聚酯纖維的改性

1、江蘇理工學院江蘇理工學院研究生課程論文(20 -20 學年第 學期)題 目： 研究生： 提交日期： 年 月 日 研究生簽名： 學 院學 號課程名稱 任課教師 教師評語：成績評定： 任課教師簽名： 年 月 日淺談服裝材料中滌綸的性能及改進任慧中 摘要：合成纖維是我國服裝材料中應用最多的材料之一，而聚酯纖維（滌綸）又是化纖用量最大的一種。本文分析了滌綸的物理及化學性能，并對吸濕性、耐燃燒性、抗靜電性在物理和化學特性方面進行進一步改善,使滌綸更加舒適,應用更加廣泛。最后，本文對合成纖維在國內外的發(fā)展進行了展望。關鍵詞： 聚酯纖維；吸濕性；耐燃燒性；抗靜電性；改性Analysis The Proper

2、ty Of Dacron And Improvement In The Clothing MaterialsREN HuiZhong Abstract: Synthetic fiber is one of the most widely was used materials. However, the polyester (PET) is the largest about fiber. The property of physics and chemistry and was made a further improvement about hygroscopic、flammability

3、and antistatic in this paper, which was became more comfortable and wider in application. Finally, the development of synthetic fiber was expected in domestic and foreign.Keywords: polyester fiber; hygroscopicity; flammability; anti-static electricity; improvement1 前言當前，中國服裝、紡織品出口的質量、數量和效益在逐年攀升。同時，服

4、裝消費模式呈現出多元化的態(tài)勢，不但滿足了消費者日益增長的需求，也推動了紡織產業(yè)鏈向科技創(chuàng)新、文化增值、綠色環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，這必將使我國紡織、服裝業(yè)的全球市場競爭力不斷提高。近二十年來，我國的化學纖維工業(yè)取得了快速發(fā)展，根據官方數據顯示（圖1-1），2010年我國化纖產量為3089.7萬噸，2014年為4432.67萬噸?？梢娢覈幕w用量不斷的增大。其中聚酯纖維的產量最大，為化纖總量的四分之三。隨著聚酯纖維的發(fā)展，其性能已經在吸濕性、抗靜電性、抗燃性等方面已經不能夠滿足人們的需求。本文主要闡述對聚酯纖維三種特性進行物理和化學性能方面的改進，進而滿足人們的需求。圖1-1 1990-

5、2002我國聚酯的供需變化聚酯纖維的改性可以在聚合、紡絲和纖維加工各個過程中實現1。改性方法大致可以歸納為兩大類:a.物理改性物理上主要是在纖維的加工條件上做一系列的改變?；旒?，復合以及通過變化的形態(tài)等方法來達到改性的目的。復合以及混紡等只局限于特殊領域的改性，而改變形態(tài)的方式，目前還不能獲得像天然纖維那樣比較理想的效果，但是在外觀風度上較為直觀。b.化學改性化學改性的工藝過程比較簡單，當然也比較容易達到我們的目的。但是它的缺陷是，耐久性比較差。如表面處理、共聚（在聚酯鏈中引入第三組分）和共混（在聚合物制造過程中加入改性添加劑）等。當時共聚和共混在過程上比較復雜，通常會影響產品的某些物理性能。

6、如強度降低等。2 改性聚酯纖維的吸濕性2.1 吸濕性概念服裝在穿用過程中，常常會遇到受潮、洗滌、干燥等的變化。在這些變化當中，制成服裝的纖維原料有時候會吸收液態(tài)水（常稱之為吸水性），有時會吸收氣態(tài)水，有時也能放出氣態(tài)水，使服裝逐漸干燥。這種吸收和放出氣態(tài)水的能力稱為纖維的吸濕性。一般吸濕性用回潮率W（%）表示。由于滌綸表面光滑，內部分子排列緊密，分子間缺少親水結構，因此吸濕率很小，在標準大氣狀況下回潮率僅0.4%左右，吸濕性能很差，做夏季服裝有悶熱感，使人感到不適2。2.2 吸濕機理纖維吸收空氣中水分子的最主要的原因，在于纖維的分子結構中存在著親水性的化學基團，在常用纖維中，親水基團有OH，C

7、OOH，NH2，CONH,CN等幾種。親水基團的極性愈強、吸收水分子的能力就愈強，吸濕性就愈好。當然親水基團的數量愈多，吸濕性也愈強。此外，纖維的結晶區(qū)內因分子排列整齊，空隙比較小，水分子難以進入；而非結晶區(qū)分子排列不規(guī)整，空隙比較大，水分子較易進入，所以結晶度高纖維的吸濕性差。纖維所吸收的部分水分子，是被纖維的表面或內部空隙的表面吸附著，所以纖維的表面積愈大，能吸附的水分子也就愈多。滌綸纖維內部不存在親水性基團，它的吸濕僅靠表面吸附。天然纖維在生長過程中還存在一些糖類、膠質，這些物質的吸濕能力較大，所以這些物質分離前后，纖維的吸濕能力也有所不同2。2.3 吸濕指標吸濕指標常用回潮率W（%）表

8、示?；爻甭蔠（%）表示纖維吸濕多少，計算式如下： W（%）=（G-G0）/G0*）100 （ 2.3 ） 式（2.3）中：G含水濕重（g）;G0干燥重量（g）。在我國現行的行業(yè)標準中，棉纖維是采用另外一個指標含水率M（%）來表示其含水的數量3。纖維吸濕量的多少，除了與纖維本身的結構性能有關外，還與纖維所處的環(huán)境的濕度有關。如表2-3所示，環(huán)境相對濕度越高，纖維的回潮率也越大。吸濕性越好的纖維，越容易受環(huán)境相對濕度的影響3。表2-3 相對濕度與回潮率的關系纖維20C，65%時20C，100%時公定回潮率棉7-823-278.5苧麻12-1312.0羊毛15-1733-3615.0絲936-391

9、1.0黏膠13-1535-3413.0銅銨12-1413.0錦綸3.5-5.08-134.5滌綸0.4-0.51.0-1.10.4腈綸1.2-2.05.0-6.52.0維綸4.5-5.026-305.0丙綸00.1-0.20纖維吸濕性的多少，對纖維性能影響較大，所以測定纖維的性能必須在恒溫恒濕室內進行。此外相同量的纖維，在不同相對濕度條件下有不同的回潮率，從而具有不同的重量4。因此各個國家為了買賣交易公平起見，都以標準狀態(tài)下的回潮率為依據，確定公定回潮率Wk(%)時的重量是公定重量Gk(g)。買賣交易的重量都指的是公定重量Gk。如下表2-3所示，常用纖維的回潮率：表2-3 常用纖維的回潮率纖維

10、種類公定回潮率纖維種類公定回潮率原棉8.5粘膠纖維13同質洗凈毛16滌綸0.4異質洗凈毛15錦綸4.5桑蠶絲11腈綸2亞麻12維綸5黃麻14丙綸、氯綸0由此可見，滌綸的回潮率很低，即吸濕性能比較差。下面對聚酯纖維進行物理和化學方法的改性，進而改善聚酯纖維的吸濕性。2.4 物理改性2.4.1 混紡通常采用35%的棉與65%的滌綸混紡。這種織物主要采用高支紗平紋組織織成，多用于輕薄的襯衫布、細平布、府綢等。滌棉布俗稱“的確良”，它既保持了滌綸纖維強度高、彈性恢復性好的特性，又具備棉纖維的吸濕性強的特征，易染色、洗后免燙快干。滌棉布品種規(guī)格較多，有原色布、色布、印花布及色織布等4。2.4.2 結晶區(qū)

11、域聚酯纖維的結晶區(qū)域多于非結晶區(qū)域，因為纖維的結晶區(qū)內因分子排列整齊，空隙比較小，水分子難以進入，而非結晶區(qū)分子排列不規(guī)整，空隙比較大，水分子較易進入。所以將聚酯纖維的部分結晶區(qū)轉化為非結晶區(qū)即可改善其吸濕性。2.5 化學改性2.5.1 用親水性基團接枝共聚用接枝共聚的方法，在大分子結構內引入親水基團（酰胺基、氨基等）增加纖維導濕性能。日本東洋紡公司開發(fā)出會呼吸的聚酯織物“Ekslive”，就是通過聚合方法將聚丙烯酸酯粉末以化學鍵接方式接到聚酯纖維上，通過吸濕排除熱量，改善織物的飽和吸水性。接枝共聚的改性纖維吸濕率可以達4%14%，但成本相對較高。因此對原料進行化學改性的同時，還需要用適當的紡

12、絲工藝或其他處理方法，使得纖維具有多孔的結構和更大的表面積等5。2.5.2 親水性物質整理為使聚酯纖維表面親水化，可用親水性高分子物質覆蓋，但要有耐水洗性能。親水加工劑苯二甲酸的苯環(huán)與酯鍵和聚酯纖維有完全相同的結構。因此，使用這種親水加工劑處理后進行加熱時，具有相同結構的部分接近于熔合狀態(tài)，冷卻后進入聚酯纖維的結晶結構之中形成共熔結晶，獲得耐久性。一般采用聚乙二醇鏈段獲得親水性2。真絲的絲膠朊是一種高高吸濕性絲蛋白。用化學方法提取后，將其牢固地附著于 聚酯纖維分子上，也可實現功能轉移。帝人公司開發(fā)的高級吸濕性纖維WellKeyMA就是利用 此方法制成的，織物的吸濕快干特性高于普通聚酯纖維織物1

13、0倍。另外，絲膠朊是氨基酸，用其整理過的織物，貼身穿著時會被皮膚吸收，并有保護皮膚的效果。日本日經新聞曾介紹，絲膠朊對遺傳過敏性皮炎有顯著療效，能抑制人體內有機物的氧化。3 改性聚酯纖維的阻燃性聚酯纖維的可燃性雖然比纖維素纖維要差一些,但是,作為衣著服飾和家庭用品,必然要引起對其可燃性的關注。從改性聚酯纖維所發(fā)表專利的數量來看,改進阻燃性已躍居首位。在阻燃性的理論研究方面,也獲得了較快的進展。纖維按其燃燒能力大小可以分為易燃（如纖維素纖維、腈綸）、可燃的（如蠶絲、羊毛、錦綸、滌綸、維綸）、難燃的（如氯綸）和不燃的（如石油、玻璃絲）等四種。表達纖維及其制品燃燒性能的的指標一般有兩種：一種表示纖維

14、是否容易燃燒；另一種表示纖維是否經得起燃燒。前者評定為纖維可燃性指標，如纖維的點燃溫度和發(fā)火點，后者評定為纖維的耐燃性指標，如極限氧指數3。極限氧指數LOI是材料點燃后在氧氮大氣里維持燃燒所需要的最低含氧量體積百分數。 LOI=O2的體積/ （O2的體積+ N2的體積）*100% （3.1）表3-1為纖維點燃溫度，表4為纖維的極限氧指數纖維織物重量（g/m2）氧指數（%）棉22020.1粘膠纖維22019.7羊毛23725.2錦綸22020.1滌綸22020.6腈綸22018.2維綸22019.7三醋酯纖維22018.4丙烯腈共聚纖維22026.7丙綸22018.6聚氯乙烯22037.1棉15

15、316-17棉（防火處理）15326-30諾梅克斯22027-303.1 物理改性用于聚酯的阻燃劑有:磷、鹵素、硫、銻、硼或者硅等化合物。磷和鹵素化合物一般用的較多 ,但是，鹵素的耐光性又比較差,所以通常來說，效果最好的是磷。磷和鹵素阻燃效果最好的比例為P:Br:CI一8.5:1.55:1.0。澳化合物在鹵素中阻燃效果是最好的。所以，可以將含有磷元素或者鹵素的高聚物混合紡絲。將聚醋與聚苯乙烯混合,再用PC13氯化、溴化或氯甲基化后用磷聚酯處理也能制得耐久性的阻燃纖維。還可以將聚苯乙烯、聚乙烯等聚合物用PC13處理后,再同聚酯混合紡絲也可得到耐久性的阻燃纖維。從國外對聚酯纖維阻燃性研究動向來看，

16、用樹脂表面處理的方法對阻燃方面進行較多的研究的主要是歐美各國,而加入添加劑對純聚酯纖維進行阻燃研究的主要以日本為主。阻燃工作存在的主要問題是:阻燃劑的價格昂貴,有毒性以及纖維阻燃處理后燃燒時發(fā)煙。3.2 化學改性在聚合或紡絲過程中添加阻燃助劑。阻燃添加劑主要采用含磷和含鹵素的化合物,這種方法簡單方便 ,產生的產品的阻燃性也是 比較持久的。阻燃劑的加入量不能太少也不能過多,過少的阻燃劑達不到預期的效果，而過多的阻燃劑又會影響纖維的物理和機械性能,如:特性粘數和熔點都會有所降低。反應性阻燃劑的效果更加明顯。當然在添加阻燃劑的過程中我們要考慮阻燃劑是否均勻，為了保證均勻，溫度必須控制在聚酯纖維 的熔

17、點以上，同時，許多阻燃劑在這樣的高溫下也會產生升華和分解。分解會促進聚合物的降解，使可紡性惡化，容易讓纖維染色，給工業(yè)領域帶來了不少問題，當然我們也必須關注這些問題5。4 改性聚酯纖維的抗抗靜電性兩個物體相互接觸、摩擦，會產生靜電現象，特別是纖維、塑料等不良導體之間的摩擦更容易引起靜電現象。由于靜電現象，使衣服穿、脫時產生放電；步行時褲腳之間，裙子下擺間會相互產生靜電吸附，從而影響步行；由于靜電吸附，也使服裝容易吸塵沾污；紡織加工中，如果有靜電現象，往往會增加生產的困難，影響產品質量和產量，還會惡化織物的服用性能。滌綸、錦綸等合成纖維，本身電阻高，導電性差，加之吸濕性差，較容易產生靜電現象。尤

18、其在低溫干燥的冬季，靜電現象尤其嚴重，在日常生活中常會感受到2。4.1 物理改性對合成纖維進行暫時性的表面處理，以消除紡織加工中的靜電干擾，常用表面抗靜電劑，即表面活性劑。它在纖維表面形成一層薄膜，一方面降低表面摩擦系數，另一方面增強纖維表面的吸濕性，以降低纖維表面的電阻，使產生的電荷易于逸散，減少或防止靜電現象。因此，這種在空氣相對濕度充分大上的時候比較適用，因為此條件下纖維表面活性劑才能充分 發(fā)揮抗靜電作用6。4.2 化學改性在紡紗時候，以很小的比例混入金屬纖維或導電纖維，抗靜電效果較好。金屬纖維就是用金屬桿抽伸而成直徑為8或12 um的金屬纖維，現在所用的鉻鎳不銹鋼纖維以低于0.5%的比例混入聚酯纖維進行混紡，抗靜電效果就很好。如果直徑過粗，效果就不理想，曾以直徑為35um的金屬纖維，以相同的混紡比進行混紡，但收不到抗靜電效果。所以金屬纖維的粗細必須符合易于均勻混合的要求。經過實踐證明，直徑為8um或者12um符合要求。導電纖維是把碳粉的微粒嵌入滌綸、錦綸等合成纖維表面試制而成，有長絲和短纖維兩種。短纖維可以任何比例與各種天然纖維或合成纖維混紡。這種纖維在空氣相對濕度極低的條件下也能充