（纺织材料与纺织品设计专业论文）Tencel纤维热学性能与热定形研究[纺织材料与纺织品设计专业优秀论文].pdf

摘要 本文主要研究了t e n c e l 纤维的热学性能、纱线、织物热定形效果 和热定形的机理。 t e n c e l 纤维是一种新型的再生纤维素纤维，它以良好的纺织加工 性能和穿着舒适性而备受人们的青睐，其市场需求也在不断加大，对 t e n c e l 纤维，人们也展开了各个方面的研究。但是对t e n c e l 纤维热学 性质和热定形方面的研究很少见报道。因此，基于这个原因，我们对 t e n c e l 纤维的热学性能、热定形效果与热定形机理方面做了测试分析 研究工作。 t e n c e l 纤维属于单斜晶系纤维素晶型，由于纺丝方法的不同， t e n c e l 纤维的聚合度、结晶度、取向度都高于粘胶纤维，这些微结构 的差别造成了纤维性能上的不同。 通过测试t e n c e l 纱线的扭应力随时闻的变化情况和干热和湿热对 扭应力的影响，研究了t e n c e l 纱线与粘胶纱线的扭转定形问题，发现 在湿热状态下，纱线的定形效果优于千热定形，因此水分子在t e n c e l 和粘胶的热定形中起着非常熏要的作用，它通过与纤维中断裂的氢键 相结合，形成新的链接使结构更加稳定。 厂 f 本文应用测试织物压烫恢复角和平烫后的恢复角的方法，测试分 析n n o e l 织物热定形效果。t e n c e l 织物相对于粘胶织物来讲，不易 定形，但同时它所形成的定形也不容易被去除。t e n c e l 织物与涤纶相 比，具有完全不同的热定形表现，涤纶织物的热处理在温度超过原定 形温度时可以全部消除，在小于原定形温度时，定形基本上没有变化。 而t e n c e l 和粘胶织物的定形在较小的作用温度下就可以缓慢去除，在 处理温度远大于原定形温度的条件下，定形效果也不会完全去除。 对t e n c e l 纤维的基本热学性质进行了测试，结果表明t e n c e l 纤维 的热学性质基本上保持了再生纤维素纤维的特点，与粘胶纤维非常相 似，但由于t e n c e l 纤维结构紧密，热的作用对t e n c e l 纤维的影响要小 于粘胶纤维。最后通过x 衍射、d s c 、t m a 和红外分析等分析方法， 对t e n c e l 、粘胶纤维热处理前后的聚集态结构进行了分析，并结合前 面对t e n c e l 、粘胶纱线、织物的熟定形效果的测试，分析得出t e n c e l 纤维的热定形机理。 国内外对于t e n c e l 纤维及其制品的工艺和机械性能已进行了一系 列的研究工作，并有大量论文发表，但有关t e n c e l 纤维及其制品的热 定形机理与热定形效果国内外未见有人进行深入和系统的研究，也未 见有相关的文章发表，从而这一研究具有较高的理论价值。同时对 t e n c e l 纤维及制品进行热定形效果进行定性和定量的研究，并与粘胶和 合成纤维进行比较不仅具有特色和创新之处，而且从理论上解释定形 加工中的 有较高的 关键词： 生产厂家的实际热加工操作和使用过程， 热定形胡毽 a b s t r a c t t h e r m a lp r o p e r t i e s ，h e a t s e t t i n ga sw e l la sh e a t s e t t i n gm e c h a n i s m s o ft e n c e lf i b e rh a v eb e e ns t u d i e di nt h i sd i s s e r t a t i o n t e n c e l ，an e wr e g e n e r a t e dc e l l u l o s ef i b e r ，i sp o p u l a r t op e o p l ef o ri t s e a s yt e x t i l ep r o c e s s i n g a n dc o m f o r t a b l e n e s s t e n c e lf i b e r sh a v eb e e n s t u d i e di nm a n yr e g a r d s ，b u tt h et h e r m a lp r o p e r t i e sa n dh e a t - s e t t i n g o f t e n c e lf i b e r s a r es e l d o mf o u n di n p a p e r s b a s e d o nt h a t ，i t sa b o v e p r o p e r t i e so f t e n c e if i b e r sh a v eb e e nt e s t e da n da n a l y z e d t e n c e lf i b e r sb e l o n gt oc e l l u l o s ei i d u et oi t sd i f f e r e n ts p i n n i n g s t y l e ，t e n c e l f i b e r s g a i n s a na d v a n t a g eo v e rt h e r a y o n s i ns t r u c t u r e p a r a m e t e r s s u c ha s d e g r e e o fc r y s t a l l i n i t y , c r y s t a l l i t ea n da m o r p h o u s o r i e n t a t i o n ，e t c ，w h i c hm a d e i t sp r o p e r t i e sd i f f e r e mf r o mt h er a y o n i t i ss t u d i e do nt o r s i o n a ld e f o r m a t i o no ft e n c e ly a r n sa n dv i s c o s e y a r n sb yt e s t i n gt h e r e l a t i o nb e t w e e nt o r s i o n a ls t r e s s e sa n dr e l a x i n gt i m e ， o nd i f f e r e n c eb e t w e e nd r yh e a t sa n dw e t t i n gh e a t i ti sf o u n dt h a tt e n c e l y a r n sw e r ei n f i u e n c e dm o r eu n d e rt h ec o n d i t i o no fw e t t i n gh e a tt h a nd r y h e a t b e c a u s ew a t e rm o l e c u l ep l a y sav e r yi m p o r t a n tr o l e ，c o m b i n i n gw i t h b r o k e nh y d r o x y l - g r o u p so ff i b e r s ，f o r m i n gan e wl i n kt om a k es t r u c t u r e s t e a d i e rd u r i n gp r o c e s s i n g t h eh e a t - s e t t i n ge f f e c ta n dh e a t s e t t i n gs t a b i l i t yo ft e n c e lf a b r i c s w e r es t u d i e di nt h i sp a p e rb yt e s t i n gt h ep r e s s i n g h e a t i n gc r e a s er e c o v e r y a n g l ea n dc r e a s er e c o v e r ya n g l e c o m p a r i n gw i t hv i s c o s ef a b r i c ，t e n c e l f a b r i ci sh a r d e rt of o r ms e t t i n ga n dr e m o d e l s e t t i n gt h a n t h ev i s c o s ef a b r i c b mi tp r o c e s s e st h ec o m p l e t ed i f f e r e n th e a t - s e t t i n ge f f e c tf r o mp o l y e s t e r f a b r i c t h es e t t i n go fp o l y e s t e rb yh e a t i n gw i l ln o th ec h a n g e dw h e nt h e t e m p e r a t u r ei sl o w e r t h a nt h eo r i g i n a lo n e o n c et h et e m p e r a t u r ei sh i g h e r t h a nt h eo r i g i n a lo n e ，t h es e t t i n gw i l lb ec h a n g e dc o m p l e t e l y b u tt h e s e t t i n go ft e n c e lf a b r i ca n dv i s c o s ef a b r i cw i l lb ec h a n g e ds l o w l y ，t h e y w i l ln o t d i s a p p e a r e v e nt h e t e m p e r a t u r e i sm u c h h i g h e r t h a nt h e h e a t - s e t t i n gt e m p e r a t u r e i th a sb e e nt e s t e do ni t sb a s i ct h e r m a lc h a r a c t e r i s t i c s s h o w i n gt h a t i tm a i n t a i n st h eb a s i cp r o p e r t i e so fr e g e n e r a t e dc e l l u l o s e ，w h i c hi ss i m i l a r t ot h er a y o n h o w e v e r ，b e c a u s eo f i t st i g h ts t r u c t u r e ，t h et e n c e lf i b e r sa r e l e s si n f l u e n c e dt h a nt h er a y o nb yh e a t w eh a v eu s e dx - r a y ，d s c ，t m a a n df t i rt od i s c u s st h eh e a t - s e t t i n gm e c h a n i s mo f t e n c e lf i b e r m a n y r e s e a r c h e sh a v eb e e ns t u d i e d o nt e x t i l e p r o c e s s i n g a n d m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a th o m ea n da b r o a d s o m e p a p e r s h a v eb e e n p u b l i s h e do u t b u t ，s e l d o ms y s t e m i cr e s e a r c h e sh a v eb e e n m a d ea b o u tt h e t h e r m a lp r o p e r t i e sa n dh e a t s e t t i n gp r o p e r t i e s s ot h i sr e s e a r c hh a sh i g h v a l u ei na c a d e m i c a tt h es a m et i m e ，w ed i s c u s s e dt h ed i f f e r e n c e s b e t w e e nt e n c e l 、r a y o na n dp o l y e s t e r t h i si n n o v a t i v er e s e a r c hn o to n l y i n t e r p r e t sm a n yp r o b l e m si nh e a t - s e t t i n gp r o c e s s ，b mg i v e ss o m ea d v i c e s o nh e a t o p e r a t i o n s f o rf a c t o r i e s s ot h i sr e s e a r c hh a sh i g hv a l u ei n a p p l i c a t i o n z h u m i n 西u a n d i r e c t e d b y ：y 。u j i a n v o n 2 g a o y a v i n 一2 k e y w o r d ：t e n c e l ，t h e r m a lp r o p e r t y ，h e a t - s e t t i n g ，m e c h a n i s m 东华大学硕士学位论文 第章前言 第一章前言 i i l y o c e l l 纤维的发展历史 棉，毛，丝，麻等天然纤维由于具有优良的穿着舒适性而倍受 青睐，因此人们对天然原料的需求也不断增加，但由于资源限制， 难以满足人们的需要，人造纤维由于资源丰富，织物良好的吸湿性、 悬垂性、透汽性等性能越来越多用于服装加工中。 传统的人造纤维制造过程存在工序复杂，产生有害气体等缺陷， 且制造的纤维本身湿强力低，缩水率高等缺点。因此人们一直在研 究新的环保型纤维素纤维的生产工艺。l y o c e l i 纤维是一种新型溶剂 纺纤维素纤维，它以无污染的n m m 0 h 2 0 为溶剂。对于这种纤维， 美国e n k a 公司在1 9 7 6 年开始研究，1 9 8 0 年德国a k z o 公司拥有专 利，1 9 8 7 年奥地利l e n z i n g 公司得到授权生产，1 9 9 0 年，英国 c o u r t a u l d s 公司( 现并入a c o r d i s 集团) 也得到授权生产 i - 4 】，目前， 英国的c o u r t a u l d s 公司和奥地利的l e n z i n g 公司是该纤维全球最大的 工业化生产厂家。1 9 8 9 年由国际人造丝协会及合成纤维标准局 ( b i s f a ) 认可，将这种溶剂纺纤维素纤维统一命名为l y o c e l l t e n c e l 为c o u r t a u l d s 公司注册的该种商品的名称。1 9 9 7 年世界产量达2 0 万 吨，2 0 0 0 年达到4 0 万吨，占纤维总量的o 4 1 ，粘胶总量的4 ， 虽然数量不多，但发展速度极快。c o u r t a u l d s 公司在我国做了大量的 推销工作，国内纺织界也称它为l y o c e l l 和t e n c e l ，也有把它的长丝 称n e w c l l 的f # l ，中文名称不统一，国内多称其为天丝，也有称为天 塞丝、天目丝等，市场上常见的原料纤度为1 5 1 7 d t e x ，纱线有纯 纺，与棉、毛、麻等混纺，产品有针织也有机织。 我国对l y o c e l l 纺丝技术的研究起步较蛲，9 0 年代初期开始对 l y o c e l l 纺丝技术进行探索性试验，成都科技大学与宣宾化纤厂联合 攻关探索工艺条件，并获得阶段性成果。自9 0 年代中期起，东华大 学在原国家纺织总会、上海市科委、上海市教委、教育部、国家自 然科学基金委、上海纺织控股( 集团) 公司等单位的资助和支持下， 东华大学硕士学位论文第一章前言 对l y o c e l l 纤维的国产化生产技术进行了研究开发，并在小试基础上， 于1 9 9 9 年和2 0 0 0 年先后承担了上海市重点科技攻关项目“年产i o o 吨莱塞尔工艺与设备的研究”和上海市重大科技攻关项目“年产l o o 吨莱塞尔工艺与设备的完善及纺丝能力的进一步扩大”，着重对 l y o c e l l 生产技术国产化进程中面临的纤维素的溶解、纺丝和溶剂回 收三大技术难点进行了攻关f 3 “。研究人员经过近8 年的l y o c e l l 纤 维实验室研究及近两年的中试试验，进行了多项技术创新，解决了 l y o c e l l 生产中的溶解、纺丝及溶剂回收三大关键问题，并已开发了 一条完整的l o o 吨年l y o c e l l 短纤维试验生产线。在此基础上，形成 了l y o c e l l 纤维溶解纺丝工艺基本软件，并制各出了合格的l y o c e l l 纤维，为我国实现更大规模的l y o c e l l 工业化生产试验提供了必要的 科学依据和实际经验。 1 2t e n c e l 纤维的结构特点 7 8 】 t e n c e l 纤维属于新型溶剂纺纤维素纤维，虽在纺丝液制各和纺 丝过滤过程中接触到胺的氧化物，但仍属于单斜晶系纤维素晶型， 会保持天然纤维的氢键破坏重新组合的定形特征。同时，由于纺丝方 法的不同，t e n c e l 的微结构与粘胶存在较大筋差异，粘胶生产时需氧 化裂解，因而降低了聚合度，一般聚合度在2 5 0 3 0 0 之间，结晶度 仅为3 0 多，而t e n c e l 无需裂解，因而，聚合度高，可达5 0 0 5 5 0 ， 结晶度达到5 0 以上，同时，由于t e n c e l 的牵伸主要在干态进行， 因而其取向度高，原纤间排列十分规整，这些微结构的差别形成了 纤维性能上的不同。 1 3t e n c e l 纤维的性能特点【1 ，9 1 首先是强度上的变化。众所周知，粘胶产品的强度低，特别是它 的湿强度下降很大，使其在染整、洗涤及使用对易破损，而t e n c e l 的强度可达4 1 c n t e x ，高于粘胶的2 5o n r e x 及棉的2 8c n t e x ，仅次 于涤纶的5 5 c n t e x ，足以满足人们对产品耐用程度的需要，它的湿 强比干强下降1 7 ，远小于粘胶的4 4 f 1 1 们，可以抵御染色整理及 洗涤所带来的机械损伤，也使产品染整工艺的选择范围加大。 第章前言 初始模量大幅度提高，5 伸长时的湿模量达2 7 0c n t e x 【1 0 】，是粘 胶5 0c n t e x 的5 倍多，比棉1 1 0c n t e x 高出约一倍半，这使纤维在 湿加工时有良好的保形性，克服了粘胶明丝紧纬、加工时须防潮保 燥的问题。 1 1 5 的吸湿率与粘胶13 和棉8 相当，因而吸湿透汽，穿着舒 适方面表现与之相当。 干态断裂伸长和湿态断裂伸长分别是1 4 二1 6 ，1 6 - 1 8 c ”，小于 粘胶对应的2 0 2 5 与2 5 3 0 ，大于棉的7 - 9 和1 2 1 4 。因此 织物保形性较好。 易于原纤化是其特性之一，由于纤维是靠章伸诱导结晶及取向， 因而其结晶化是趋于沿纤维轴向排列的，形成层状结构，当纤维吸 湿膨润时，纤维中被水渗透部分的膨胀破坏了结晶单元之间的氢键 连接，结晶单元分离，在机械外力的作用下，成剥离纤维，表现出 原纤化，反映在织物表面上为毛绒【9 一，原纤化给桃皮绒的生产提 供了有利的条件，但不一致的毛绒会使织物色谓不一致，给染整提 出了新的课题。 1 4t e n c e l 纤维研究与应用现状 自从t e n c e l 纤维问世以来，就引起了纺织科研工作者的极大兴 趣，围绕t e n c e l 纤维，人们对它开展了各个方面的研究工作。 1 4 1t e n c e ! 纺丝成形过程的研究 在纺丝工艺过程中，凝固浴的温度和浓度悬两个比较重要的因 素。当纺丝速度较低时【1 2 3 1 ，凝固浴的温度和浓度对纤维的结构和 性能影响较大，而当纺丝速度较高时，这种影嗨就变得很小。同时， 段菊兰等研究进一步表明，凝固浴的温度低或浓度商时，有利于纤 维结晶度和晶粒尺寸的变大，也有利于t e n c e l 的力学性能的提高。 当凝固浴温度提高【h 5 1 ，t e n c e l 纤维的无定形区取向度、相对强度 和初始模量下降，但此时的最大纺丝速度与纤维延伸度都将提高。 野村对纺丝的拉伸速度【”h 6 1 对t e n c e l 结晶结构的影响做了研 究工作，认为拉伸会使( 0 0 2 ) 面的尺寸稍有减少；h u a n g 等指出， 东华大学硕士学位论文 第一章i # 言 ( 0 4 0 ) 面的尺寸( 即晶粒在纤维轴方向的尺寸) 随拉伸速度的提高 而增大，而( 1 0 1 ) 面和( 0 0 2 ) 面的尺寸( 即晶粒在纤维轴垂直方 向的尺寸) 则随拉伸速度的提高而减小。这说明拉伸速度提高，微 晶变的细长，同时，晶粒的大小和尺寸又将影响纤维的物理性能。 1 4 2t e n c e l 纤维结构与性能的研究 9 】 表1 - 1t e n c c l 纤维结构参数 t e n c e l 纤维经碱液和加温处理，可以看到皮层发生分裂，皮层 很薄，可以认为t e n c e l 纤维基本上全由芯层组成。而且皮层基本无 取向性【7 1 4 1 。 t e n c e l 纤维的聚集态结构的研究包括对t e n c e l 纤维晶型、分子 量、结晶度、密度、取向度、湿膨胀率、比表面积的研究。张建春 等通过测试分析，认为t e n c e l 纤维与粘胶纤维一样为典型的纤维素 纤维。虽然t e n c e l 在纺丝液制备和纺丝过程中曾接触到胺的氧化物， 但t e n c e l 与粘胶一样，仍属于纤维素i i 晶型。t e n c e l 纤维较粘胶长 丝与短纤维有更高的平均分子量和更集中韵分子量分布，更高的结 晶度、密度、取向度和沿纤维轴向的耀整性【7 9 1 。 t e n c e l 纤维的力学性能包括纤维的拉伸性能，纤维的弯曲性能 等方面。它们与纤维的成纱强力、弹性以及耐痰劳性有关。研究表 明干态t e n c e l 纤维强度是粘胶纤维的1 6 倍，在重复拉伸中，t e n c e l 纤维较粘胶短纤有更大的储能能力和弹性恢复能力，同时它的耐拉 伸疲劳性能优于粘胶短纤，t e n c e l 纤维的粘弹行为符合六元件模型。 t e n c e l 纤维的耐弯曲疲劳性能优于粘胶纤维，弯晚疲劳断裂均表现 东华大学硕士学位论文 第章前言 出脆性特征f 9 1 ”。 张建春等对t e n c e l 纤维进行了t g 、d m t a 的测试，研究表明， t e n c e l 纤维的分解起始温度高于粘胶纤维，热失重现象相对较轻微， 耐热性能优于粘胶纤维。同时测试了t e n c e l 纤维的l o i 值，结果表 明t e n c e l 的燃烧性能与粘胶基本相同b g 。t e n c e l 纤维良好的温度适 应性使其在较广的温度范围内保持良好的应用性能。 管映亭等对t e n c e l 纤维的化学性能迸行了探讨，发现t e n c e l 纤 维的耐酸碱、耐氧化还原性能同天然纤维索纤维类似 2 0 1 ，但在生产 过程中应尽量减少酸碱及氧化剂等化学试剂对纤维的损伤。t e n c e l 纤维经生物酶处理，在相同的条件下，作用的程度与苎麻纤维相当。 同时，他们还就酸碱、氧化剂、还原剂作用于t e n c e l 纤维的温度、 浓度、时间对t e n c e l 纤维性能的影响进行了研究。 由于t e n c e l 纤维中纤维素分子原有的晶体来建破坏，纺丝后形 成的超分子结构的结晶度高，纤维分子的大部分链段处于有序排列 中，使无定形区的侧面横向连接少丽且弱，容器并裂丽形成。原纤”。 在湿态及机械摩擦作用下，织物表面浮现出一层直径仅有l 一4 u r n 的 短绒毛，呈半透明如“霜白”。针对t e n c e l 原纤化的倾向，研究人员 对不同工艺参数对原纤化的影响及原纤化的控制做了大量研究工 作，k o u t ub b 研究了纤维素浓度、气隙长度、拉伸倍数和凝固浴对 t e n c e l 纤维原纤化的影响b 8 ，研究发现，降低聚合物溶液中纤维索的 含量可产生一定的应力松弛，改善从入口劐纺丝浴处的纤维取向， 以及降低原纤化程度。较长的气隙，适中的拉伸倍数和水中含有 1 0 - 2 0 n 甲基吗啉氧化物的凝固浴可获得原纤化较低的纤维。 1 4 3t e n c e l 纤维成纱性能的研究 t e n c e l 纤维与其它纤维索纤维相比横重离，成纱毛羽多，丽 t e n c e l 纤维的强度高，纺纱断头率低，故纺纱工序的工艺参数的确 定主要以减少纱线毛羽为目的。在纺制t e n c e l 纤维纯纺纱或t e n c e l 纤维含量超过7 5 的混纺纱时，粗纱断头率较高，选择合适的捻系 数将有利于提高粗纱的生产效率与纱线性能。因此，费培兴等研究 东华大学硕士学位论文 第章前言 了纺纱捻系数与纱线强度的关系，t e n c e l p e t 、t e n c e l 棉、t e n c e l 毛等混纺纱线强度与混纺比的关系【7 2 1 ，研究表明，t e n c e l 纤维的强 伸特性决定t e n c e l 纤维具有良好的混纺性能，可以与p e t 、棉、毛 等进行混纺。 1 4 4t e n c e l 织物性能的研究 研究人员对t e n e e l 及相关织物的结构性能进行了测试比较，发 现t e n c e l 织物的抗弯刚度低于毛，涤和纯毛织物，高于粘胶织物丽与 棉织物相似；悬垂性优于毛涤、棉、纯毛织物丽羞于粘胶织物；t e n c e l 织物的强力高于纯毛、棉和粘胶织物，但低于涤纶织物；它的断裂 伸长、强伸性同棉类似；t e n c e l 织物的舒适性能受原纤化及织物表 面特征的影响，透汽性低于纯毛和毛涤织物两高于棉织物，保暖性 与毛涤织物和棉织物相似而低于纯毛，导热性低于棉织物而高于毛 织物，综合舒适性与棉织物和毛，涤织物类似f 2 3 ，2 4 1 。 1 4 5t e n c e l 纤维与织物的染整加工研究 目前国内外t e n c e l 光洁织物的加工太多采用如下工艺：坯布一 烧毛一 退浆一 原纤化一 酶降解一 染色一 第二次酶降解一 定 形。1 9 9 9 年，国外开发成功了“四台一”加工新工艺( n ov ol y ot e c h ) ， 该工艺将退浆、原纤化、酶降解与染色四道工序衔接起来，合而为 一，中途不必换机换浴，而且省去了染色后的第二次酶降解工序。 关于t e n c e l 纤维与织物的染色，研究人员徽了大羹的工作。有 t e n c e l 染色用染料的研究，t e n c e l 染色工艺的研究，不同染色加工方 法对t e n c e l 性能的影响研究。研究发现，由于，t e n c e l 纤维在水中 的溶胀性高，有利于形成染料分子更容易扩散的通道，在规定的染 色时间内也有利于染料上染百分率的提高，因此t e n c e l 纤维的上染 百分率、固色率比棉的高，但较粘胶纤维的低，这主要是因为t e n c e l 纤维的结晶度、取向度高。t e n c e l 纤维的染色遮率与粘胶纤维相似， 但比棉纤维高，特别是加入固色剂的初期，对染料的吸附速率明显 高于其他二种纤维。同时，t e n c e l 纤维的匀染性及移染性也比棉、 粘胶纤维差，因此通过控制t e n c e l 纤维对染料的吸附速率，尤其是 东华大学硕士学位论文 第一章前言 无机盐的加入，对提高该纤维的匀染性是非常重要的。另外，t e n c e l 纤维较棉、粘胶有更好的显色性，其表观深度约为棉的1 5 倍2 3 2 5 2 6 1 ，所以t e n c e l 的深染性比棉、粘胶的好。 对于t e n c e l 纤维的整理，人们研究最多的可能就是利用酶处理 【2 6 1 来控制t e n c e l 纤维的原纤化，以达到所希望的柔软、精美的织物 手感。一般酶处理中所采用的纤维素酶是菌类分泌的高分子量的蛋 白质，能促进纤维素水解成葡萄糖。研究表明，酸性纤维索酶比碱 性酶和中性酶对纤维作用剧烈，可加速1 ，4 - 二苷键断裂，因此应用 中多采用酸性纤维素酶。同时，人们对t e n c e l 织物的功能性整理方 面，如阻燃整理、免烫整理的工艺、效果及对织物性能的影响都曾 做过较全面的研究。 c o l l i e r b j 【2 7 】研究了交联整理、酶整理、等离子整理以及活性印 染整理对t e n c e l 织物与t e n c e l 、混纺织物的影响，并泓试评价了整理 对织物洗涤前后其原纤化、耐用性、外观和手感的影响。研究表明， 采用耐久压烫交联整理和酶整理的织物虽现出由湿磨产生的外观改 善和原纤化降低，然而交联整理和酶整理使织耪强力降低并引起洗 涤的强度损失增大。染色后的交联整理不影响织物的色牢度。等离 子整理会使织物降解并且不会提高其抗原纤化性能。 1 4 6t e n c e l 在纺织业的应用 由于纤维素纤维来源广、可再生的优点，两且具有合成纤维难 以替代的优良使用性能。因此，除英国、臭地利以外，美国、法国、 德国、俄罗斯等国在缩减粘胶法生产的同时，非常重视溶剂纺纤维 索纤维的开发与应用。 在服装方面，t e n c e l 纤维可纯纺，也可以与棉、毛、麻、合成 纤维甚至粘胶纤维混纺，改善其他纤维的性能，使得织物具有丰富 微妙的光泽、光滑柔软的手感、优良的悬垂性、良好的透气性和机 洗性等特点。现在，该种纤维一般用于高档女村衣、套装，也可用 于较厚的裙子、休闲装、牛仔服等，其中，意大利的s p i r i t 公司就开 发出了t e n c e l 与毛交织精纺花呢系列、休闲系列、衬衫内衣及针织 东华大学硕士学位论文 第一章前言 系列聊。8 29 1 。目前，这种纤维在英美德意等国的时装设计师中日益 流行起来，它已成为高级服装设计师成功采用的一种新材料，市场 对这种新纤维织物的要求不断增长。 在工业应用上，由于t e n c e l 在湿态下有较高的剐性和强度，使 其具有良好的湿加工性能，该纤维在水中分散性好，因此，在水中 加工时可使用较长的纤维而不会发生缠结，不需要使用分散剂，在 湿态下机械加工中的原纤化作用，使其制品具有独特的性能。 1 5 定形 定形是与纺织材料表现的平衡形式有关的。实际上，定形所描 述的是一种特定形式的结构稳定性【3 0 1 ，纺织工业的一个重要作用就 是把纤维集合成符合需要的有用的形状，因此，定形在纺织工艺的 许多方面都有很重要的作用。 定形根据其定形的效果分为三种形式：暂时性定形，指那些在 平时使用中就会消失的定形，( 譬如在低热、湿度变化以及润湿的作 用下) ，或是在轻微的机械作用下可以消失的定形；半永久性定形是 指那些在平时使用中，能抵制上述一般作用的定形，不过倘若给以 激烈的处理，它也能恢复原状；而永久性定形则是指其结构在定形 中发生了变化的定形，它是不能恢复的，当然，如果给予更加激烈 的定形处理，使它的结构发生更进一步的不可逆变化，那也能把它 原来的变形消除掉。在许多情况下，被定形下来的整个变形当中， 实际上包含着暂时性的、半永久性的和永久性的定形这几种成分， 只有当它们全部同时发生作用时，定形才是最有效的 3 1 1 。人们经常 采用的定形方法有加热方法、化学方法、给湿方法、粘着方法和加 机械力的方法。定形最简单的机理，是纤维的结构发生了个导致 它获得新的最小能量位置的变化，热定形就是逶过增加温度的方法。 使纤维的结构发生了导致它向能量最低位置变化，结构趋于更稳定 的状态。 i 6 本课题研究意义 纤维和织物的热学性质、热定形作为纺织材料一项重要使用性 东华大学硕士学位论文第章前言 能，将极大的影响着纺织材料的加工工艺条件和材料本身的使用性 能。国内外对于t e n c e l 纤维及其制品的工艺和机械性能已进行了 系列的研究工作，并有大量论文发表，我们在本文1 4 中曾具体的谈 过，但有关t e n c e l 纤维及其制品的热定形机理与热定形效果国内外 未见有人进行深入和系统的研究，也未见有相关的文章发表。就现 在资料查阅发现，仅张建春做过t e n c e l 纤维热学方面的一些基础研 究1 9 】，从而这一研究具有很高的理论价值。定形作为纺织加工中一 个非常重要的环节，定形效果的好坏将直接影响服装最后的服用性 能，特别是当前对服装提出了易护理的要求，因此对t e n c e l 纤维及 制品进行热定形效果进行定性和定量的研究，并与粘胶和合成纤维进 行比较不仅具有特色和创新之处，而且从理论上解释定形加工中的 各种问题，从而指导生产厂家的实际热加工操作和使用过程，有很 高的实际应用价值。因此，我们在江苏省教委项目的支助下，对t e n c e l 纤维的热学性能、热定形展开研究工作。 1 7 本课题研究内容 本文主要围绕a c o r d i s 公司生产的t e n c e l 纤维，从纤维、纱线、 织物展开针对其热学性能和热定形方面的研究。 i ：热处理对t e n c e l 纱线强伸性能的影响 通过测试t e n c e l 纱线和粘胶纱线经不同熟处理条件下( 湿热、 干热) 处理后的强伸性能来研究熟处理对t e n c e l 纱线强伸性能的影 响，并测试分析了热处理对t e n c e l 纤维结晶度的影响。 i i ：t e n c e l 纱线扭转定形的研究 测试分析t e n e e l 纱线扭矩捻度关系以及千热湿热状态下t e n c e l 纱线扭应力的松弛情况，研究了t e n c e l 纱线与粘胶纱线的扭转定形 问题。 i i l ：t e n c e l 织物熟定形效果的研究 通过与粘胶织物的对比实验来研究t e n c e l 织物的热定形效果，同 时研究了t e n c e l 织物的折皱角和压烫角的蠕变规律。 i v ：t e n c e l 热定形机理的探讨 东华大学i 页士学位论文 第章赣言 通过对t e n c e l 纤维、织物的各项热学性能指标的测试了解t e n c e l 基本的热学性能，并结合上述各实验分析来探寻t e n c e l 纤维热定形 机理。 从我们的研究结果可以得到由于t e n c e l 纤维的结晶度较大，结 构紧密，t e n c e l 纤维的热学性质与粘胶纤维基本相同，热对它的破 坏作用或热对t e n c e l 纤维的影响要小于粘胶纤维。t e n c e l 织物和粘 胶织物具有相似的热定型效果，与涤纶完全不同的定形现象。t e n t e r 纤维的热定形机理主要是分子间的键合作用，t e n c e l 纤维是氢键体 系材料，热定形时，主要是纤维的无定形区域具有适度发展的氢键 作用区域下的链段微布朗运动破坏了分子间氢键，使分子间氢键断 裂并在新的位置重耨组合。 东华大学硕士学位论文 第二章实验 2 1 实验样品 2 1 1 纤维 第二章实验 1 7 2r e xt e n c e l 长丝由a c o r d i s 上海公司提供。 2 1 2 纱线 ，表2 1 实验用纱线 2 1 3 织物 试样细瓤捻向捻跏提供雕位 1 捌纱线2 0z 7 3 2 苏州大学 z 5 2 苏，f f 大学 1 蠕渤躐 2 0 z 7 5 4 苏州大学 表2 2 实验用织物 经密纬密厚度帕0 1 试样组织 竟置每m 2提供单位 1 0 锄 衄 1 。t e e | 1 2 斜纹5 5 0 x 4 3 03 0 i 牦嘉煳纺厂 2 4 t e c l 1 2 斜纹4 3 0 x 2 8 0 3 4 t e e l1 + 1 平纹4 1 0 3 0 0 矿t e e l 1 2 斜纹3 0 0 2 5 0 l 镛胶1 + 1 平纹4 0 0 x 3 1 0 2 锚胶1 + l 平纹4 2 0 x 3 6 0 l 。涤纶 1 2 斜纹3 3 4 x 2 6 5 2 0 3 5 0 嘉兴绢纺厂 1 0 7 3 0 嘉兴绢纺厂 2 2 0 2 3 嘉兴绢纺厂 1 1 7 瑚 嘉兴绢纺厂 1 2 0 5 0 嘉兴绢纺厂 2 1 9 3 0 苏州大学 2 4 涤纶 1 2 斜纹3 2 7 x 2 5 14 0 2 2 8 苏卅大学 2 2 实验仪器 1 0 1 - 1 型干燥箱：工作室尺寸3 5 4 5 4 5 嘲i 温度范围5 0 - 3 0 0 ；工作 电压2 2 0 v ；加热功率3 k w ；上海市实验仪器总厂。 r y - 1 2 0 0 0 高温染样机：容量2 2 5 l ；最高黻1 4 0 ；功率3 5 k w ；工作电 - 1 1 好 药 如 笱 筋 旺 东华大学硕士学位论文 第二章实验 压2 2 0 1 0 v ；上海隆达化工公司。 h h s 8 型电热恒温水浴锅：上海天平仪器厂。 x l 1 纱线强伸度仪：气动夹头；夹头距离2 5 0 r a m ；拉伸速度5 0 0 m m m i n ； 东华大学。 y g ( b ) 0 2 6 d - 2 5 0 型电子织物强力仪：夹头距离1 0 0 m m ；拉伸速度 1 0 0 m m m i n ；温州大荣纺织标准仪器厂。 纱线扭转性能测试装置：纱线扭转力学性能非商用检测项目，因此测试其 性能不象纱线拉伸性能一样有商用仪器，本文采用吴雄英等人研制的扭矩测定 装置。实验装置如图2 - 1 和2 2 所示。 a b 卜一扭丝( 磷铜片) ；m 小镜片：y - - 燃；t - - n 加张力； a 一光源f 激光笔) ：b 一记录板 图2 - 1 扭矩测定装置的测试部分 y g s 4 1 a 弹性仪：宁波纺织仪器厂。 氧指数测试仪：意大利a r s 凳口织物氧指数测定仪 p e - - 7 型热分析仪：美国p e r k i n - - e l m e r 公司。 傅立叶红外一担曼光谱仪：n e x u s 6 7 0 型，美国n i c o l e t 公司。 x 衍射分析仪：d m a x - b 型；电流，4 0 m a ；电压，4 0 k v ；c u 靶，1 5 4 2 a ： 一1 2 东华大学硕士学位论文 第二章实验 日本理学公司产。 l 卜熟箱：l 热箱基座 ( 保证热箱位置可前后左右调节) 图2 - 2 扭矩测定装置的湿热处理部分 2 ，3 纱线、织物性熊测试 2 3 1 纱线强伸性能 强伸性能是通过溅试纱线的强伸性能指标，按照国标g b t 3 9 16 19 9 7 纺 织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定采用x l 1 纱线强伸度 仪：予样数3 0 。 2 3 2 纱线扭转性能实验 扭矩测定采用光杠杆原理放大并测定。测试装置示意图见图2 - 1 ，图2 2 ， 由激光源a 、小镜片m 、记录板b 及入射光和反射光组成光杠杆系统。经激光源 a 产生点光源发射到小镜片m 上。当对纱线试样y 施加一定捻度，磷铜片p 发生 扭转，使小镜片m 产生一旋转角度，反射光点产生侧向位移，被记录于记录板b 上。当小镜片m 与记录板b 之间的距离l 保持不变时，纱线的扭矩l 与反射光 线的侧向位移，成正比关系，即采用反射光线的侧向位移y 可测量纱线的扭矩 b 。当磷铜条尺寸固定后，可改变小镜片m 与记录板b 之间的距离以测量不同 纱线的扭矩，还可通过改变磷铜条的抗扭刚度改变测试系统的灵敏度。 东华大学硕士学位论文 第二章实验 l ：c a b 3 g 三 。 ，2 l 本文磷铜条长度采用3 2 m ， 得纱线的扭矩： ( 2 一1 ) l 采用1 2 0 c m ，代入磷铜条、纱线各参数，计算 l = 9 4 1 1 0 。x y ( o n c m )( 2 - 2 ) 其中，y 为反射光线的侧向位移。 测试参数：试样长度1 2 0 r a m ；加捻方向与原成纱捻向相同；转动速度：4 0 6 0 r r a i n ；子样数1 0 。 由于此项性能的测试有较多不同的测试条件，将在第四章中详细讲解。 2 3 3 纱线热收缩性能 热收缩性能我们用不同温度下的热收缩率来表示，先将试样在标准大气中 平衡，平衡后测试其试样原长度l o ，然后将其自由悬垂教入预定温度的烘箱中 加热3 0 分钟，取出后在标准条件下平衡2 4 小时，测试其此时的长度l l ，则热 收缩率：兰量1 0 0 。样品量，每组3 0 次。 l 0 2 3 4 织物热定形实验 织物热定形效果是我研究的一个重要内容，由于实验涉及方法条件比较复 杂，我们将在第五章中详细描述。 2 3 5 织物燃烧性能 按照国家标准采用意大利a r s f e e r 织物氧指数测定仪，标准流量0 2 + n 2 ， 1 7 升，分钟。 2 3 6 织物折皱回复角 按照国家标准试样测试根据6 b t 3 8 1 9 - 1 9 9 7 纺织品织物折痕回复性 的测定回复角法。采用y g 5 4 1 a 弹性仪( 宁波纺织仪器厂) 。同面朝向，经纬 向各l o 次。 2 4 纤维结构分析测试方法 2 4 1 差示扫描量热分析( o s c ) 测试条件：从5 0 到2 4 0 c ，升温速率2