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从二十世纪初成功合成高分子酚醛树脂,到二十世纪中期聚乙烯和聚丙烯等通用合成高分子材料的开发与应用,再到后来的塑料、橡胶、纤维、涂料等,合成高分子材料已在各个领域得到广泛应用。但由于大多数合成高分子材料在自然条件下降解缓慢,通过填埋、焚烧等处理方法又会造成环境的二次污染,从而对环境治理带来很大的压力。因此,研究开发可降解的高分子材料成为国内外研究热点。其中,脂肪族聚酯因其具有良好生物相容性以及可在自然微生物作用下降解等特性,已成为研究生物可降解材料的主要方向之一。如聚丁二酸丁二醇酯(PBS),加工性能和机械性能优良,被广泛应用于农用地膜、食品包装等塑料制品。但由于其熔体稳定性差、熔体强度低、结晶度高等原因,PBS的纺丝、后加工难度大,使得PBS在纤维领域应用较慢。近年来,PBS预取向丝(POY)和PBS牵伸丝(DY)的制备取得了较大突破,达到了中试规模。然而,在对PBS-POY(以下简称POY)或PBS-DY(以下简称DY)进行加弹制备PBS-DTY(以下简称DTY),发现了以下几个问题:(1)POY的集束性差,尤其是经牵伸后单丝间发散现象严重;(2)POY在牵伸加弹过程中易产生较多的“白粉”;(3)DTY的断裂强度不升反降,断裂强度仅为原丝的40%～60%,这与常规涤纶、锦纶等纤维加弹过程中力学性能的变化规律形成较大反差。为此,本课题针对上述存在问题开展以下四方面的探讨。1.根据PBS纤维特性,选用三种不同的常用油剂:PET、PTT和PP纺丝油剂,对其成分和性能进行测试,结果表明:三种油剂乳液的表面张力接近,但PTT油剂油膜强度、乳液电导率较高,用此油剂制得POY集束性较好。但得到的POY随存放时间延长,纤维表面油膜发生破裂,含油率降低,静摩擦系数和动摩擦系数增加,单纤维间发散现象变得严重,纤维的体积比电阻也有所增大。2.通过DSC、TG对生产车间收集到白粉与同一批次PBS切片进行测试,发现白粉熔点为121℃,略高于PBS切片(115℃),其熔融焓(128.04J/g)比PBS切片完全结晶熔融焓(110.3J/g)高;TG曲线出现三个平台,热失重率分别为74.8%、17.4%和7.8%。进一步对白粉进行核磁氢谱、碳谱以及红外分析,发现白粉与PBS切片具有相同的重复单元。对白粉进行特性黏度、GPC、质谱和XRD测试发现,白粉由不同聚合度的低聚物组成,其中低聚物中还有部分PBS环状二聚体存在。3.利用强伸度仪、自主研发捻度仪、二维X射线衍射仪等测试仪器,探讨不同牵伸倍数、假捻温度和假捻度(D/Y)对假捻丝性能与结构影响。试验结果表明:(a)POY经牵伸后,DY的断裂强度随着拉伸倍数和拉伸温度的增加而增加。(b)POY经加捻-退捻后,DTYP(指POY加工成的DTY)断裂强度均低于POY;随着假捻温度升高,DTYP断裂强度先升后降,在假捻温度为80℃,强度损失率(6.95%)最低;随着D/Y增加,强度损失率提高,当D/Y=2.2时可达14%。(c)DY经加捻-退捻后,DTYD(指DY加工成的DTY)断裂强度均低于DY;随着假捻温度升高,DTYD断裂强度先升后降,在假捻温度为80℃,强度损失率为6.7%;随着D/Y增加,DTYD断裂强度降低,当D/Y=2.2时强度损失率为11%。综上所述,牵伸过程会提高PBS纤维的断裂强度,而假捻过程会使PBS纤维断裂强度降低,选择适当的温度可有效降低纤维强度损耗率。4.在中试加弹机上,分别用POY和DY制备了两种加弹丝(DTYP和DTYD),并对制得的DTY结构与性能进行了表征。结果表明,DTYP的断裂强度均低于POY(强度损失率40%～60%),其断裂强度随着牵伸倍数、变形温度增大而增大,随着D/Y增加而降低。对于DY-DTY路线,牵伸倍数只能设定在1.01左右,所制备的DTYD断裂强度较低,强度损耗率高达74.8%。综上所述,中试试验机上制备的DTY强度损耗率高于实验室制备的DTY。