论文部分内容阅读
近年来随着社会经济和行业的整体发展,高性能化、功能化、差异化聚酯(PET)纤维新产品正在成为高科技产业的重要结构材料和基础材料。熔融纺丝和溶液纺丝作为合成纤维成型技术的两种常用方法,都存在设备复杂、成本投入较高等问题。沉析法作为溶液纺丝的一个分支,其应用领域正在不断发展与完善。沉析法制备合成纤维是将一定浓度的聚合物浆液注入到高速剪切流动的凝固剂中,液滴在高速剪切的作用下,逐渐被拉长、形变、凝固、原纤化而得沉析纤维。沉析纤维的表面形貌、尺寸分布、比表面积、结晶度、热性能等可以通过沉析工艺进行调整和优化。与传统的纤维制备工艺相比,沉析工艺省去了复杂的纺丝切割帚化过程,为纤维的制备提供了新的途径。本文以PET聚酯切片为原料,采用沉析法制备PET沉析纤维。研究了PET切片浆液浓度、浆液滴加速度、剪切速率、剪切时间、凝固剂种类等因素对沉析纤维表面形貌、尺寸分布、比表面积、结晶度、热性能等物理化学性能的影响,从而优化了沉析工艺。并以PET沉析纤维为基材,与PET短切纤维混合进行抄纸,探讨其成纸性能。PET聚酯切片溶解过程,选用苯酚/四氯乙烷作为PET聚酯切片的溶解剂,考察在不同时间和温度下PET切片分别在苯酚、四氯乙烷及苯酚和四氯乙烷的二元溶剂中的溶解情况,有利于在后续实验中探究PET切片的溶解及沉析工艺;采用乌氏粘度计测量其特性粘度,并计算PET切片的分子量;采用差示扫描量热和热重分析对PET切片进行热性能检测。采用偏光显微镜(POM)、旋转粘度计、乌氏粘度计等对PET浆液其进行晶形观察、粘度测试、凝固值测试等。结果表明PET浆液是一种具有球粒织构的高分子液晶,粘度随温度的升高而降低,随浓度的增大而增大,随剪切速率的提高而提高,是在一定条件下能稳定存在的切力增稠的膨胀性流体。PET浆液的这种各向异性,使得其在沉析的过程中更容易在剪切作用力的方向上取向结晶,获得一定结晶度的PET沉析纤维。沉析纤维制备工艺中,优化了浆液浓度、剪切速率、剪切时间、浆液滴加速度、凝固剂种类等工艺条件。对不同工艺条件下制备的PET沉析纤维进行了光学显微镜观察、扫描电镜观察、比表面积测试、筛分级份分析、热重分析、XRD分析。研究发现,PET沉析纤维与市售PET浆粕的形态差别较大,市售PET浆粕的尺寸分布较PET沉析纤维略微均匀,热稳定性略高于PET沉析纤维;PET沉析纤维的比表面积远大于市售PET浆粕,结晶度也大于市售PET浆粕。将市售打浆处理的PET浆粕和沉析法制备的PET沉析纤维分别与PET短切纤维进行抄纸,比例为3:7、4:6、5:5、6:4、7:3,对比其成纸性能。结果表明,在确定纤维与浆粕的最佳比例为5:5下,不同条件下制备的PET沉析纤维均可以成纸。.由PET沉析纤维抄造的纸张的抗张指数为34.ON·m·g-1,撕裂指数为27.5mN·m2·g-1,耐破指数为5.19KPa·m2·g-1,由市售PET浆粕抄造的纸张的抗张指数为31.9N·m·g-1,撕裂指数为18.0mN·m2·g-1,耐破指数为4.3KPa·m2·g-1, PET沉析纤维的成纸性能要好于市售PET浆粕纸。