（纺织工程专业论文）异形截面PTT长丝及其针织物服用性能研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

东华大学硕士研究生毕业论文 摘要 异形截面p r t 长丝及其针织物服用性能研究 摘要 p 订( 聚对苯二甲酸丙二醇酯) 纤维是最近几年发展起来的一种 新型聚酯纤维，具有良好的弹性、弹性回复性能和染色性能；其开 发的服装面料具有手感柔软、悬垂性好等服用性能优良，深受人们的 喜爱。 十字形截面p t t 纤维是在普通截面p t t 纤维的基础上开发出的 一种异形截面纤维，除了其纤维截面与普通截面p t t 纤维不同外， 其大分子组成及结构都一样，十字形截面p t t 纤维具有四个沟槽， 比表面积大，导湿、透汽，因此用十字形截面p t t 纤维开发舒适性 面料比用普通p n 纤维开发舒适性亟料更有优势。 将十字形截面p t t 纤维性能与普通截面p t t 纤维、十字形截面 p e t 纤维性能进行测试、分析、比较，就能比较全面地了解十字形截 面p t t 织物的服用性能和舒适性能。 本课题研究了十字形截面p t t 、普通截面p t t 、十字形截面p e t 三种长丝的力学性能；测试、研究了三种长丝织物的服用性能；研究 了十字形截面p t t 长丝和织物的导湿模型，根据有关导湿理论，设 计、编织了不同结构的织物，进行导湿性能研究；得出了十字形截面 长丝的力学特性、织物的服用性能特点和导湿特性。研究结论如下： 1 十字形截面p t t 长丝的力学性能与普通p h 长丝的力学性能相 同，都具有良好的弹性和弹性回复性，在定伸长率为2 0 拉伸l o 次 后其弹性回复率仍可以达到7 0 ；而十字形截面p e t 长丝则具有较 高的断裂强度和初始模量。 2 十字形截面p t t 织物与普通p t t 织物一样都具有良好的服用性 系华大学硕士研究生毕业论文 摘要 能：邸良好的抗折皱性、顶破性能、弹性回复性和悬垂性能；- i - 字形 截面p 订织物的导湿性能要好于普通p t t 织物，因此十字形截面p t t 织物更加适合于舒适性面料的开发。 3 通过建立十字形截面纤维的导湿模型，研究了十字形截面纤维构 成的纱线及织物的湿传导速度、流量。研究发现，在纤维、纱线、织 物的参数保持一定的前提下，十字形截面纤维的导湿性能要远高于圆 形截面纤维，十字形截面纤维织物线圈中液态水的流量几乎是圆形截 面纤维织物线圈中液态水流量的3 倍。 4 。利用差动毛细效应原理，建立了十字形截面与圆形截面纤维交织 织物的导湿模型，研究表明当织物内外层纤维截面不同时，更有利于 形成差动毛细效应，织物导湿性能要好于内外层纤维截面相同的织 物。 5 由于织物纵横向线圈结构的不同，液态水的传导路径长短不同， 液态水在织物中沿线圈纵向的传导速度要比沿横向的传导速度快。 6 在纤维根数一定的条件下，织物密度越大，液态水的传导路径越 长，织物的导湿性能越差。 关键溺：十字形截面p t t 长丝，力学性能，织物服用性能，导湿模型， 织物导湿性 东华大学硕士研究生毕业论文 摘要 s t u d yo nn o n c i r c u l a rp t tf i l a 姬n tp r o p e r t y a n dg a r 匝n tc o o r tp e r f o r m a n c eo fi t s k n i t t i n gf a b r i c s a b s 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 ) f i b e ri san e wt y p eo fp o l y e s t e r f i b e rd e v e l o p e di nr e c e n t y e a r s ，w h i c hh a sg o o df l e x i b i l i t y ，e l a s t i c r e c o v e r y ，a n de x c e l l e n td y e a b i l i t yp e r f o r m a n c e a p p a r e lf a b r i c sm a d eo f i th a v eag o o ds o f th a n da n de x c e l l e n td r a p i n gp r o p e r t y t h e ya r ev e r y p o p u l a ra n dl o v e db yt h ec u s t o m e r s ； 1 1 1 ec r u c i f o r ms e c t i o np t tw h i c hi sb a s e do nt h ec i r c u l a rs e c t i o n p t tf i b e ri sak i n do fn o n c i r c u l a rf i b e r s e x c e p tt h ed i f f e r e n ts e c t i o n t w o f i b e r sh a v et h es a m ec o m p o s i t i o na n ds t r u c t u r eo fm a c r o m o l e c u l e s h a v i n gf o u rg r o o v e s ，t h ec r u c i f o r ms e c t i o np t tf i b e rh a sb i g g e rs p e c i f i c s u r f a c ea r e aa n db e t t e rw e t p e r m e a b i l i t ya n dv a p o rt r a n s m i s s i o n s ot h a t t h ec r u c i f o r ms e c t i o np t tf i b e ri su s e df o rd e v e l o p i n gt h ec o m f o r t a b l e f a b r i c sb e t t e r a c c o r d i n gt ot e s t i n g ，a n a l y z i n ga n dc o m p a r i n gt h em e c h a n i c a l p r o p e r t i e so ft h ef i l a m e n t so ft h ec r u c i f o r ms e c t i o np t t ，t h ec r u c i f o r m s e c t i o np e ta n dt h ec i r c u l a rs e c t i o np t r ，i ti sc o m p r e h e n s i v e l yk n o w n a b o u ta l lt h eg a r m e n tc o m f o r tp e r f o r m a n c eo ft h ec r u c i f o r ms e c t i o np t t e l o t h 叠型1 2 堂堡主婴究生毕业论文 摘要 i nt h i sp a p e r ，t h ea b o v et h r e ef i l a m e n t s a n dt h e i rk n i t t i n gf a b r i c s m e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa r et e s t e da n da n a l y z e d b yb u i l d i n gt h em o d e lo f w e tp e r m e a b i l i t yo ft h ef a b r i c s ，a n da f t e rt h es t r u c t u r eo ft h ef a b r i ci s d e s i g n e da n dw e a v e d ，t h ef a b r i c s w e tp e r m e a b i l i t vi sr e s e a r c h e d 。f r o m 搬t h ea b o v ee x p e r i m e n ta n d a n a l y s i s ，t h ef o l l o w i n g sa r ek n o w n ： l 。琢em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h ec r u c i f o r ms e c t i o np 孵f i l a m e n t i st h e s a m ea st h ec i r c u l a rs e c t i o np t tf i l a m e n tw i t ht h eg o o de l a s t i c i t ya n d e l a s t i cr e c o v e r y , 7 0 o ft h ee l a s t i cr e c o v e r yr a t ec a nb eo b t a i n e de v e n a f t e rs t r e t c h i n g10t i m e si nt h ee l o n g a t i o nr a t eo f2 0 m e a n w h i l e ，t h e c r u c i f o r ms e c t i o np 田f i l a m e n th a sh i g h e ri n i t i a lm o d u l u sa n dt e n s i l e s t r e n g t h 2 。强es a m eg a r m e n tc o m f o r tp r o p e r t i e so ft h ec r u c i f o r ms e c t i o np 田 f a b r i ca n dt h ec i r c u l a rp t tf a b r i ca r eg o t ：g o o dp e r f o r m a n c eo ft h e a n t i - c r e a s e ，b r e a k i n g ，e l a s t i cr e c o v e r ya n dd r a p a b i l i t y 。b u tt h ec r u c i f o r m s e c t i o np t tf a b r i ch a st h eb e t t e rw e tp e r m e a b i l i t yp r o p e r t yt h a nt h e c i r c u l a rs e c t i o nm f a b r i cs ot h a ti ti sm o r es u i t a b l ef o rd e v e l o p i n gt h e c o m f o r t a b l ec l o t h 3 。a c c o r d i n gt ob u i l d i n gt h em o d e lo fw e tp e r m e a b i l i t yo ft h ec r u c i f o r m s e c t i o nf i b e r ，t h ew e tc o n d u c t i o nv e l o c i t ya n df l o wo ft h ey a m a n df a b r i c m a d eu po ft h ec r u c i f o r ms e c t i o nf i b e ra r ea n a l y z e d i ti sf o u n dt h a tt h e w e tp e r m e a b i l i t yo ft h ec r o s ss e c t i o ni sm u c hb e t t e rt h a nt h a to ft h e c i r c u l a rs e c t i o n ，a n dt h el i q u o rw a t e rf l o wo ft h ec r u c i f o r ms e c t i o nf a b r i c l o o pi s3t i m e sm o r et h a nt h e 。c i r c u l a rs e c t i o nl o o pw h e nac e r t a i n p a r a m e t e r s a l ek e p tt h es a m e 。 4 b a s e do nt h ep r i n c i p l eo ft h ed i f f e r e n t i a lc a p i l l a r ye f f e c to ft h ef a b r i c a n ds e t t i n g 印龇m o d eo ft h ew e tp e r m e a b i l i t ya b o u tt h ei n t e r w o v e n f a b r i co ft h ec r u c i f o r ms e c t i o nf i b e ra n dt h ec i r c u l a rs e c t i o nf i b e r , i ti s a p p e a r e dt h a tt h ed i f f e r e n t i a lc a p i l l a r ye f f e c ti sm o r ec o n d u c i v et ot h e f a b r i cw h i c hi s c o m p o s e do fd i f f e r e n ts e c t i o nf i b e ri nt h ei n s i d ea n d 东华大学硕士研究生毕业论文 摘要 o u t s i d e ，a n dt h ew e tp e r m e a b i l i t yi sm u c hb e t t e rt o o 5 d u et ot h ed i f f e r e n ts t r u c t u r eo ft h eh o r i z o n t a la n dv e r t i c a ll o o p s ，t h e t r a n s m i s s i o nv e l o c i t yo ft h el i q u i dw a t e ri nt h ev e r t i c a ll o o p si sf a s t e rt h a n i nt h eh o r i z o n t a ll o o p s 6 u n d e rac e r t a i nc o n d i t i o no ft h en u m b e ro ft h ef i b e r ，t h el i q u i dw a t e r c o n d u c i v ep a t h w a yi sl o n g e ra n dt h ew e tp e r m e a b i l i t yo ft h ef a b r i ci s w o r s ew h e nt h ef a b r i cd e n s i t yi sb i g g e r l i u b a o s h e n g ( 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 f g u z h a o w e na n dw a n g q i k e y w o r d s ：t h ec r u c i f o r ms e c t i o np t t f i l a m e n t ，m e c h a n i c a lp r o p e r t y ， t h eg a r m e n tc o m f o r tp r o p e r t y ，w e tp e r m e a b i l i t ym o d e l ，t h ef a b r i cw e t p e r m e a b i l i t yp r o p e r t y 东华大学硕士研究生毕业论文 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。 k 管日 棒 、扩 月 名 ， 签 ： 利 年 傩 哙 姊汐 论 ： 位 期 学 日 东华大学硕士研究生毕业论文 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，允许论文被查阕或借 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。 本学位论文属予 t 。不保密a 。 指导教师弥厩钦 医襄：玉憎7 年戋胃露 豺 ，洲 鼍 者 事 储 阵 文 玲捌7 罐大学碘研究生毕业论文第一章绪论 第一章概述 近年来，化学纤维发展迅猛、新品层出不穷。p t t 是聚对苯二甲酸丙二醇酯 ( p o l y t r i m e t h y l e n et e r e p h t h d a t e ) 的缩称，是当今世界纤维界新兴的一颗璀璨明 珠口j ，它以其优异性能越来越受到人们的欢迎，无论是消费者还是投资者的目 光都渐向p t t 纤维转移。在1 9 9 8 年，它就以其优异的性能被评为美国六大石化 新产品之 ，与i 掣o c e l l 纤维一起并列为2 l 世纪的新纤维9 州吼因此对于p r r 纤维后续产品的开发足纺织舁刻不容缓的使命，相信在不久的将来，p t t 将风靡 国内外市场各个领域，到处可见到p 1 t 纤维生产的产品。 第一节p 。厂r 纤维概述 lp t t 的分子结构及其物理一| 生能 p t t 纤维与p e t 、p b t 均属于聚酯纤维，而它们的分子结构也具有很大的相 同性，圈1 1 为三种纤维高聚物的大分子结构图及其分子构型嘲。 do + 。8 l 3 一m m “ bn 1 大辱# 椅目 。一o 帆a q 扎k op b t 大分子结构囤 d 大分子杓型 图i - i 大分子结构图及其分子构型 从圈i1 可以看出，三种纤维都是由一个苯环和几个亚甲基基团组成，所不 同的是它们的亚甲基基团个数不同，分别为3 、2 、4 个。根据高聚物大分子理论 町知，化学结构中的亚甲基对分子的影响特别大，大分子结构中具有奇数个亚甲 基与偶数个亚甲基大分子的高聚物性能存在很大的不同，称为“奇碳效应”川口i 。 一 。_ i裂 东华大学硕士研究生毕业论文第一章绪论 这种效应使褥苯环与3 个一c 捣不处于圊一个平面，因此基夏之润的相互作用力 不呈1 8 0 0 排列，而是以空间1 2 0 0 错开排列，显然这种结构与p e t 、p b t 高聚物 不一样晒。由大分子搦型可以看出，p 孵呈“之努字型螺旋结构较p e t 、p b t 更 加明显，有报道指出：以“奇碳效应 解释p t t 纤维的商回弹性过于勉强，认 为大分子链在非结晶褶孛是无规分布的，不可熊形成譬之努字形构象【1 镯；磊实验 研究表明，p e t 结晶单元在c 轴上的长度是分子链展开时的9 8 ，全拉伸纤维 的伸长不大( 大约为6 ) ，初始模量嵩。p b t 结晶单元在e 轴上的长度剥是分 子链完全展开时的8 8 - 一9 6 ，p b t 纤维在外力作用下发生变化的范围为1 0 - 一1 2 。对于p 弧丽言，其结晶单元在e 轴上的长度则是分子链完全展开时的7 5 ， 这种构象允许芳香环对于基本晶格的c 轴产生倾斜角，因此聚合物形成明显的 “之弹字形瓣h 。总丽言之，从分子结构的不同推测出，瑚汀纤维较p e t 、p b t 纤维都具有较高的弹性和回弹性特征，易变形、易回复。表1 1 为几种常用化学 纤维的物理特性阉。 表1 1 几种常用化学纤维的物理特性 类别聊孵 p b t 王狻6 p a 6 6p p 熔点( ) 2 2 82 6 5 2 2 1 2 2 02 5 61 6 0 t g ( ) 4 5 6 57 0 - 一8 02 0 4 0 4 5 5 0 9 0 1 7 线密度( g c m 3 ) 1 3 31 4 01 3 51 1 31 1 4o 9 l l 天 0 0 3o 重。9 02 8 0 吸水率 1 4 天 o 1 50 4 99 5 08 9 0o 0 3 2p t t 的发展历史及现状 2 1 国外发展历史及现状 早在1 9 4 0 年美国c a l i c op r i n t e r sa s s 公司两位科学家w h i n f i e l d 和 d i c k s o n 在实验室研究p e t 时就已成功地合成了p t t ，并申请了国际上第一份有 关p ，i l t 的专利【1 3 】【1 4 1 。但由于当时的卜3 丙二醇( 卜3 p d 0 ) 价格很昂贵，生产工 艺复杂，一时之间难以实现工业化生产，因而p t t 纤维的工业化生产也被阻碍， p t t 树脂及其下游产晶的工业化进程也受到影响。 p t t 生产主要集中于壳牌和杜邦两家公司。从地理上看，p t t 和p d 0 生产能 力主要集中在美国，今后的格局将是：除德国有生产p t t 能力外，绝大部分的 2 东华大学硕士研究生毕业论文 第章绪论 瞰装置将分布予美藿寨墨疆哥，霭且估计这种隔距将持续一段对闻，馘然西前 越来越多的公司加大了对p t t 的投资，但生产p t t 的技术都在很长一段时间掌握 在美蚕酶壳牌帮牲邦公看l 里f 1 5 】。除壳牌、赶邦之辩，亚欧一些纯纤企业也积极翔 入了p t t 纤维的开发和生产，如日本的a s a h i 化学公司已经申请了1 0 0 多个关于 p 豫纤维成形技术瓣专利。此外a s a h i 纯学公司睾请了原瓣、纺丝、变形、编织、 针织以及染整等一系列专利；韩国以泰光产业为首的七家公司也逐渐在加大对 n 零嚣生产，并纷纷开始是p 程纺丝领域投入大量资金，逐渐加大对市场的占有 额。 2 2 莺疼发展历史及现状 国内对丙二酵和p t t 的研究开发尚处子起步阶段，随着国外l ，3 丙二醇生 产技术的突破和p i t 树髓熬工翌纯生产和应用，秀我嚣开发p t t 提供了有剩条 件。目前国内几家瓣名化纤公司，如上海石化股份公司、辽阳石油化纤公司、仪 征讫纤和济南纯纤公司，郝有意开发p t t 阐。 目前开发p t t 纤维及拓展其应用领域的研究主要集中在以下几个方面：( 1 ) 合成p d o 生产工艺的开发和研究；( 2 ) 澍纺丝工艺技术研究；( 3 ) p 雕纺织 品的开发和利用；( 4 ) p 州纤维在非织造布的应用。 总韵情况是，无论市场投资力度还是已获取的成暴都与雹际化纤公司有较大 差距。但中国是其市场大圈，未来对p t t 的消耗会逐步增加，因此扩大投资力 度及加强技术开发是国内纺织行业及化纤行撤必须要解决的润遂，必须大力发展 和参与国际竞争。 3p t t 纤维的特性 3 1 翻陌酶拉镩回弹性 与其它化学纤维相比，p 订纤维最突出的优点就是其具有优异的拉伸回弹 性。原因是它豹大分子构型呈现“之弦字形，这种结构穰容易进行拉伸，因焉 p t t 纤维的初始模量低，并且随着拉伸比增大，初始模量变化不大，易于拉件， 越呈现庭好兹拉镩可逆性。p 霸纡维的相对断裂强度比p e t 纤维稍低。当断裂 伸长为2 5 时，p t t 纤维的相对断裂强度约为2 8 3 5 c n d t e x ，即使是与毛或棉 混纺，其强度还愚足够的。 3 。2p t t 的手感 东华大学硕士研究生毕业论文 第一敲绪论 资料表明玎l ，p 髓、弼l 、嘲三种聚酯纤维的挠曲模量分别为3 。l l 、2 。3 4 、 2 7 6 ，而杨氏模量分别为1 0 3 、9 6 5 、9 7 ，可见p t t 与p b t 模量都比p e t 低， 接近于尼龙，而p e t 纤维所生产的织物正因其优良的柔软性丽闻名。柔软性一般 指两方面：一是指织物表面的柔软感，主要体现在与皮肤接触的感觉；二是织物 本身的柔软性能；容易弯益、可挠性大则柔软性好。箍p 订纤维在这两个方面都 较好的反应了织物的柔软性能，p t t 织物的这一独特手感将是市场上的一大卖点， 加上萁良好的悬垂性和适应的弹性，为时装设计师提供了设计灵感和广阔的思维 空间。 3 3p t t 的抗污性和抗静电性 在所有的化学纤维中，尼龙的耐污、抗污性是最好的，而f y r t 纤维的膨化性、 圈弹性和染色性等各项指标均可与尼龙相媲美，甚至p 褥纤维的耐污、抗污性、 抗静电性都比尼龙要好。表卜2 为地毯的抗污性能对蚪1 8 1 。 表1 - 2 地毯的抗污性能对比 沾污物p t t 地毯尼龙地毯抗污尼龙地毯 叻口啡优良较优 可乐优优 优 芥末优差较差 葡蔫汁优嶷优 番茄酱优较优优 从表1 - 2 可以看出，尼龙地毯的抗污性具有一定的针对性，对芥末等污物 的抗污性较差，甚至是抗污尼龙地毯都没有较好的抗芥末污染性能，而p 眼纤维 地毯对以上的污物都有较好的抗污性。显然p t t 纤维作为地毯具有较大的优势， 丽p t t 纤维本身的综合性能又超过尼龙纤维，将是最新一代、最有前途的地毯纤 维。据预测，2 0 1 0 年p t t 纤维将会代替3 5 9 6 的尼龙应用于地毯行业。 3 4p t t 的染色性能 p 纤维的低熔点、低玻璃化温度及易结晶等特点，直接改善了它的染色 性能，可以常温染色，染色性能优于p e t 纤维；在相同条件下染色，p t t 纤维在 7 5 c 时就开始吸收染料，在1 0 0 。c 己将染料吸尽，而p e t 纤维在1 2 0 * c 时吸收染 料量才达到9 5 9 1 1 9 】。同时p t t 纤维可以在无载体情况下常压沸染，染料的渗透 4 求华大学硕士研究生毕业论文髂一章绪论 深度较好，色泽均匀，色牢度高，也可戮与羊毛、蚕丝等混纺并在相同温度下( 7 5 一1 0 0 ) 进行共溶一步法染色。与p e t 纤维相比，染同样深度的色泽，p ，i i t 所 耗酶染料要毙p e t 少的多。在实际生产中，无论是敖纤维染色、毛条染色、还是 织物染色用分散染料都能达到较好的染色性能，而且可以得到深色。因此可与各 种天然纤维交织或混纺毒铡于染色熬进行，甚至焉低能量水平染料时，掰纤维 在1 0 0 即可染得与p e t 在1 3 0 同样深的色泽 总之用掰染色不仅可戮节约染精帮畿量，同时还可黻降低污水中纯学物质 的含量，对环境造成的污染程度也会相应减少，在当今这样高度重视环保条件的 时代里，具有萌显的经济效益帮枣场前景。 3 5p t t 的易维护性及其它性能 簸纡维反应在织物上麓性就是：手感黍软、悬垂性好、高露弹缝、蓬松健、 洗可穿性、色牢度好等优良服用性能。除此之外，p t t 纤维还具有良好的易维护 性和可加工牲。巍于掰纤维麴暖水率仅为0 2 - 0 。麟，西蔼表现在服装方面易 于定形，不褪色且抗污；易于洗涤和干燥；易保持的柔软的手感，美观、动感的 悬垂毽釉性能持久性。因褥越来越受到消费者静青睬。 纤维如此优良的性能，是针织面料十分理想的原料；瞰织物优良的舒 适性，可没作为内衣或夏季面料。同时，烈零纤维可以非常便利的应用现有的纺 织设备进行加工。就针织丽言，编织p _ i i t 纤维织物时，不需要对针织机器做特殊 酶调整，在一般的针织机上均可编织，舞横枫、圆纬机、袜机、经编枫等。褥时 p t t 纤维的弹性适宜，不必添加其它任何用以支撑的长丝，或者制成包芯纱就可 以直接佟为弹性纱线进行使用。 4 羽曙纤维的市场前景及藏角领域 4 1 市场前景 p 骶纤维的综合性能不仅在纺织领域，褥且在其它工鲎领域都表现菲常瓣完 善，被认为是2 l 世纪最有发展前途的纤维之一，是新世纪纤维界及纺织界重点 研究对象之一，具有十分广阔戆市场前景和发震潜力： 从原料生产来看，在聚酯工业中，自2 0 世纪9 0 年代中期以来，1 - 3 p d o 的 合成技术就有了新鹩突破，捩以翁的高成本的丙烯醛路线到低成本的环氧乙烷 甲酰法( e o ) 路线，进而至目前d u p o n t 开发的环保型生物发酵法，每一种生产 东华大学硕士研究生毕业论文第一章绪论 p t t 原料1 - 3 p d o 的方法都是一个突破；特别是美国d u p o n t 公司提出的生物发 酵法，该方法从玉米、谷物发酵中生成1 3 p d o ，这不仅大大降低石油的消耗量， 而且对环境资源极其有利，相对于传统化学纤维具有非常大的生产优势口0 1 。特 别是在目前追逐于环保产品的开发的形势下，越来越多的纺织生产者都愿意利 用p t t 纤维开发纺织用品，因此利用p t t 纤维进行产品开发是非常具有远大前 景的。 从技术角度看，生产p t t 的聚合、纺丝、后加工等工艺都与p e t 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1 - 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 t t 纤维的生产和应用变为现实。 从性能和应用角度看，由于p t t 的优异性能，它可以广泛应用于服装、产 业、装饰以及工程塑料等各个领域。p t t 纤维良好的弹性回复性、耐污、低静 电、耐磨性及低吸水性，应用于地毯方面是极为合适，并已经非常的成熟j 而 其在服装方面的应用也正逐步扩大，其制作的服装贴身舒适、活动自如、触感 柔和、快干免烫，十分符合现代人们个性化生活的要求，并逐步代替传统纤维 在服装面料上的应用，市场前景非常良好，预测在不久的将来4 5 的p t t 纤维 应用于纺织服装领域。 从成本优势来看，聚酯工业中，目前较为广泛应用的是p e t 和p b t ，而p t t 纤维和p b t 纤维的性能极为相似，但其主要指标如弹性和回弹性不及p t t 纤维， p b t 确有其优良性能，但是p b t 生产原料之1 - 4 丁二醇的生产条件不如p d o ， 聚合工艺水平业不如p t t ，因此p t t 比p b t 更有其价格优势，因此p t t 的生产 成本必将有下降趋势【2 1 1 。p e t 虽然在传统应用领域以及价格方面都有较大的优 势，但与p t t 相比，其性能还有一定差距，同时通过市场规模和提高生产工艺， 改进工艺技术，p t t 价格与p e t 价格差距将越来越小，在纺织应用中也会部分 取代p e t 。 4 2 在纺织服装中的应用 由上述可知，p t t 纤维具有非常优越的性能特点，与p b t 、p e t 纤维相比， 具有更高的弹性及回弹性，以及优越的染色性能；与锦纶相比，具有更好的手感 和相同的抗污性和柔软性；与腈纶相比，具有更好的耐磨性和更少的静电，是综 合了各种化学纤维优良性能于一体的聚酯纤维。 p t t 纤维与其它纤维相比，直接进行纺纱或制成织物具有以下几个优点 6 东牮大学硕士研究生毕业论文 第章绪论 1 2 2 2 3 1 ：( 盖) 拉 枣回弹性好，适合人销对弹性面料的要蕊； 1 3p e t 普通p 残织物，显然，这是p e t 长丝强力大于跚长 丝强力的原因；十字形截面p ，兀织物比普通p t t 织物顶破强力稍大，。这是多方 蚕原因造成熬。 第三节小结 十字形截面辅霪形截面鞠暖织物弹性匿复率瓣鋈性变形率在一定律长下随 拉伸次数的变化舰律与十字形截面p e t 织物基本一样，所不同的是，p t t 织物 在较高酶律长率下簿揍拉搴多次，但英弹性回复率仍然穰大，织物不可匿复的变 形较少# 十字形截疆秘蓬形载面p h 织物都比十字形截瑟p e t 织物吴有更好翡悬垂 性，这是由于十字形截面和圆形截面p t t 长丝初始模量低，刚度小，比较柔软 的缘故；十字形截面p 豫纤维的撬弯弹穗攘量毙普逶圆形截褥p 瓢纤维嚣抗弯 弹性摸壁小，所以十字形截面p 织物的折皱回复性比普通圆形截磷p t t 织物 的掼皱圈复牲差，两者都院十字形截蟊p e t 织物靛抗皱牲差；十字形截面p e t 织物的顶破强力高于十字形截面p w 织物的顶破强力，十字形截面p t t 织物的 项破强力高于圆形羲面p i 誓织物的顶玻强力。所以，十字形截面掰织耪的疲 劳性能和服用性能都较好，能很好的满足如今大众的穿着要求。 东华大学硕士研究生毕业论文第四章织物导湿理论和测试方法研究 第四章织物导湿理论和测试方法研究 第一节织物导湿理论 随着社会的发展和入的生活水平的提高，人们对纺织品舒适性的要求也越来 越高。作为服装必须首先满足人体穿着舒适性，不仅在生活中而且在运动的过程 中也要求保持服装的舒适性，这就要求面料在穿着过程中具有吸湿快、导湿快、 放湿快、蒸发快等功能。 人体在运动后出汗可以分为有感出汗和无感出汗。有感出汗是指汗液以液态 水形式遍及皮肤表面，甚至流淌；而无感出汗则是指汗液在汗孔内或汗腺孔附近 蒸发成水汽，皮肤上不呈现润湿状态。无论是有感出汗还是无感出汗时，都必须 及时向服装外界排放扩散，汗液经织物传导后向外界排放扩散的途径可以分为以 下三种：一是汗液在微气候区中蒸发成水汽，气态水经织物中纱线问的缝隙孔洞 扩散运移到织物外层空间；二是汗液在微气候区蒸发成水汽后，气态水在织物内 表面纤维孔洞和纤维表面凝结成液态水，经纤维内孔洞或纤维闯空隙通过毛细效 应输送到织物外表面，再重新蒸发成水蒸汽扩敖外移到织物外空间；三是汗液通 过直接接触以液态水形式进入织物内表面，通过织物中纱线间、纤维间的缝隙孔 洞毛细输送到织物外表面，再蒸发成水汽，扩散运移到织物外空间。对于无感 出汗，则可以通过第一、第：类形式进行传导；而有感出汗则需通过第二或第三 形式传导p 8 1 1 3 9 1 。 液态水与多孔状的纺织品接触时，可能会在表面发生润湿和芯吸现象。润湿 是液体在固体表面扩散，以液一固界面取代气一固截面过程；芯吸是指织物中纤 维形成的毪细管处于水平位嚣时，毛细管中的液态水擞然没有外力场的势能差， 但由于毛细管中液气界面张力的作用，能自动引导液体流动的现象。润湿和芯 吸相互关系，润湿是芯吸发生的前提，不可润湿的固体就不可能产生毛细现象。 液体与固体表面接触时，会产生两种现象：一是液态水形状基本上保持不变 而稳定；三是液态水在浸润过程中不断扩展，固、液、气交汇点不断移动直至最 藤停止，此时发生圈液之间的平衡。度量液体对固体表面的浸润程度，最直观的 方法是用接触角矽，矽为三相点上液体表面张力与固液界面张力的夹角，称为接 米华大学硕= i ：研究生毕业论文第四章织物撩湿理论和测试方法研究 触角，也称润湿藏阏。 o m 图4 1 当露、液、气三摆在接触点处达到平褥时， 的力学方程满足杨氏方程定律1 4 1 1 ： 巧婚茹秽瓯+ t r m c o s o c o s o = 。o r s g = o s l 拶潞 式孛：吼g 气液界甄张力 此时接触点憝豹合力为0 ，接魅点处 ( 4 1 ) ( 4 _ 2 ) v 驻阐液界面张力( n m ) 。 0 越小，液体在辫体表蟊镳震褥越大，润澎越好；o 越大，液体在罄体表面锈展 得越小，润湿越熬，当0 粼0 0 时，液体在固体表面完全铺展，称为完全润湿；0 = 1 8 0 0 时液体呈球状，为不完全润湿；0 0 9 0 0 时，称为不润湿。 当纤维与滚态水接触时，液态水与纤维静润漫情况不仅墩浃予界面接熬凳耪 表面张力，还与纤维的几何形态有关、纱线的状态分布、织物的表面形态有关， j w s h e a r l e 等入对芯吸现象作了大量研究，认为纤维豁毛缨海温方式主要畜以 下几种【4 2 】，如图所示： ( b ) 东华大学硕士研究生毕业论文第四章织物导湿理论和测试方法研究 ( c )( d ) 硌瓜阉 ( e )( f ) 图4 2纤维的润湿方式 ( a ) 单纤维一端刺入水滴被润湿； ( b ) 单纤维曲弧面与水滴接触被润湿； ( c ) 平行纤维束垂直刺入水滴被润湿； ( d ) 平行纤维束弧面与水滴接触并被润湿； ( e ) 平行纤维束倾斜刺入水滴被润湿； ( d 纤维以特殊方式被润湿。 水滴在上述状态下润湿纤维并逐步被吸入织物中，如( a ) 和( b ) 所示；或者沿 着纤维中的毛细管被传递，如( c ) 、( d ) 和( e ) 所示。( c ) 所示为垂直液面毛细管，( d ) 所示为平行液面毛细管，( e ) 为倾斜毛细管。当然可以将( e ) 分解为垂直和水平毛 细管。织物的毛细管通道十分复杂，水滴进入织物后以特殊方式传输或存在于织 物中的纤维束之间，比较典型的如图( f ) 纤维集合体的浸润性在理论上应取决于单纤维的浸润性和纤维集合体的结 构尺寸。通常在单位纤维状态下的平衡状浸润，在纤维集合体状态下就会发生变 化，产生毛细吸水的现象，称为芯吸【4 3 】；芯吸除了单纤维的浸润作用外( c o s o ) ， 还受孔隙形状因子的影响。由于纺织品是由多孔状的基质材料构成，织物中存 在许多由孔洞、间隙构成的毛细管，液体在这些毛细管中则形成一个弯曲的表面 ( 如图4 3 所示) 。 3 6 东肇大学硕士麟究生肇鼗论文第疆鬻织物导滋醺论帮测试方法研究 鐾 1 - 么 1 p 2 o 。- 1 f j 。 ：l - 7 ；。二， ? 毒- 卜 督t ： 霪 ， 翟弼弯鼗液两附加运力 n 豢表面接触角拶小于9 0 0 时，毛细管中的水柱表面会呈罄形弯月西，致使承 柱上升到一定高度，这是由于凹液面下液体所受的压力小于水平面上液体所受到 的悉力，霸j 遨毛缨管矫液体被送入笔纲管管内，直到m n 平面处麓液柱的静压力 与凹液面的附加莲力相等盛才达到平德如图4 珥新示；强接触焦大子9 0 0 1 瓣，相反 蓖缨管内液面将下降。 要使液体在织物亳细管中流动，其先决条件必须使液体在笔细管内形成凹月 面，即接触角必须小予9 0 。，织物必须是可润湿的，朗葱吸躲前提条髂是澜湿。 液体在纺织鼯基质材料中的运动通常采用简单的鼍细管流体模型，可定性地 撼述滚体运动过程。卣于毛缨管中酶弯月形麴面的液气界面张力将附翔到罨缀管 液柱上，根据l a p l 鑫方程【4 4 l ： 珏圣丰寺 似3 ) 式中：p _ 一附魏压力( p a ； 拶l g 埘e 气界西张力( n m ) ，当温度为2 0 。c 时水的液气雾西张力为 0 0 7 2 5n m ； r t 弯曲面一轴向的曲率半径( 越) ； r 2 - 弯曲面另一轴向的曲率半径( m ) 。 在毛缨管传导过程孛，液态水的重量越来越大，使褥懿上怒舞的速度越来越 慢，当液态水的重量与鼍细管附加压力的值相等时，垂直芯吸高度h 达到最大， 最大芯吸高度羟一为 3 7 系华大学硕士研究生毕业论文第四鼙织物导湿理论和测试方法研究 h 麟：一p 嚣2 0 m c o s o g p p g r ( 4 - 4 ) 式中，夕液体的比重( g c m 3 ) 。 从上式可以看出，龟细管当量半径越小，附加压力越大，芯吸高度越大； 护越小，芯吸高度越大。 当忽略液态水的重量时，可以推导得水的传导与时间关系式( 4 5 ) h 2 二! 垒竺里t 2 誓 ( 4 5 ) 。令w2 产 则h = w l 压( 4 6 ) 当移、零、f 、为定值时，毛细上芳高度和时阍的平方根是成芷毖关系。 将式( 4 。4 ) 带入式( 4 5 ) 可得达到最高琵细管时的时间t 燃 t ：8 r o c o s o 黼 9 2 p 2 r 3 ( 4 7 ) 从式( 4 7 ) 可以看出，当护、笮、一定时，毛细管当量半径越小，毛细 管达到平衡时的时间越长。 琵细管中液态水的流量为 q = 毫产 件8 ) 液态水的线速度为 + u ：冀：r o - m c o s o z r 2 4 社 ( 4 9 ) 将h 代入式( 4 8 ) 和式( 4 。9 ) 得 q = 5 聿r 2 归o - t 砖露c o s 至o 串r 主 3 8 ( 4 1 0 ) ( 4 1 1 ) 东肇大学i 羲士姘究生隳攮谂文第豳鬻织物导滋溅论和溯试方法研究 当移、r 、r 、o l g 为定值时，罨细管中液态水体积流量和线速度均与时间 的平方根成反比；邕拶、r 、t 、为定值时，毛缨管中液态水体积流量与毛 细管得当量半径的2 5 次方成正比，线速度与罨细管的强量半径的平方根成正比， 警量半径越粗，液态水体积流量和线速度越大；当t 、譬、扎d 如为定值时，参越 冬，毛细管中液态水体积流量和线速度越大。 第二节液态水传导的测试方法 织物导湿性能就是指液态水通过织物中的孔洞或空隙向织物外层传导的性 能，织物导湿性能测试的常用方法有以下谣种 4 5 1 ：垂矗芯吸法、滴液法、平腮法、 虹吸法。各个测试方法可以表现织物湿传导能力的不同特点，健都能衡量出织物 滠传导的优赵。 1 垂蛊芯缴法 垂直芯吸是指织物在竖直状态时，液态水沿织物中纤维毛细管爬升的现象， 所爬升的高度称为芯吸高度。遥常为了测定织物的垂直芯吸高度，可戳选定在一 定时阆里液态水在织物上爬升的高度进行比较，也可以选择液态水在织物上爬升 一定菇度所需要魏时澜。+ 测试织物芯吸高度时，先将织物在恒温恒漫环境中进彳亍一定时闻的预平衡 蜃，织物的一端垂直吊起，另一端浸入拳中，测量一定时闻羼液态水上舞蠢麦。 如图( 4 5 ) 所示 羧槊台 图4 5垂直芯吸法 3 9 东牮大学硕士研究生毕业论文第四章织物导湿理论和测试方法研究 2 滴液法 滴液法是在平置织物上滴上水滴，观察水滴完全消失时的时间，或者测定一 定时闻内织物的导湿露积。最好的方法是模拟