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聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)作为近几年开发的新型聚酯,PTT纤维具有尼龙的弹性及回弹性和涤纶的化学稳定性;尤其是环保型的1,3-丙二醇(PDO)单体生产工艺被研究出来后,PTT纤维更加符合了目前对绿色环保的发展要求。
大直径单丝是直径在0.08~5mm之间的单根纤维,其成形工艺不同于常规的熔纺短纤维、复丝的空气冷却成形,特点是聚合物熔体单孔大容量挤出、液体冷却和多级拉伸。大直径聚合物单丝有优良的物理机械性能,是工业用高技术纤维不可缺少的分支之一,且应用领域广泛。
本文以聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为原料,采用熔融纺丝工艺纺制以PTT为皮,PET为芯的大直径PTT/PET皮芯型复合单丝。本文主要研究了PTT、PET组分配比,纺丝工艺、后拉伸工艺及热处理对大直径PTT/PET皮芯型复合单丝结构及性能影响。对大直径PTT/PET皮芯型复合单丝的成形加工具有重要的指导意义。
本论文以PTT和PET为原料,按一定的复合比,采用熔融纺丝-拉伸一步法制成大直径PTT/PET皮芯型复合单丝。文章首先对PTT切片和PET切片进行了流变测试分析,对复合单丝的可纺性做了讨论。接着探讨了纺丝熔体温度、冷却水温度对大直径PTT/PET皮芯型复合单丝的可纺性及性能的影响。重点讨论了冷却水温度对大直径PTT/PET皮芯型复合单丝结构及性能的影响。
初生纤维只有在拉伸后才能达到纺织加工的要求,拉伸温度和拉伸倍数是纤维后拉伸工艺的重要条件,拉伸介质不同拉伸温度也不同。本文选用热水浴一级拉伸,干热二级拉伸。水浴拉伸温度为85℃,干热拉伸温度为180℃。复合单丝的拉伸强度随着拉伸倍数的升高而变大,当拉伸倍数5倍,一级拉伸占比80%时,复合单丝的断裂强度为5 cN/dtex,断裂伸长率为20.2%。本节还采用了扫描电镜对复合单丝拉伸断面进行了观察,发现当复合单丝被拉断时,PTT组分由于其断裂强度较弱会先产生裂纹发生断裂,PET组分后断裂。结论表明,PET组分在复合单丝的力学性能上占主导作用。
本论文在最佳纺丝工艺和后拉伸工艺条件下,按PTT/PET40/60、50/50和60/40的复合比纺制出大直径PTT/PET皮芯型复合单丝。并对其取向,热性能,弹性回复性和热收缩性进行了研究。结果表明,随着PTT组分含量的升高,大直径PTT/PET皮芯型复合单丝断裂强度降低,断裂伸长率升高,取向度降低。同时,PTT组分的含量,对大直径PTT/PET皮芯型复合单丝的弹性恢复率也有显著的影响。PTT组分含量越大,复合单丝的弹性回复率也越大。在任何定伸长情况下,复合单丝的弹性回复性都介于PTT和PET之间。本节采用了扫描电镜对复合单丝的初生丝、拉伸丝及热处理过的复合单丝的横截面进行了表征。结果表明,PTT和PET两组份具有很好的相容性,且两相是独立存在的。且两组分界面随着拉伸和热处理的进行而变得更为清晰。