单组分非对称高弹聚酯纤维制备及织物染色性能的探究

摘要

作为纺织行业中的朝阳产品，弹性聚酯材料因优异的舒适性广受消费者的青睐。目前比较典型的品种为双组分并列复合纤维，但存在原料成本高、加工复杂及后续染色技术不成熟等突出问题，因此，开发多功能单组分弹力丝是聚酯的重要发展方向。
　　本论文借助非对称喷丝板微孔的设计、非对称纺丝冷却成形及平行牵伸工艺的调控，获得一种成本低、工艺简单可行且利于工业化推广的单组分非对称弹性自卷曲POY-DT纤维，对其综合性能进行了评价；探讨了热处理工艺对纤维结构及卷曲性能的影响；此外还选择性能最佳的纤维织成针织物并定型，研究了单组分非对称弹性聚酯针织物的染色工艺，对比分析了异形纤维织物与常规纤维织物的染色性能。
　　研究发现，随着喷丝板微孔开口角度的增加，熔体的挤出胀大效应变的明显，纤维的结构随之发生变化，纤维的卷曲弹性性能先增加后降低，此外，该非对称纤维的吸/导湿性能远优于圆形孔纤维且热处理后效果更佳；纤维缺口面与圆弧面的整体取向结构的差异随纺丝速度的增加表现为先升高后略微下降，即卷曲性能先增加后略有降低；泵挤出量的增加有利于不对称结构的形成，这得益于纤维截面温差的增加。结果表明，微孔开口角度为60°、纺丝速度为2900m/min、泵挤出量为14r/min纤维综合性能最佳。
　　在平行牵伸工艺中发现，牵伸比的改变会影响纤维的卷曲性能，这是由于牵伸比的增大会影响纤维中不同位置大分子的运动情况进而造成取向程度上存在差异，牵伸比为1.7倍时卷曲性能最优。
　　通过热处理工艺研究得到，随着热处理时间增加，纤维的结构变化不是特别显著，处理时间在10min时卷曲性能最好；热处理温度对纤维结构性能的影响远大于热处理时间，纤维的断裂强度随着处理温度的上升而下降，而断裂伸长率随之递增，取向度则表现为下降，纤维的卷曲率和卷曲回复率增大而卷曲弹性率减小；纤维对热处理介质极为敏感，在湿热条件下卷曲性能更好。
　　热定型促使织物结构变得更为稳定，表现为织物的收缩率、芯吸性能下降。采用高温高压染色法，发现此异形针织物的染色提升性较好，可借助增加染料用量来获得深色；织物的染色性能随着最高染色温度的升高而增加，染色温度超过130℃后变化幅度很小且略有染花现象；浴比的改变对织物的染色性能没有显著的影响，本着环保的角度，此异形纤维织物可实现小浴比染色且最佳浴比为1:15；另外，织物的顶破性能与其染色工艺基本上没太大的关系。
　　通过织物的色光、上染百分率及色牢度的表征，对比圆形纤维织物及异形纤维织物，结果表明单组分非对称弹性针织物的染色性能并未因其异形而受到不良的影响，且可做到在保证较高上染率的同时色牢度级别良好，最后，异形纤维织物的弹性性能远高于圆形纤维织物且经向方向对弹性性能贡献更大。

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第一章 绪论

1.1 弹性纤维简介

1.2 聚酯及弹性聚酯纤维

1.3 单组分非对称高弹聚酯纤维的制备

1.4 单组分非对称高弹聚酯纤维的热处理

1.5 单组分非对称高弹聚酯纤维织物的染色

1.6 本课题研究内容及目的意义

第二章 单组分非对称高弹聚酯纤维的制备与结构性能的研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 不同种类纤维的卷曲性能比较

2.5 本章小结

第三章 热处理工艺对单组分非对称纤维结构和性能的影响

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 单组分非对称弹性针织物的染色性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 课题展望

参考文献

致谢