今春以来,由PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)高聚物制做的形状记忆面料在国际市场上非常火爆,韩国、中国台湾产形状记忆面料的出厂价每米在60元左右,我国内地生产记忆面料最低也在每米30元左右,形状记忆织物已经成为高附加值纺织品。
现在,我国的浙江、江苏多家有实力的企业纷纷投入这一产品的开发行列,从纤维制造到织造、染整各工序,每家企业都不惜耗费上百万到数百万元,攻克这一高附加值产品的开发技术,在这项产品上中国几乎与国际同步发展。
所谓形状记忆材料是指具有某一原始形状的制品,经过形变并固定后,在特定的外界条件(如热、化学、光、磁、电、外力等外加刺激)下能自动回复到初始形状的一类材料,包括形状记忆合金(SMA)、形状记忆聚合物(SMP)和形状记忆陶瓷(SMC)三大类,前两类特别是形状记忆聚合物在纺织上有不少应用实例。
新近出现的PTT形状记忆面料的主要特征是:服装易打理,服装被折叠压皱后只要用手抚平就可回复到初始的平展状态,属于力和体温联合刺激诱发形状记忆功能的产品;可塑性好,方便服装造形,可通过手工折叠或抓捏,将面料做成所需形状,如郁金香式时装等。这两大特征类似于数年前问世的形状记忆金属纤维混纤的织物,由于原材料、加工技术等限制,金属纤维的形状记忆织物不容易普及推广,而当今PTT高聚物的形状记忆面料却不存在这些限制。此外,PTT记忆面料的视觉风格素雅新颖,这也成为其另一卖点。
至今为止,已经发现的具有形状记忆功能的聚合物均具有两相结构,它们由保持固定形状的固定相和在某种温度下能发生软化-硬化可逆循环的可逆相组成,固定相的作用是初始形状的记忆和恢复,第二次变形和固定则由可逆相来完成。固定相可以是聚合物中的交联结构、部分结晶结构等,可逆相则为发生玻璃态与高弹态可逆转变的非晶相结构或产生结晶与结晶熔融可逆变化的部分结晶结构等。从广义上讲,凡是具有固定相和软化-硬化可逆相结构的聚合物都可以作为形状记忆聚合物,但其应用价值取决于可逆相转变所需的外界条件。例如,PET高聚物同样具有两相结构,理论上可用作形状记忆材料,但是它80℃的相转变温度(Tg)与人体温度和环境温度都相差较远,使它在日常生活中很难体现形状记忆功能。PTT的可逆相转变温度低于PET数十度,而且可以通过调节结晶度等内部结构调节其转变温度,这是开发PTT形状记忆面料非常有利的条件。
我们的初步研究表明,PTT形状记忆面料的记忆功能不但与纤维的结晶度、取向度等内部结构有关,还与纺织结构的捻度、密度等因素密切相关,形状记忆功能要求纺织结构提供足够的粘性,以强化可逆相的作用,否则不足以固定变形态,PTT纤维可自己完成记忆起始态和回复起始态的作用。结晶度是确定回复起始态所需外部刺激因素的主要条件,恰当的结晶度可使PTT织物在手摸和体温的联合刺激下回复初始态。