（纺织化学与染整工程专业论文）ptt纤维结构与性能的研究.pdf

摘要 聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维( 简称p 1 广r 纤维) 是一种新型的聚酯纤维，与其它常用合 成纤维比较，p r r 纤维具有：适中的玻璃化温度和初杨氏模量，特别优异的柔软性和弹性 回复性，优良的抗折皱性和尺寸稳定性，优良的染色性能，良好的化学稳定性能，低吸水 性等优点。p t t 具备目前市场上提供的化学纤维的综合优良性能，为科技界和企业界所注 目，尤其是p 1 t 纤维的高回弹性能是其它聚酯纤维( 如p e t 纤维) 无法比拟的。但是目 前关于p t t 纤维在染整过程中其结构和基本性能的变化规律，以及p 1 1 纤维的分散染料 染色机理的理论研究均十分薄弱，生产实践缺乏理论的有效指导，因此p t t 纤维织物染整 加工后产品质量往往无法得到保证。 本文从热处理、化学处理对p t t 纤维结构和性能的影响规律以及分散染料对p t t 纤 维染色特性三方面展开了研究，在测试处理前后纤维基本物理性能的同时，采用s e m 、 a t r 、x r d 、d s c 等分析测试手段，进一步研究了处理前后p t t 纤维的形态结构和微观结 构特性，并探讨了各种染整加工工艺因素对p 1 r 纤维结构和性能的影响。 通过$ e m 、a t r 、x r d 、d s c 分析及拉伸曲线和弹性回复率等物理性能的测定，研 究了热处理温度和拉伸张力对p t t 纤维结构和机械性能的影响。结果表明：在1 2 0 1 4 0 相对较低温度下进行拉伸处理，p t t 纤维结构容易受到损伤，并导致其抗变形能力和回弹 性下降；而在1 6 0 1 2 左右进行适当的拉伸热处理，则有利于形成更完善的内部结构，提高 其抗变形能力、强力及回弹性能；在1 6 0 c 左右对p t t 纤维织物进行热定形加工，能最大 限度地维持并优化p t t 纤维的高回弹性能。 通过s e m 、a t r 、x r d 、d s c 分析及拉伸曲线和弹性回复率等物理性能的测定，研 究了碱处理对p 1 t 、p e t 等纤维结构特征和机械性能的影响。结果表明：高温碱处理可使 p t t 纤维表面溶蚀出明显的微坑穴，对其力学性能的损伤比室温明显增大；在室温下，p e t 纤维的耐碱性优于p t t 纤维；高温下，p 1 广r 纤维的耐碱性优于p e t 纤维；在合适的温度 和浓度下，p 1 t 纤维可以安全地经受碱液的作用，能维持良好的机械性能和回弹性。 通过a t r 分析及失重率、拉伸曲线和弹性回复率等性能的测定，研究了酸、氧化剂处 理对p 1 t 、p e t 等纤维结构特征和机械性能的影响。结果表明：与p e t 及p e t p a 复合纤 维相比，p t t 纤维具有更优良的耐酸及氧化剂性；但高浓度的酸和氧化剂处理对p t t 纤维 的拉伸性能和弹性回复率有一定的不良影响，因此在染整生产实践中也需要注意严格控制 酸、氧化剂处理时的工艺条件。 通过测定各类分散染料对p t t 、p e t 纤维在不同染色温度时的上染率、不同染色时间 i 的上染率，绘制了上染速率曲线及吸附等温线，确定了p t t 、p e t 纤维的临界染色温度范 围和最佳染色温度等工艺因素。结果表明：p t t 纤维的始染温度比p e t 纤维要低2 0 左右，分散染料在p t t 纤维上达到平衡上染百分率的温度比在p e t 纤维上低2 0 3 0 左右， 达到最大平衡上染百分率的时间也更短；分散染料染p t t 纤维时，低温型染料达到最大平 衡上染百分率的温度为9 0 1 0 0 ，中温、高温型染料为1 0 0 1 1 0 ；部分染料在1 3 0 ( 2 下染 色m 纤维的上染率和表观得色深度低于1 0 0 1 1 0 c 时，保温时间过长也会引起上染率及 纤维表观得色深度略有下降；不同类型的分散染料染p t t 纤维存在l a n g m u i r 和n e m s t 二 元吸附：不同类型分散染料的l a n g m i u r 吸附特征有一定差异；同样条件下，分散染料上染 p t t 纤维的扩散系数大于同样条件下上染p e t 纤维的扩散系数，分散染料上染p t t 纤维 的半染时间比p e t 纤维要短得多，因此分散染料更易上染p t t 纤维。 关键词：p t t 纤维：热处理；化学处理；形态结构；结晶结构；机械性能；回弹性：染色； 吸附等温线；上染速率曲线；动力学参数；扩散系数 r e s e a r c ho l ls t r u c t u r ea n d p r o p e r t i e so fp t t f i b e r s a b s t r a c 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 ( p t t ) f i b e ri san e wp o l y e s t e rf i b e r c o m p 刹w i t ho t h e r c o n l m o ns y n t h e t i cf i b e r s p 1 tf i b e rh a st h ef o l l o w i n gc h a r a c t e r i s t i c s ：m o d e r a t eg l a s st r a n s i t i o n t e m p e r a t u r e ( t g ) a n di n i t i a ly o u n g sm o d u l u s ，e x c e l l e n ts o f t n e s sa n de l a s t i cr e c o v e r y ；e x c e l l e n t w r i r i l d er e s i s t a n c e ；g o o dd i m e n s i o n a ls t a b i l i t y ；e x c e l l e n td y e a b i l i t y ；g o o dc h e m i c a ls t a b i l i t ya n d l o wa b s o r b a n c y p t tf i b r ep o s s e s s e st h em a n ya d v a n t a g e so f m o s ts y n t h e t i cf i b r e s e s p e c i a l l yi t s e x c e l l e n te l a s t i cr e c o v e r y b u la tp r e s e n tt h es t u d yo np t tf i b e ri ss t i l lq u i t ew e a k , s u c h 船t h e c h a n g e dr u l e so fs t r u c t u r ea n dp i v o t a lp r o p e r t i e sd u r i n gd y e i n ga n df i n i s h i n gp r o c e s s e s ，a sw e l l a st h et h e o r e t i c a lr e s e a r c ho nt h ed y e i n gm e c h a n i s mo fd i s p e r s ed y ei np t tf i b e r f a c t o r ya n d p r o d u c e r sl a c ke f f e c t i v ea n d t h e o r e t i c a lg u i d ei np r a c t i c e t h ep r o d u c tq u a l i t yo ff r rf i b e rc a n t b ee n s u r e da f t e rd y e i n ga n df i n i s h i n gp r o c e s s t h i sp a p e rs y s t e m a t i c a l l yi n v e s t i g a t e dt h r e ei s s u e sa sf o l l o w s ：t h ee f f e c to f t e m p e r a t u r ea n d t e n s i o no fh e a tt r e a t m e n t so l ls t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fp t tf i b e r s t h ee f f e c to f c h e m i c a lt r e a t m e n t so ns t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fp t tf i b e r sa n dt h ed y e i n g b e h a v i o ro f p t tf i b e r sw i t hd i s p e r s ed y e s 。t h eb a s i cp h y s i c a lp r o p e r t i e so f p t tf i b e rb e f o r ea n d a f t e rt r e a t m e n tw e r et e s t e d i nm i sr e s c a c h ，s e m ，a t r , x r d ，d s cw a su s e dt os t u d yt h e m o r p h o l o g i c a la n dm i c r o s t r u c t u r e so fp t tf i b e r s 。f u r t h e r m o r e ，t h eb a s i cp h y s i c a lp r o p e r t i e so f p t tf i b e rb e f o r ea n da f t e rt r e a t m e n tw e r et e s t e da n ds t u d i e d t h ee f f o c to fv a r i o u sd y e i n ga n d f i n i s h i n gp r o c e s sf a c t o r st os t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so f p t t f i b e r sw a sd i s c u s s e d t h ee f f e c to ft e m p e r a t u r ea n dt e n s i o no fh e a tt r e a t m e n t so ns t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e so f p a tf i b e r sw e r es t u d i e dt h r o u g hs e m ，a t r ，x r d ，d s c ，t e n s i l ec u r v ea n de l a s t i c r e r ：o v e r y t h er e s u l t so ft h ee x p e r i m e n th a v es h o w e dt h a td r a w i n ga t1 2 0 ca n d1 4 0 。c c a l l d a m a g et h es t r u c t u r eo ff r r f i b e r sa n dr e s u l ti nad r o pi nd e f o r m a t i o nr e s i s u m c e ，s t r e t c ha n d r e c o v e r y ；s u i t a b l ed r a w i n gi n1 6 0 ( 2o rs oc a l li m p r o v et h ei n t e r n a ls t r u c t u r eo fp t tf i b e r sa n d e n h a n c ed e f o r m a t i o nr e s i s t a n c e ，s t r e n g t h , s t r e t c ha n dr e c o v e r y ；h e a t s e t t i n gi n1 6 0 co rs ot o mf a b r i c sc a nm a i n t a i na n do p t i m i z eh i g he l a s t i c i t yo f p t tf i b e r s ， t h ee f f e c to fa l k a l it r e a t m e n t so ns t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fp t ta n dp e t f i b e r sw e r es t u d i e dt h r o u g hs e m ，a t r , x r d ，d s c ，l o s so fw e i g h t ，t e n s i l ec u r v ea n de l a s t i c r e c o v e r y t h er e s u l t so ft h ee x p e r i m e n th a v es h o w e dt h a ta l k a l it r e a t m e n ti nh i g ht e m p e r a t u r e c a l lm a k es u r f a c eo f f 兀f i b e r sd i s s o l v et of o r mm a n ym i c r o - h o l e s a n db r i n ga b o u tm u c hm o r e l o s so fm e c h a n i c a lp r o p e r t i e st h a nr o o mt e m p e r a t u r ea l k a l it r e a t m e n t | a l k a l ir e s i s t a n c eo fp e t f i b e ri ss u p e r i o rt ot h a to fp t tf i b e ri nr o o m - t e m p e r a t u r e ，b u ta l k a l ir e s i s t a n c eo fp t tf i b e ri s s u p e r i o rt ot h a to fp e tf i b e ri nh i g h - t e m p e r a t u r e ；t h r o u g ha l k a l it r e a t m e n ti na p p r o p r i a t e t e m p e r a t u r ea n dc o n e e n t r a t i o n , p r rf i b e r sc a nm a i n t a i nl l i g hm e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n de l a s t i c r e s i l i e n c e t h ee f f e c to fa c i da n do x i d a n tt r e a t m e n t so ns t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fm p e tf i b e r sw e r es t u d i e dt h r o u g ha t r , l o s so fw e i g h t ，t e n s i l ec u r v ea n de l a s t i cr e c o v e r y t h e r e s u l t so ft h ee x p e r i m e n th a v es h o w e dt h a ta c i dr e s i s t a n c ea n do x i d a n tr e s i s t a n c eo fmf i b e r a r es u p e r i o rt ot h o s eo fp e tf i b e ra n dp e t p ac o m p l e xf i b e r , b u th i g h - c o n c e n t r a t i o na c i da n d o x i d a n tt r e a t m e n th a v eb a de f f e c to nt e n s i l ep r o p e r t i e sa n de l a s t i cr e c o v e r yp e r c e n t a g eo fm f i b e r s ，s os e r i o u s l yc o n t r o l l i n gp r o c e s s i n gc o n d i t i o nd u r i n ga c i da n do x i d a n tt r e a t m e n t si nd y e i n g a n df i n i s h i n gp r a c t i c ei sv e r yi m p o r t a n t t h ec r i t i c a ld y e i n gt e m p e r a t u r er a n g ea n do p t i m u md y e i n gt e m p e r a t u r eo fp t t , p e tf i b e r s w e r ed e t e r m i n e dt h r o u g hm e a s u r i n gd y eu p t a k ei nd i f f e r e n td y e i n gt e m p e r a t u r ea n dd y e i n gt i m e o fd i s p e r s ed y e si np 订，p e tf i b e r s ，a n dt h ed y e i n gr a t ec a l v ea n da d s o r p t i o ni s o t h e r m a ll i n e w e r ed r e w t h er e s u l t so f t h ee x p e r i m e n th a v es h o w e dt h a ts t a r t - d y e i n gt e m p e r a t u r eo f p t tf i b e r i sl o w e r2 0 ct h a nt h a to f p e tf i b e r , t h et e m p e r a t u r eo f a c h i e v i n gt h eb a l a n c ed y eu p t a k eo f y 丌 f i b e ri sl o w e r2 0 3 0 。ct h a nt h a to fp e tf i b e r ，t h et i m eo fo b t a i n i n gt h eb i g g e s tb a l a n c ed y e u p t a k ei ss h o r t e rt o o ；d y e i n gp t tf i b e r 、v i t l ll o w - t e m p e r a t u r ed i s p e r s ed y e s t h et e m p e r a t u r e a c h i e v i n gt h eb i g g e s tb a l a n c ed y eu p t a k ei s9 0 1 0 0 。c ；t h et e m p e r a t u r ew i t hm o d e r a t ea n d h i g h - t e m p e r a t u r ed i s p e r s ed y e si s1 0 0 1 1 0 c ；s o m e t i m e st h ed y eu p t a k ea n dk sa t1 3 0 ca l e l o w e rt h a nt h o s ea t1 0 0 l l o * c ，a n dp r o l o n g i n gd y e i n gt i m em a yc a u s et h ed e c r e a s eo fd y e u p t a k ea n dk s ；d i s p e r s ed y e sd y e i n gy r rf i b e ro b e yt w od i m e n s i o n a la d s o r p t i o ni s o t h e r mo f l a n g m u i ra n dn e m s t ；t h ef e a t u r eo fl a n g m i u ra d s o r p t i o nb e t w e e nd i f f e r e n tk i n d so fd i s p e r s e d y e si sd i f f e r e n t ；u n d e rt h es 锄ec o n d i t i o n , t h eh a l f - d y e i n gt i m ew i md i s p e r s ed y e sd y e i n gp t t f i b e ri sm u c hs h o r t e rt h a nt h a to fp e tf i b e r ；t h ed i f f u s i v i t yo fd i s p e r s ed y e si np t tf i b e ri s b i g g e rt h a nt h a ti np e tf i b e r , s od i s p e r s ed y e si se a s i e rt od y ep 1 v rf i b e rt h a np e t f i b e r i v k e yw o r d ：p t tf i b e r s ；h e a tt r e a t m e n t ；c h e m i c a lt r e a t m e n t ；m o r p h o l o g i c a ls t r u c t u r e ；c r y s t a l l i n e s t r u c t u r e ；m e c h a n i c a lp r o p e r t i e s ；e l a s t i cr e s i l i e n c e ；d y e i n g ；a d s o r p t i o ni s o t h e r m ；d y e i n gr a t e c u r v e ；k i n e t i cp a r a m e t e r ；d i f f i a s i v i t y 澎江蓬工大学学位论文愿剑1 陛声焉 本人郑重声明：我恪守学术道德，豢尚严谨学风。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。除文中已踞确注明和 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：i 三痪 日期：切7 年i 月万日 街江蓬工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。 本人授权浙江理工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 行裣索，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， 不保密口。 学位论文作者签名： 毂痪 日期：知呻年月巧曰 指导教师签名- 二? 今欢 日期：弘。7 年月洳 浙江理工大学硕士学位论文 第一章前言 1 1m 纤维简介 聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维( 简称p t t 纤维) 是一种新型的聚酯纤维，由对苯二甲酸 或对苯二甲酸二甲酯和1 ，3 丙二醇缩聚而得。由于美国s h e l lc h e m i c a l 公司于1 9 9 5 年成 功地开发了低成本生产1 ，3 丙二醇的工艺，才首先实现了工业化生产p t t 纤维 1 - 3 1 。随后 美国的s h e l lc h e m i c a l 公司和d u p o n t 公司对p t t 纤维的开发和生产展开了激烈的竞争， 其发展受到了举世瞩目的关注，目前两家公司正着手开发p 1 t 的多种新用途。欧洲已有意 大利、西班牙等进行p t t 纤维的生产。亚洲的e t 本、韩国、中国台湾的化纤企业也积极加 入了m 纤维的生产和开发。我国对丙二醇和p t t 的研究开发尚处于起步阶段，国内几 家知名化纤公司也都在积极筹备开发p t t 纤维，如上海石化股份公司已开始进行p 1 t 纤 维的合成研究工作，但投资力度以及所获取的成果与国际水平尚有较大的差距，有待于有 关部门尽快组织产、学、研联合攻关，为开发和合理应用p t t 纤维提供技术支撑，以适应 国内外市场发展的需求h 】1 5 1 。 同时，注重新纤维的开发和利用已成为世界纺织品市场的主流方向，p t t 纤维在纺织 行业的应用将极大地推动纺织品的升级，也向染整行业提出了新的挑战。p 1 t 纤维可制成 纯p t t 纤维织物，也可与p e t 纤维、p a ( 尼龙) 纤维、醋酯纤维、棉或羊毛纤维等进行 组合来制造各种混纤或混纺织物。从化学纤维的发展趋势看，2 1 世纪纺织材料的发展趋势 将是可以回收利用、不污染环境，以及可生物降解的环保纤维。而p t t 纤维的生产符合这 个要求，所以它完全有望成为2 1 世纪新的大宗纤维，具有广阔的市场前景【“0 1 。合理的开 发和利用p 1 r r 纤维对调整聚酯纤维产品结构，增加合纤新品种，提高产品档次具有重要意 义。 1 2 ”t 纤维的结构特点 1 2 1p 1 r t 纤维的形态结构 p t t 纤维的表面形态结构基本上与p e t 纤维相似，呈光滑条形状，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，可制成各种不同截面 形态的纤维产品如三叶形，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 t t 纤维，方便选用j 。 浙江理工大学硕士学位论文 1 2 2p 1 旧纤维的大分子结构 p 1 t 即聚对苯二甲酸丙二醇酯，是由l ，3 一丙二醇( p d o ) 和对苯二甲酸( t p a ) 缩聚制成的 芳香族聚合物。它的分子结构为： qo 乓。一旦弋县一叽叽c h 击 从分子结构上看，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。研究表明”，在许多缩聚高聚物中化学结构中的奇数或者偶数个甲基 单元会影响高聚物的性能，即“奇碳效应”。w a r d 和w i l d i n g t l 2 1 的研究显示p t t 的奇数亚 甲基结构表现出较p e t 、p b t 优良的回弹性，其回弹性高低不是按亚甲基的数量排列，而 是p r r p b t p e t 。x 衍射显示m 的高回弹性来自于晶体结构，p 1 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| j 不存在这种现象。 图1 1 芳香族聚醑大分子链段构象模型l 例 图1 1 显示的是p e t 、f r r 、p b t 的大分子构象，在结晶单元中p e t 、p b t 的分子 形式成直棒状，分子链也几乎展开。研究表明【i3 l ，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 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 1 t 具有像弹簧一样的分子结构。正由于这种结构，p 1 广r 的形变就象弹簧那样能够发生键角的改变和键的旋转。陈克权1 1 4 认为，以“奇碳效应”解释 f r i t 的高回弹性过于勉强，认为大分子链在非晶相中是无规分布的，不可能形成z ，字形 构象；两在晶相中，z ”字形构象的大分子链不可能受力首先发生构象变化。所以，p t t 纤维高回弹性的结构原因仍然有待进一步研究。 浙江理工大学硕士学位论文 1 2 3p 1 广r 纤维超分子结构 研究表明1 5 ，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 o r o n g m i n g 等【1 5 】研究得到了比较精确的晶胞参数( 表1 1 ) 。伸长的p e t 聚合物链基本上是全伸展构型，全拉伸纤维的伸长不大( 约为6 ) 。p b t 纤维在外力作用 下会发生构象转变，估计构型变化的范围为1 0 1 2 。而p 1 t 至今只发现一种构象，这 种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f 1 3 1 。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1 1p 】广r 的结晶结构 注：p e t 、p 1 叮、p b t 均为三斜晶体 1 3p 1 r r 纤维的基本物理化学性能 1 3 1p 1 口纤维的力学性能 w a r d 等人1 1 2 1 通过测定材料的应力应变曲线，对取向p e t 、p b t 和p t t 纤维的力学性 能进行了对比研究。结果表明，p t t 纤维的初始模量明显低予p e t 纤维，但较p b t 纤维 略高，而p t t 纤维的弹性回复率和热收缩明显高于p b t 和p e t 纤维。p 1 广r 纤维的断裂强 度略低于p e t ，但p t t 的初始模量较低，且拉伸比与模量没有依赖关系。与p e t 相比柔 软性更好，3 3 d t e x p t t 纤维与2 2 d t e x p e t 纤维的柔软性相当。 1 3 2p 1 广r 纤维的弹性回复性 有研究表明i 6 1 ，当p 1 丁纤维伸长1 5 时，可1 0 0 回复；丽用纤维制成针织织物时回 弹性进一步增加，在伸长6 0 时可1 0 0 回复。图1 2 绘出了p t t 、p a 和p e t 的弹性回 复性曲线。多次拉伸试验表明：m 的剩余变形值远低于p e t ，且略低于p b t 和p a 。 浙江理工大学硕士学位论文 鬟 瓣 黎 匝 纤维伸长率 图1 2m 纤维的弹性回复性 p t t 纤维的结构和p e t 相似，所不同的是二元醇的烷烃链较长。二元醇的碳链增长后， 聚酯分子链柔顺性增加，分子链中硬链段和软链段的“区段”结构特性也逐渐明显，因此聚 合物或纤维弹性也就增强【1 3 l 。 、- 。_ _ _ 、，_ _ _ _ ，- - 一一- - 、- _ - _ - _ _ - _ 一 硬链氍软链段硬链段 具有硬软链段特征的高分子物，由于形成的超分子结构具有弹性网络结构特点，在受 到应力作用时，硬链段或结晶区成为结点，不易滑动，软链段或无定形区分子链间作用力 弱，分子链段容易卷曲收缩或伸长，使纤维具有伸缩弹性。不同的纤维由于分子结构和超 分子结构不同，纤维弹性特征也各不相同。 1 3 3p t t 纤维的染色性能 有研究表明【 0 1 ，p t t 在1 0 0 c 左右即能达到与p e t 在高温高压1 3 0 。c 染色时相当 的上染率，p 1 广r 最佳染色温度是1 0 0 1 1 0 c 。p 1 1 的玻璃化温度在5 0 5 5 ，而p e t 纤维 玻璃化温度比p 1 r 高2 0 2 5 ，结构也更紧密，染料分子不易进入纤维内部，需在高温高 压下用分散染料染色，因此相对p e t 而言，p 1 t 纤维具有较好的染色性能。 1 4p t t 纤维发展所面临的问题2 卜2 7 i p t t 纤维具有特别优异的柔软性和弹性回复性，优良的抗折皱性和尺寸稳定性，良好 的耐气候性和染色性能，并且具有良好的屏障性能，能经受住t 射线的消毒，因而可提供 开发高档服饰和泳衣、紧身服、运动服等弹性服装，所制作的服装穿着舒适，触感柔软。 4 - 浙江理工大学硕士学位论文 易洗、快干、免烫，符合人们生活快节奏的要求；同时，p t t 纤维的拉伸回复率、耐污性 与锦纶6 6 相当，而其膨松性、弹性、耐磨性优于锦纶，对锦纶在地毯领域的应用构成了 极大的竞争。随着y r r 纤维后加工应用研究的不断深入，利用p t t 纤维独特的性能与优 点，必定能不断挖掘出新的更广泛的应用领域。预计到2 0 1 0 年p 1 t 纤维需求量将达到1 1 0 万吨以上，将占到世界聚酯纤维产量的5 7 。中国作为世界最大的聚酯纤维生产国，同 时也是世界最大的聚酯纤维消费国，应该紧紧抓住这一时机，积极开展p t t 纤维的研制、 开发和应用研究，以适应国内外市场发展的需求。 由于聚对苯二甲酸丙二醇酯( p t t ) 纤维是一种全新的纺织纤维。虽然已有部分研究 者对p t t 纤维的某些性能作了研究报道，但关于p t t 纤维在染整过程中其结构和基本性 能的变化规律，以及p t t 纤维的染色机理的理论研究均十分薄弱，生产实践缺乏理论的有 效指导。目前染整企业对p t t 纤维织物的加工工艺通常是在参照成熟的p e t 染整工艺的 基础上略作调整，但毕竟两种纤维的分子结构、超分子结构与形态结构存在一定的差异， 导致物理性能和化学性能有较大的差异，染色和整理对它们的结构和性能的影响也很不一 致，因此p t t 纤维织物染整加工后产品质量往往无法得到保证，例如染色后的热定形整理 常常易使p t t 纤维失去其固有的高弹性，并易导致染色水洗牢度、摩擦牢度的下降； f f f p e t 、p 1 刖棉混纺织物易出现两者得色不均一和色花等问题。具体表现在以下几个方 面： 1 ) 经过染整加工后，使p t t 纤维仍然具有优良的弹性回复性和柔软性是p 订纤维产 品开发中的一大难题； 2 ) 开发p t t 混纺织物还面临如何处理好m 纤维与其它纤维的混纺比、纱线结构形 态和织物结构与回复性和柔软性的关系，使纱线既能自由移动又能保持织物表面平整等问 题： 3 ) 热定形是合成纤维及织物的一道必经工序，对于以优良弹性著称的p t t 纤维，热 定形工艺条件对其弹性有何影响，影响规律如何，热定形机理与p e t 纤维有何不同，有待 于进一步研究； 4 ) 染整过程可能经受的化学处理( 酸、碱、氧化剂等) ，其工艺条件对p t t 纤维的机 械性质尤其是弹性性质又有何影响，影响规律如何： 5 ) 分散染料染色时，其染色性能和染色机理与p e t 纤维比有何差异。 浙江理工大学硕士学位论文 1 5 本论文的研究内容及意义 在总结前人研究的基础上，本论文通过大量实验，采用傅立升红外光谱分析( a t r ) 、 差热分析、x r d 、扫描电镜( s e m ) 等手段，对经过不同浓度、温度各种化学处理及热处 理后p 1 t 纤维结构和性能的影响进行了较为深入的探讨。同时，选用了对涤纶织物而言的 s 、s e 、e 型三原色共九种分散染料，对不同浓度、温度条件下p t t 纤维的染色性能进行 了研究，测定了其上染速率曲线与吸附等温线，也探讨了不同染色温度对染色产品表观得 色深度的影响，并与p e t 纤维的染色性能进行了比较。 本论文的研究内容主要包括以下几个方面： 1 ) 研究不同的热处理条件( 包括松弛状态下的干热处理和施加不同张力状态下的干 热处理) 对p t t 纤维结构和拉伸性能、弹性性质、热性质及其相应织物的弹性回复性、尺 寸稳定性等性质的影响，分析不同的热处理条件下p t t 纤维的结构、多重热转变和弹性性 质的变化规律及控制其弹性性质变化的关键性因素，探究维持p 订纤维的高回弹性以及进 一步优化其弹性性质的热处理条件，探讨p t t 纤维及织物的热定形机理； 2 ) 研究常用化学药剂( 酸、碱、氧化剂等) 的作用对p t t 纤维结构与拉伸性能、弹 性性质的影响规律，探讨p t t 纤维与p e t 纤维耐碱性、耐酸性、耐氧化性的差异； 3 ) 研究p t t 纤维的分散染料染色性能( 选用高温、中温、低温三原色共九种染料) ， 测定它们对f r r 和p e t 纤维在不同染色温度和染色时间的上染率，并绘制上染速率曲线 及吸附等温线，分析其染色动力学因素。以揭示分散染料对p 1 广r 纤维的染色特征。 浙江理工大学硕士学位论文 第二章热处理对p t t 纤维结构及力学性能的影响 合成纤维在成形过程中，为获得良好的物理机械性能，般都需对初生纤维进行拉伸， 使纤维增长几倍，因而在纤维中往往有残余应力的存在。因此当纤维受热时的温度超过一 定限度时，纤维中的约束减弱，将产生热收缩。纺织纤维在实际染整加工过程中也不可避 免地要受到热的作用，如烧毛、练漂、烘干等，合成纤维及其混纺织物还需要进行热定形 及高温染色等，也就是说织物中的纤维都将经受各种松弛或紧张条件下的热处理，其中包 括对合成纤维的热定形处理。此外在使用过程中纤维有时也会受到热的作用。这些热的作 用会引起纤维结构的变化，并将在性能的变化上体现出来，例如热收缩、强力、弹性和手 感的变化等等。而目前关于p 1 t 纤维在各种热处理条件下结构和性能变化方面的研究仍然 较少，p t t 纤维织物的染整加工工艺及应用缺乏理论指导，影响了p t t 这一新型纺织纤维 的推广和发展。 本章研究了不同的热处理条件( 包括松弛状态下的干热处理和施加不同张力状态下的 干热处理) 对p 1 t 纤维超分子结构、形态结构和力学性能、弹性性质、热性质及其相应织 物的弹性回复性、尺寸稳定性等性质的影响，分析了热处理条件对p t t 纤维结构及机械性 能影响的变化规律，并探讨了p 丌纤维织物的最佳热定形工艺条件。 2 1 实验部分 2 1 1 实验材料 p t t ( 十字形，吸湿透湿纤维)1 6 7 0 0d t e x 4 8 f p t t ( 圆形，吸湿透湿纤维)1 1 1 1 1d t e x 4 8 f p e t ( 十字形，吸湿透湿纤维)1 2 2 2 2d t e x 4 8 f p e t p a ( 复合超细纤维) 1 9 7 7 8d t e x 7 2 f 圆形p t t 纤维织成的平纹织物 圆形p e t 纤维织成的平纹织物 2 1 2 实验仪器 h h - 6 数显恒温水浴锅( 国华电器有限公司) ，y g 0 6 1 f 电子单纱强力机( 莱州市电子 仪器有限公司) ，h - t s 3 r a p i d 蒸化机( 瑞比染色试样机有限公司) ，连续式定形焙烘机， j s m - 5 6 1 0 l v 扫描电镜( 日本j e o l 公司) ，p y r i s d i a m o n d 差热分析仪( p e r k i n e l m e r 公司) ， n i e o l e t5 7 0 0 傅立叶红外光谱仪( 尼高力n e x u s 系列) ，a r l x 一射线衍射仪( 美国热电a r l 公司) 。 2 1 3 实验方法 浙江理工大学硕士学位论文 根据p 1 t 纤维的玻璃化温度比p e t 低的特点，特选择如下工艺条件对p t t 纤维的纱 线和织物进行热处理。 2 1 3 1 纤维热收缩性能实验 根据g b 6 5 0 5 8 6 及f z 5 0 0 0 4 9 1 分别对十字形p t t 、十字形p e t 纤维以及p e t p a 混 纤进行无张力不同条件下的热处理： 温度( ) 5 0 ，6 0 ，7 0 ，8 0 ，9 0 ，1 0 0 ，l1 0 ，1 2 0 ，1 3 0 相对湿度：千态、1 0 0 水蒸汽 时间( r a i n )3 0 2 1 3 2 纤维无张力干热处理 利用r a p i d 蒸化机对p t t 纤维( 圆形截面和十字形截面) 纱线进行无张力不同温度条 件下的干态熟处理； 温度( ) 1 2 0 、1 4 0 、1 6 0 、1 8 0 时间( m i n ) 1 ，1 0 2 1 3 3 纤维有张力干热处理 利用r a p i d 蒸化机对p t t 纤维( 圆形截面和十字形截面) 纱线进行不同条件下的干态 热处理： 温度( ) 1 2 0 、1 4 0 、1 6 0 、18 0 张力( 拉伸比) 1 0 ，2 0 时间( r a i n )l ，l o 2 1 3 4 织物无张力千热处理 采用连续式定形焙烘机分别对p t t 织物和p e t 织物进行无张力不同条件下的干态热 处理。 温度( ) 1 3 0 ，1 4 0 ，1 5 0 , 1 6 0 ，1 7 0 时间( s ) 3 0 ，4 0 ，5 0 2 1 a 测试方法 2 1 4 1 扫描电镜分析( s e m ) 用液氮冷却的方法将纤维脆断后，应用j s m 5 6 1 0 l v ( 日本j e o l 公司) 扫描电镜观 察了经过各种处理前后p t t 纤