耐热氨纶纤维的结构与性能研究

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氨纶纤维作为一种高伸长、高回弹的纤维材料,在日常服用中被广泛应用。本文的耐热氨纶纤维指的是韩国晓星氨纶纤维和杜邦英威达氨纶纤维,通过一系列分析测试手段对该两种耐热氨纶纤维的结构与性能进行研究,同时与国产氨纶纤维进行对比分析,主要包括耐热氨纶纤维的结构、基本性能、力学性能、热学性能及高温染色处理性能的分析。研究结果表明:(1)耐热氨纶纤维大分子的结晶度较高,晶区分布规整且优于国产氨纶纤维,但其取向度均低于国产氨纶纤维;耐热氨纶纤维的红外光谱图显示其大分子链中亚氨基、游离羰基、氢键化羰基处吸收峰强度均有所增强且向低波数移动;耐热氨纶纤维数均相对分子质量较高,同时相对分子质量分布指数也较窄。(2)耐热氨纶纤维的密度、线密度稍小,从电镜图中可看出耐热英威达氨纶纤维表面光滑没有凹槽,同时其回潮率也最低,与所测润湿性能最差相一致;但另一个耐热晓星氨纶纤维表面粗糙有孔洞,与国产氨纶纤维表面形态相似。(3)耐热英威达氨纶纤维的初始模量、断裂强度较大但其断裂伸长率却最小,而耐热晓星氨纶纤维不仅断裂强度最小而且断裂伸长率也不高。干热处理和湿热处理均使得耐热氨纶纤维和国产氨纶纤维的断裂强度和断裂伸长率得到增加。(4)耐热晓星氨纶纤维和耐热英威达氨纶纤维的热稳定性很好,起始分解温度在260℃左右,高于国产氨纶纤维30℃,同时两次热失重速率的最高温度也都高于国产氨纶纤维,尤其第一次高于10℃左右;在DSC曲线中显示,耐热晓星氨纶纤维和耐热英威达氨纶纤维加热到200℃左右出现软化裂解的放热峰,在310℃左右出现氧化、交联的吸热峰,其中晓星氨纶的软化温度和熔融温度均高于其它两种。(5)高温染色下耐热英威达氨纶纤维上染率最低,皂洗后变色牢度仅英威达氨纶纤维评定可达3级,但沾色牢度上三种氨纶纤维表现一致,仅棉和腈纶能达到要求;染色后三种氨纶纤维的结晶度和取向度均有所下降,但耐热氨纶纤维减少率低于国产氨纶纤维且原来在2939cm-1处的峰值移向低波数2918cm-1处,强度变大。染色后三种氨纶纤维的断裂强度均下降,其中国产氨纶纤维下降最多;而三种氨纶纤维的断裂伸长率都得到增加,其中耐热氨纶纤维增加率最多。本课题对耐热氨纶纤维的研究是建立在目前氨纶纤维应用中所涉及的主要性能方面之上,为今后我国自主研发耐热氨纶纤维提供理论参考并对耐热氨纶纤维提供指导改进方案。
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