醇，升温至270℃并减压到5kPa进行缩聚，制得PTT。

与DMT法相比，PTA法生产成本较低，工艺成熟、合理，生产效率高，生产过程中产生水比甲醇更容易处理，回收过程更简化，并能减少环境污染。因此，直接酯化法是大规模制备PTT的主要方法。

生物基PTT纤维的合成工艺

3. 性能
PTT纤维的表面形态结构呈光滑条形状，且光反射、折射较强，纤维光泽较强；表面有空隙，有一定的导湿、透气及保暖性；可制成各种不同截面形态的纤维产品，还可在制造过程中直接加工成有色PTT纤维，方便选用。

PTT纤维的“Z”型螺旋结构使其具有优于其他纤维高弹性和良好的回弹性能。由于PTT纤维具有较低的玻璃化转变温度，使其可常压染色，由于PTT特殊的结构，染料更容易进入纤维内部，所以染色性能要优于PET纤维。PTT纤维将各种纤维的优点集于一身，如涤纶的抗污性，锦纶的柔软性，腈纶的膨松性。PTT的伸长性同氨纶一样好，与弹性纤维氨纶相比更易于加工，非常适合用于纺织服装面料。

Sorona纤维的优良性能

PTT纤维还有良好的热稳定性，抗褶皱性，抗静电性，抗紫外线等。PTT纤维与其他纤维的性能比较见表。

PTT纤维与PET、PA6、PA66纤维的性能比较

4. 应用
PTT纤维的优良性能使其非常适合用于服装面料。其良好的染色性和印花适应性可用于生产各式各样的染色面料，耐污性可使衣物更便于护理与清洗，其柔软的手感与弹性，较低的吸水性以及良好的悬垂性可提高衣物的穿着舒适度。将PTT纤维与其它纤维混纺可得到更优性能的制品。比如，PTT纤维与棉、粘胶纤维、天丝（莱赛尔纤维）、麻等纤维素纤维交织，其手感和抗褶性好，可用于针织内衣、机织面料等。

杜邦Sorona在服装领域的应用

PTT与桑蚕丝交织用于记忆面料，可弥补桑蚕丝产品难打理的缺陷。PTT纤维用于记忆面料可使其更轻薄，更柔软亲肤，更吸汗透气。

PTT具有优良的抗污性能，且抗静电性好，可用于地毯的生产制造中。同时，PTT纤维也是可用于制备非织造布的良好材料，还可应用于其他的领域，如床上用品、装饰物、汽车脚垫、织带等。目前，PTT纤维独特的性能及优点使其发展速度迅猛，发展前景良好。随着对PTT纤维加工与应用研究的不断深入，其应用领域将更加多元化。

PTT纤维的应用

(中国化纤协会）

Sorona纤维的四大种类

Sorona有助于减少对石油和石化资源的依赖

Sorona聚合物：高性能和环保价值的完美结合

Sorona纤维目前在服装上的主要应用

Sorona 双组分弹力长纤在春/秋卫衣面料上的应用

性能特点：
• 能与各种纤维和纱线交织，实现永久的舒适弹性（不加氨纶的情况下）；由于不含氨纶，因此面料拉伸时不会露出闪光感，更哑光，更有品质感；

• 面料在反复拉伸和水洗后都能保形如初，不再起泡、变形；在抓绒时即使Sorona®纤维被抓断，由于其天然的“小弹簧”的结构，面料不会出现起泡或松弛的现象（这是使用氨纶达不到的效果）；

• Sorona®纤维天然的“小弹簧”结构，使手感更蓬松、更轻盈；

• 面料柔软且特别平整，能提高裁剪环节的效率。

Sorona纤维在面料中的应用：
50D、 75D和150D的Sorona®舒弹长纤当弹力绑纱，做成抓绒、毛圈或是摇粒的面料。

终端应用：
休闲卫衣、摇粒／天鹅绒针织外套、裤子等。

Sorona 双组分弹力长纤在夏季polo衫面料上的应用

性能特点：
• 能与棉/人棉等各种纱线交织，实现永久的舒适弹性（不加氨纶的情况下）；由于不含氨纶，因此面料拉伸时不会露出闪光感，更哑光，更有品质感；

• 面料在反复拉伸和水洗后都能保形如初，不再起泡、变形；

• 面料柔软且特别平整，能提高裁剪环节的效率；

• 制成罗纹布,更增添领口和袖口的品质感:不卷边,不变形。

Sorona®纤维在面料中的应用：
50D、 75D的Sorona®舒弹长纤做棉盖丝或丝盖棉的面料，以及珠地/罗纹等结构。

终端应用：
polo衫，T恤衫，罗纹领口和袖口。

Sorona纤维仿羽绒填充棉服

• 产品特色：
a. 手感柔软细腻;
b. 压缩后有极好的慢回弹性能，与羽绒相似；
c. 保暖效果完全可以满足高端客户的要求；

• 产品主要规格：
Sorona双组分短纤维

• 主要应用服装：
秋、冬季棉服

舒弹丝纤维采用杜邦™Sorona材料生产，舒弹丝和生物绒™都是海兴材料科技有限公司的注册商标。

方圆化纤公司使用杜邦Sorona®来生产商品名为“Somalor”的PTT纤维，将其应用于服装、汽车、室内装饰及家居织物等领域。