论文部分内容阅读
偏心皮芯复合纤维因两组分在横截面上不对称分布以及性能与结构差异,经牵伸和热处理后,会由于两组分的收缩差而发生自卷曲,主要应用在丝袜、床上用品、长毛绒玩具,运动服装等方面。在目前国内外研究报道中,偏心皮芯复合纤维组分大多是PET和PA、纤维规格也是以多孔粗旦为主,产品主要满足一般服用弹性织物的生产。为了开发具有更好的弹性回复率和更加轻薄、亲肤的产品,满足高档连裤袜、内衣等的需求,需对组分优选、制备工艺和产品性能评价等方面作更深入的研究。为此以PA为皮、PU为芯,采用复合熔融纺丝技术制备PA/PU偏心皮芯复合长丝。重点分析了PA、PU的化学结构、热稳定性以及流变性能,系统地研究了纺丝工艺对纤维截面、力学性能的影响,并重点考察了牵伸工艺和热处理条件对纤维热收缩和卷曲性能的影响,研究结果为产品开发和产业化生产提供了一定的参考。采用FT-IR、H-NMR、DSC、TG、熔体流动速率测定仪、毛细管流变仪和旋转流变仪等分析仪器,对纺丝原料的结构和性能进行表征。实验结果表明,所选择的原料PU是以聚酯型聚氨酯为主,含有少量聚醚型聚氨酯。PA6为结晶型聚合物,PU为无定型聚合物,且PA6的热稳定性好于PU。经过热处理后,PU的相对黏度下降很大,容易发生热降解,给纺丝造成一定难度。流变性能测试结果表明,PA6、PU熔体均为典型的非牛顿流体,且PU的流动性能比PA6好,但流动性能差异较大。由旋转流变仪可知,当温度为230℃时,PU复数黏度随着热处理时间的延长而下降较小。但当温度超过260℃后,PU黏度随着时间的延长而下降较大,热降解较为严重,因此要严格控制好纺丝温度及熔体停留时间。UDY-DY纺丝工艺过程及纤维性能研究结果表明,按流变仪所测出的表观黏度比设计复合组件是合理的,大大改善了长丝截面粗细均匀情况。另外纺丝工艺参数的选择对复合长丝的制备至关重要,对于PA/PU偏心皮芯复合纤维而言,纺丝温度应选择265℃,复合比为50:50,此时纤维截面清晰,无相互覆盖,可纺性较好。随着纤度的增大,复合长丝的可纺性提高,断裂强度变小,断裂伸长率增大。随着牵伸倍率的增大,热定型温度的升高,复合长丝的断裂强度变大,断裂伸长率减小。采用热收缩率、卷曲形貌、卷缩率、卷曲模量以及卷曲稳定性等方法评价牵伸工艺(牵伸倍率和热定型温度)、热处理条件(热处理温度和热处理时间)对PA/PU偏心皮芯复合长丝热收缩性能和卷曲性能的好坏。由热收缩性能和卷曲性能测试结果可知,收缩率、卷曲性能随着牵伸倍率的增大、热定型温度的降低、热处理温度的升高和热处理时间的延长而变大。当干热处理温度140℃,热处理时间10~20 min时,卷缩率达到21.3%,卷曲模量为7.9%和卷曲稳定性为89.5%,此时纤维具有较好的卷曲性能。实验结果可为企业对自卷曲纤维的后处理提供一定的指导意义。