（纺织工程专业论文）新型纱线添纱织物的添纱效果和性能研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

东华大学硕士学位论文新型纱线添纱织物的添纱效果和性能研究 新型纱线添纱织物的添纱效果和性能研究 摘要 随着消费品位的不断提高，消费者对服用制品的弹性要求日见迫切。当今 世界上应用最广泛的弹性纱线是氨纶，其优越的弹性，是其他纱线制品所无法 替代的。但由于氨纶价格昂贵、生产投资大、纺纱工艺复杂、消耗大和有些织 物并不需要如此高弹性等原因，有必要研究开发价格便宜、低弹性纱线制成的 织物以满足不同的市场要求。 本课题以p t t 长丝性能、相关编织工艺以及服用性能为主要研究对象。p r r t 纤维是聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维( 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 ) 的简 称，是改性涤纶的一种，与普通涤纶p e t 同属聚酯家族，其弹性介于氨纶和常 规涤纶之间。p t t 长丝综合了涤纶的耐化学性，尼龙的柔软性和回弹性，腈纶 的蓬松性等各种纱线的优良服用性能，已引起纺织材料界的瞩目，并广泛地应 用于地毯、非织造布、工程塑料等领域，在服用领域也有着相当广阔的前景， 成为当前国际上最热门的新材料之一。特别是良好的回弹性和柔软性，非常适 用于开发高级针织服饰和功能性织物。 近年来，我国针织工业不断发展，新型原料日益涌现，纬编添纱组织己被 广泛地应用在服饰、装饰及产业用织物中在各种不同筒径的针织圆纬机、各种 不同机号的针织横机上都可以形成纬编添纱组织结构的面料，这些面料在性能 上兼有地纱和面纱的特点，大大改善了织物的弹性、内在质量和外观效应。但 是，面对变化多端的针织机器及琳琅满目的针织原料，良好的添纱效果却不易 达到。纤维、纱线的性质、导纱嘴的结构、针织机的筒径、织针的形状、添纱 成圈工艺过程、给纱装置及给纱张力等因素都会影响添纱组织编织过程中针钩 内地、面纱的相对位置，进而影响添纱织物的最终效果。本课题以实际生产为 主，针对新开发的p 1 t 添纱织物进行编织工艺、产品性能方面的探讨，通过实 验研究来验证适用于现代添纱编织的工艺理论和技术，对于设计和开发服用添 纱织物具有一定的参考意义。 摘要 本课题主要做了如下的研究工作： 1 分析了p 订长丝开发低弹添纱织物的可行性及市场意义。 2 对p t t 长丝分别进行了拉伸断裂及定伸长单次、多次反复拉伸回弹性测 试，并与常规真丝、涤纶及其它p t t 与棉混纺纱线进行比较再次确定了m - 开 发低弹添纱织物的可行性。 3 通过理论分析和实验研究对编织单面纬编p t t 添纱织物的添纱理论、编 织工艺进行了讨论。首先尝试利用b c m1 6 英寸单面纬编大圆机上原有的导纱 器进行p t t 添纱织物的编织，在难以克服地、面纱垫纱纵、横角不易调节的困 难且未能获得较为理想的添纱效果后，对原有的导纱器进行了改装，在原有导 纱器上加装了b c m 圆纬机上原本用于氨纶等高弹性纱线进行编织的滑轮装 置，组成新的滑轮导纱器，不仅方便了纱线垫纱角度的调整，而且减少了p t t 弹性纱线在穿过原先导纱器小孔时因回弹所增加的摩擦，更有利于获得良好的 添纱效果。 4 分别利用直观的数码摄影观察方法和m a t l a b 软件编程绘制地、面纱断 面轨迹图的方法来评价最终编织的p t t 添纱织物的添纱效果的好坏，m a t l a b 软 件编程法基于严谨的空间解析几何理论的理性分析，辅之以形象的肉眼观察织 物的布面效果照片，从两个角度得出的有关织物添纱效果评价的结论大致相互 吻合。 5 针对p t t 长丝原料的特性，实验还从几个方面测试比较了p i r 添纱织物 与普通丝盖棉、涤盖棉织物的服用性能，尤其侧重比较了三者之间的拉伸、回 弹等一些重要的力学性能，得出p t t 添纱织物服用性能良好，是较理想的服装 面料。 纵观本文，通过纱线性能、编织工艺以及织物性能的测试和分析比较，从 宏观上系统地描述了p t t 长丝在服用方面的应用情况，为最终能够更好地利用 这种新型纱线奠定了基础。 关键词：p t t 长丝、纬编、添纱织物、编织工艺、回弹性、服用性能 东华大学硕士学位论文新型纱线添纱织物的添纱效果和性能研究 r e s e a r c ho nt h ep l a t i n ge f f e c ta n d p r o p e r t i e so f p l a t e dk n i t t i n gf a b r i c so fn e wf i l a m e n t w i t ht h er i s i n go f c o n s u m p t i v el e v e l ，e l a s t i c i t yi su r g e n t l yn e e d e da sa l le s s e n t i a l d e m e n tf o rw i d e rr a n g eo fc l o t h e s n o w a d a y s ，s p a n d e xi st h em o s tw i d e l yu s e d m a t e r i a la l lo v e rt h ew o r l db 曩? , a u s eo fi t se x c e l l e n te l a s t i c i t y o w i n gt ot h eh i g hp 矗c e b i gi n v e s l m e n ：t ，t h ec o m p l i c a t e ds p i n n i n gp r o c e s sa n do t h e r 艇a 舢，i ti sn e c e s s a r yt o d e v e l o pt h ee l a s t i cy a r nw i t hl o w e re l a s t i c i t y a n df a b r i ct om e e tc u s t o m e r 3 r e q u i r e m e n t i nt h i st h e s i sw em a i n l ys t u d yt h ep e r f o r m a n c eo fp t rf i l a m e n t , t h ek n i t t i n g p r o c e s sa n dt h ew e a r i n gc h a r a c t e r i s t i c so fp t tp l a t e dk n i tg o o d s p t ri st h e a b b r e v i a t i o nf o r 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 ，w h o s ee l a s t i c i t yi sl o w e rt h a nt h a t o fs p a n d e xb u th i g h e rt h a nt h a to fn o r m a lp e t i ti so n ek i n do fm o d i f i e dp o l y e s t e r a n da l s ob e l o n g st ot h ep o l y e s t e rf a m i l ya sp e t i ti n t e g r a t e sa l m o s ta l lt 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 ，s u c ha s t h ec h e m i c a l - r e s i s t a n to fp e t , t h e s o t h e s sa n de l a s t i c i t yo f 队a n dt h eb u l k i n e s so fa c r y l i c t h e r e f o r e , m o r ea r e n t i o n h a sb e e np a i dt om p t tf i l a m e n th a sb e e nu s e di nm a n yf i e l d sn o w , s u c ha sc a r p e t , n o n - w o v e nf a b r i ca n dp l a s t i cf o re n g i n e e r i n ga sw e l la s i nt h ef i e l do fa p p a r e l e s p e c i a l l yf o rh i g h - l e v e lk n i t t e dc l o t h e sa n df u n c t i o n a lf a b r i c sb e c a u s eo fi t sg o o d f l e x i b i l i t ya n ds o f t n e s s n o w a d a y s ，p t rh a sb e c o m eo n eo ft h em o s tn e wp o p u l a r m a t e r i a l si nt h ew o r l d w i t ht h ed e v e l o p m e n to fk n i t t i n gi n d u s t r ya n dn o v e lf i b e rm a t e r i a l s ，m o r ea n d m o r ew e f t - k n i tp l a t e dk n i tg o o d sa l eu s e di nt h ef i e l d so fc l o t h i n g , d e c o r a t i o na n d t e c h n i c a lt e x t i l e s ，e s p e c i a l l yi nt h ef u n c t i o n a lu n d e r w e a r , c a s u a lk n i t sa n dm e d i c a l t e x t i l e s t h e s ep l a t e dk n i tg o o d sp r o d u c e di nc i r c u l a ra n df l a tk n i t t i n gm a c h i n e s c h a r a c t e r i z et h ep r o p e r t i e so fb o t hp l y i n gy a ma n dg r o u n dy a ma n dh a v et h ec o l o r i i i 摘要 e f f e c t so nb o t hs i d e s d u r i n gt h ep r o d u c t i o no fp l a t e dk n i tg o o d s ，t h e r ea t em a n y f a c t o r si n f l u e n c t h ef a b r i cp r o p , 舐e sa n dp l a t i n ge f f e c t ss u c h 鹤p h y s i c a la n d m e c h a n i c a lp r o p e m 锱o ff i b e ra n dy a r n , f e e d e rc o n s t r u c t i o na n dp o s i t i o n , n e e d l e s h a l , k n i t t i n ga c t i o n , t e n s i o no fy a mf e e d e rs u p p l ya n dd r a w n - o f fm e c h a n i s me t c t h er e s e a r c ho ft h i sp a p e ri sf o c u s i n go nt h en e w e rp t tp l a t e dk n i tg o o d sa n d d i s c u s s e sa b o u ti t sk n i t t i n gt e c h n i q u e sa n dw e a r i n gc h a r a c t e r i s t i c s o n eo ft h ea i m s o ft h i ss t u d yi st ov a l i d a t et h et r a d i t i o n a lp l a t i n gt h e o r ya n dp l a t i n gt e c h n i q u e sb y k n i t t i n ge x p e r i m e n t sw h e t h e rt h e ya r es u i t a b l ef o rp t tp l a t e dk n i tg o o d sp r o d u c e d 丘d mb c m16d i a m e t e rc i r c u l a rk n i t t i n gm a c h i n e i th a ss i g n i f i c a n tm e a n i n g sf o r a p p l y i n gp l a t i n gk n i tg o o d st oc l o t h i n gu s o s t h em a i ns t u d i e so f t h i st h e s i sa r ea sf o l l o w s ： 1a n a l y z e dt h ep o s s i b i l i t ya n dm a r k e t i n gv a l u eo fp t tf i l a m e n ti nt h eu s eo f k n i t t i n gl o w e re l a s t i cp l a t e dk n i tg o o d s 2t e s t e dt h es t r e n g t h e l o n g a t i o no fp t ta n dc o m p a r e di tw i t l lt h a to fp e ta n d s i l kt oa n a l y z et h ep o s s i b i l i t yo fa p p l i c a t i o no fp t ti np l a t i n gk n i tg o o d sa g a i nb y t h ev i e w so fa c t u a le x p e r i m e n t s 3d i s c u s s e dt h ep l a t i n gt h e o r ya n dp l a t i n gt e c h n i q u e sw h i c ha r os u i t a b l ef o rp t t p l a t e dk n i tg o o d sp r o d u c e df r o mb c m16d i a m e t e rc i r c u l a rk n i t t i n gm a c h i n ei n2 a s p e c t s ：t h e o r ya n a l y s i sa n da c t u a le x p e r i m e n t s w ef i r s tt r i e dt om a k eu s eo ft h e o r i g i n a lf e e d e r0 1 1t h em a c h i n et ok n i tt h ef a b r i c ，b u tt h i sk i n do ff e e d e rm a d ei t h a r d e rf o ru st oc h a n g et h ey a ml a y i n ga n g l e so fb o t hp l a t i n gy a ma n dg r o u n dy a m a tv e r t i c a la n dh o r i z o n t a lp l a n e sa n dw ef a i l e dt oo b t a i nt h ef a b r i cw h o s ep l a t t i n g e f f e c ti sg o o d s ow ea d d i t i o n a l l yi n s t a l l e das m a l lc h a i nw h e e lw h i c hi su s e df o r k n i t t i n gs p a n d e xf a b r i c si n t ot h eo r i g i n a lf e e d e ro f t h em a c h i n et oc o m b i n ea san e w f e e d e r t h en e wf e e d e rn o to n l ya v o i d e dt h ed i f f i c u l t yo fc h a n g i n gt h ey a ml a y i n g a n g l e s ，b u ta l s or e d u c e dt h ea b r a s i o nc r e a t e db yt h ep t tf i l a m e n tb e c a u s eo fi t s 东华大学硕士学位论文新型纱线添纱织物的添纱效果和性能研究 e l a s t i ct h r e a d i n gt h r o u g ht h eh o l eo ft h eo r i g i n a lf e e d e r t h ed e v i c eh e l p st og a i nt h e s o u n dp l a t e dk n i tg o o d s 4m e a s u r e dt h ef i n a lp l a t i n ge f f e c to ft h em p l a t e dk n i tg o o d sb y t h ew a y so f d i 百t a ：lp h o t o g r a p h yo b s e r v a t i o na n dd r a w i n gt h ec r 0 豁一s l 冀2 t l o nt r a c k sp i c t u r e so f b o t h p l a t i n gy a r na n dg r o u n dy a m 、肮也t h eh e l po fm a t l a bp r o g r a m t h em a t l a bp r o g r a m w a sb a s e do nt h ep r e c i s ea n a l y s i so ft h es p a c ea n a l y t i cg e o m e t r yp r i n c i p l ea n dw e a l s ot o o ks o m ep i c t u r e so ft h ef a b r i c st oh e l pc o m p a r et h ep l a t i n ge f f e c td i r e c t l y , f r o mw h i c ha s p e c tt h er e s u l t sw eg o tw e r es i m i l a r 5a c c o r d i n gt ot h ep r o p e r t i e so fp nw et e s t e dt h ew e a r i n gc h a r a c t e r i s t i c so f t h ep 耵p l a t e dk n i tg o o d sa n dc o m p a r e di tw i t ht h a to fo t h e ro r d i n a r yp l a t e dk n i t g o o d ss u c h 嬲s i l k - c o v e r e dc o t t o nf a b r i c sa n dp o l y e s t e r - c o v e r e dc o t t o nf a b r i c s ， e s p e c i a l l yt h ee l o n g a t i o na n de l a s t i cp r o p e r t i e so ft h e s et h r e ek i n d so ff a b r i c s , w h i c h c a m et oac o n c l u s i o nt h a tt h ep e r f o r m a n c eo fp t tp l a t e dk n i tg o o d sk n i t t e db y b c m16d i a m e t e re i r e u l a rk n i t t i n gm a c h i n em e n t i o n e di nt h i st h e s i sw a s9 0 0 da n d t h ef a b r i cw a ss u i t a b l ef o ra p p a r e l g e n e r a l l y , t h ev a l u ep r o p o s i t i o no fp t tf i l a m e n ti nt e x t i l ea p p a r e la p p l i c a t i o n s w a sd e s c r i b e db yt e s t i n ga n da n a l y z i n go ft h ep r o p e r t i e so fy a m , k n i t t i n gt e c h n i q u e s a n dt h ep e r f o r m a n c eo ff a b r i c w eh o p ea l lo ft h e s ew i l lp r o v i d eas o l i df o u n d a t i o n f o rt h ed e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fp t ri nt h en e a rf u t u r e z h a n gw e i ( k n i t t i n ge n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db ya s s o c i a t ep r o f w a n gw e n z u k e yw o r d s ：p 1 tf i l a m e n t ，w e f t - k n i t , p l a t e dk n i tg o o d s ，k n i t t i n gt e c h n i q u e , e l a s t i cr e c o v e r yo fe l o n g a t i o n , w e a r i n gc h a r a c t e r i s t i c s v 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，崇尚严谨学风。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 集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写， 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：舅0 带 日期： 2 喈年工月f 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，同 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。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密曰。 学位论文作者签名： 日期：二。p 譬年2 月1 日 指导教师签名：砂殳社 日期：渺g 年 月日 东华大学硕士学位论文新型纱线添纱织物的添纱效果和性能研究 第一章绪论 随着人们生活水平的不断提高，服装的舒适性日益成为人们穿着过程中考 虑和追求的主要目标。弹性服饰可以使人穿着后形体舒展，活动自如，这正是 服装舒适性的体现之一，因而弹性纤维在纺织品的开发中越来越受到人们的重 视并采用。 p t t 纤维是集目前多种化学纤维的优良性能于一体的新型高分子材料，现 已成为当今国际上比较热门的化纤材料之一，还有望在今后几年内成为一种发 展较快的新型弹性纤维，是与常规化纤优势互补的良好材料，也是开发高品质 服用产品的原料。 p t t 纤维主要是对传统纤维材料的升级换代，其发展价值在于它将成为一 种重要的化纤材料，面对一个百万吨级的大市场。从生产成本和使用性能分析， p t t 纤维具有明显的价格和性能优势。随着f y r t 纤维开发研制技术的日趋成熟 和合成加工方法的工业化使用，产业化后成本的降低势必会引起人们更为广泛 的关注n 嘲。 因此，p t t 纤维的应用前景非常广阔。 1 1 弹性纤维的历史及发展现状 ，弹性性能是服装舒适性的一个重要指标，要求服装能随着人体的运动自如 地伸缩，以适应皮肤的延伸性。随着消费要求的不断提高，消费者对服用制品 的弹性要求日见迫切。 弹性纤维的发展历史已近6 0 年了，与其他的合成纤维相比，合成聚氨酯是 更具有稳定性的弹性纤维，其高模量复合纤维具有高伸长率和高弹性的特点。 1 9 4 9 年用化学纺丝方法生产出了高模量的聚氨酯纤维及高伸长弹力丝。 第一章绪论 5 0 年代，杜邦公司应用聚氨酯类弹性纤维取代橡皮筋来生产弹性服装。该 公司在1 9 5 9 年创制了弹性纤维，其注册商标名为莱卡。由于杜邦公司不遗余力 地向全世界推广莱卡纤维，使其得到日益广泛的运用。 1 9 9 7 年开始，弹性纤维在亚太地区的市场越来越大，当年需求量达到了3 万吨，且增长潜力雄厚，随后每年有一成以上的增长率，还呈现出供不应求的 趋势，致使弹性纤维的价格亦水涨船高。2 0 0 0 年后，每年弹性制品的需求量以 8 一2 0 的速度增加。 世界上生产弹性纤维的国家为数不多，目前美国是世界上氨纶产量最大的 国家，主要厂商有d u p o n t 公司、g l o b l e 公司及m i l e s 公司。 1 2 新型弹性纤维发展的必要性 目前市场上应用最广泛的弹性纤维是氨纶。氨纶丝的弹性模数是所有纤维 中最小的，只比橡胶丝稍大，因而柔软性好，它的弹性伸长可高达7 0 0 一- 8 0 0 ， 其回弹率十分优良，即使拉伸至5 0 0 时，其回弹率仍高达9 5 - 9 9 。氨纶所 具有的性能是其他现有的纤维所无法取代的，含氨纶的服装得到了广泛的应用， 包括从6 0 年代的胸衣、到9 0 年代的高级休闲服、运动服、针织衫、童装、内 衣裤，甚至医用领域等也开始有所扩展。 虽然氨纶在市场上获得了广泛的应用，但是氨纶有其不足之处： 首先用氨纶裸丝制成的外衣穿着手感与外观均较差，且因为弹性高，不易 控制，使用过程中存在断裂问题。 其次，高昂的成本限制了氨纶的发展。氨纶生产设备投资大，采用全套引 进设备的干法纺纱设备，5 0 0 吨年的生产能力需要投资2 亿元，所以价格比其 他常用纤维要高得多； 再次随着消费要求的不断提高，消费者对弹性服用制品的舒适性要求也不 断提高，根据不同用途，消费者对织物的弹性要求也不同。从高弹织物，逐渐 发展到微弹，一般衣着类织物弹性不宜过大，织物弹力过大也无必要，过大的 弹性会造成对人体皮肤的压迫感，影响服装的舒适性，应根据不同用途确定弹 性要求。 2 东华大学硕士学位论文新型纱线添纱织物的添纱效果和性能研究 综上所述，氨纶价格相对较高；而且氨纶纺纱工艺复杂，效率低，消耗比 较大；且织物弹性过大，会影响服装的舒适性。因此一些科技工作者已经开始 开发新品种，利用纤维本身的弹性，来代替利用氨纶丝纺制的纱。所以无论是 从开发新品种、增加弹性织物的市场份额方面，还是从弥补氨纶纤维的不足之 处，都应开发新型、低弹纤维来满足市场的需求嘲。 1 3p t l 纤维概述 1 3 1p 1 1 的定义与结构描述 p t t ( p o l y t r i 鹏t h y i e n et e r e p h t h a l a t e ) 是聚对苯二甲酸丙二醇酯的英文 缩写，是聚酯家族中的一类新产品，它的分子结构式如图卜1 所示阅： 1 1 2 图1 - 1p t t 聚合物的分子结构式 从分子结构上看，与p e t 和p b t 化学结构中的偶数个亚甲基单元相比，p t t 在对苯二甲酸单元中存在着三个亚甲基哺1 。研究表明，在许多缩聚高聚物中化 学结构中奇数亚甲基单元会影响高聚物的性能，在大分子链间产生“奇碳效应 嘲，使苯环不能与三个亚甲基处在同一平面，邻近两个羰基的斥力不能呈1 8 0 。平面排列，只能以空间1 2 0 。错开排列，由此使得p t t 大分子链形成螺旋状 排列，如图1 - 2 所示，最终影响p t t 的物理性能口1 。 3 g 一章镕论 图1 2p t t 大分子链构型 d a n d u r a n d ”1 等通过x 射线和电子衍射方法，研究了p t t 晶体中大分子链的 构象，发现其大分子链中0 ( c h ：) 。o _ 单元具有能量最低的反式一旁式一旁式一 反式构象，即呈现明显的“z ”字形构象，使得p t t 大分子链具有如同线圈式弹 簧样易变形的弹性，这种伸直链型螺旋状结构就像弹簧一样在纵向外力作用 下使得旁式单元发生键旋转而变成反式构象，但分子构型不会变化。构象的转 变完全是可逆的，在外力撤去后又会恢复原状，这样的分子链很容易进行挣伸， 井赋予其良好的回弹性。 w a r d 和w l i d i n g ”l 的研究显示，p t t 的奇数亚甲基结构表现出较p e t 与p b t 优良的回弹性，其回弹性不是按照亚甲基的数量排列，而是p t t p b t p e t 。x 衍 射显示p t t 高回弹性来自丁晶体结构，p t t 纤维在刚开始伸长时，其晶体的品 格应变的数量几乎等同丁二宏观应变。 1 32p t t 纤维的发展历史 1 9 2 8 年美国卡罗瑟斯教授在研究脂肪族线型高策物的反应时，曾爿j 十六烷 二酸与丙二醇合成了熔点7 5 的成纤聚酯。 1 9 4 1 年美固c a i c op r i n t e r sa s s 公一j 的w h i n f i e l d 和d i c k s e n 利用p d o 和p t a 或d m t ，在乙醚中成功地合成了p t t 。p t t 和p b t 几乎是同时出现的， p b t 已成功应用于商业化生产，然而p t t 却保持长时间沉默，这主要是由于阿t 原料之一l ，3 丙二醇单体( p d o ) 价格昂贵，无法工业化o e 产，从而使p t t 的生 产和应用受到了限制“。 东华大学硕士学位论文新型纱线添纱织物的添纱效果和性能研究 s h e l l 公司在6 0 年代初开发出丙烯醛水合路线，后来采用了连续化环氧乙 烷氢甲醛化制取p d o 的路线并实现工业化，从而实现p t t 工业化，于1 9 9 6 年5 月推出p 1 1 成品，品名“c o r t e r r a 。 紧随其后，d u p o n t 和g e n e n c o r 公司用生物工程法也开发成功p t t ，使p t t 纤维作为新型聚酯纤维进入了国际纺织品市场n 卜脚。 p t t 纤维综合了p e t 纤维的刚性和p b t 纤维的柔性，兼有二者优点，作为 弹性( s p a n d e x 或e l a s t a n e ) 或亚弹性纤维，在性价比上要优于目前最常用的聚 氨酯弹性纤维( l y c r a ) ，所以从经济上和性能上考虑，p t t 有较大的研究与利用 价值。 1 3 3p t l 纤维的开发动态 1 3 3 1 壳牌公司 壳牌公司是在其l ，3 一丙二醇单体合成的成本大幅度降低的基础上推出p t t 新产品的。 美国壳牌化学公司曾先后在1 9 9 5 年和1 9 9 8 年推出p t t 纤维用树脂以及用 于薄膜和热塑性工程塑料的p t t 树脂，后者的分子量高于前者。目前壳牌化学 公司在p t t 聚酯切片生产方面处领先地位，该公司目前在美国p t t 工厂年产能 力为7 3 万吨，并在墨西哥新建一家年产1 1 5 万吨的工厂，在世界各地选择合 作伙伴，在美洲以k o s a 公司为主，欧洲以西班牙c d p 公司为主，在韩国目前已 有三家公司生产p t t 纤维，台湾华隆等也在生产，壳牌化学公司预计到2 0 1 0 年 全球对p t t 聚合物需求量将达1 0 0 万吨( 我国1 9 9 7 年p e t 为2 6 2 0 万吨，p a 为 2 9 0 万吨) 。 壳牌公司己开发p 1 t 在薄膜、聚酷、染色助剂、工程塑料、非织造布等多 种领域中的应用。壳牌化学公司已利用两步法p e t 短纤维生产设备成功地生产 了各种p 1 1 纺织用短纤维。采用拉伸松弛和拉伸热处理短纤维生产工艺生产 的p t t 纺织用短纤维，在纺织用短纤维纱和非织布领域有着广泛的用途。按比 例扩大p t t 纺织用短纤维的商品化生产规模的确是妥善处理设备产能有限的情 况下和所需短纤维性能之间关系的一个最佳折衷方案。因此利用现有p e t 短纤 5 第一章绪论 维生产工艺技术来生产p t t 短纤维是可行的。 1 3 3 2 杜邦公司 杜邦公司继s h e l l 化学公司向市场推出商品名为“c o r t e r r a 的p t t 树脂 后也向市场推出商品名为“s o r o n a 的p t t 树脂。 杜邦公司在1 9 9 8 年建成了新的单体生产装置，并计划将他们生产的p t t 树 脂推向工程塑料领域。但是b a s f 公司认为p t t 材料能否发展，主要还是取决于 它的成本和性能，由于当时生产p t t 的成本很高，因此b a s f 暂时不准备进入 p t t 市场。 另一方面，杜邦公司在1 9 8 9 年底实现了p t t 纤维的工业化生产，该公司也 在国外寻求合作伙伴。目前所生产的p t t 聚酷价格仍偏高，问题仍然是受l ， 3 一丙二醉原料的限制。 杜邦公司已经成功开发了以玉米为原料的遗传因子重组的生物酶催化发醉 的方法制得p d o ，方法简单，副产物少，具有成本低、有利于环保及可以回收 等优点，因此倍受国内外专家关注，现在该公司已经与g e n e n c o r 公司合作，用 葡萄糖一步法来合成p d o ，这样可使生产能力提高5 0 0 多倍，目前其生化法在 美国已经申请了专利n 羽。 1 3 3 3 日本旭化成工业公司 日本旭化成工业公司继壳牌公司和杜邦之后也在1 9 9 8 年开发出了p t t 纤 维，并将之投放市场，同时加强了p t t 纤维技术开发和专利保护力度。1 9 9 9 年 底该公司已申请相关专利8 3 项，并在1 9 9 9 年夏季率先推出其p t t 纤维，商品 名称为s o l o ，目前已形成1 0 0 0 吨以上的生产规模。 1 3 3 4 日本东洋纺公司 日本东洋纺公司开发了p t t p e t 嵌段共聚纤维，强度3 5 4c n d t e x ，单丝 线密度为0 2 3 d t e x 的超细纤维，经起绒、干燥、聚氨酷溶液浸渍，磨光得到质 地柔软、魔皮效果明显的仿鹿皮织物。 6 东华大学硕士学位论文新型纱线添纱织物的添纱效果和性能研究 1 3 3 5 其它 在韩国，现在主要有三家公司生产p t l 纤维，s k 化学公司从1 9 9 9 年7 月 开始以“e s p o l 商标销售p t t 纤维，其生产能力为l 万吨年；韩国合纤公司 以“z i s p a n 商标生产p t t 纤维；晓星公司以。n e o - p o l 商标生产p t t 纤维， 生产能力为5 0 吨月，计划本年初增至2 0 0 吨月。还有四家公司准备涉足p t t 纤维的生产，分别是s a m y a n g ，k o l o n ，k o h a p ，t a e k w a n g 公司。 在台湾，华隆公司于1 9 9 6 年从壳牌公司接受许可开发p t l 纤维，1 9 9 9 年 获得成功。同年，工业研究院化工所、纺织研究中心对p t t 纤维进行了商业验 证，化工所负责聚合、纺丝，纺研中心负责变形加工、织布、染整及服装设计 一条龙科研计划，华隆负责上、中、下工序的整体放大，推向工业化。华隆计 划以“e s t e r a 一商标销售p t t 纤维产品，以丝和针织品展开。 国内对丙二醇和p t t 的研究开发尚处于起步阶段，一些单位正在进行l ，3 一 丙二醇合成方法的试验。国内几家知名化纤公司也都有意开发阿，但无论投 资力度还是已获取的成果都与国际水平有较大的差距。国内在p t l 开发上，尚 未解决的问题主要是集中在催化剂的选择和改善u t 色相上，p t t 纤维高回弹性 的结构原因也是有待于进一步研究的方面。所以国内应尽快抓住机遇，进一步 进行对p t t 深入的研究和产品开发，以参与国际竞争。 1 3 4 阳纤维的性能 p t t 与p e t 、p b t 具有相同的晶系和空间群，但三者在晶体结构上仍存在较 为明显的差异。对于p e t 、p b t 等亚甲基数为偶数的对苯二甲酸酯类，每一个晶 胞都只含有一个化学重复单位。而p t t 的亚甲基数为奇数，虽然其分子链以对 苯二甲酰的中心仍呈中心对称，但三个亚甲基部分的中心则己不再是分子链的 对称中心。这样对于p t t ，每一个晶胞含有两个化学重复单位，才能满足空间 群的要求。晶体结构上的不同使p t t 、p e t 、p b t 具有不同的基本物理性能，主 要原因是由亚甲基的内旋转和分子间力等因素决定的，并不来自于分子链构象 的转变。在化学结构上，p t t 与p e t 和p b t 尽管只差了一个碳原子，但它们在 晶态结构和构象上的差异使得p t t 的力学性能与p e t 、p b t 存在着较大的差异。 7 第一章绪论 虽然p t t 中的亚甲基呈螺旋排列方式，类似于p e t 分子链，但不能像p e t 一样 发生晶型转变，p t t 分子链与p e t 的刚性分子链更相似，但其晶格堆积比p e t 的要疏松得多，因此p t t 的染色性更好一些。 1 3 4 1 力学性能 化学结构上，p t t 与p e t 、p b t 尽管只相差一个碳原子，但是它们在晶态结 构和构象上的差异使得p t t 的力学性能与它们存在较大的差异。 由于p e t 、f y r t 和p b t 大分子中_ c h 2 一的数量不一样，这使得他们链段运动 的难易程度不一样，p e t 大分子中一c h 2 一数最少，因此其链段运动最难，呈现的 弯曲模量最高，并表现出脆性断裂，尽管其拉伸强度大，但是其冲击强度较低； 而m 大分子由于其重复单元中的- c h 。一数量比p e t 多，但又比p b t 少，所以其 分子链柔性介于它们之间，它的拉伸强度低于p e t ，但弯曲和冲击性能却优于 p e t 而不如p b t ，p t l i 的各项力学性能介于p e t 和p b t 之间n t 】。 w a r d 等人通过测定材料的应力一应变曲线，对取向p e t 、p b t 、p ，i i t 纤维的 力学性能进行了比较，结果表明p ，r t 纤维初始模量明显低于p e t 纤维但是比p b t 稍高。 1 3 4 2 拉伸回弹性能 p t t 纤维具有良好的拉伸回弹性，而用纤维制成针织物时回弹性进一步增 加，在伸长6 0 9 6 时其回复能力也较好。图1 - 4 绘出p t t 、p a 和p e t 的弹性回复 性曲线。 毫 f 豢 互 鲟攘伸长宰伪 图卜3p t t 纤维的回弹性曲线 东华大学硕士学位论文新型纱线添纱织物的添纱效果和性能研究 下表1 - 1 列出了p t t 、p 6 、p b t 与p e t 四种纤维伸长2 0 时，回弹性的对 比数据悯。 表1 - 1p t t 纤维与其它纤维的拉伸回复率比较 样品 p t l p a 6 p b tp e t 急弹伸长回复率( ) 8 26 7 5 4 3 2 1 5 分钟内缓弹伸长回复率( ) 1 8 1 2 2 2 1 2 总回复率( ) 1 0 08 07 64 4 与弹性纤维和变形丝不同，p s t 和p ，丌纤维的弹性取决于其分子结构与捧 列。由于p b t 比p e t 多两个亚甲基，可使内旋转增多，并在应变过程中产生口 9 8 晶型的可逆转变，松弛状态下为q 晶型，里螺旋构象；拉伸状态，呈b 晶 型。通常a 型为稳态，b 型为非稳态，并具有向q 型转变的趋势，因此具有弹 性机制。但b 构型向q 构型转变，因苯环的位阻作用，所需较大的能量，故在 张力约束作用下，亚甲基链段全调整适应定位于苯环位置，而回弹性失效，即 张力下回复性较小n 羽。p t t 的分子结构中存在三个亚甲基单元，这种奇数亚甲 基结构表现出较p e t 、p b t 更优良的回弹性。 p t t 的空间结构由曲折的亚甲基链段和硬直的对苯二甲酸单元组合而成， 结果就形成沿纤维轴向的“z 一字形结构。p t t 分子构象的“z 一弹簧特征与易 改变的三亚甲基的空间构型，使其具有较好的螺旋弹簧结构。显然，形成弹簧 结构的主要原因是“奇碳效应 。“奇碳效应 提供