咖啡碳纤维是用咖啡渣经高温煅烧成晶体,再研磨成纳米粉体加入到涤纶聚酯切片中,生产出一种功能性纤维----咖啡碳纤维。咖啡碳纤维作为一种新型功能纤维,绿色低碳环保,吸湿、抑菌消臭,更具有远红外、蓄热保暖、释放负氧离子、抗紫外线的功能。由咖啡碳纤维织造的产品,手感滑糯,吸湿透气,穿着舒适,适合做内衣、T恤等贴身衣物。此外,由咖啡碳纤维织造的产品也广泛用于床品、袜品、衬衣、毛巾以及运动休闲装等终端产品。但咖啡碳纤维长丝以聚酯为载体,聚酯含量高,织造过程中存在抗静电性差的问题,加之,长丝耐磨性小,结构松散,抱合力差,在织造过程中容易缠绕和断丝,引起起毛起球,造成开口不清、断头,影响织造的顺利进行及成品的质量。而上浆后的咖啡碳纤维长丝,其耐磨性、集束性显著增强,长丝织造效率及成品质量显著提高。本课题针对咖啡碳纤维长丝在织造过程中存在的问题展开研究,以解决咖啡碳纤维长丝上浆为目标,以研究适合咖啡碳纤维长丝上浆用浆料配方为着力点,从以下几个方面对咖啡碳纤维长丝上浆进行了研究。(1)研究测试了咖啡碳纤维长丝各项力学性能指标。咖啡碳纤维单丝强力为4.573c N、模量为28c N/dtex、体积质量为1.20g/cm3、回潮率为0.602%、直径为10.514μm、咖啡碳纤维长丝的抗静电性测试表明,咖啡碳纤维长丝的半衰期为1.15s、咖啡碳纤维耐酸碱性试验表明,咖啡碳纤维长丝耐酸性较好,耐碱性差。(2)采用红外光谱研究了咖啡碳纤维长丝的化学结构。咖啡碳纤维在1720cm-1附近的C=O特征峰明显,说明咖啡碳纤维的主要成分是聚酯。咖啡碳纤维生产中由于加入了咖啡碳粉体,咖啡碳纤维中存在酚羟基。(3)在咖啡碳纤维结构研究的基础上,根据浆液的粘附机理和粘附性能的影响因素,按照―相似相容‖原理,用对咖啡碳纤维长丝具有亲和性的丙烯酸类单体(甲基丙烯酸MAA、甲基丙烯酸甲酯MMA、丙烯酸丁酯BA)合成了聚丙烯酸酯浆料。合成的聚丙烯酸酯浆料对咖啡碳纤维长丝的粘附力测试表明,合成的聚丙烯酸酯浆料对聚酯纤维粗纱有良好的粘附性。(4)根据咖啡碳纤维长丝的结构及力学性能特征,制定了咖啡碳纤维长丝浆丝浆料组分的选择原则。以所合成的聚丙烯酸酯浆料为主,辅以对聚酯纤维有较好粘附性的部分醇解PVA1788及与聚酯大分子有相似的化学结构的聚酯浆料,此外,为了克服化学浆料干分绞困难、易于产生二次毛羽的缺陷,在浆料组分中选择了含有酯基的酯化淀粉,作为咖啡碳纤维长丝上浆用浆料组分中的粘着剂;考虑到咖啡碳纤维回潮率较低、织造过程中容易产生静电的问题,选用甘油作为吸湿剂,以增加浆丝回潮率。制定不同浆料配比的配方,通过对浆液及浆膜性能的测试研究,确定了适合咖啡碳纤维长丝上浆的合适配方:聚丙烯酸酯15 kg、PVA1788 25 kg、聚酯浆料5 kg、酯化淀粉25 kg。(5)确定最佳配比的浆料配方后,采用单因素分析法进一步研究该配方条件下的甘油添加量。从而得出适合咖啡碳纤维长丝上浆的最终配方:聚丙烯酸酯15 kg、PVA1788 25 kg、聚酯浆料5 kg、酯化淀粉25 kg、甘油2 kg。(6)用上述浆料配方对规格为75D/72F的咖啡碳纤维长丝进行了上浆试验,浆丝性能测试结果表明,浆丝后咖啡碳纤维长丝的集束性性能明显改善,耐磨性、强力明显增强,可有效提高咖啡碳纤维长丝的可织性。