目前,国内外PET/nano-SiO2复合材料的技术已经取得较高的水平。而将PET/nano-SiO2复合材料制成纤维的工业化才刚刚起步,难点在于要搞清楚PET/nano-SiO2复合材料的可纺性,更进一步说,第一,要在PET聚合时完成纳米SiO2均匀分散的工业化工艺:第二,要在熔融纺丝线上探明纳米SiO2对PET结晶的影响;如果纳米SiO2如某些文献所述是起诱导结晶,或成核剂作用,则不利于可纺性。　　 本课题受企业委托,主要完成10吨PET/nano-SiO2改性纤维的工业化试验。本文主要研究内容如下:　　 1、纳米二氧化硅改性PET纤维的小试实验　　 进行了纳米二氧化硅改性PET纤维的实验室试验,验证工业化最佳工艺生产条件；在控制生产成本的同时,研究最佳的纳米粒子的添加量。　　 应用热台偏光显微镜、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜、哈克流变仪、材料试验机和拉伸机等仪器对样品进行性能测试。　　 结果得出:　　 a、解决了工业化生产中纳米SiO2在EG中的分散问题。纳米SiO2粒子在分散体系中的运动是以集团运动的。与微米粒子不同,PET/纳米SiO2体系中的所有纳米SiO2粒子的运动是长程关联的,关联尺度约4-6微米,且与纳米含量无关；由此得出只需要0.1％的纳米SiO2含量,体系就呈现纳米效应:在纳米微粒间的长程互作用力的力场中,单个的纳米SiO2粒子很强的表面短程互作用被降低,有利于纳米SiO2分散。　　 b、澄清了在降温过程中,纳米SiO2的加入并非如文献历述是起成核剂作用,而是明显推迟了体系的起始结晶的形成时间。在热台偏光显微镜的熔融降温过程中,从全黑视野中出现第一个亮点即为微晶出现时的温度；即便纳米SiO2含量仅为0.1％,与对照样品相比,微晶出现时温度的降低十分明显,降低的幅度达20～30℃；而且一旦出现微晶,微晶出现的数目将更多,且微晶体积的短时间增大,将很快使体系中所有较小的晶粒连成一片,晶粒生长被停止,其连成一片所需的时间远远小于对照样品的情形。合适的配方可使体系在整个降温过程中不出现球晶,这一现象非常有利于POY纺丝和后加工拉伸工艺(POY丝的屈服拉伸平台更平直,且屈服拉伸比比对照样品大25％),所得切片的可纺性明显优于普通PET切片。　　 c、在工业化单部位POY纺丝机的熔融纺丝试验过程中发现:降低纺丝温度对纺丝状况有明显的改善。通过流变测试证明在260-270℃的温度范围,熔体的剪切流动性最佳。而且降低了纺丝温度的同时,卷绕速度由3200m/min提高至3500m/min,纺丝状况仍然稳定,这也说明合适纳米SiO2的配方可使体系中微晶很多且不出现球晶,有利于纺丝,并提高纺丝速度,这为纳米SiO2改性PET的吨级试验提供了基础。　　 2、纳米二氧化硅改性PET纤维的工业化试验进展　　 在小试实验的基础上,进行扩大规模,实现吨级生产；同时开发新产品:因纳米SiO2含量仅为0.1％量级,这为聚酯工业生产企业提供了一个低成本高新能的新的品种。　　 3、纳米二氧化硅改性PET纤维的延伸实验取得的进展　　 在完成纳米二氧化硅改性PET纤维工业化的同时,发明了大幅降低TiO2含量的新型“软全消光”切片:后加工工艺中很容易去除纤维表面的纳米二氧化硅,结果发现纤维表面有大量微孔,这不仅有利于全消光和深度染色,而且所得的“软全消光”切片比现有市场上的全消光切片有更好的可纺性。