并列型复合纤维的结构与性能研究

论文摘要

COPET/PTT并列型复合纤维是一种新型的具有耐氯漂、耐化学药品等优良性能的卷曲弹性纤维。采用自行合成的COPET与PTT切片通过复合纺丝法制成三维立体卷曲结构,从而形成了独有的专利技术,该复合纤维具有良好的卷曲弹性及常压可染性。本论文采用OLYMPUS光学显微镜观察了复合纤维的横截面、纵向双边分布及其卷曲形态。采用声速法、DSC、WAXD研究了单双组分纤维的超分子结构差异,以及不同热处理工艺条件下复合纤维的取向和结晶结构,并将COPET/PTT并列型复合纤维与其他纤维混织成针织物和机织物,采用HD026N型电子织物强力仪和KES分别测试了织物的的拉伸性能及其弹性回复性能。纺丝拉伸-定型工艺对复合纤维的结构与性能有重要的影响。两组分的相容性是制备并列型复合纤维的必要条件。纺丝温度严重影响纤维的横截面形态。当COPET组分纺丝温度为270℃,PTT组分纺丝温度为253℃时,COPET/PTT纤维的横截面呈现花生型。研究COPET/PTT复合纤维中各组分的取向与结晶发现:PTT组分结晶结构致密,且结晶度大于COPET组分;COPET组分的取向度大于PTT组分;由WAXD发现,COPET/PTT复合纤维的X射线衍射峰只是各单组分衍射峰的叠加,没有发现新的结晶峰。当拉伸温度在70℃75℃范围内,定型温度在130℃150℃时,COPET/PTT复合纤维表现出最大的潜在卷曲性能。组成比对纤维的卷曲性能也有较大的影响,COPET/PTT复合纤维两组成比为50/50时,纤维的卷曲率以及卷曲回复率呈现一个最大值。热处理温度、时间、张力、介质以及热处理方式等均影响COPET/PTT复合纤维的卷曲性能。温度是影响COPET/PTT纤维卷曲显现的最关键因素,无论是在湿热还是干热条件下,温度的升高均加速了纤维的解取向程度,导致了纤维的收缩,热处理时间5-15min,复合纤维的卷曲性能便完全显现出来;不同的热处理介质对其卷曲性能的影响是不同的,在沸水中处理更有利于卷曲的显现;在热处理时,加载适当的负荷有利于提高复合纤维的卷曲弹性回复能力;复合纤维在低倍（1.2倍）拉伸热处理后,其卷曲弹性最好,弹性回复率达80%以上。研究COPET/PTT复合纤维的形态结构发现,复合纤维呈现三维螺旋卷曲结构,COPET组分在螺旋卷曲的内侧,PTT组分在螺旋卷曲的外侧;不同的热处理条件,复合纤维的卷曲数多少是不同,与定量法测得的卷曲率结果一致。研究了含COPET/PTT复合纤维的针织物与机织物的收缩性能以及弹性回复性。结果表明,针织物的组织结构以及面密度的大小影响织物的弹性回复性,其弹性回复率基本都在60%以上,最高的达90%。织物热处理后其弹性回复率明显提高。对机织物而言,斜纹的组织结构有利于织物弹性的显现,组织结构相同时,含有氨纶包芯纱织物弹性大于COPET/PTT纤维织物。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第1章 文献综述
• 1.1 复合纤维
• 1.1.1 复合纤维的定义
• 1.1.2 复合纤维的发展历程
• 1.1.3 复合纤维的分类
• 1.2 卷曲纤维
• 1.2.1 天然纤维的卷曲机理
• 1.2.2 潜在卷曲纤维的卷曲机理
• 1.2.3 后加工工艺法制造卷曲纤维的机理
• 1.3 并列型复合纤维
• 1.3.1 并列型复合纤维的研究现状
• 1.3.2 双组分纤维的自卷曲理论
• 1.3.3 双组分纤维的自卷曲实现方法
• 1.3.4 并列型复合纤维的制造方法
• 1.4 PTT 纤维的结构与性能
• 1.4.1 PTT 发展概况
• 1.4.2 PTT 纤维的性能
• 1.5 高收缩聚酯纤维的结构与性能
• 1.5.1 高收缩聚酯纤维概况
• 1.5.2 高收缩聚酯纤维收缩机理及制备
• 1.5.3 高收缩聚酯纤维的性能
• 1.6 本课题的研究意义与内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验原料及纤维样品
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 原料流变性能
• 2.1.3 纤维的制备
• 2.1.4 样品的预处理
• 2.2 结构表征及分析方法
• 2.2.1 结晶结构的表征
• 2.2.2 取向结构的测定
• 2.3 纤维力学性能、收缩性能及卷曲性能评价及测试方法
• 2.3.1 形态结构
• 2.3.2 力学性能
• 2.3.3 收缩性能
• 2.3.4 卷曲性能
• 2.4 织物性能
• 2.4.1 针织物性能
• 2.4.2 机织物性能
• 第3章 并列型复合纤维纺丝拉伸工艺与结构性能研究
• 3.1 聚合物熔体的流变性能
• 3.2 COPET/PTT 纤维的纺丝条件
• 3.2.1 两组分相容性
• 3.2.2 纺丝温度对纤维横截面的影响
• 3.3 COPET/PTT 纤维的结构特征
• 3.3.1 纤维的结晶结构
• 3.3.2 纤维的取向结构
• 3.4 COPET/PTT 纤维的性能
• 3.4.1 拉伸定型温度对纤维强度和伸长的影响
• 3.4.2 拉伸定型温度对纤维的沸水收缩性能的影响
• 3.4.3 拉伸定型温度对纤维卷曲性能的影响
• 3.4.4 COPET/PTT 纤维的染色性能
• 3.5 本章小结
• 第4章 并列型复合纤维热处理方式与结构性能研究
• 4.1 热处理对COPET/PTT（50/50）纤维结构与性能的影响
• 4.1.1 湿热处理温度对纤维结构与性能的影响
• 4.1.2 湿热处理时间对纤维性能的影响
• 4.1.3 干热处理温度对纤维结构与性能的影响
• 4.1.4 干热处理时间对纤维性能的影响
• 4.1.5 张力状态对纤维性能的影响
• 4.2 DYNAFIL ME 处理的COPET/PTT 纤维的结构与性能
• 4.2.1 复合纤维的取向结构
• 4.2.2 复合纤维的力学性能
• 4.2.3 复合纤维的卷曲性能
• 4.3 组成比对纤维结构与性能的影响
• 4.3.1 不同组成比复合纤维的结构
• 4.3.2 热处理介质的影响
• 4.3.3 湿热处理温度的影响
• 4.3.4 湿热处理时间的影响
• 4.3.5 干热处理温度的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 并列型复合纤维的形态结构研究
• 5.1 COPET/PTT 纤维的横截面形态
• 5.2 COPET/PTT 纤维的双边分布及卷曲形态
• 5.3 拉伸定型工艺与COPET/PTT 纤维的卷曲形态
• 5.4 热处理前后COPET/PTT 纤维的卷曲形态
• 5.5 本章小结
• 第6章 并列型复合纤维的织物性能研究
• 6.1 针织物的性能
• 6.1.1 针织物的基本性能
• 6.1.2 热处理后针织物的性能
• 6.2 机织物的性能
• 6.2.1 机织物的退浆
• 6.2.2 机织物的强度
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文