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阳离子染料可染共聚酯纤维是在常规PET分子链段中引入了第三及第四单体,从而改善纤维的染色性。它可分为高温高压型(CDP)及常压沸染型(ECDP)两种,本课题将着重研究阳离子染料可染共聚酯第四单体改性剂的结构与性能之间的关系。
首先合成了不同结构的醚型及酯型第四单体改性剂,寻找到了最佳的工艺条件,然后在对苯二甲酸(PTA)及乙二醇(EG)的基础上,加入第三单体间苯二甲酸双羟乙酯—5—磺酸钠(SIPE)及所合成的各种第四单体改性剂,进行共聚反应,分别制得常规PET、CDP、醚型及酯型ECDP共聚酯,讨论了影响聚合反应的各种因素,并采用DSC、DMA、TG、X光衍射、流变仪等方法对其进行了系统的研究。结果表明,由于第三及第四单体的加入,使得共聚酯的规整性下降,无定形区增加,从而使ECDP的玻璃化转变温度(Tg)、熔融温度(Tm)、冷结晶温度(Tch)、结晶度(AXc)、热稳定性、表观粘度(n)、粘流活化能(E)、结构粘度指数(△η)等均低于PET及CDP。另外,随着第四单体含量及分子量的增加,由于分别受醚键及酯基的影响,使得醚型ECDP各性能的变化规律与酯型ECDP有所差别。
通过等温及非等温结晶动力学对共聚酯的降温结晶性能进行研究发现,随着第三及第四单体的加入,结晶速率G减小,且ECDP的Avrami指数n受温度的影响较小,而采用Ozawa非等温结晶方法求出的n值要低于Avrami等温结晶方法求得的n值,这可能与取到二次结晶时的数据有关;另外,通过SEM的观察发现,干燥后共聚酯切片的表面及截面均出现了具有规则形状的晶粒,而二次结晶在扫描电镜图中未能体现出来。
通过对共聚酯性能的研究,优选出较好的醚型及酯型第四单体改性剂,分别进行小试及工业化纺丝试验,对所制得的纤维进行了各种性能测试,研究表明:所研制的阳离子染料可染改性剂,对纤维的纺丝工艺无不利影响,其性能指标能够满足纤维的生产需求,并且与PET纤维相比,ECDP纤维的断裂强度、初始模量及结晶度下降,而断裂伸长率、吸湿性增加。另外,通过对ECDP纤维的界面处理技术研究发现,由于第三及第四单体的加入,使得纤维表面的结构与常规PET有所区别,普通的聚酯短纤维油剂无法满足纤维的生产要求,因此必须采用ECDP专用油剂,它能赋予纤维良好的抗静电性及摩擦特性,保障纤维生产的顺利进行。
通过对纤维的染色性能进行研究发现,所制得的ECDP纤维可以实现常压沸染,达到了预期的结果。纤维的染色饱和值较高,吸附曲线为L型(Langmuir型),上染曲线呈S型,且醚型ECDP纤维的上染速率略大于酯型ECDP。