親水滌綸復(fù)絲熱濕低模量化及其機(jī)理研究.pdf

1、為了促進(jìn)滌綸行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，就需要克服滌綸吸濕性較低，易靜電，手感較硬等缺點，使滌綸產(chǎn)品往高技術(shù)含量、高附加值、功能化、環(huán)保化的方向發(fā)展，這往往需要超細(xì)化、異線密度異收縮長絲復(fù)合、親水改性、復(fù)合加工等方法的綜合運用。但改性加工的絲束，特別是倍捻加工后，仍存在模量較高、內(nèi)應(yīng)力較大、捻度不穩(wěn)定的缺陷，若對其直接加工，會引起絲束間受力不勻及后續(xù)加工的纏結(jié)和歪斜。絲束模量與紡織品的多種使用性能密切相關(guān)。服用及精密功能用材料要求其具有較低的模量

2、，利于變形加工；而目前應(yīng)用前景非常好的多軸向經(jīng)編織物及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)用紡織品需要構(gòu)建復(fù)雜的直面和曲面，對纖維的低模量化也提出了更高的要求，因此在整經(jīng)之前有效降低絲束模量，增加伸長率，降低定伸長負(fù)荷，對提高最終產(chǎn)品質(zhì)量非常重要。熱濕處理簡單方便、工藝可控、一次處理量大、能夠減少污染，利于高速生產(chǎn)，工業(yè)上常用該方法來改變纖維的模量。
　　本文采用了自制的霧化加熱裝置，克服了現(xiàn)有熱濕裝置能耗高、溫度波動大、預(yù)加熱與冷卻時間長、霧粒尺寸較

3、大、過多液體破壞纖維結(jié)構(gòu)、降低纖維性能的問題。選用FDY20D/24F+POY26D/48F滌綸復(fù)絲在不同時間（30、45、60 min）、不同溫度（70、80、90、100℃)條件下，對其進(jìn)行熱空氣、水煮、蒸汽、霧化加熱處理，并對原絲束進(jìn)行了全面的表征及對不同熱濕處理紗線的力學(xué)性能進(jìn)行了測試分析，結(jié)合理論分析與實驗驗證探究了熱濕處理對親水滌綸復(fù)絲低模量化的機(jī)理，同時分析了熱濕處理經(jīng)絲對其織物性能的影響。
　　首先，本文設(shè)計的熱濕

4、裝置改變了傳統(tǒng)的熱濕裝置的加濕原理，利用超聲霧化器的超聲空化和毛細(xì)波的共同作用進(jìn)行加濕，可以使液體在較低的溫度、常壓下霧化，改變了常規(guī)蒸紗過程中蒸氣的產(chǎn)生方式，利于加濕的滲透作用。霧化加濕裝置、轉(zhuǎn)輪風(fēng)機(jī)裝置、加熱裝置的有機(jī)組合，達(dá)到了對低溫加濕、均勻加熱、循環(huán)利用蒸氣、抑制冷凝水滴、節(jié)約能量等方面的改進(jìn)要求。三種裝置通過電子技術(shù)實現(xiàn)了程控智能化的要求，利于產(chǎn)生精細(xì)、均勻、穩(wěn)定的蒸氣流，可以實現(xiàn)對蒸紗技術(shù)參數(shù)的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。
　　其次，

5、使用快速水分測定儀、掃描電子顯微鏡(SEM)、核磁共振波譜儀(NMR)、紗線強(qiáng)度儀等對原絲進(jìn)行了較全面的表征，同時對熱空氣、水煮、水蒸汽、霧化加熱處理條件下絲束的基本力學(xué)性能進(jìn)行了測試分析。實驗結(jié)果表明，原絲具有較高的回潮率，這是由于原絲中含有少量二甘醇和聚對苯二甲酸丁二醇酯，增加了其親水性能；過高的溫度處理會對絲束造成損傷，須嚴(yán)格控制加熱溫度的上限；在不同熱濕處理條件下，溫度較高時，滌綸絲束的初始模量較大、斷裂強(qiáng)度較大，斷裂伸長率較低

6、；在低溫時，處理時間的改變引起絲束模量變化明顯。與熱空氣處理相比，水煮處理絲束的伸長率有一定程度的降低，其強(qiáng)力、定伸長負(fù)荷、初始模量增大；對比三種濕熱處理條件，霧化加熱處理具有最優(yōu)的熱濕氣流，此時滌綸絲束的綜合使用性能最優(yōu)。
　　再次，為了探究熱濕處理對親水滌綸復(fù)絲低模量化的機(jī)理，本文分別研究了滌綸纖維拉伸的力學(xué)模型、模量-應(yīng)變曲線模型、初始模量-動態(tài)彈性模量的關(guān)系、參數(shù)變化對動態(tài)彈性模量的影響、玻璃化溫度區(qū)單元分子松弛運動的變化

7、，并選取原樣和經(jīng)過4種熱濕工藝處理后模量降低最明顯的絲束進(jìn)行了紗線強(qiáng)伸度儀、X射線多晶衍射儀（XRD）、熱重分析儀（TGA）、差示掃描量熱法分析儀（DSC）測試，從基本物理性能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、熱學(xué)性質(zhì)方面對絲束進(jìn)行了全面表征，進(jìn)而使得理論解釋更為合理。實驗結(jié)果表明，初始模量是絲束模量曲線上的最大值部分，如何降低初始模量是低模量化研究的重點；當(dāng)時間t趨于0時，靜態(tài)彈性模量數(shù)值上也等于頻率w趨于無窮大時的動態(tài)彈性模量，實驗所得的初始模量是纖維粘

8、彈性本質(zhì)和纖維截面轉(zhuǎn)曲或卷曲影響的綜合結(jié)果；動態(tài)彈性模量的改變與損耗峰的寬度和對稱性有關(guān)；玻璃化溫度區(qū)主要表現(xiàn)為α松弛現(xiàn)象；熱濕作用改變了纖維分子的運動，微觀上表現(xiàn)為結(jié)晶度降低，取向下降，宏觀上則表現(xiàn)為初始模量變小，內(nèi)應(yīng)力減小。
　　最后，為了初步探究熱濕處理經(jīng)絲對織物性能的影響，本文利用熱空氣、水煮、霧化蒸氣處理經(jīng)絲并測試了相應(yīng)織物的基本物理性能和小變形條件下面料的基本力學(xué)性能。實驗結(jié)果表明，經(jīng)絲經(jīng)過熱濕處理，織物的透氣性有一定