（纺织工程专业论文）PTT记忆织物加工工艺与性能研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

p t t 记忆织物加工工艺与性能研究摘要 p t ti 8 l z 织物加工工艺与性能研究 摘要 p t t 记忆织物是具有形态记忆功能的织物，用其制成的服装不用外力的支撑，能 独立保持任意形态或折皱，用手轻拂后即可完全回复平整状态，不会留下任何折痕， 具有永久保形性。 本文针对记忆织物工艺不成熟、成品率较低等现状，研究其加工工艺。结果表明 部分工艺最佳配置为：p t t 纤维加捻的捻度为8 0 0 t m 、定型温度为1 5 5 、整经单 纱张力为5 7 9 、织造的张力为9 0 k g 左右。在此基础上设计研制了1 2 种规格的织物样 品，研究p t t 记忆织物的性能。 通过织物手抓印和织物折皱回复性等测试方法研究p t t 记忆织物的可塑性，并 采用造型度评价其可塑性。p t t 记忆织物的造型度为5 级，表示可塑性较高，在无力 作用下保型性最好。 通过手抓印痕的手平复和折皱的力平复等测试方法研究p t t 记忆织物的记忆性， 并采用记忆度评价其记忆性。p t t 记忆织物的记忆度为5 级，记忆效果比半记忆、仿 记忆织物高出1 个等级，给予很小的力1 5 0 - 4 5 0 9 f c m 2 就可以使记忆织物所塑造的形 状回复到原来平整的状态。 记忆织物刚柔性的研究结果表明：记忆织物的刚度随密度增加而增加，织物的硬 挺度提高。记忆织物k e s 风格测试结果表明：记忆织物挺括、手感滑爽、骨感明显、 保型性好。 p 丁丁记忆织物制作的服装免烫、易护理，将成为市场的主流时尚产品之一。 关键词：p t t 记忆织物；可塑性；记忆性；刚柔性 作者 导师 薛淑云 王国和 r e s e a r c ho np r o p e r t i e sa n dp r o d u c tw e a v i n go f l h ep t tm e m o r yf a b r i c s a b s t r a c t r e s e a r c ho np r o p e r t i e sa n dp r o d u c tw e a v i n g o ft h ep t t m e m o r y f a b r i c s a b s t r a c t p t tm e m o r yf a b r i ci sak i n do ff a b r i c sw h i c hc a r lm e m o r yi t sp r i m a r ys h a p e t h e f a b r i c sc a l lm a i n t a i ni n d e p e n d e n c et h er a n d o ms h a p ea n dp r e s e n tt h er a n d o mc r e a s e w i t h o u te x t e r n a lf o r c e a n dt h e nt h ef a b r i c sc a nc r e a s er e c o v e r yc o m p l e t e l yb ys t r o k e sw i t h t h eh a n d ，i th a st h ep e r m a n e n c eo fm a i n t a i n i n gt h es h a p e t h i sp a p e rs t u d i e so nt h ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g yo fm e m o r yf a b r i ca i m i n ga ti m m a t u r e t e c h n o l o g y , l o wy i e l da n do t h e rs t a t u s t h er e s u l t ss h o wt h a tb e s tc o n f i g u r a t i o n so fs o m e p r o c e s s e sa r e ：t h et w i s to fp t ty a mi s8 0 0 t m ，t h es e t t i n gt e m p e r a t u r ei s15 5 ，t h es i n g l e w a r py a mt e n s i o ni s5 - 7 9a n dt h ew e a v i n gt e n s i o ni sa b o u t8 0 k g s o ，12f a b r i c sa r e d e s i g n e dw i t l ld i f f e r e n ts p e c i f i c a t i o nt os t u d yo nt h ep r o p e r t i e so fp t tm e m o r yf a b r i c s t h ep a p e rr e s e a r c h e so nt h ep l a s t i c i t yo fp t tm e m o r yf a b r i cb ys e v e r a lt e s tm e t h o d s ， s u c ha st h eb l o t t i n go fh a n d ，t h ec r e a s er e c o v e r yo ft h ef a b r i c ，a n dm o d e l i n gt oe v a l u a t ei t s p l a s t i c i t y ，t h ef i f t hl e v e lo fm o d e l i n ge x p r e s s e sr e l a t i v e l yh i g hp l a s t i c i t y , w h i c hh a st h e b e s ts h a p e - p r e s e r v e dw i t h o u te x t e r n a lf o r c e a n dt h ep a p e ru s e ss e v e r a lt e s tm e t h o d st os t u d yt h em e m o r yp r o p e r t yo fp t t m e m o r yf a b r i c ，s u c ha st h er e c o v e r yt h eb l o t t i n go fh a n do rf o r c e ，a n dm e m o r yd e g r e et o e v a l u a t ei t sm e m o r yp r o p e r t y t h em e m o r yd e g r e eo fp t tm e m o r yf a b r i ci sf o u r f i v e l e v e l sa n di ti sa b o u to n el e v e lh i g h e rt h a nh a l fm e m o r ya n di m i t a t i n gm e m o r yf a b r i c a l i t t l ef o r c ei u s tl i k e15 0 4 5 0 9 f c m w i l l l e tt h es h a p eo ft h ep t tm e m o r yf a b r i cr e c o v e r y b yr e s e a r c ho nb e n d i n g ：t h em e m o r yf a b r i c sb e n d i n gr i g i d i t yi si n c r e a s e dw i t hw a r p t h r e a d si n c r e a s i n g ，f a b r i cs t i f f n e s si se n h a n c e m e n t f r o mt h ek e st e s t ：p t t m e m o r yf a b r i c c a r lk e e pi t ss t y l e ，f e e ls m o o t h l ya n dg o o dk e e p i n g t y p e c l o t h i n gm a d ef r o mp t t f a b r i c si se a s yc a r e m e m o r y t y p ec l o t h i n gw i l lb eo n eo ft h e m a r k e tm a i n s t r e a mf a s h i o np r o d u c t s k e y w o r d s ：p t ts h a p em e m o r yf a b r i c ；p l a s t i c i t yp r o p e r t y ；r e m e m b e r i n g ；b u l g i n gr i g i d i t y l l w r i t t e nb yx u es h u y u n s u p e r v i s e db yw a n gg u o h e 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提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。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名：蕃么墨五日期：之翌：墨：兰_ 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名： 导师签名： 期：切口2 岁2 乙 期：之：竺：三= p t t 记忆织物加工工艺与性能研究第一章绪论 第一章绪论 记忆织物( m e m o r yf a b l u c ) 指的是具有形态记忆功能的织物，也有人称记 忆布，或形态记忆布【。它是在2 0 0 5 年底由意大利开发研制，有着金属织物的可塑 性和光泽感，但比金属织物手感来得更加柔软和不用担心有折痕的损伤，用该织物制 成的服装不用外力支撑，就可以独立保持任意形态及呈现任意折皱，用手轻拂后即可 完全回复平整状态，不会留下任何折痕，保形具有永久性。 2 0 0 7 年韩国也推出记忆织物，同时香港理工大学也研制出了记忆织物，随后国 内工厂也相继开发记忆织物，但是国产记忆类产品的织造还未完全成熟。由于此种织 物具有良好的折皱回复复能力( 良好的折皱效果和回复能力是目前国际最新潮的功能 性织物的特点) 、手感舒适、光泽柔和、抗污染、耐化学性、尺寸稳定、抗静电、抗 紫外线等特点，而最重要的是，有了“记忆，之后，织物变的免烫、易护理，所以相关 纺织人士预测未来几年内内记忆类服装将是市场的主流时尚产品。记忆织物适合做西 装，风衣，夹克，女士套装等。 1 1 形状记忆织物的原料- p t t p t t ( 聚对苯二甲酸丙二醇酯) 纤维是美 s h e l l 公司开发的一种性能优异的聚酯类 新型纤维，它是由对苯二甲酸( p 1 a ) 和1 ，3 一丙二酵( p d o ) 缩聚而成，其分子结构 式为杈瑾驴【2 】，虽然p t t 早在1 9 4 1 年就已成功的在实验室合成了，但直至 2 0 世纪9 0 年代p t t 才实现工业化，原因是制各p 订的主要原料1 ，3 一丙二醇单体工业 化较难，2 0 世纪9 0 年代，国际上几家大公司相继在1 ，3 一丙二醇合成新工艺上取得突 破，从而使p t r 生产进入工业化开发阶段。目前美国、欧洲、日本、韩国及我国台湾 都已开始工业化生产p t t ，并掀起开发热潮，但世界p t t 生产能力主要集中在美国。 p ，丌纤维综合了尼龙的柔软性、腩纶的蓬松性、涤纶的抗污性，加上本身固有的弹性， 以及能常温染色等特点，把各种纤维的优良服用性能集于一身，从而成为当前国际上 最新开发的热门高分子新材料之一。 p t l 纤维除了具有特别优异弹性回复性，还具有优良的抗折皱性和尺寸稳定性、 p 1 盯记忆织物加工工艺与性能研究第一章绪论 易染色性以及良好的屏障性能，能经受住x 射线消毒，并改进了抗水解稳定性，因而 它可用于开发高级服饰和功能性织物。由它制作的服装穿着舒适，触感丰满，易洗、 快干、免烫，符合人们生活快节奏的要求；同时，p 1 t 纤维不仅其拉伸回复性、耐污 性与锦纶6 6 相当，而且其蓬松性与弹性、低静电、耐磨性及低的吸水性均优于锦纶【3 1 ， 正因为如此，它将引领下一时期化学纤维发展的新动向。 1 2p 丌纤维的应用与其市场前景 1 2 1p t t 纤维的应用领域 l 服用领域 利用p t t 纤维的优异特性，通过经编、纬编、机织生产可制作内衣、紧身衣、 泳装、运动服、外衣及其他弹性服装。由明限纤维制织成的织物具有以下优点：良 好的拉伸回弹性，适合人们对弹性织物的要求：手感丰满，具有仿棉毛感；外观挺括； 色牢度高；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：与棉交织或混纺t 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：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；与毛混纺或交织：可使织物保持柔软的手感：与丝 交织；能改善织物易皱赞缺点，同对可使织物保持滑爽。 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 其他领域 由于p t t 纤维具有优良的回弹性、染色性、耐污性和较高的玻璃化温度前几年主 要用来制造地毯，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 ) 力主要原料。就p ar , 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。 p t t 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 n 潜在的可回收性和防7 射线性对于其在非织造布领域有很离的 2 p i t 记忆织物加工工艺与性能研究第一荤绪论 应用价值【4 1 ，p t t 在开发非织造布市场具有巨大的潜力，如：一次性尿布、棉胎、装 饰布以及汽车、家具坐垫、建筑安全网等。 另外，p ，丌在工程塑料领域也有广泛应用。由于其使用性能优于p e t ，成型加工 性能优于p b t 两引起了工程塑料界的极大关注。此外，p n 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 t t 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 无法达到的更高要求的领域。 1 2 2p t t 的市场前景 随着l ，3 一p d o 合成技术的突破，p t t 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 t t 纤维必将成为2 l 世纪被广泛应用的化纤新材料。p t t 纤维被人们认为是2 1 世纪新的大 宗纤维，r 发展潜力巨大，前景广阔。 ( 1 ) 从技术角度看，1 ，3 p d o 与p t a 的聚合、纺丝、后加工等都与p e t - i - 艺无大 差别，p t t 能否广泛应用的关键取决于能否得到低成本的l ，3 - p d o ，而1 ，3 - p d o 的 制造技术近年来获得了突破性进展，使p 订的生产成本不断下降。 ( 2 ) 从性能和应用角度看，由于p 1 t 的优异性能，它可以广泛用于衣料、产业、 装饰和工程塑料等各个领域，特别是在地毯领域将成为p a 强有力的竞争对手。据有 关专家估计，p t t 纤维的需求量大约5 5 来自地毯领域，其余的4 5 为其他纺织品领 域。 ( 3 ) 从企业动向角度看，以壳牌和杜邦两公司为先导，认为这一聚酯新技术是支 撑未来聚酯事业发展的方向，其技术领先，市场广阔，使世界化纤化工企业争先发展 p t t 树脂及其纤维。近年来，在世界各地出现了开发和生产p t t 纤维的热潮。 1 3p t t 织物研究的状况 目前国内对于p t t 织物的开发主要涉及到以下几个方面。 ( 1 ) p t t 纤维圆纬机产品的开发及性能研究旧。在对p t t 纤维性能研究的基础上， 采用窗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 玎织物和单 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。 p 1 广r 记忆织物加工工艺与性能研究第一章绪论 ( 2 ) p t t 短纤维的可纺性研究以及其针织物的性能r7 。p t t 短纤织物的弹性回复 率随着p t t 含量的增加而增加；p 兀短纤维与常规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 r i t 毛与p e t 毛混纺织物( 机织物) 回弹性能的比较研究 s l 。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 了恁织物的拉伸塑性变形明显l p , 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 n 毛混纺织物好。 ( 4 ) p t t 织物与棉氨包芯纱织物的性能比较【9 】。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 订进行交织，如蛹蛋自粘胶长丝、棉、毛、柞蚕丝等与 p t t 进行交织，设计开发新产品1 1 0 1 。将p 丌纤维与毛、棉等天然纤维或合纤混纺、交 捻、交织，开发新型服装织物，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 发的p t t 纤维包缠丝，用作机织、针织织物的开发【l l 】。 目前国外对于p t t 织物的开发主要涉及到以下几个方面。 m a r cm o e r m a n 等曾研究过影响p t t 针织物和机织物的弹性问题1 1 2 1 ，他分析了影 响p t t 针织物弹性回复性的因素，并将经过染色、热定型处理和用等量的硅柔软剂 软化后的p t t 、p e t 、p b t 和p a 6 6 双罗纹织物进行弹性比较。 e i q iy a n g 研究了1 0 0 p t t 织物的染色性能，找到了p 丁r 染色适用的染料及分 散染料染p t t 最佳条件【1 3 】。日本的三井b a s f 染料公司也研究了p t t 织物的染色性 能得出了在一般的牢度要求上，推荐使用c o m p a c t e c oc c 系列中的各种染料，也有 人使用分散和还原染料一浴法研究p i t 棉混纺织物的染色性能1 1 4 】。c h w o 等曾对 p t t 针织物和机织物的一系列染整工艺条件作过报道。m b u s c e m i 等研究了p 丌织 物的热定型问题，找到了热定型的最佳温度及定型张力【1 5 1 。 4 p r r 记忆织物加工工艺与性能研究第一章绪论 1 3 1p t t 形状记忆织物 p t t 形状记忆功能的织物，织物光泽柔和亮丽，抗绉防缩性能好，有芯吸排汗和 抗紫外线功能。记忆织物的原料是p t t 纤维，通过提高纤维表面的摩擦力，经过处理 的形状会一直保留，纤维好似具有了“记忆”功能。形象点来说，该类新型的织物经 手抓后会有皱痕，但再经抚平又消失，这个就很像人类的记忆功能。用其制成的织物 经过染色处理后，表面会折出很多侧细孔，能很快吸汗并迅速干燥，快速将汗排出。 而且织物具有很好的挺括性、滑爽性，及免烫效果。用它制成的成品在5 应变作用 下，回复度为9 3 ( 而p e t 纤维在5 应变作用下，回弹率是6 3 ) 1 1 5 1 ，所以用其制 成的织物具有良好的折皱回复性，对许多溶剂包括干洗剂，有很好的稳定性，能防污， 耐日照，耐气候，是新一代的绿色产品。 1 3 2 记忆机理 形状记忆织物中p t t 纤维充当“记忆原始形状”的弹性单元角色。p t t 纤维在伸长 率2 0 时弹性回复率可达1 0 0 ，分子构象不发生变化。p t t 的玻璃化转变温度为 4 0 _ 4 5 ，使可逆相的转变温度较低，让p t t 服装的熨烫变为简单的手摸成为可能。 p e t ( 涤纶) 虽具有两相结构，但它的相转变温度为8 0 ( 2 ，与人体温度和环境温度都 相差较远【1 6 1 ，使它在日常生活中很难体现形状记忆功能。 根据上述材料的结构性能分析织物的记忆机理。首先高分子材料由玻璃态向高弹 态的变化赋予了其形状记忆功能。因为玻璃化转变温度( t g ) 以下表现为刚性与脆性； 以上表现为弹性与柔性，在其附近，机械性能会发生明显变化。其次外聚合物为两相 结构，即固定相和可逆相。固定相可以是聚合物中的交联结构、部分结晶结构等，作 用为初始形状的记忆和回复；可逆相则为发生玻璃态与高弹态可逆转变的非晶相结构 或产生结晶与结晶熔融可逆变化的部分结晶结构等，负责第二次变形和固定【1 7 1 。形状 记忆材料的应用价值取决于可逆相转变所需的外界条件。p t t 形状记忆织物的记忆功 能不但与纤维的结晶度、取向度等内部结构有关，还与纺织结构密切相关。高密低捻 的纺织结构充当“让织物发生第二次变形和固定”的可逆相角色，即纺织结构提供织物 或服装形态的可塑性，强化可逆相的作用，否则不足以固定变形态。 p t t 记忆织物加工工艺与性能研究第一章绪论 1 4 本课题研究的主要内容及意义 1 4 1 主要研究内容 本课题主要针对记忆织物的加工工艺和对p t t 织物的性能做一些研究，主要研 究内容包括以下几点： ( 1 ) 记忆织物的设计、织造 分别采用p r t 长丝设计不同规格产品、进行织造，对记忆织物的加工工艺主要 研究加捻、整经和织造。 ( 2 ) 用记忆织物对比半记忆和仿记忆织物来研究记忆织物折皱回复性、k e s 风 格测试、织物悬垂性、织物硬挺度和织物折皱回复性研究记忆织物的各项性能。 ( 3 ) p t t 记忆织物的性能测试和评价 对不同规格的记忆织物进行比较，对其进行手抓印成型和用手平复印痕的测试、 力平复折皱的测试研究出新的评价指标。 1 4 2 本课题的研究意义 p 丌纤维作为一种全新的产品，研究和开发p 玎织物在纺织品的应用上具有较大 的实践意义。本课题的主要意义在于： 首先，对记忆织物的织造工艺的优化可以指导记忆织物实践生产，可以实现记忆 织物的产业化；对记忆织物性能的研究可以指导目前记忆织物的开发：对记忆织物提 出新的评价指标可以为衡量记忆织物的好坏作为参考。 其次，随着人们生活水平的不断提高，生活接凑不断加快，免烫易护理的服装更 适合人们现在的生活，p t t 织物及地毯等的出现符合现在人们的生活需求，对其开发 和利用在人们日益重视生活质量的今天，具有极其重要的意义。 最后，具有一定的经济和社会效益，p t t 纤维的各种性能和锦纶接近而且好过 锦纶，所以将来p t t 纤维的生产成本下降，将来可以代替锦纶，在其对纺织品及其 他领域，人们有了更多的选择，而且有助于增加纺织产品的品种，提高纺织服装 产品的档次。 6 p t t 记忆织物加工工艺与性能研究第二章p t t 纤维的结构及性能特征 第二章p t t 纤维的结构及性能特征 p t f 纤维是聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维的简称，是s h e l l 公司开发的种性能优 异的聚酯类新型纤维【1 8 】，自从1 9 5 3 年涤纶纤维问世以来，一直领导着合成纤维的发 展趋势，作为2 1 世纪的大型纤维，所期待的是p t t 纤维现已开发成功，它之所以被 称为2 l 世纪大型纤维，这是因为p t t 纤维与p e t ( 聚对苯二甲酸乙二酯) 纤维、p b t ( 聚对苯二甲酸丁二酯) 纤维同属聚酯纤维，由同类聚合物纺丝而成，在2 0 世纪 p e t ( 涤纶) 纤维的产量居各种合成纤维之冠( 1 4 5 0 万吨年) ，而p t t 纤维的各项物 理机械指标和性能都优于p e t 纤维，p t t 纤维的开发成功，将逐步替代p e t 纤维； 另外，p t t 纤维综合了尼龙的柔软性、腈纶的蓬松性、涤纶的抗污性，加上本身固有 的弹性，以及能常温染色等特点，把各种纤维的优良服用性能集于一身，从而成为当 前国际上最新开发的热门高分子新材料之一【1 9 1 。因此，在不久的将来，p 订将逐步 替代涤纶和锦纶而成为2 1 世纪大型纤维。 2 1p t t 纤维的结构特征 2 1 1p t t 纤维分子结构 p 丌即聚对苯二甲酸丙二醇酯是l ，3 一丙二醇( p d o ) 和对苯二甲酸( f p a ) 缩聚制成 曰爻曰 的芳香族聚合物【2 0 1 。它的分子结构为：矗趟飞驴，从分子单元结构上看， 与p e t 和p b t 的偶数个亚甲基单元相比，p t t 的结构单元中含有奇数个亚甲基单元。 高聚物结构中奇数个亚甲基单元的“奇碳效应”，其使苯环不能与3 个亚甲基处于同一 平面，临近两个羰基的斥力不能呈1 8 0 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【2 1 】。惭d 和w i l d i n g 的研究显示p r 丌的奇数亚甲基结构 表现出较p e t 、p b t 优良的回弹性，其回弹性不是按亚甲基的数量排列，而是 p t t p b t p e t 。x 衍射显示p t t 的高回弹性来自于晶体结构，p t t 纤维在刚开始伸长 时，其晶体的晶格应变的数量几乎等同于宏观应变，而p e t 、p b t 贝, u 不存在，以致它 们的大分子构象也不同。图i 是p e t 、p t t 、p b t 的大分子构象，在结晶单元中p e t 、 7 p t t 记忆织物加工工艺与性能研究 第二章p t t 纤维的结构及性能特征 p b t 的分子形式成直棒状，分子链也几乎展开。研究表明，p e t 的结晶单元在c 轴上 的长度是分子链完全展开时的9 8 ，p b t 为8 8 - 一9 6 ，而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 。这是因为p t t 具有像弹簧一样的分子结构，正由 于这种结构，p t t 的形变就象弹簧那样能够发生键角的改变和键的旋转。d a n d u r a n d 等通过x 射线和电子衍射方法，研究了p t t 晶体呈现明显的“z ”字形构象，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。j a k e w a y s 和w a r d 等也发现了同样的规 律，这种非伸直链型的螺旋状结构就象弹簧一样，在纵向外力作用下，“旁式”单元发 生键旋转而转变为“反式”构象 2 2 1 。由于这种构象转变仅仅包含c o c 和c 一0 键旋转， 分子链的伸长很容易发生，而且在这种键旋转过程中分子的构型并未发生变化，所以 构象转变完全是可逆的，外力除去后又回复原状，这种结构赋予了p t t 良好的内在回 复性，而且纤维的模量较低。 f譬t，rr，日r 图1 几种聚酯在结晶状态下大分子链的形态结构 p t t 聚合物在分子量、分子量分布及其物性方面与p e t 、p b t 聚合物相似，可加 工应用i f ：p e t 、p b t 产品的领域。p t t 聚合物与其他热塑性聚合物的主要性能比较团】 见表1 ： 表1p t t 聚合物与其他热塑性聚合物的主要性能比较 纤维种类 p t tp e tp a 6 熔点( ) 2 2 82 6 52 2 0 玻璃化温度( ) 4 5 - 6 58 04 0 - 8 7 密度( g c m 3 ) 1 3 31 4 0 1 1 3 吸水率( 2 4 h ) o 0 30 0 91 9 p 1 r 记忆织物加工工艺与性能研究第二章p t t 纤维的结构及性能特征 2 1 2p 丌纤维的聚集态结构 研究表明，p t t 结晶结构属于三斜晶系，每个晶胞沿c 轴方向含有一个大分子链 的两个重复单元。h or o n g m i n g 等研究得n t 比较精确的晶胞参数1 2 4 】如表2 所示。与 p b t 不同，当拉伸力去除后，p t t 纤维并未发生结构形变。这一具体的特征也许可以 用来解释p t t 优于p e t 和p b t 的良好的弹性回复。 表2p 1 t 、p e t 和p b t 的结晶参数 a 0 0 以o )b o o 1 0 )c ( t o 1 0 )a ( o )b ( o )- r ( o )晶区密度 p e t4 5 65 9 41 0 7 5 9 8 5 11 81 1 21 5 1 5 p t t 4 66 2 1 8 3 9 8 9 01 1 21 3 8 7 p b t4 8 35 9 51 1 6 71 0 06 46 9 1 3 9 5 h u a n g ，j i e h m i n g 等通过d s c 、w a x d 和n m r 等方法，研究了p t t 的结晶性能， 发现虽然通过d s c 能观察出两个峰，但是实质上p t t 只有一种结晶结构存在。因为两 个峰个是由于原始结晶区熔融吸热形成的，另一个峰则是由于原始结晶区熔融后， 重新形成的结晶区熔解形成的【2 5 1 。 p o n n u s a m y 等通过差热分析方法，研究了聚对苯二甲酸( 乙二醇丙二醇) 共聚酯 的结构性能，发现l ，3 丙二醇的含量对于共聚物的结晶度有较大的影响。随着1 ，3 丙二酵含量的增加，共聚酯的结晶度降低；当1 ，3 丙二醇含量增加到6 0 以上时， 共聚酯为完全无定形材料，分解温度明显降低；而当l ，3 丙二醇含量为1 0 0 时， 材料又成为结晶性的共聚物【2 6 1 。韩国的k i m 等人利用瓜光谱方法，研究了在各种温 度条件下未拉伸p 耵薄膜的纯结晶和无定形的特征光谱，提出了以1 4 6 5 c m l 作为晶 区的特征谱带和1 1 7 3 c m 以作为无定形区的特征谱带的分析方法，通过对特征光谱的因 子分析，可以计算出样品的结晶度，其结果与由密度梯度法测得的结晶度有很好的线 性相关性【2 7 】。 p t t 纤维结晶与p e t 纤维结晶有所相似，但它的晶格堆积要比p e t 纤维疏松，不 如p e t 纤维那样致密。p t t 纤维的聚集态结构可以采用修正结晶聚合物的“缨状胶束模 型1 2 s ( 图2 ) 。在该模型中，分子链结晶时可以在晶区内形成柬状微晶，也可以形 成具有规则的几何外形的折叠链结构，分子链在各种晶格内主要按能量较低的螺旋状 9 p t t 记忆织物加工工艺与性能研究第二章p t t 纤维的结构及性能特征 z 字形构象排列，而且结晶单元在晶区内即能无规分布，也可以沿择优方向取向， 如沿纤维轴方向的择优取向。聚合物的非晶区则是一种局部有序的结构，它主要包括 两个区域，一是有序区域，它是由分子链相互平行而成的所谓“颗粒”，在颗粒中平行 链的排列比较规整，但比晶区结构要差得多，并且一个分子链可以形成几个颗粒，分 子链在有序区域也可以是部分平行排列的，形成部分接近螺旋状的“z ，字形构象【2 9 】； 二是无规区域，它是颗粒与颗粒之间完全无规的区域，混杂有相对分子质量较低的分 子链和贯穿几个颗粒的大分子链的过渡区，分子链在该区域基本上按杂乱无章、相互 缠结的无序构象排列。另外，还存在有序程度介于晶相与非晶相之间的中间相。在外 力作用下，分子链在晶区和非晶区内的丰l l d d 都会发生沿纤维轴方向的择优取向，使得 纤维聚集态结构的有序化程度提高，而且其中菲品区排列的有序化转变比晶区更容易 发生，非晶区内分子链丰l l d d 的有序化转变，使非晶区内的有序区域增大，纤维内部沿 纤维轴方向近似螺旋状的z 字形构象排列的分子链增加，这种结构赋予了纤维具有 较好的弹性回复性能。 图2 修正的缨状胶束模型 ( a ) 束状微晶；c o ) 折叠链品片；( c ) 非晶区的有序区域；( d ) 非晶区的无序区域 2 1 。3p t t 纤维的形态结构 p 盯纤维的表面形态结构基本上与p e t 纤维相似，光滑条形状，且光反射、折射 较强，纤维光泽较强。表面有空隙，有一定的导湿、透气与保暖性，纤维的截面形态 可制成各种不同的如三叶形，三角形等异形纤维，还能增加纤维抱合力，改善光亮度， p t t 纤维还可在制造过程中直接加工成有色p 订纤维，方便选用。 1 0 p 1 r r 记忆织物加工工艺与性能研究第二章p t t 纤维韵结构及性能特征 2 1 4p t t 熔体的黏弹行为 董红霞等人对p t t 聚合物的流变性能进行了研究，结果表明，p t t 是种典型的 假塑性非牛顿流体，p t t 树脂在熔融状态下的切力变稀现象e b p e t 严重，其非牛顿指 数随温度升高而增大，随相对分子质量的增加而降低；并且熔体的黏流活化能较高， 熔体黏度对温度的敏感性较大，所以稳定纺丝温度显得非常重要【3 0 1 。n g s d w i l l i a m s 利用应力、应变曲线研究了线性芳香族聚酯在大形变条件下的非线性粘弹性【3 1 1 。 2 2p t t 的拉伸力学性能 p t r 纤维的突出优点是优异的拉伸回弹性，在对p e t 、p b t 和p t t 纤维拉伸回复 性的研究中，发现回复性从大到小的顺序是p t t 、p b t 、p e t 。p t t 纤维构象允许芳 环对于基本晶格的c 轴产生倾斜角，使聚合物链形成明显的z ，形【3 2 1 ，由于这种构象可 以很容易地进行拉伸，所以p t r 易于拉伸，且呈现优良的拉伸可逆性。理论上，纤维 拉伸2 0 时，其急弹性伸长回复率可达8 2 ，保持1 5 r a i n 以上其伸长形变几乎回复到 零，其缓回弹形变回复率近1 8 ，总弹性回复率几乎可达1 0 0 ，回复率极好，弹性 适中，不会产生紧绷感，而且还易于维护，即使做多次拉伸循环，p t t 纤维仍显示优 异的拉伸回弹性，不仅高于聚酰胺纤维，更远高于其它聚酯纤维【3 3 j 如表3 所示。 表3 几种纤维的伸长比较 纤维种类 p 仃p e tp b tp a 6 急弹性伸长回复率( ) 8 23 25 46 8 1 5 m i n 缓弹性伸长回复率( ) 1 81 22 21 2 总回复率( ) 1 0 04 47 68 0 因为p t t 具有螺旋分子结构，在外力作用下，像弹簧那样能够发生键的旋转和键 角的改变，p 订纤维更容易发生形变，初始模量低，p t t 断裂功要比p e t 大，因此抗 外力拉伸破坏能力强。 p t t 记忆织物加工工艺与性能研究第二章p t t 纤维的结构及性能特征 2 3p t t 纤维较低的模量 p t t 纤维的模量指标低于涤纶而与尼龙相仿，其杨氏模量的情况也相仿。资料 介绍，p e t 、p t t 、p a 的杨氏模量分别是1 0 - 3 、9 7 、9 5 6 【3 4 】。与涤纶纤维和制品的刚 性相比，p t t 纤维和织物的手感更接近于尼龙的柔软而舒适的感觉。 p 订的初始模量为2 5 8 n m 2 ，明显低于p e t 的初始模量( 9 15 n m 2 ) 3 5 】。p t t 纤 维与p e t - i ：维的模量在伸长l 以下时有所不同，拉伸0 1 时，模量为2 5 c n d t e x ， 比p e t 纤维低得多而且p e t 纤维的初始模量跟拉伸比有关，而p t t 纤维的则与拉伸比 无关。当拉伸比增大时，p e t 纤维的初始模量增加，同时伸长相应减少，所以p e t 可 以纺制高模量，低伸长的纤维，而p t t 则不能。 p ，丌纤维强度比p e t 纤维低，是由于其结晶度、取向度、晶格紧密比p e t 低，断 裂伸长率却比普通p e t 纤维大得多，因为p t t 纤维具有像弹簧一样的分子结构，更易发 生形变。p t t 纤维z 型构象可以很容易地进行拉伸，所以p t t 的初始模量低。 2 4 低温染色性 对纯p t r 纤维最适合的染料是分散染料，使用分散染料染色，温度必须在玻璃化 温度( t g ) 以上才能染成深色。p t t 纤维的t g 为5 5 c ，i ：t p e t 纤维( 8 1 ) 低2 6 【3 6 1 。其 染色性能优于p e t 纤维，p t t 的最佳染色温度是1 1 0 度，但在1 0 0 度时仍有很高的上染 率，通常可在常压沸染，在9 5 度时，p t t 纤维外部就能染成深色，而p e t 纤维只能染 成很浅的色泽。在1 2 0 度时，染料分子能进入p t t 纤维内部，染色深且坚牢度高，而 对p e t 纤维，染料分子依旧无法渗入。 2 5p t t 纤维其他性能 p 订纤维除了具有特别优异的柔软性和弹性回复性，还具有优良的抗折皱性和尺 寸稳定候性、易染色性以及良好的屏障性能，能经受住射线消毒，并改进了抗水解稳 定性。因而它可用于开发高级服饰和功能性织物。由它制作的服装穿着舒适，触感柔 软，易洗、快干、免烫，符合人们生活快节奏的要求；同时，p t t 纤维不仅其拉伸回 复性、耐污性与锦纶6 6 相当。而且其蓬松性与弹性、低静电、耐磨性及低的吸水性均 1 2 f r r 记忆织物加工工艺与性能研究第二章p t t 纤维的结构及性能特征 优于锦纶，正因为如此，它将引领下一时期化学纤维发展的新动向。 总之，p t t 纤维兼有p e t 和p b t 的优点，有p a 纤维的某些特性，因此p t t 纤维的 有光明的前景，其应用领域也将不断拓展，是在产业领域的应用将成为新的亮点。无 疑p t t 纤维的出现使聚酯纤维的发展进入了新的发展阶段1 3 7 】。 2 6 本章小结 本章主要得出以下几点结论： ( 1 ) p t t 晶体呈现明显的“z ”字形构象，使得p 1 v r 大分子链具有很高的弹性。 ( 2 ) p t t 纤维的结晶结构与p e t 纤维结晶相似，但它的晶格堆积要比p e t 纤维疏 松。而且结晶单元在晶区内可以无规分布，也可以择优方向取向，如沿纤维轴方向的 择优取向。 ( 3 ) p t t 纤维模量较低易于拉伸，且呈现优良的拉伸可逆性。 ( 4 ) p t r 纤维低染色温度低，最佳染色温度为1 1 0 摄氏度。 p 丁了记干乙织物加工工艺与性能研究第三章p 1 - r 记忆面料加工工艺的研究 第三章p t t 记忆织物加工工艺的研究 目前国内织造记忆织物的工艺还不成熟，织造难度大，成品率较低，损耗较大。 在实际生产过程中总是出现捻度不匀、捻度不稳定的问题，从而导致织物质量稳定性 差，出现紧纬或是经柳等疵点，在分析疵点的主要原因和分析记忆织物风格与手感上 捻度是非常重要的因素，所以通过实验研究找出最佳的捻度及定型条件，从而指导生 产实践，在整经、织造过程中也尝试了很多方法，主要总结了一些可以解决针对p t t 记忆织物织造中常出现的问题的方法，优化工艺，提高工厂织造的成品率。 3 1p t t 纱线加捻的研究 3 1 1 试验方法 用y 3 3 1 型纱线捻度机p t t 长丝纱线( 7 5 d 3 7 f ) 进行加捻，捻度分别为0 t ( 做 比较) 、3 0 0 t m 、8 0 0 t m 、1 3 0 0 t m 、1 8 0 0 1 m 、2 2 0 0 t m 、2 5 0 0 t m 。每个捻度各5 个筒子，每个筒子上面绕1 0 组纱线，每组纱线长度约1 0 m 3 1 2 试验步骤 用y 3 3 1 型纱线捻度机的回转机构对p t t 长丝纱线进行加捻，加捻时对纱线一 端挂上重锤施加张力，张力7 9 。 试验条件：干球温度1 6 5 、湿球温度1 4 、相对湿度6 9 、加捻张力7 克。 试验器材：捻度仪、重锤、刚卷尺、剪刀、镊子、滑轮、温度计等。 如捻过程中纱线长度变化的试验结果见表3 1 。 3 2p t t 纱线热定型试验 3 2 1 试验方法 用烘箱对经过加捻的筒子纱线进行热定型，定型时分5 组，每一组中包含3 0 0 t m 、 8 0 0 t m 、1 3 0 0 t m 、1 8 0 0 t m 、2 2 0 0 t m 、2 5 0 0 1 i m 的纱线各一个筒子。定型温度分别 为1 4 0 、1 4 5 、1 5 0 、1 5 5 、1 6 0 。时间各为3 0 分钟。下表是p t t 加捻过程 1 4 p t t 记忆织物加工工艺与性能研究第三章p t t 记忆面料加工工艺的研究 中纱线长度变化试验结果： 表3 1 加捻过程中纱线长度变化试验结果 捻度 加捻前长度 加捻后长度 捻缩率变异系数 筒子编号 ( t h ) ( m ) ( m ) ( )( ) 11 0 1 91 0 】5o 3 9 21 0 2 21 0 1 90 2 9 3 0 031 0