（纺织工程专业论文）PBT绒类针织产品的开发与性能研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 摘要 p b t ( 聚对苯二甲酸丁二醇酯) ，是由l ，4 丁二醇( b g ) 和对苯二甲酸( t p a ) 缩聚而成的一种芳香族聚酯。p b t 纤维具有较好的弹性、尺寸稳定性和良好的耐 久性，染色性能优异。p b t 纤维及其制品的手感柔软，耐磨性和纤维卷曲性好， 拉伸弹性和压缩弹性极好。p b t 纤维是一种性能优良的纤维，拓宽p b t 纤维的在 服装领域之外的应用就显得非常必要。在本课题中，我们致力于p b t 绒类针织产 品的开发和性能研究，探讨p 醣在车用装饰类纺织品领域中的应用前景，为今后 p b t 纤维在车用绒类针织产品中的应用提供有用的依据。 针织绒类织物具有许多优良特性如：手感柔软、延伸性优良、透气性好、外 观豪华，因此它越来越多的被应用于车用纺织品领域。在本论文中我们讨论了 p b t 绒类织物的生产工艺，染色以及后整理工艺，并且重点对绒类织物毛绒的抗 倒伏性能作了详细的分析。本文的具体内容如下： 1 p b t 原料性能的研究：测定了p b t 纤维的各项力学性能以及长丝的弹性 恢复性能、疲劳性能、收缩率等，为p b t 用作绒类织物的绒毛纤维提供性能依据： 2 研究p b t 绒类织物的生产工艺：根据p b t 纱线的特性，特别是其优良 的弹性性能，确定其不同于普通绒类织物的编织工艺以及编织流程，优化了工艺 参数； 3 探讨了p b t 绒类织物染色以及后整理工艺：从染色工艺、定形温度等方 面对p b t 绒类织物的染整工艺进行了探讨； 4 对p b t 绒类织物毛绒的抗倒伏性能进行了分析：详细讨论了毛绒的倒伏 过程，倒伏机理，制定了三种测试毛绒倒伏性能的实验方案，进行p b t 绒类织物 压缩试验和摩擦试验，从试验中得知，重复弯曲是导致绒类织物毛绒倒伏的关键 外因所在，而p b t 绒类织物能够发挥p b t 纤维的优良特性，具有很好的抗倒伏性 能。分析了各个工艺参数如织物组织、密度、毛绒高度对p b t 绒类针织物倒伏性 能的影响： 5 织物其他性能的研究：测定并分析了p b t 绒类织物各项指标，如强伸性能、 耐磨性、抗起球性能、透气性等性能。 关键词：p b t 纤维绒类织物车用纺织品抗倒伏性能 a b s 丁r a c t p r o d u c td e v e l o p m e n ta n dp e r f o r m a n c er e s e a r c h o nt h ep b tp i l ek n i tf a b r i c a b s t r a c t p b ti sak i n do fa r o m a t i cp o l y e s t e rm a d eb yt h ep o l y c o n d e n s a t i o no ft p aa n d b gi th a sg o o de l a s t i c i t y ，d i m e n s i o n a ls t a b i l i t y , d u r a b i l i t y , a n dc a r lb ed y e de a s i l y t h e p b tf i b e ri ss o f t ，f r i c t i o n - r e s i s t a n t ，c r i s p a t e ，a n di th a sg o o de l a s t i c i t yo fe l o n g a t i o n a n dc o m p r e s s i o n ，s i n c et h ep b tf i b e rh a ss om a n yo u t s t a n d i n gp r o p e r t i e s ，i t s n e c e s s a r yt ow i d e ni t sa p p l i c a t i o n sb e s i d e st h eg a r m e n tf i e l d i nt h i st h e s i s ，w et r yt o s t u d yt h ep r o p e r t i e so fp b tp i l ef a b r i c sa n du s et h e ma st h ea u t o m o b i l et e x t i l ea n d d e c o r a t i n gf a b r i c s w eh o p ew ec a no f f e rt h ei n f o r m a t i o no nt h eu s eo fp b t i nt h e k n i t t e dp i l ef a b r i c s k n i t t e dp i l ef a b r i c sa r eb e c o m i n gm o r ea n dm o r ep o p u l a ri nt h ea u t o m o t i v e t e x t i l e sf i e l db e c a u s eo ft h e i rd e s i r a b l ep r o p e r t i e ss u c ha ss o f th a n d l e ，e x c e l l e n t e l o n g a t i o n ，a i rp e r m e a b i l i t ya n de l e g a n ta p p e a r a n c e i nt h i st h e s i s ，w e d i s c u s st h e k n i t t i n g ，d y e i n ga n df i n i s h i n gt e c h n o l o g yo ft h ep b tp i l ef a b r i ca n dw ep a ys o m e e m p h a s i so nt h el o d g i n gr e s i s t a n c e w h a tw eh a v ed o n ea r ea sf o l l o w e d ： 1 i no r d e rt om a k es u r ei f t h ep b tc a nb eu s e di nt h ep i l ef a b r i c s ，t h em e c h a n i c a l p r o p e r t i e so ft h ep b t f i b e ra n dy a m sw e r et e s t e d ，i n c l u d i n gt h ee l a s t i c i t y ，t e n s i o n f a t i g u ea n ds h r i n k a g ea n d e t c 2 a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i co ft h ep b t , e s p e c i a l l yi t sp r o m i n e n te l a s t i c i t y , w eh a v ew o r k e do u tt h ek n i t t i n gt e c h n o l o g yo ft h ep b tf i l ef a b r i cw h i c hi sd i f f e r e n t f r o mt h ec 0 1 7 1 3 0 9f i l ef a b r i c s ，t h ek n i t t i n gp a r a m e t e r sw e r ei m p r o v e d 3 t h ed y e i n ga n df i n i s h i n gt e c h n o l o g yw e r es t u d i e di nt h i st h e s i ss u c ha st h e d y e i n gp r o c e s sa n dt h et e m p e r a t u r eo f t h et h e r m o s e t t i n g 4 w ea n a l y z e dt h el o d g i n gr e s i s t a n c eo ft h ep b tf i l ef a b r i c si nd e t a i l ，a f t e rw e d i s c u s s e dt h ep r o c e s sa n dt h ep r i n c i p l eo ft h el o d g i n g ，w ed e s i g n e dt h r e em e t h o dt o t e s tt h el o d g i n gr e s i s t a n c e ，a c c o r d i n gt ot h ec o m p r e s s i o na n df r i c t i o nt e s t ，i tw a sf o u n d t h a tr e p e a tb e n d i n gc a nm a k eg r e a td e s t r o yt ot h ep i l ea n di sr e s p o n s i b l ef o rt h e l o d g i n g b u tp b t f i l ef a b r i ch a sg o o dc h a r a c t e r i s t i c so nl o d g i n gr e s i s t a n c eb e c a u s eo f t h ew e l l k n o w np r o p e r t yo fp b tf i b e ra n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ek n i t t i n g p a r a m e t e rs u c ha sd e n s i t y , t h eh e i g h to f t h ep i l ea n dl o d g i n gr e s i s t a n c ew e r ea n a l y z e d 5 o t h e rp e r f o r m a n c e so ft h ef a b r i c ss u c ha st h e b r e a k i n ge l o n g a t i o n ，f r i c t i o n r e s i s t a n c e ，p i l l i n gr e s i s t a n c e ，t h ea i ra n dr n o i s t u r ep e r m e a b i l i t yw e r et e s t e d p o s t g r a d u a t e ：w um i n ( m a j o r ：t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db y ：p r o fs h e nw e i k e yw o r d s ：p b tf i b e r p i l ef a b r i c a u t o m o b i l et e x t i l e l o d g i n gr e s i s t a n c e 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，祟尚严谨学凤。所呈交的学位论文，是本 人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用 的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品及成果的 内容。沱文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。 学位论文作者签名：炙铀义 日期：2 扩o ；年1 月 日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，唰意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。 本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 j 在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密d 。 学位论文作者签名：灵敏 指导教师签名：弛椰 日期：2 咿5 年f 月f 日 日期：西州。年 月1 日 东华大学硕= e 学位论文 第一章前言 第一章前言 1 1 聚酯纤维p b t 介绍 近年来，随着人们生活水平的不断提高，人们对纺织品的品质要求也越来越 苛刻，世界化纤产品高科技的迅速发展也为优质纺织品面料的开发提供了有利的 条件。合成纤维迅速发展并且在世界纤维的应用中占主导地位，而性能优良的合 成纤维是人们永远追求的，而聚酯纤维p b t ( 聚对苯二甲酸丁二醇酯) 正是这种 追求探索的结果。p b t ，是由l ，4 丁二醇( b g ) 和对苯二甲酸( t p a ) 缩聚而成的 一种芳香族聚酯。概括起来，p b t 纤维具有以下一些特点【1 ： 1 具有较好的弹性、尺寸稳定性和良好的耐久性，而且弹性不受湿度的影响。 2 手感柔软，吸湿性、耐磨性和纤维卷曲性好，拉伸弹性和压缩弹性极好， 其弹性回复率优于涤纶。p b t 纤维在干湿态条件下均具有特殊的伸缩性，而且弹 性不受周围环境温度变化的影响，价格远低于氨纶纤维。 3 具有良好的染色性能，可用普通分散染料进行常压沸染，且无需载体。染 色后纤维色泽鲜艳，色牢度及耐氯性优良。 4 具有优良的耐化学药品性、耐光性和耐热性。 p b t 纤维最突出的性能是具有优良的弹性和弯曲回复性，其织物可随外力大 小的变化而发生膨胀和收缩。其次p b t 变形丝有较好的卷曲刚性，使纤维产生较 好的膨松度，手感柔软。p b t 纤维由于具有上述一些特点，近年来受到纺织行业 的普遍关注，在各个领域如服装、医疗用品等领域中得到了广泛的应用。 1 1 1 国内外p b t 纤维的开发动态明”4 1 5 1 p b t 纤维是聚对苯二甲酸丁二酯纤维的简称。1 9 7 0 年由美国赛拉尼斯公司首 次作为工程塑料投放市场，商品名为“x 一9 1 7 ”。随后美国伊斯特曼、日本帝人 和可乐丽以及德国拜尔等公司相继实现p b t 的工业化生产。随着p b t 工程塑料应 用领域的迅猛发展，7 0 年代后期，日本帝人公可首凭擢百_ 了丙品磊丙i 菲殖要 尔”的p b t 纤维，主要应用于制作连裤袜和紧身衣裤，其制品具有极好的高弹回 复性和舒适的手感，此后，p b t 纤维的开发和应用引起了业内人士的广泛重视， 先后有日本的可乐丽、东丽和尤尼吉卡等公司相继投入生产。进入8 0 年代，p b t 东华大学硕士学位论文第一章前言 纤维生产厂商主要分为两大类型，以细旦产品为主的主要是日本制造商，如东丽、 帝人、可乐丽、尤尼吉卡、钟纺等公司，产品主要应用于浴衣，女士内衣、连裤 袜等产品：以中粗旦产品为主，主要是美国赛拉尼斯公司代表的企业，产品主要 应用于弹性牛仔裤和运动服装。p b t 高弹纤维一经投放市场便受到消费者的青睐。 进入9 0 年代，由于p b t 聚合单体1 ，4 丁二醇价格的大幅度下降，p b t 产品得以 迅猛发展，西欧、美国、日本、韩国和台湾地区的许多企业纷纷开发p b t 产品和 扩大生产规模。 我国最早生产p b t 树脂的厂家是北京市化工研究院，主要用于工程塑料”1 。 早在“七五”计划中我国就把p b t 纤维的研制列入国家重点科技攻关项目，辽阳 石化用p b t b c f 织造出高档地毯和装饰布，手感柔软，风格独特。p b t 纤维是 我国大力发展的差别化纤维之一，近年来发展很快。据统计，我国已开发三十多 个产品，其中色织、丝绸、毛纺产品在国际上尚属首创，针织、制线、织带等领 域处于国际领先地位。由于p b t 纤维具有优良的弹性回复性能，其弹性介于锦纶 和氨纶之间，而其价格远远低于氨纶，因此被公认为生产弹性织物较好的材料。 9 0 年代中期上海石化合纤所率先开发了两步法生产p b t 高弹纤维的工艺路线， 并实现了产品的工业化生产。 1 1 2p b t 纤维的前景展望 p b t 作为通用工程塑料自八十年代以来增长迅速”3 ，近年来新的厂家日益增 多，p b t 纤维市场需求兴旺。影响p b t 发展的一个重要的因素是p b t 的价格，因 此不断采用新的技术以改进p b t 纤维的生产工艺是至关重要的。随着其价格的不 断下降，可以预测，p b t 纤维在纺织品市场将具有更广阔的前景。 1 2 车用纺织品的现状和发展前景 随着汽车工业的发展，车用纺织品作为汽车行业的重要配套材料引起汽车行 业和纺织行业的重视。而车用纺织品中的汽车内饰是人们接触较多的部分，它在 整个汽车内部给人的视觉、触觉方面的影响也非常大，而且现在的汽车设计追求 “以人为本”，人们更加注重汽车内饰的外观的美感和性能的舒适性。在汽车内 饰中，针织绒类织物以其自身的风格优势倍受亲睐，在市场上占有很大的份额。 东华大学硕士学位论文 第一章前言 1 2 1 车用纺织品的分类和重要作用 汽车用纺织品分为汽车内饰和汽车外饰两种，基本有以下几类”1 ： 1 地毯；2 装饰织物，包括坐垫、背垫、椅套、沙发套、车顶棚、护壁面料、 行李箱衬里；3 安全带、空气带； 4 门窗密封材料等。 在这些用途中，以地毯和装饰织物两类数量为最大，这两类织物也是汽车用 纺织品的重要品种。 汽车用纺织品有着非常重要的作用，车用纺织品中的内饰面料是人们接触较 多的部分，它在整个汽车内部给人的视觉、触觉方面的影响非常的大，直接影响 汽车整车形象、风格以及人们对汽车的档次的评定，汽车内装饰的好坏已成为影 响买主购买与否的一个考虑因素。由于人们对舒适性和实用性的要求，汽车内饰 材料得到迅速发展并越来越多地使用新型纺织材料，内、外饰面料具有装饰性和 功能性兼容的特点，对其外观和材质都有特殊的要求，因而其技术含量、生产难 度都不是一般纺织品可比的，所以汽车用纺织品成为现代都市型纺织品的标志产 品之一。 1 2 2 车用纺织品的性能要求“们 汽车用纺织品的主要功能是美化汽车内部的环境，使人们在乘车过程中感到 舒适，因而它的开发设计必须满足安全、舒适和环保的要求。汽车工业对纺织品 的要求见表卜1 表1 1 车用纺织品的性能要求 舒适美观柔软、手感好、图案新颖、结构设计灵活性强、色牢度稳定、美学性佳 经济耐用价格适中，工艺合理，原料来源，一；耐磨、耐压、不起球、尺寸稳定 工艺弹- 陛模量稳定，延伸性、热收缩性能满足模塑成型的要求 1 2 3 车用纺织品的主要原料 从耐磨、强度和易保养等方面考虑，车用纤维主要以合成纤维为主1 ，使用 最多的是涤纶纤维，涤纶纤维耐磨性好，抗撕裂强度高，耐霉变，抗紫外线能力 东华大学硕士学位论文 第一章前言 较优，容易清洗，抗折皱性好，价格也比较便宜。据统计，它占车用纺织装饰织 物市场的9 0 以上。然而由于它的吸湿性较低，在热天热舒适性差。腈纶具有良 好的抗紫外线能力，颜色鲜艳，手感柔软，但它的耐磨性不是特别的好，使得腈 纶特别适合于汽车的顶棚和有蓬汽车的车蓬。锦纶纤维有较好的弹性和耐磨性， 在汽车座椅中也有所应用，其吸湿性也要优于涤纶纤维“。丙纶“卵纤维在强度 和低重量上优于涤纶纤维，比涤纶更便宜，据称更容易回收利用。但它的熔点低， 耐磨性有限，吸湿性比涤纶更低，因此在热天热舒适性更差。汽车装饰纺织材料 所用到的天然纤维主要是羊毛及其混纺纱，它可以满足耐光牢度、耐磨性等的最 低性能要求，由于它的吸湿性好于涤纶纤维，具有更好的热湿舒适性和更好的抗 静电能力，羊毛还可以通过锆化( z i r p r o ) 处理降低其可燃性，但由于它的价格 较高，所以一般只用于高档车。各种主要车内饰纤维的特性如表卜2 所示。 表卜2 主要车用纤维的特性1 4 1 2 4 国内汽车内饰面料的发展趋势 今后一段时间内，汽车内饰面料的发展趋势有如下几大特点“： ( 1 ) 针织绒类织物成为内饰面料的主流，这是因为针织绒类织物具有良好的 延展性、弹性，能适应汽车内饰加工的模压工艺，而且花型变换较机织物方便。 绒类的高弹性及耐磨性使其被应用于门、窗、金属线及电缆轨道以及有沟槽部件 及门轴处时，可消除各种噪音；用于遮阳板和开式车顶板表面时，可起到防反射 作用；用作门窗装饰物时，不仅可增加玻璃的灵活性，还可挡水、隔外部噪音： 用其做座椅套时不仅美观“，而且其良好的透气性可减少汗味，从而使环境更 宜人。 东华大学硕士学位论文第一章前言 ( 2 ) 非织造布因具有成本低、适应性强、强度高、重量轻、隔音、保暖、防 震等特点，用其作汽车装饰是当前国际发展趋势之一1 。 ( 3 ) 特种化纤将被普遍应用，由于对内饰面料的安全性和工艺性要求越来越 高，原料的改性势在必行。例如，利用纺前染色制成色纺丝，以提高耐光照牢度 和色牢度：利用变形加工，提高纤维的耐磨性等。 ( 4 ) 车饰面料目趋多样化，车饰面料丰富多彩，选装件的大量应用使同一车 型可有多种风格装饰，以座椅色彩为主配置内饰的做法将成为轿车内饰的主流。 ( 5 ) 重视回收再利用“，汽车用纺织品制造商要面对大量的裁剪废料，由于 处理的过程很昂贵，再加上环保因素等，因此回收再利用是最好的选择。目前， 大部分聚酯纤维可由回收的瓶子或其他材料中获得；大部分聚酯纤维材料投入使 用后，即使是压模件也可被再次粉碎，挤压成纤维。 1 2 5 汽车内饰面料的发展前景 随着我国汽车工业的发展，对内饰面料需求也正在扩展，以轿车为例“， 表面装饰用料大致在2 5 m 2 以上，重量在9 - 1 2 k g 之间浮动。以4 4 座豪华大巴为例， 其用料接近7 0 m 2 ，重量约1 7 k g 。 按有关专家测算，g d p 每上升1 ，汽车数量平均增加1 1 5 。若未来1 0 年我国g d p 年均增长率在7 一8 水平，则轿车年增长可达到8 0 5 一9 2 ，因 此，不少国际组织都看好中国轿车市场，认为中国是继北美、欧洲之后，在未来 1 0 年内将形成世界第三大汽车市场。若以年增长率9 计，至2 0 1 0 年我国轿车 年产量可望达到1 5 5 万辆。若考虑到家用轿车的普及，轿车年产量更可望达到 1 7 0 1 8 0 万辆，按此推算，仅汽车内饰面料一项，年需求量将达到3 8 0 0 万m 2 ， 超过3 0 万吨。因此汽车内饰面料有着广阔的发展前景。 1 3 课题研究的意义和内容 p b t 这种具有优良综合性能的纤维会在服装领域、装饰领域以及产业纺织领 域有着非常广泛的应用。特别是现在的装饰领域和产业纺织领域随着人们生活 水平的提高和科学技术的不断发展，人们对家用纺织品和车用纺织品的性能要求 东华大学硕士学位论文 第一章前言 越来越高，在外观上要求豪华、美观，在性能上要求柔软舒适、耐磨、耐日晒、 抗静电、防污、阻燃、易清洁和尺寸稳定性。这就对传统的纤维提出了挑战，随 着p b t 生产技术和产品开发研究技术的进展和突破，p b t 这种具有优异回弹性、 抗静电性好、抗污性好的纤维会在这些领域备受亲睐。因此p b t 纤维具有十分巨 大的应用前景。本文既是p b t 纤维在服装领域应用之外尝试在室内装饰领域和车 用纺织品领域的应用。在本课题中，我们致力于p b t 绒类针织产品的开发和性能 研究，探讨p b t 在车用装饰类纺织品领域中的应用前景，为今后p b t 纤维在车用 绒类针织产品中的应用提供有用的依据。 p b t 纤维具有很多优异的综合性能，其主要特点是富有弹性、手感柔软、抗 静电性好、光泽好，比较适合在绒类织物产品中作毛绒纤维。在本课题中，我们 讨论了p b t 绒类织物的生产工艺，染色以及后整理工艺，并且重点对绒类织物 毛绒的抗倒伏性能作了详细的分析。我们的目的在于发挥p b t 纤维的优良的特 性，分析影响织物性能的内因( 纤维、纱线、织物组织等) 和外因( 定型温度、 时间等) ，并根据装饰用纺织品的性能要求，进行织物性能测试，最后优化绒类 织物的生产工艺和染整工艺。 本文的重点是绒类织物的生产染整工艺和抗倒伏性能的研究，在研究过程中 肯定会遇到很多困难，例如关于绒类织物的测试方法、标准前人的研究较少：在 测试抗倒伏性能时需自行设计试验方法，且没有现成的仪器设备；多种试验坯布 的编织也有难度。我想在今后的时间里，加强与合作企业之间的联系问题肯定可 以解决。 本文旨在研究p b t 绒类针织产品的开发和性能。在本论文中，将完成以下的 工作： l 、原料性能的研究：测定p b t 长丝的弹性恢复性能、初始模量、收缩率等 性能，并和几种常用纤维，如p e t 、锦纶，进行性能对比，为p b t 用作 绒类织物的绒毛纤维提供性能依据； 2 、研究针织工艺对绒类织物性能的影响：主要研究p b t 单纤细度、织物组 织、密度、毛绒高度等因素对性能的影响，进而确定合理的编织工艺， 优化工艺参数： 3 、染色后整理工艺的研究：探索p b t 绒类织物的染色工艺、定形温度等； 东华大学硕士学位论文 第一章前言 4 、绒类织物抗倒伏性能分析：制定绒类织物抗倒伏性能测定的实验方案， 进行纺织品磨压试验，分析各个工艺参数对p b t 绒类针织物主要性能的 影响； 5 、织物其他性能的研究：测定并分析装饰用纺织品性能的各项指标，强伸 性能、抗顶破性能、耐磨性、抗起球性能、透气性等性能。 东华大学硕士学位论文第一章前言 参考文献 1 陈克权，p b t 纤维开发情况简介维纶通讯1 9 8 9 ，6 7 6 9 2 张富刚王怀功，国内外p b t 生产及市场概况，聚酯工业，2 0 0 0 ，1 3 ( 2 ) ， 1 6 2 0 3 h e i n t z ea c h e m i c a lf i b e r si n t e r n a t i o n a l ，1 9 9 7 ，4 7 ( 5 ) 4 于文汇，国内外p b t 树脂和纤维发展概况，广东化纤，1 9 9 3 ，1 2 ，4 ，2 7 3 1 5 s h e l lc h e m i c a lf i b e r si n t e r n a t i o n a l ，1 9 9 7 ，4 7 ( 1 ) 6 a n o n p l a s t i c st e c h n o l o g y1 9 9 6 4 2 ( 1 ) ，1 3 7 宋新，世界地毯制造业生产现状与发展前景，广东化纤2 0 0 0 ( 3 ) ， 3 卜3 5 8 我国发展p b t 取得进展2 0 0 0 ( 4 ) ，2 2 2 4 9 汽车内饰针织物的现状及发展趋势产业用纺织品，1 9 9 8 ，2 ，5 - 8 1 0 】钟闻r t h i e r - - g r e b e ，汽车用纺织品一要求和性能特征，国际纺织导报， 2 0 0 1 ( 1 ) ，4 6 4 9 1 1 纤维及纺织品在汽车上的应用产业用纺织品2 0 0 0 ，1 25 - 1 2 1 2 朱良成蔡希忠，桑塔纳轿车地毯国产化，产业用纺织品，1 9 9 8 ，( 3 ) 2 1 2 3 1 3 h o l ya r e c y c l i n go fp o l y p r o p y l e n ec a r p e t i n gw a s t e n o n w o v e n i n d u s t r y ，1 9 9 4 ，1 2 c i 4 3m a t e r i a l sr e s e a r c hi n n o v a t i o n s2 0 0 3 ，1 0 ，7 ( 5 ) 2 6 9 2 7 4 1 5 葛怡，国内外汽车内饰纺织品市场状况及发展趋势，产业用纺织品，1 9 9 4 ， 3 ：1 2 1 6 轿车内饰件的发展方向中国汽车维修市场，2 0 0 2 ( 9 ) ，4 5 4 5 1 7 a l l i e ds i g n a lt h ep i n e e o ro fa u t os a f e t yb e l t ，t e x i t i l ew o r d ， 1 9 9 5 ，( 7 ) 1 8 李君熙，汽车座椅面料技术，国外汽车，1 9 9 2 ( 3 ) ，5 4 5 6 ，6 0 1 9 应用于汽车工业的针织物的崛起和发展前景，国外纺织技术( 针织、服装) ， 1 9 9 4 ，( 1 ) ：3 4 东华大学硕士学位论文 第二章p b t 纤维及其纱线性能 第二章p b t 纤维及其纱线的性能 纤维、纱线和织物三者有着非常密切的关系，任何一方的改变都在很大程度 上决定了织物的最终风格和性能，对于绒类织物而言，织物毛绒纱的纤维品种特 性和纱线的性能在很大程度上决定了织物的风格、手感以及应用性能。本章我们 侧重对p b t 纤维和纱线物理机械性能的测试，为绒类织物的编织工艺和后整理工 艺奠定一个很好的基础。 2 1p b t 纤维及性能 2 1 1p b t 缍维晦生产 p b t 纤维的生产方法有两种，一种是酯交换法，另一矛申是直接酯化法，广泛 应用的工艺路线是酯交换法，将对苯二甲酸二甲酯( d m t ) 与1 ，4 丁二醇( b g ) 先进 行酯交换，再缩聚成为p b t 的纺丝原料，d m t 路线的优点是工艺成熟，但与p e t 相比价格较高，成为p b t 纤维广泛应用的障碍。另一种是新工艺路线，用直接酯 化法，以高纯度的对苯二甲酸( t p a ) 与l ，4 丁二醇直接酯化，再缩聚而制得p b t ， 据西德吉玛公司报道，t p a 路线在相当大程度上降低了生产成本，使p b t 价格下 降到与p e t 水平相当，从而排除了p b t 纤维生产与应用的一大障碍。 2 1 2p b t 纤维的大分子结构“1 晰书衲- o - c h 2 - c h ，十_ p b t 斗争争铆一o c h ：- c h ：c h ：一c h ：卜 oo m 却百 葚旬删z 删z 删：卜 晰删一g m 。吼删2 一m 托卜 从分子式我们可以看出，p b t 在分子结构上和p e t ( 聚对苯二甲酸乙二酯) 相 同都具有芳香环、亚甲基、酯基等疏水性基团，而没有亲水性基团，所以与p e t 一样具有优良的耐光性、耐化学试剂性和低吸湿性。它与普通涤纶p e t 的区别在 于： ip b t 有4 个弧甲基锛而p e t 只有2 个： 东华大学硕士学位论文 第二章p b t 纤维及其纱线性能 2 p b t 有较大亚甲基分子的主链结构，呈螺旋状，这与锦纶分子结构相似， 故形成纤维的微细结构较疏松，而p e t 分子链呈直链状，没有大的侧链和支链， 故所形成纤维的微细结构较p b t 紧密。 3 。p b t 的次甲基链段长于p e t 而与p a 相近，所以分子结构较p e t 松散，纤 维比重低于p e t ，使p b t 在1 0 0 下可用分散染料染色而无需载体，易染性接近 锦纶，优于p e t 。由于p b t 分子能自由运动，不仅使p b t 具有优良的拉伸压缩弹 性与抗折皱性，而且兼有p a 那样较低的初始模量和优良的柔软性和耐磨性。 表2 - 1 各种热塑性聚合物主要性质比较 表2 - 1 为p b t 、p e t 和p a 6 的性能比较，从表中我们可以明显的看出，p b t 的玻璃化温度比较低，仅2 2 ，而普通涤纶p e t 的为8 0 ，较低的玻璃化温度 在很大程度上将影响它的染色性能，其热定型的温度也比较低，所以在染色和热 定型阶段对于温度的变化要非常留意。 表2 - 2 几种纤维物理指标比较“1 双折射率在某种程度上可作为纤维大分子取向度的表征，从表2 2 中可以看 出p a 6 的双折射率为o 0 5 ，而涤纶与p b t 的双折射率分别为0 1 6 0 1 7 与 0 1 5 一o t 6 ，这反映了涤纶与p b t 纤维的取向度比锦纶高得多。纤维间空隙小， 染料不易渗入，因此两者都采用分子结构简单、分子量小的染料来染色。 东华大学硕士学位论文第= 章p b t 纤维及其纱线性能 2 1 3p b t 纤维的结晶结构和弹性机理9 1 p b t 纤维存在两种结晶变体：型和t 3 型。松弛状态下为n 晶型，呈螺旋构 象；拉伸状态，呈1 3 晶型( 如图2 - 1 ) 。因此p b t 有一个缺点，即在高温下尺寸 稳定性不如p e t 。一些研究工作者认为，p b t 卓越的弹性回复性能是通过结晶类 型转变所产生的尺寸变化而造成的嘲。 图2 1p b t 纤维的结晶类型 图2 - 2 几种纤维的大分子链段结构 与弹性纤维和变形丝不同，p b t 和p t t 纤维的弹性”。取决于其分子结构与排 方d 。由于p b t 比p e t 多两个亚甲基，可使内旋转增多，p b t 变形的亚甲基链的转 动和变形能量较低，曲折的亚甲基链段比较柔软，可自由转动，弯曲链段长度 为完全伸直时的8 6 。并且p b t 的结晶类型是可变的，在应变过程中可产生a 和1 3 晶型的可逆转变，通常，n 型为稳态，b 型为非稳态，并具有向a 型转变的 趋势，因此p b t 纤维具有弹性机制。而p e t 分子链接近于直线( 见图2 2 ) ，具 有较少的折叠结构，其弯曲时的链段长度为完全伸直时的9 9 5 ，故分子构象 不存在弹性机制。 2 1 4 纤维的力学性能 纤维的力学性能是表征纤维加工和使用性能的极为重要的内容。从宏观方 面，是指纤维在各种外力如静态或动态的拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转作用下 的种种行为；从微观方面，则可视为分子运动的表现。由于纤维高聚物分子运动 东华大学硕士学位论文第二章p b t 纤维及其纱线性能 的粘弹性质“，纤维材料对外界作用的响应也颇为复杂。我们研究p b t 纤维的 强伸性能是为了对p b t 纤维的基本力学性能如单丝和复丝的拉伸断裂强力、断裂 长度、比强度、模量等有所了解。 1 、单丝拉伸的强伸性能测试 1 ) 实验方法 a 试样准备( 见表2 - 3 ) 表2 - 3 试验材料 取样：将两个卷装各退绕1 0 米，然后从各自卷装中分别取一段纱，抽出一 根单丝，再把两个卷装各自退绕1 米，取一段试样，从中抽取一根试样，以此种 方法各取1 0 根试样。试样应在尽可能小的张力下退绕，以避免意外拉伸。 b 实验仪器：x q 一1 纤维强伸度仪 c 实验条件：试样在恒温恒湿室经过2 4 小时平衡，然后在恒温恒湿条件下进 行 d 实验内容：将试样通过x q l 纤维强伸度仪拉断，得出单丝的断裂强力、断 裂伸长率、伸长1 0 的强力、相对强力、初始模量、断裂功，并对每项指标算 出平均值与变异系数。 2 ) 结果( 见表2 - 4 ) ： 表2 4 单丝强伸性能测试结果 试验规格强度伸长伸长1 0 细度比强度模量 c n 负荷c n d t e x c n d t e xc n d l , e x 抖1 平均值 1 7 65 2 24 54 63 8 11 0 3 c v 8 0 1 2 56 30 04 o2 1 6 t t 2 平均值 1 145 0 12 61 7 312 08 8 c v 1 131 6 63 80 0 1 13 5 6 东华大学硕士学位论文 第二章p b t 纤维及其纱线性能 2 1 5p b t 纤维的特性和用途“1 p b t 纤维的应用离不开它的优良特性，p b t 纤维具有锦纶的柔软和耐磨性， 也具有涤纶的耐久性、尺寸稳定性、耐皱性以及湿态的强力稳定等性质，其染色 性能也优于涤纶和锦纶，可以直接常压沸染，p b t 最大的优点是良好的回弹性和 卷曲弹性。锦纶弹性主要是加捻变形赋予的，属于能量弹性，因此织物表面不够 丰满并有冰冷感。而p b t 纤维的弹性来自分子结构的伸缩性，纤维有较好的蓬松 性和卷曲值，还有极好的保形性。概括起来，p b t 纤维具有以下一些特点： 1 回弹性 p b t 纤维是一种优良的弹性纤维，其弹性优于普通涤纶和锦纶，如果以p b t 纤维的弹性回复率为1 0 0 ，则锦纶为7 0 ，涤纶为5 5 ，它在3 和2 0 时候的伸 长回复率分别为9 9 和6 8 ，拉伸弹性和压缩弹性极好，弹性回复率优于涤纶， 在湿态条件下均有特殊的伸缩性而且弹性不受周围环境温度变化的影响，价格远 低于氨纶纤维。 2 染色性能n 2 1 p b t 可以进行常温常压沸染，而且无需载体，染色纤维色泽鲜艳，色牢度和 耐氯性能优良。p b t 纤维的入染温度以4 0 一5 0 。c 为好，上染突变在8 0 c 一9 0 ( 2 ， 所以8 0 后要求升温缓慢，为防止色化，染浴以中性为宜。染浅色p h 值范围较 广，所以p b t 与棉、毛、丝、麻以及其他化纤交织、混织可以一浴一步法或者一 浴两步法进行染色。 3 耐久性 p b t 纤维具有良好的耐久性、尺寸稳定性，耐磨性好，具有优良的耐化学药 品性，并具有优良的耐碱性，其碱减量较普通涤纶低的多，耐变形性比锦纶佳， 耐气候性、耐氯水性、耐光性好。 4 手感柔软 p b t 纤维手感柔软，其变形丝有较好的卷曲刚性，使纤维产生较好的膨松度， 增加了手感的柔软度。 表2 5 是p b t 纤维，普通p e t 纤维和锦纶p a 6 纤维的各项性能比较，从中我 们可以看到p b t 纤维的优良特性。 东华大学硕士学位论文第二章p b t 纤维及其纱线性能 表2 - 5 各种纤维的性能比较 p b t 纤维最突出的性能是具有优良的弹性和弯曲回复性，其织物尺寸可随外 力大小的变化而发生膨胀和收缩，因此穿着p b t 服装有舒适感。其次p b t 变形丝 有较好的卷曲刚性，使纤维产生较好的膨松度，手感柔软。由于p b t 纤维具有上 述一些特点，近年来受到纺织行业的普遍关注，在各个领域如服装、医疗用品等 中得到了广泛的应用。 ( 一) 服装用 p b t 弹力丝的性能优于p e t 和p a 的弹力丝，正在逐步进入高弹锦纶丝、涤 纶弹力丝和氯纶的使用领域。由于p b t 的高强度、良好的形状稳定性和优良的湿 态形状稳定性，以及良好的耐氯性能，己成为理想的游泳衣用纤维，并适用于制 作滑雪服、训练服等运动服。p b t 纤维与人体皮肤相容性优于p a ，与棉混纺优于 p e t ，可作内衣用。p b t 纤维具有羊毛手感、良好的耐光性及优异的弹性，可用 作袜类材料，为p a 所不及。 由于p b t 优良的膨松性和卷曲性，用p b t 弹力丝开发各种弹力织物，用p b t 毛型短纤维与羊毛混纺生产各种毛织物都是有巨大潜力的应用领域。 ( 二) 装饰用 7 0 年代，p b t 作为短纤维应用于地毯已获得成功。8 0 年代，西德吉玛公司 1 4 3 的工艺试验表明，用一步纺丝拉伸变形法，可生产性能优良的簇绒地毯纱，其地 东华大学顼士学位论文 第二章p b t 纤维及其纱线性能 毯性能可与p a 地毯相媲美，同时由于p b t 的价格比p a 具有明显的优势，因此可 望p b ? 纱在地毯市场有良好前景。 p b t 纤维加工成空变丝，不仅可用于装饰织物，也可能成为很好的服用织物 材料。 ( 三) 产业用 p b t 纤维具有优良的湿态形状稳定性，所以在水产领域可用作织网、绳索、 钓鱼线等水产用材料。p b t 高弹丝的弹性接近氨纶( p u ) ，因此可代替p u ，加工成 优质医用绷带、护膝等，而无压迫感m 。 我国在“七五期间，已开始重视p b t 纤维的开发生产，年产量已达4 万吨 左右。目前存在的主要障碍是价格较高，同时有待于开发以p b t 为原料的各类织 物。可望今后1 0 年p b t 在我国的针织、丝绸、毛纺织、棉纺织等纺织领域有更 广泛的应用前景，p b t 将成为p a 和p e t 强劲的竞争对手。 2 2p b t 纱线性能测试 2 2 1 纱线拉伸的强伸性能测试 研究p b t 纱线的强伸性能的目的是：通过拉伸性能实验，得到复丝的基本性 能指标，对我们了解这种材料的力学性能提供帮助。 1 ) 实验方法 a 试样准备 取样：将四个卷装各退绕1 0 米，在从各卷装上至少以2 米的不等间距剪取 试样，同时应注意试样在尽可能小的张力下退绕，以避免意外拉伸。 b 实验仪器：x l 一1 纱线强伸度仪 c 实验条件：试样在恒温恒湿室经过2 4 小时平衡，然后实验在恒温恒湿条件下 进行 d 。实验内容：x l 一1 纱线强伸度仪上下夹头之间的距离定为2 5 0 r a m ，拉伸速度 2 0 m m m i n ，每种试样测试根数3 0 根，预加张力根据0 5 0 1 c n d t e x 计算。 2 ) 结果与分析： 东华大学硕士学位论文 第二章p b t 纤维及其纱线性能 项目 表2 - 6 纱线强伸性能测试结果 1 6 7 d r e x 3 6 f16 7 d t e x 9 6 f 1 6 7 d t e x 3 6 f p b t d t yp b t d t y p e t d t y 断裂时间( s )2 5 ，02 3 3 1 4 8 图2 - 3 相同细度的p b t 、p e t 纱线断裂强度对比 6 东华大学硕士学位论文 第二章p b t 纤维及其纱线性能 图2 4 相同细度的p b t 、p e t 纱线断裂伸长率对比 从表2 - 6 中可以看出以下几个比较明显的特点： 1 1 6 7 d t e x 3 6 f 的p b t 纱线和1 6 7 d t e x 9 6 f 的p b t 纱线它们的断裂伸长率 都远远大于同种线密度的p e t 纱线的断裂伸长率，p b t 断裂伸长率都在3 0 以上， 这就说明了p b t 长丝具有比p e t 优良的延伸性。纱线本身的伸长变形能力和弹性 变形能力比较好。 2 p b t 纱线的断裂强度小于p e t 纱线的断裂强度，1 6 7 d t e x 9 6 f 的纱线强度 又小于1 6 7 d t e x 3 6