（纺织材料与纺织品设计专业论文）ptt纤维织物的风格特征研究.pdf

摘要 p t t 纤维是一种新型聚酯纤维，具有良好的弹性，手感柔软，悬垂性好，可 低温染色等优点。p t t 纤维这种新型高分子材料以其优良的综合性能指标和部分 服用性能指标的改善为特色，被誉为“未来的纤维”。目前，弹力织物主要是通 过添加高弹长丝，如氨纶、锦纶弹力丝等赋予织物高弹性。能否利用p t t 纤维 的众多优良性能来开发一些织物，而尝试在某些非高弹性应用领域中代替锦纶弹 力丝、氨纶，以达到降低成本的目的，这成为本课题的研究初衷。 本课题主要对p t t 、p a 、p t t p e t 、p t t p b t 及高收缩p e t 等纤维进行d s c 差热分析，拉伸断裂、拉伸回弹性、卷曲性、沸水收缩率测试；对p t t 纱线、 p f 媳及棉氨包芯纱进行拉伸断裂、拉伸回弹性测试分析；采用p t t 纱线、p a 氨及棉氨包芯纱进行无缝内衣产品的开发，并对织物的成本价格进行合算；对 影响织物风格的物理力学量进行测定，测定比较了p t t 织物、p a 氨织物以及棉 氨织物的蓬松性、剪切性、尺寸稳定性、折皱弹性等性能。应用模糊数学理论， 对三种织物进行风格评价，对比说明p t t 纤维针织物的基本风格特征。 在研究过程中采用f a s t 织物风格测试仪及i n s t r o n 多功能织物强力仪， 对p t t 纤维织物的风格进行了较为系统的分析研究。通过大量实验可知：随着定 伸长值的不断增加，p t t 纤维及纱线都表现出更为优良的回弹性能；p t t 织物横 向弹性回复率与黼织物相当，优于棉氨织物。日常穿着我们最为关心的是弹 力塑身织物的横向弹性回复性能，而p t t 织物的横向弹性回复性能完全可以满足 作为弹力塑身织物的基本要求；对p t t 织物的蓬松性、柔软性、剪切性、尺寸稳 定性以及折皱性等方面进行测试分析。利用模糊数学的相关理论，对p t t 等三种 织物进行综合风格评价，最终得出三种织物的风格优劣关系为：p a 氨织物 p t t 织物 棉氨织物。前两种织物的差别不是很明显，但是相对棉氨织物来说优势 较明显。通过成本价格的比较得出p t t 纤维织物的价格优势相对p a 氨织物来说十 分显著。因此，不论从经济角度还是服用性能角度来说，p t t 纤维织物都有很大 的实用价值。本文所进行的研究工作为p t t 纤维今后的深入研究及下游织物的开 发及应用提供了必要的理论基础和技术支持。 关键词：p t t 纤维、弹性回复性、f a s t 、i n s t r o n 、模糊数学、风格评价 r e s e a r c ho ns t y l ec h a r a c t e r i s t i c s o fp t tf a b r i c a bs t r a c t p t t ( p o l y t r i m e t h y l e n et e r e p h t h a l a t e ) i san e wt y p eo fp o l y e s t e rw h i c ha t t r a c t s m o s tw i d e l ya t t e n t i o na l lo v e rt h ew o r l d i to w e st ot h ep r o p e r t i e so fe x c e l l e n c e e l a s t i c i t y , s o f th a n d l i n g ，d r a p i n ga n dg o o dd y e i n gp e r f o r m a n c ei nl o wt e m p e r a t u r ea n d o n i tw o sr e c o g n i z e da s f u t u r ef i b e r b e c a u s eo fi ti n t e g r a t e sa l m o s ta 1 1t h ef i n e p r o p e r t i e so fo t h e rs y n t h e t i cf i b e r s a tp r e s e n t ，t h ew a y so fe l a s t i cf a b r i ck n i f i n ga r e a l w a y sf i n i s h e db ya d d i n ge l a s t i cy a r ns u c ha ss p a n d e xa n dp ae l a s t i cf i l a m e n t t h i s p a p e ra i m sa th o w t om a k eg o o du s eo f t h ep r o p e r t i e so f p t ta n dd e s i g ns o m ef a b r i c s m a d eo fp 丌f i l a m e n ty a mt od i s p l a yi t sg o o de l a s t i c i t ya n df a b r i cs t y l e m e a n w h i l e d e c r e a s i n gt h ec o s tr e l i t i v et of a b r i c s w i t hs p a n d e x i no r d e rt or e s o l v es u c hp r o b l e m s ，t h ec o r r e l a t i v ee x p e r i m e n t sa n da n a l y s i sa r e s t u d i e d f i r s t l y ，t h ep a p e rs t u d i e st h ep r o p e r t i e so fp t tf i l a m e n tb yc o m p a r i n g i t 、】i ，i t l l p a , p r r p e t ( p o l y b l e n d i n g ) p r t ，p b t ( p o l y b l e n d i n g ) a n dh i g h s h r i n k a g ep e t f i l a m e n t s m a i n l yi n v o l v e sd s cd i f f e r e n t i a lt h e r m a la n a l y s i s ，t e n s i l es 仃e n g t h , t e n s i l e e l a s t i c i t y , c u r l i n gt e n d e n c y , s h r i n k a g ei nb o i l i n gw a t e r i na d d i t i o n , t h ep r o p e r t i e so f p t tf i l a m e n ty a m , p a s p a n d e xc o r e - s p u ny a r n , c o t t o n s p a n d e xc o i l s p u ny a r na r e t e s t e dt o o n 坨b u l k i n e s s ，s h e a r i n g ，d i m e n s i o n a ls t a b i l i t ya n dc r e a s er e c o v e r yo f f a b r i c m a d eo fm p a s p a n d e xa n dc o t t o n s p a n d e xr e s p e c t i v e l y 眦m a i n l ys t u d i e di nt h e p a p e r t h e s ep e r f o r m a n c e sa r ct h em a i nf a c t o r sa f f e c t e df a b r i cs t y l e f u r t h e r m o r e ， a p p l y i n gt h et h e o r yo ff u z z ym a t h e m a t i c s ，g i v et h es t y l ee v a l u a t i o nr e s u l t st ot h e s e t h r e ef a b r i c s t h et h e s i ss y s t e m a t i c a l l yd i s c u s s e st h ed i f f e r e n c eb e t w e e np i 。ra n dc o m p a r e d m a t e r i a l sw i t ht h eu s a g eo ff a s tf a b r i cs t y l et e s t e ra n di n s t r o nm u l t i f u n c t i o n a l s t r e n g t ht e s t e ri nt h er e s e a r c hp r o c e s s 1 1 1 ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n sc a nb ed r a w nf r o m t h i sw o r kt h r o u g ht h em a s s i v ee x p e r i m e n t s ：、v i t l lt h eg r a d u a li n c r e a s eo fc o n s t a n t e l o n g a t i o n , t h ee l a s t i cr e c o v e r y o fp t tf i b e ra n dy a ma r eb e t t e rt h a nc o m p a r e d m a t e d a l s 1 1 1 et h e s i sd e m o n s t r a t e st h a tt h ec o u r s e w i 辩e l a s t i cr e c o v e r yo fp t tf a b r i c i ss i m i l a ra sp a s p a n d e xf a b r i c b e t t e rt h a nc o t t o n s p a n d c xf a b r i c i no u fd a i l y w e a r i n g ，t h em o s ti m p o r t a n tp r o p e r t yo fe l a s t i cf a b r i ci sc o t t r s e w i s ee l a s t i cr e c o v e r y , t h e r e f o r e mf a b r i cc a l ls a t i s f yt h ew e a r i n gr e q u e s to fe l a s t i cf a b r i c t h ec o n c l u s i o n o fs t y l ee v a l u a t i o nr e s u l t sb a s e do nt h et h e o r yo ff u z z ym a t h e m a t i c si st h a t p a s p a n d e x f a b r i c ) p t tf a b r i c ) c o t t o n s p a n d e xf a b r i c t h ed i f f e r e n c eb e t w e e n p a s p a n d e xf a b r i ca n dp t tf a b r i ci sn o ts oo b v i o u s l y ，h o w e v e r , t h e ya l em u c hb e t t e r t h a nc o t t o n s p a n d e xf a b r i c t h r o u g ht h ec o s tp r i c ec o m p a r a t i o r t , p t tf a b r i ci s c h e a p e rt h a np a s p a n d e xf a b r i c t h e r e f o r e ，n om a l t e rf r o me c o n o m i c a la n g l eo r w e a r i n gc h a r a c t e r i s t i c s p 兀f i b r i ch a st h ev e r yg r e a tp r a c t i c a lv a l u e t h i sp a p e r p r o v i d e sa ni m p o r t a n tt h e o r e t i c a lg u i d a n c ef o rt h ew o r k i n go u to fa c t u a lp r o d u c t i o n t e c h n o l o g ya n dt h ec o n t r o lo f p r o d u c t i o np r o c e s s w u h u i - y i n g ( t e x t i l em a t e r i a l t e x t i l ef a b l ed e s i g n1 d i r e c t e db yp r o f e s s o rd u a n y a - f e n g k e yw o r d s ：m f i l a m e n te l a s t i cr e c o v e r yf a s ti n s t r o n f u z z ym a t h e m a t i c s s t y l ee v a l u a t i o n 西安工程大学学位论文独创性声明 禀承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的学位论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和 致谢的地方外，学位论文中不包含其它人己经发表或撰写过的研究成果，不包括本人 已申请学位或他人已申请学位或其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研 究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了感谢。 学位论文与资料若有不实之处，本人承担相关责任。 学位论文作者签名： 她烫 日 期：加7 一 西安工程大学学位论文知识产权声明 本人完全了解西安工程大学有关知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间 学位论文工作的知识产权归属西安工程大学。本人保证毕业离校后，使用学位论文工 作成果或用学位论文工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工程大学。学校有权保 留送交的学位论文的复印件，允许学位论文被查阅或借阅；学校可以公布学位论文的 全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 差竺篓竺耄签名羡龟薮 指导老师签名： 一、 日期： a d q 7 ， l ， 磊 绪论 1 绪论 1 1 引言 随着人们生活水平的提高，服装的个性化和舒适性成为人们对穿着的又一需要。 曾几何时，由于氨纶技术的成熟和氨纶应用的普及，各类织物中都纷纷加入氨纶，以 形成“弹力”效应。纺织品几乎到了“无氨不弹”，“无弹非新”的程度，弹力织物的流行 可见一斑。p t t 纤维是一种新型聚酯纤维，具有良好的弹性，手感柔软，悬垂性好， 可低温染色且色牢度好，并具有较好的抗皱及尺寸稳定性，以及抗紫外线、n o ，、臭 氧、抗污性等优点i j 一。既克服了p e t 纤维的刚性过大和p b t 纤维的柔性过大的缺 陷，又有聚酯和聚酰胺纤维的诸多优点。p 1 r 纤维这种新型高分子材料以其优良的综 合性能指标和部分服用性能指标的改善为特色，被誉为。未来的纤维”，并将可望成 为2 1 世纪产量最大、最有前途的合成纤维品种之一1 5 】。p t t 纤维作为一种弹性 ( s p a n d c x 或e l a s l a n e ) 或亚弹性( 介于弹性纤维和变形纱之间) 纤维，在性价比上 可能要优于目前最常用的聚氨酯弹性纤维【8 】，所以无论是从经济角度还是从使用性能 方面考虑都有较大的实用价值。 无缝内衣是一个新兴行业，国内无缝内衣的企业主要集中在浙江义乌。义乌市 无缝针织服装业起步于上世纪9 0 年代末，然而短短几年间，全市己拥有1 5 0 多家无缝 内衣生产企业，从业人员近2 万人；拥有各类生产设备2 5 万台，其中进口设备2 4 0 0 多台，年生产无缝内衣8 0 0 0 多万套，年产值可达3 0 多亿元，产量占全国总产量的8 0 、 全球总产量的1 5 。 针对目前掀起的p t t 纤维研究热潮，以及无缝内衣目前的市场状况，本论文采用 p t t 纤维开发了系列无缝内衣产品。有针对性的选择了p a 氨织物和棉氨织物作为对 比试样，主要侧重考察p t t 织物的性能能否与这类氨纶包芯纱织物相当，从而开拓p t t 织物在弹力织物方面的应用市场。 1 2p t t 纤维的研发历程及发展趋势 1 2 1p t t 纤维的研发历程 p t t 纤维的发展及应用，经历了漫长的历程。 关于p t t ( 聚对苯二甲酸丙二酯) 的最早研究见诸于1 9 4 1 年的一份英国专利吲，美 国c a l i c op r i n t e r s a s s 公司的w h i n f i e l d 和d i c k s o n 首先在实验室合成了p t t 聚合物，随后 美国d i l p o n t 公司也申请了相关专利【1 0 1 。但是，由于制各p t l 树脂的主要原料1 ，3 n - - 醇( 简称l ，3 一p d o ) 的生产成本较高，难以实现工业化生产，严重影响了p t t 树脂及其下 绪论 游产品的工业化进程。1 9 9 4 年，德国的d e g u s s a 公司成功开发了低成本的丙烯醛制造 1 3 p d 0 的工艺路线i ；1 9 9 5 年，美 s h e l l 化学公司开发了环氧乙烷( e o ) 生产1 ，3 一p d o 的技术1 2 l ；1 9 9 5 年，美 d u p o n t 公司采用生物发酵方法合成1 ，3 一p d o ，申请了美国和 欧洲专利1 3 l 。随着生产成本的降低，使p t t 纤维的研究和开发进入空前的热潮。 生产p t t 的原料l 。3 p d o 可行方法主要有：环氧乙烷法、丙醛法、生化法、甘油 生化法、酸氢化法、羟甲基法、山梨糖醇法等，但目前能实现工业化生产的主要有： s h e l l 公司的环氧乙烷法、d u p o n t 公司的生物酶催化法和d e g u s s a 公司的丙醛法。以s h e l l 公司和d u p o n t 公司生产的p t t 最为有名，其商品名分别为c o r t t e r a 与s o r o n a 。两者生产 方式的最大区别在于p 1 v r 原料1 ，3 p d o 的制造方法，s h e l l 是利用化学合成的方法，采 用d m t 或p t a 与1 ，3 - p d o 聚合的工艺路线；而d u p o m 公司则是采用与专门生产工业用 酶的g e n e n s o r 公司合作开发生产1 ，3 p d o 的生物技术，利用玉米淀粉作为原料，通过 发酵方法制造1 ，3 p d o ，在此基础上完成了葡萄糖一步法生产1 ，3 p d o ，该方法工艺 简单，副产品少，成本低，是一项环保的生化合成技术。 而目前已广泛应用的是采用化学方法进行p t t 的合成。p t l 同p e t 、p b t 一样， 是一种半结晶的热塑性芳香族聚酯，其合成方法可分为直接酯化法和酯交换法。直接 酯化法，也称p t a 法，由对苯二甲酸( p 1 a ) 和丙二醇( p d o ) 直接酯化聚合；酯交 换法，又称d m t 法，由对苯二甲酸二甲酯( d m t ) 与丙二醇( p d o ) 进行酯交换后 再聚合。以文献给出的参考工艺条件为例说明如下【1 4 15 1 。 ( 1 ) p t a 法 在酯化反应中，反应物p d o p t a 的摩尔比为1 4 ：1 ，温度为2 0 0 - - 2 6 0 ，压力为 常压( 加入适当的催化剂) 或0 2 0 3 m p a ；在预缩聚和缩聚中温度为2 5 5 - - 2 7 0 1 2 ， 绝压小于1 3 0 p a ，并加入合适的催化剂和稳定剂。p t a 法流程示意图i j ”如图1 - 1 所示： 图1 - 1p t a 法流程不恿图 ( 2 ) d m t 法 在酯交换中，反应物p d 0 d m t 的摩尔比为1 _ 2 2 2 ：1 ，在催化剂存在下，于常压 和1 5 5 - - 2 4 5 ( 2 进行反应，生成对苯二甲酸双羟丙酯( b h p t ) 和甲醇。酯交换是可逆反 应，因此不断除去甲醇有利于b h p t 的生成。b h p t 在催化剂和稳定剂的作用下进行缩聚 反应，反应温度为2 4 5 - - 2 9 0 * ( 2 ，绝压1 3 3 2 6 7 p a 。缩聚反应也是可逆反应，连续除 去产生的p d 0 有利于反应朝着生成p t t 的方向进行。d m t 法流程示意图【l6 】如图l 一2 所示： 2 1 绪论 图1 - 2 d m t 法流程示意图 实际应用中，p t a 法较d m t 法投资少，生产效率高，原料及能量消耗低，污染 少，成本低，是更为经济实用的方法。 之后d u p o n t 公司与韩国的s a e h a n 工业、日本的帝人和东丽公司，以及中国台湾 的远东纺织等公司合作，共同开发p t t 纤维和纺织品的生产与市场；日本旭化成公 司也有p 1 广r 纤维工业化开发的报道，已就纤维的制造和加工技术申请了1 0 0 多项专 利，专利涉及原料、纺丝、变形、机织、针织和染整等一系列领域，纤维的商品名为 “s o l o ”。2 0 0 2 年日本旭化成和帝人公司宣布成立各占5 0 股份的合资公司，计划合 作研究开发、生产和销售p t t 纤维产品；另据“纤维新闻”称，韩国政府也提出了 p 1 r r 纤维的开发计划，计划在今后几年间投资1 9 9 亿韩元，用于p t t 纤维的制造和 应用技术开发。中国台湾最近也开发了p t t 纤维商业生产工艺，生产规模为5 k t a ， 预计年销售额9 0 0 1 2 0 0 万美元。自2 0 世纪9 0 年代后期以来，中国内地也开展了 l 。3 一p d o 和p t t 的研发工作。上海石化股份有限公司合成纤维研究所、上海交通大学、 东华大学和黑龙江石油化工研究院等单位相继开始了1 ，3 - p d o 、p t t 树脂及其纤维的 研究开发工作，并取得了一些进展。预计到2 0 1 0 年全世界将有1 0 1 5 家大型合成纤 维企业生产p t t 纤维，届时p t t 纤维的产量将达5 4 4 0 k t 以上【1 “1 8 】，我国也将拥有2 4 条5 0 1 0 0 k t 级的p t t 生产线，能力在2 0 0 k t 左右【1 9 】。 1 2 2f r l l 纤维的应用领域1 2 _ 5 】 ( 1 ) 服用领域 利用p t t 纤维的优异特性，通过经编、纬编、机织生产工艺可制作内衣、紧身 衣、泳装、运动服、外衣及其他弹性服装。由p t t 纤维制织成的织物具有以下优点： ( a ) 良好的拉伸回弹性，适合人们对弹性面料的要求；( b ) 手感柔软，具有仿棉毛 感：( c ) 外观悬垂性好；( d ) 色牢度高；( e ) 易护理，耐用性好。 p t t 纤维还具有优异的多组份纤维混合使用性能：( a ) 与棉交织或混纺：可赋予 织物更好的柔软性、适宜的伸长度及改进的尺寸稳定性；( b ) 与醋酸纤维混纺或交织： 可赋予织物伸长性和优异的染色均匀性：( c ) 与毛混纺或交织：可使织物保持柔软的 绪论 手感；( d ) 与丝交织：能改善织物易皱的缺点，同时可使织物保持滑爽。 p t t 纤维可在很高速度下拉伸变形制成细旦丝，p t t 的海岛纤维可以生产出超细 旦纤维，用于仿皮革等，因此，p t t 纤维也将成为许多细旦丝应用的最佳选择。 ( 2 ) 地毯领域 由于p t t 纤维优良的回弹性、染色性、耐污性和较高的玻璃化温度，它非常适 合于制造地毯。目前，合成纤维地毯主要是以尼龙( p a ) 和聚烯烃为原料，国内则以价 格较低的丙纶( p p ) 为主要原料。就p t t 本身来说，它的蓬松性优于p a 地毯，而且具 有p a 地毯所没有的抗污性和抗静电性，可以减少相应的后整理程序。p t t 地毯更适 合于连续染色和印花工艺，并且可以使用较廉价的分散染料代替p a 用的酸性染料， 这不但降低了成本，还降低了对环境的污染程度。常见地毯用纤维的性能比较如表 1 1 所示。 表1 - 1 常见地毯用纤维的性能比较 性能 p t tp ap e tp p 纱线蓬松性优 优良良 回弹性优优中差 染色性 优优 差差 染色条件 一厂 分散染料 l ，酸性染料1 ，分散染料l ，分散染料 l g 压无载体沸染jljl 高温高压载体j l 高温染色 抗污性优 良良优 抗静电性 优良差差 耐磨性优 优良良 手感优良良 良 ( 3 ) 非织造领域 p 1 v r 纤维用于非织造布领域具有优异的可混合性，表现出很好的柔软性、弹性和良 好的蓬松性，同时p t t 潜在的可回收性和防y 射线性对于其在非织造布领域有很高的 应用价值。p 1 v r 在开发非织造布市场具有巨大的潜力，如：一次性尿布、棉胎、外衣 和装饰布以及汽车、家具坐垫、建筑安全网等。 随着1 ，3 - - p d o 合成技术的突破，p 1 v r 纤维的制备不再存在技术难关，可降解的加 工方式必定会迎合环保的需求，而其性能优势又使其具有广泛的应用前景，因此，p 1 t 纤维必将成为2 1 世纪被广泛应用的化纤新材料。 另外，p 1 广r 树脂除可以纺丝用作纤维材料外，在工程塑料领域也有广泛应用。p t t 具有良好的抗冲击强度和尺寸稳定性。由于其使用性能优于p e t ，成型加工性能优于 p b t 而引起了工程塑料界的极大关注。此外，p 1 v r 在薄膜领域中的应用充分发挥了其 柔软、弹性、易染色、静电积聚低、收缩力和收缩率较高、防渗性较好的性能优势。 p 1 1 膜的诸多优点使其可作为p e t 膜的高档代用品，可用于那些p e t 膜无法达到的 1 绪论 更高要求的领域。常见工程塑料用聚酯性能比较如表1 2 所示。 表1 2 常见工程塑料用聚酯性能比较1 2 0 】 1 2 3 国内p 1 ，r 织物研究现状 目前国内对于p 1 r 织物的开发主要涉及到以下几个方面。 ( i ) p 1 v r 纤维圆纬机产品的开发及性能研究【2 “2 2 。在对p t t 纤维性能研究的基础 上，采用圆型纬编针织机进行开发研究，设计出麂皮绒织物，保暖织物，纯p t t 织物 和单面的纬平针交织织物等，分析各类织物的力学与服用性能以及染整工艺口”。 ( 2 ) p 1 广r 短纤维的可纺性研究以及其针织物的性甜“”j 。p 1 1 短纤织物的弹性回 复率随着p 1 广r 含量的增加而增加；p 1 r 短纤维与常规p e t 短纤维相比，具有较大断裂 伸长的特点，因此，可以根据设计需要调整p t t 纤维的含量。 ( 3 ) p 1 t 毛与p e t 毛混纺织物( 机织物) 回弹性能的比较研究m 2 7 1 , p t t 毛混纺 织物兼顾了纯毛织物的挺括丰满、回弹性好和化纤织物的坚牢耐穿、尺寸稳定性的优 势特点。实验结果显示，两种织物的弹性回复性能都较好；织物的应力松弛趋势是一 致的；p 1 t 毛织物的拉伸塑性变形明显比p e t 毛织物的大，p e t 毛混纺织物的抗 皱回复性能比p t t 毛混纺织物好。 ( 4 ) p 1 t 织物与棉氨包芯纱织物的性能比较 2 8 】。相对棉氨包芯纱织物来说，p t t 织物的弹性回复能力高；对人体有更好的收紧作用，可以起到紧身健美的效果；p t t 织物在高伸长下仍表现出低模量的特征，延伸性好。 ( 5 ) 采用不同原料与p t t 进行交织，如蛹蛋白粘胶长丝、棉、毛、柞蚕丝等与p t t 进行交织，设计开发新产品1 2 9 1 。将p 1 t 纤维与毛、棉等天然纤维或合纤混纺、交捻、 交织，开发新型服装面料，不仅可以缓解羊毛等天然纤维产量的不足，为毛纺织品等 增添大量的花色品种，同时也大大降低了纺织品的成本。 ( 6 ) 采用p t t 作芯纱，以天丝、大豆纤维、粘胶纤维、棉纤维作外包纱设计开发 绪论 的p t t 纤维包缠丝，用作机织、针织面料的开发【3 。 1 3 本课题主要研究内容及意义 目前，弹力织物主要是通过添加高弹长丝，如氨纶、锦纶弹力丝等赋予织物高弹 性。然而，氨纶生产设备以及工艺较为复杂，原料及加工成本相对较高，污染严重， 因此为p t t 这一新型微弹性纤维的发展及应用开拓了市场。从降低成本和加工便利 等方面考虑，试图在某些非高弹性应用领域中代替锦纶弹力丝、氨纶，达到降低成本 的目的，从而提高p t t 弹性服装面料产品的市场竞争力。本文就是在这样的背景下， 分析对比了p t t 纤维织物与p a 氨、棉氨织物的性能差异，为p 1 1 纤维在服装面料 的开发应用上提供理论依据和技术支持。本文从以下几个方面着手展开分析研究。 1 3 1p t t 纤维与长丝性能测试 a 对p t t 、p a 、p t r p e t 、p t t p b t 、高收缩p e t 等纤维进行d s c 差热分析， 通过d s c 曲线对比分析得出其玻璃化温度及熔点，分析p t t 纤维的分子结构特征； b 测定比较p t t 、p a 、p 1 1 卯e t 、p 1 1 佃b t 、高收缩p e t 等纤维的拉伸断裂、 拉伸回弹性、卷曲性、沸水收缩率等，分析对比p t t 与其它纤维性能上的各项差异； c 对f r i t 纱线、p a 氨、棉，氨包芯纱进行拉伸断裂及拉伸回弹性的对比测试分 析，得出弹性回复率与拉伸次数的关系。 1 3 2p 1 t 纤维织物的编织与拉伸回弹性能测试 分别采用p 1 t 纱线、p a 氨、棉氨包芯纱进行无缝内衣产品的编织，同时对三种 织物的成本价格进行合算。测定m 织物、p a 氨织物以及棉氨织物的拉伸断裂强力 及伸长性能，分析对比织物横纵向拉伸性能的差异；测定织物的定伸长拉伸回弹性， 得出弹性回复率与拉伸次数的关系。 1 3 3p t t 纤维织物其它性能测试 对影响织物风格的相关物理力学量进行测试。主要涉及到织物的拉伸变形性、弯 曲性、尺寸稳定性、压缩性、折皱性等方面。测定比较p t t 织物、p a 氨织物以及棉 ，氨织物的蓬松性柔软性、剪切性、尺寸稳定性、折皱弹性等性能。 1 3 4p 1 t 纤维织物风格特征的模糊评价 应用模糊数学理论，以低变形拉伸、压缩、弯曲、尺寸稳定性、剪切等方面作为 评价织物风格的主要指标，对p r r r 织物、p a 氨织物、棉氨织物进行风格评价，对比 说明p 1 1 纤维针织物的基本风格特征。 6 2p t t 纤维与长丝性能测试 2p t t 纤维与长丝的性能测试 2 1p t t 纤维概述 2 1 1p t t 的定义与结构描述 p t t ( p o l y t r i m e t h y l e n et e r e p h t h a l a t e ) 即聚对苯二甲酸丙二酯是1 。3 - 丙二醇( p d o ) 和对苯二甲酸( p t a ) 缩聚制成的芳香族聚合物，它与p e t 、p b t 的分子结构图如图 2 1 所示： 哪+ 1 i 一。一一 r 丌+ o - i f - - o - - e l l 一： 晰柏1 三i - - o - - c h 厂c 一：一c 一 “ 厂c h2 拓 图2 1p e t 、p 1 r 、p b t 的分子结构式 从分子结构上看，与同属聚酯类纤维的p e t 和p b t 相比，p e t 和p b t 分子含有偶 数个亚甲基单元，而f r i t 结构单元中含有奇数个亚甲基单元，具有一种能量最低的“反 式一旁式一旁式一反式”构象，使得p t t 大分子链具有如同线圈式弹簧一样变形的弹 性。研究表明口卜翊，这种化学结构中奇数个亚甲基单元会在大分子链之间产生“奇 碳效应”，使苯环不能与3 个亚甲基处于同一平面，临近两个碳基的斥力不能呈1 8 0 。 平面排列，只能以空间1 2 0 0 错开排列，由此使得p t t 大分子链形成螺旋状排列，使其 具有良好的弹性。 从大分子结构构象上来看，p e t 的结构单元在c 轴上的长度是分子链完全展开时的 9 8 ，分子链接近于直线，具有较少的折叠结构，故其分子构象不具有弹性机制；p b t 具有a 和b 两种晶型，在外力作用下，大分子链中的亚甲基链段会发生可逆的晶型转变， 弯曲链段长度为完全伸直时的8 6 9 8 ，变形的亚甲基链的转动和变形能量较低； 而p t y 只有一种构象，p t t 的结晶单元在c 轴上的长度则是分子链完全展开时的7 5 ， 受力时，大分子链能比较容易拉伸或是压缩；外力去除后，能迅速的恢复原状，使其 具有优异的弹性回复性，特别是在高伸长率下的拉伸回弹率明显高于p e t 和p b t 纤维。 2 1 2p 1 t 纤维的基本性能 p t t 分子结构的特点决定了p 1 r 纤维具有一系列的性能3 6 1 。 7 2p t t 纤维与长丝性能测试 ( 1 ) 很好的弹性。由于p t t 的分子结构呈螺旋形，因而具有良好的弹性，当对 分子施加外力时，其晶体低模量区域会出现形变，当释放外力时，晶体结构就会收紧， 使其回复到原先状态。 ( 2 ) 较低的模量。同属聚酯类纤维，p e t 的大分子链几乎呈现一条完全伸展的 构象，只要稍加拉伸就可以成为完全伸直，其初始模量高；而p t t 的大分子链呈“z ” 字形构象，容易拉伸，初始模量低，因此，p 1 t 纤维织物柔软性比较好。 ( 3 ) 低温染色性。p t t 的玻璃化温度在4 5 6 5 ( 涤纶约为8 l ) 之间，使其具 有更好的染色性能，可采用分散染料在常压下沸染并可获得良好的色牢度，在1 0 0 左右即能达到与p e t 在高温高压染色时相当的上染率。在相同的染色温度下，染料对 p t t 的渗透深度明显高于p e t ，而且色泽均匀。 ( 4 ) 其他性能。p 丌大分子链的化学结构对其表面张力影响较大，由于亚甲基为 奇数的聚合物比偶数的临界表面张力低，所以p t l 钎维具有较好的抗污性；即使暴露 在紫外线和氯中，p t t 纤维也能保持丰富的色彩，在i t s 运用i s o 1 0 5 - n 0 1 1 9 9 3 标准测 试时，其耐氯色牢度可达4 级；在s g s 按照澳大利亚的a s n z s4 3 9 91 9 9 6 标准进行测 试，u p f 值为5 0 + ；同时还具有耐n o 。、臭氧、耐磨和尺寸稳定性、耐化学性等优点。 p t t 纤维与其他纤维性能的比较如表2 1 所示。 表2 - 1p 1 r 纤维与其他纤维性能比较【4 】 纤维性能p r i t p e tp b tp a 6p a 6 6p p 密度g c m 2 1 3 31 3 61 3 51 1 3 1 1 40 9 1 纤维回弹性优中良优优中或差 耐污性优良良 良一良 抗折皱性优 优中中 可染色性优中良中中差 耐日晒性优 良良差差 柔软度优 差 一 良良 一 耐洗牢度优优 差差 - 耐氯性优 差 一 差差 一 2 2p t t 纤维性能测试 本文对p 1 1 纤维性能进行测试，同时与p a 、高收缩p e t 进行对比实验，除此之 外，目前也出现了对p r l l ，p e t 、p 1 1 仰b t ( 共混纺丝) 的研发，因此也选为对比材料 进行实验。比较这几种纤维之间的性能优劣，为进一步深入对p 1 t 的开发及应用提 供理论基础。 2 2 1 实验样品和方法 在d s c 测试分析的基础上，测试对比了p 1 t 等多种纤维的细度、拉伸性能、定 8 2p 竹纤维与长丝性能测试 伸长反复拉伸回弹性能、卷曲率以及沸水收缩率等指标，阐述了p t t 纤维的基本性 能特点。 a 实验样品 p t t ，p a ，p n 卯e t ，p t t p b t ，高收缩p e t ( 本文不再涉及其它种类的p e t 故 将其简称为p e t ) 。 b 实验方法 ( 1 ) 纤维d s c 测试采用美国p e r k i n e l m e r d s c 热分析仪，对p t t 、p a 、p t l 仰e t 、 p t t p b t 、p e t 等5 种样品进行测试，测试在氮气气氛下进行，氮气流量为2 0 m l m i n ， 温度标尺经高纯铟标样校正，样品用量6 8 m g 。样品从室温以4 0 。c m i n 升至2 9 0 c ，保 温5 m i n 以消除热历史，以2 0 m i n 降至室温，再以2 0 m i n 升至2 9 0 ，测定样品的 结晶温度t 。和熔融温度t ，。将样品从室温4 0 * c m i n 升至2 9 0 ，恒温5m i n ，以5 0 m i t l 降至t ，在该温度下等温结晶，研究样品的等温结晶动力学。 ( 2 ) 纤维细度测试采用x d 1 纤维细度仪，该仪器是利用弦振动原理测定单根 纤维线密度的仪器，可测试纤维的线密度单值、平均值和变异系数。 工作原理：振动式细度仪采用弦振动原理测定单根纤维的线密度。根据振动理论， 在己知张力和长度的条件下若纤维直径与长度之比很小，谐振时纤维固有振动频率与 线密度的关系为： ，2 寺括或p 2 每 亿d 式中：p ：纤维线密度； ，：纤维振弦长度； t ：张力： 厂：谐振频率。 测量出谐振时的频率即可算出纤维的线密度。 实验条件：根据所测纤维名义线密度，选择预加张力夹0 1 2 c n ，测试样品根数为 1 0 根。 ( 3 ) 纤维拉伸性能测试采用x q - l 纤维强伸度仪进行测试，预加张力0 2 e n ，有 效夹持距离为1 0 m m ，夹持器下降速度为1 0 m m m i n ，测试样品根数为1 0 。 ( 4 ) 纤维回弹性能测试 1 ) 纤维一次拉伸回弹性测试采用y g ( b ) 0 0 1 a 型电子单纤维强力机进行测试，预 加张力为0 2 c n ，有效夹持距离为1 0 m m ，夹持器下降速度为1 0 m m m i n ，样品测试根 数l o ，定伸长值设定为1 0 。 拉伸弹性回复率( ) = 争二争l o o ( 2 2 ) 9 2p t t 纤维与长丝性能测试 式中：厶一试样原始长度； 厶一试样拉伸至定伸长后的长度； 厶。一试样复位后的长度。 2 ) 纤维定伸长反复拉伸回弹性测试采用y g ( b ) 0 0 1 a 型电子单纤维强力机进行测 试，预加张力为0 2 e n ，有效夹持距离为1 0 m m ，反复拉伸次数设定为1 0 次，夹持器下 降速度为1 0 m m m i n ，样品测试根数l o 。定伸长值分别设定为有效夹持距离的5 ，1 0 ， 1 5 ，2 0 ，实验时先将试样拉伸至设定的定伸长值，然后回升，当纤维的内应力减 少至设定的预加张力时，停置5 s 开始第二次拉伸，重复拉伸过程直至循环1 0 次，检验 纤维弹性回复率。纤维定伸长反复拉伸弹性回复率计算公式同式( 2 2 ) 。 ( 5 ) 纤维卷曲性测试采用t e x t u r m a t m 卷曲仪及y g 0 8 6 缕纱测长仪进行测 试，选择卷曲收缩率( c c ) 、卷曲模量( c m ) 、卷曲稳定度( c s ) 作为测试指标。计 算公式如下： rr c c = 兰- ：三1 0 0 ( )( 2 3 ) 厶 rr c m = 生二生1 0 0 ( )( 2 4 ) t rr c s = 丝二丝1 0 0 ( )( 2 5 ) l g l z 式中：l 。一使绞丝承受0 2 c n d t e x 的张力，持续1 0 s 后，测量的绞丝长度； l 一使绞丝承受0 0 0 1 c n d t e x 的张力，持续l o m i n 后，测量的绞丝长度； l ，一使绞丝承受0 o l c n d t e x 的张力，持续l o s 后，测量的绞丝长度； l 。一使绞丝承受1 o c n d t e x 的张力，持续1 0 s 后，将绞丝所承受的负荷减至 0 0 0 1 c n d t e x ，再持续2 0 r a i n ，测量的绞丝长度。 ( 6 ) 纤维沸水收缩率测试在竖置量尺( 最小分度l m m ，附有上夹持器) 上量取 l m 长样丝，为原始长度l 。，将量取的样丝对折，用纱布包好放入热水中处理，取出， 自然干燥，量取长度为l 。 实验方法：根据热处理方式的不同，可以分为沸水收缩、热空气收缩和饱和蒸汽 收缩三种方式。在一般情况下，纤维的热收缩率在饱和蒸汽中最大，在沸水中次之， 在热空气中最小。本课题采用沸水收缩，参照g b 6 5 0 5 - - 2 0 0 1 进行，热水处理时间为 3 0 r a i n ，温度5 0 1 0 0 ，每隔1 0 c 设置一个测试点，每测试点进行5 次热水收缩率的 实验。热收缩率s ( ) 的计算公式： s ：刍二生。1 0 0 ( ) 厶 j 0 ( 2 6 ) 2p t t 纤维与