聚酯纤维的舒适性改性研究

聚酯纤维的舒适性改性研究

0聚酯纤维在纺织中的应用现状在各种服用的纤维中，聚酯纤维能够通过其良好的渗透性、资源可受刺激性和消费者可接受性，获得比其他结构性更广泛的应用。而且源自新型纤维加工技术的聚酯纤维新品种又为其发展增添了不尽的活力。据统计,2002年底全球聚酯纤维产量2100万t,占世界化纤总产量(3370万t)的63%。同年我国化纤产量达到991万t,其中,聚酯纤维产量达到772万t,占我国化纤总产量的77.9%。根据国内聚酯业发展趋势,预计到2010年,我国聚酯纤维在纺织纤维总量中的比重可望提高到50%左右。这一数字足以说明聚酯纤维在现代纺织应用中的重要地位。然而,由于聚酯纤维紧密的大分子链结构以及缺乏吸湿性基团,其在舒适性方面要比棉等天然纤维差得多,由此限制了其在更大范围内的应用。因此,对于聚酯纤维的舒适性研究就成为人们关注的焦点。这方面早期的成功进展是超细纤维的生产与应用,它在改善人们视觉、触觉以及穿着舒适性等方面有了质的变化,甚至在一定程度上超越了天然纤维。近期,国外研究者正展开多方位的探索活动,以期改善聚酯纤维的舒适性。1提高聚酯纤维的舒适度从理论上讲,只要织物(纤维)完成对汗液的吸水-保水-蒸发过程,就能达到舒适性要求1.1接枝共聚合成纤维化学改性方法主要有:采用功能性共聚单体聚合形成新型共聚物;共混以功能性添加剂纺制出所需纤维;利用辐射线等特殊条件对纤维进行特殊基团的接枝共聚;对纤维或织物进行涂层整理。1.2特殊处理纤维物理改性方法包括:变化聚合及纺丝形成新型纤维,如中空、多孔纤维等;对纤维进行特殊处理如碱处理,使其表面形成凹凸结构;纤维超细化、横截面异形化以形成有利于吸、排湿结构。1.3改性聚酯纤维如对纤维进行变形加工,不同种类、纤度的纤维混合以及采用新型加工方法等手段,对聚酯纤维进行改性。当然对于以上技术联合应用则可以更好地改善纤维的吸排湿性能,开发出高品质面料。2聚酯纤维的舒适度研究2.1湿意感的建立高吸湿性纤维是指可吸收空气中的气态水分,这种吸湿性主要取决于纤维的化学结构,与物理结构关系较小。常规聚酯纤维属疏水性纤维,其在20℃×65%相对湿度时的回潮率仅为0.4%。与棉的7%、粘胶的13%相比较,常规涤纶织物所形成的湿闷感也就在情理之中了。提高聚酯纤维吸湿性的研究已进行过较多探索,其原理主要是通过接枝共聚等方法,在纤维上引入亲水性基团,包括羧基、酰胺基、羟基以及氨基,或者磺酸基团等,这些基团对水分子有相当的亲和力。2.1.1高吸放湿聚酯复合纤维采用不同吸湿性能的聚合物组分的复合纺丝方法可以制得高吸湿性聚酯纤维。日本酯公司研究的一种高吸放湿聚酯复合纤维是由中空部分、吸湿放湿热塑性芯部分、聚酯夹层以及易碱溶的皮层部分构成。其中芯成分含乙二醇、间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠、聚乙二醇、对苯二甲酸共聚物(I)和0.5%的CeriguardT2.1.2亲水性物质的分类用亲水性试剂对纤维进行后整理可以使聚酯纤维获得较好的吸湿性。如日本帝人公司2.1.3聚酯纤维的生产用亲水性试剂对纤维进行后整理,或与接枝共聚等方法相结合,可改善其亲水性。如旭化成将136.4份对苯二甲酸二甲酯、99份乙二醇和15.1份5-磺酸钠二甲酸二甲酯共缩聚,得到金属盐含量为0.33g/kg的聚酯纤维,将此聚酯织物用1∶1(体积比)丙烯酸/甲基丙烯酸混合物的水化物处理(100℃×60min),然后用2%Na在提高纤维吸湿性能的共聚合成过程中,有时要加入含有离子基团的间苯二甲酸-5-磺酸钠(Na-SIPA)或其酯类(Na-SIPM、Na-SIPE)作为第三单体,加入包括聚乙二醇、间苯二甲酸二甲酯、己二酸二甲酯、丁二醇等在内的物质(主要是分子量500~5000的聚乙二醇)作为第四单体。最初的想法是:(1)SIP可提供染色改性用的酸性基团,同时可改变聚酯的形态结构;(2)聚乙二醇(PEG)的加入可使聚酯大分子刚性下降,柔顺性增加(降低玻璃化温度,但不影响熔点),从而使常压染色成为可能,且实际效果(即所谓的常压阳离子易染聚酯纤维-ECDP)也的确如此。而进一步的研究发现,随着第三单体含量的增加(最初CDP中第三单体含量一般为摩尔比1.5%~2%),纤维的吸湿性、抗静电性能等大大提高。日本酯公司开发的两种吸湿性聚酯纤维,一种由29.1%(重量比)聚乙二醇、1.5%(摩尔比)5-磷酸钠、2%(摩尔比)二聚酯以及4.6%(摩尔比)二甘醇共聚(290℃熔纺、3.5倍拉伸比、热盘150℃、4.2g/d、33.5%伸长)纤维具有4.4%吸湿率。另一种含0.5%(摩尔比)间苯磺酸钠及乙二醇等的共聚酯具有4.2%的吸湿率。日本东丽公司、尤尼吉卡公司以及帝人公司等所做的探索也证实了这点。而且从开发的情况来看,SIP的应用对于PET潜在性能的开发方兴未艾。2.2功能性合成纤维在改善聚酯纤维吸水性研究中,用得较多的要数改变纤维横截面形态。这主要是基于已被证明的、不同截面的聚酯纤维织物吸水性都比常规的圆形纤维要好这样一个事实早在1953年便开始异形纤维研究的美国DuPont(杜邦)公司于1998年推出吸湿排汗聚酯纤维Coolmax,这是具有四凹槽结构的异形截面聚酯纤维。该纤维独特的构造能将汗水快速输出并导入空气中,由其制成的衣料洗后30min几乎完全(98%)干透。实验证明,Coolmax纤维织成的面料穿在身上可以比棉布料温度低2~5℃,从而使穿着者倍感凉爽。采用Coolmax纯纺或与其它纤维混纺加工成的织物,其散湿性、透水性等都有较大提高。1999年DuPont公司又推出升级换代CoolmaxAlta系列布料,这些新品因其具有的高舒适性能而极具竞争力。受Coolmax等聚酯纤维新品种的影响,我国台湾省也相继研发出一系列的舒爽型聚酯纤维。如豪杰公司引进旭化成吸湿排汗技术,开发出W型截面的纤维Technofine,台湾工研院开发出中空微多孔干爽型纤维HydroPore。日本公司在这方面研发较多的是采用可形成与中空贯通结构的纤维或皮/芯型海岛纤维,同时还结合吸湿性加工。如帝人公司开发的清凉感纤维,是用聚酯经环形开槽孔的喷丝头熔纺,形成中空度40%的纤维,制成针织物,经洗涤、热定形及碱处理使纤维产生细槽,然后将织物浸渍在100℃的丙烯酸钠、丙烯酸、聚二丙烯酸乙二醇酯等的水溶液中处理3min,由于纤维壁上有与中空部分相通的微孔,并且纤维的中空部分含有可缓释薄荷醇的凝胶,故该针织物既具有6.4%的初始吸湿性,又能在穿着30min后产生清爽的感觉。用这种复合技术进行舒适性聚酯纤维的开发将是今后的方向。23采用纤维复合技术改善纤维的输水性采用不同纤度纤维(包括一定数量的超细纤维)的混合纺纱也可达到毛细芯吸效果。DuPont公司开发的异线密度舒适性聚酯纤维是利用含有1%~2.5%(摩尔比)5-间苯二甲酸磺酸盐阳离子可染共聚酯,并混有以0.05%~0.8%(摩尔比)的链支化剂进行链支化反应的共聚酯,纺制成椭圆截面、有纵向沟槽的共聚酯长丝混合物,混合物中粗旦长丝为细旦长丝的1.2倍,由该混合丝加工成的织物具有良好的舒适性。帝人公司开发的含有超细聚酯纤维的混合纱织物亦表现出良好手感及舒适性,其中混合纱线纤度分别为0.88~3.3dtex(0.8~3.0D)和0.11~1.65dtex(0.1~1.5D),而且纤维具有40%~100%的沸水收缩率。尤尼吉卡公司开发的体育服专用丝是由1.1dtex/f(1D/f)、椭圆度1.6与2.8dtex/f(2.6D/f)、椭圆度2.2的两种规格的纤维混合而成,经适当定形及碱处理后,织物表现出较好的穿着舒适性。日本钟纺公司开发的新一代无规聚酯长丝“RandomPolyesterFilament”,其每根单丝各具不规则的粗细(0