高保形PTMG-PBT/PET并列复合纤维的制备及其性能研究

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高保形纤维是差别化纤维中重要的产品之一,其免熨烫、易洗快干、抗皱防缩的易护理性既满足快节奏的现代生活,又能实现低碳、节能减排。纤维的保形性能是指纤维在不同的外界环境下能否继续保持其原来的形状尺寸,通常纤维在外力作用下发生弯曲后的回复能力用来表征其保形性能。纤维在受到外力作用发生形变后恢复到原样需要的时间越短,其纤维的保形性越好。并列复合弹性纤维主要是通过并列熔融纺丝技术制备出具有高度三维卷曲结构的复合纤维,它不仅具有两种组分的基本特性,还由于并列型的特殊复合结构使得复合纤维具有优异的卷曲弹性,在受到外力变形后,能够迅速恢复原样,因此,具有良好的保形性,目前已经广泛的应用在服装纺织等领域。聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)双组分并列复合弹性纤维,弹性优良、手感柔顺,但其在国内规模化制备主要存在原料成本高及生产工艺不成熟等突出问题,使其应用领域受限。选择价格低廉的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)来代替PTT组分与PET并列复合制备并列复合弹性纤维,但是PET/PBT并列复合弹性纤维存在卷曲弹性和卷曲回复不足、以及聚酯纤维本身服用舒适性如亲水性能和抗静电性能差的问题。因此,本论文选择不同型号的PTMG-PBT聚醚酯和PET作为原料,通过熔融并列复合纺丝制备PTMG-PBT/PET并列复合弹性纤维。针对纺制的并列复合弹性纤维,采用一步牵伸装置,制备了不同牵伸倍数、牵伸温度下的并列复合弹性纤维,并对不同牵伸工艺下的复合纤维力学性能、热收缩率、卷曲性能等进行研究。同时,为了进一步提高纤维的综合性能,探索了热定型工艺对复合纤维性能的影响。综合以上研究内容,得出以下结论:随着PTMG含量在PTMG-PBT聚醚酯中的提高,PTMG-PBT聚醚酯的吸水率和吸湿率也随之增加,最高分别达到4.10%和1.62%,接触角则呈现下降的趋势,最低达63.81°。PTMG-PBT/PET复合弹性纤维的断裂伸长率随PTMG含量增加可提高到90%,但取向因子和断裂强度却呈现降低趋势。随着PTMG含量的提高,PTMG-PBT/PET复合弹性纤维的常压上染率也呈现上升趋势,最高可以达到93.25%,比PBT/PET复合弹性纤维高11%,这与PTMG具有更多的醚键,与染料分子具有更多的亲和性有关。PTMG-PBT/PET复合弹性纤维的卷曲性随PTMG添加明显得到改善,其中卷曲率和卷曲回复率最高可达到48%和40%。另外,牵伸倍数的增加有利于复合纤维的断裂强度和模量提升,纤维的卷曲性能得到改善,卷曲形貌更加致密均匀,沸水收缩率变小。牵伸热辊温度较低时,其结晶度和取向度较低;当牵伸热辊温升高到140~150℃时,纤维的卷曲性能、断裂强度及沸水收缩率得到提高;当温度过高时,纤维综合性能下降。通过对纤维热处理温度和时间研究,发现热处理时间对纤维的性能影响较小,热收缩率变化范围维持在5%左右;热处理可以进一步改善复合纤维的卷曲性能,在不同温度下,达到最佳的卷曲回复值所需要的时间不同,温度越高所需时间越短。在较低温度较短时间处理,纤维的卷曲结构较致密,结构均匀;温度过高和热处理时间过长会提高纤维的卷曲半径,应力释放过多,结构稀疏。热处理温度100℃,热处理时间5 min,复合纤维的卷曲性能达到最佳,其中湿热处理比干热处理效果好,湿热处理后的卷曲率和卷曲回复率分别可达70%和55%。
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