深染海岛聚酯纤维的研制

摘要

在聚酯（PET）纤维的染色过程中发现纤维上染率和表观色泽深度（K/S值）较低，使聚酯纤维色调风格和性能均受限制。对聚酯结构进行分析，发现聚酯的结晶度高，结构紧密，染料分子很难扩散到纤维内部，且大分子链中缺少与染料分子相互作用的官能团，导致聚酯纤维染色困难。海岛聚酯纤维的超细特性，使其纤维结晶度更高，结构更紧密，染料分子只有在高温高压下才能进入纤维内部。鉴于上述原因提出了对海岛聚酯纤维进行深染改性的课题。
　　共混法是聚合物改性的一种常用方法，其操作简单，成本低廉，而且可以通过改变共混比制备一系列产品，更适于工业化生产，因此本研究采用共混法来提高海岛纤维的染色性能。将常压型阳离子染料可染聚酯（ECDP）、高压型阳离子染料可染聚酯（CDP）分别与半消光PET按照一定比例共混作为岛组份，水溶性聚酯（COPET）为海组份，采用熔融复合纺丝技术制备海岛纤维。
　　首先制备不同岛组份的海岛聚酯预取向丝（POY）。主要通过调节海岛组份比、纺丝温度和卷绕速度探究海岛纤维成形工艺。利用光学显微镜观察海岛纤维截面，发现没有发生岛岛串浆现象，并对海岛POY进行纤度、强度和取向表征。其海岛 POY纤度为126dtex，断裂伸长率为140％，断裂强度为1.8cN/dtex，随着岛组份中ECDP与CDP含量的增加，海岛纤维的断裂强度略有下降。海岛POY经加弹与聚酯高收缩丝并丝，对制备的海岛低弹丝（DTY）进行纤度、强度、沸水收缩率和取向表征。其海岛DTY纤度为115dtex，断裂伸长率为22%，断裂强度为3.0cN/dtex，沸水收缩率为25%。海岛POY声速值为1.6km/s，声速取向因子（fs）为0.3，随着阳离子含量的增加，海岛 POY声速值与声速取向因子略有降低，经过加弹后，海岛DTY声速值为2.1km/s，声速取向因子为0.6。
　　其次研究海岛 DTY的开纤工艺，通过碱减率表征海岛纤维的开纤效果。研究发现ECDP/COPET海岛纤维在碱水浓度为1.0wt%、开纤时间30min、开纤温度100℃、浴比1:20条件下达到最佳开纤效果， CDP/COPET海岛纤维在碱水浓度为2.0wt%、开纤时间30min、开纤温度100℃、浴比1:20条件下达到最佳开纤效果。扫描电镜照片（SEM）显示开纤后海岛纤维形成束状超细纤维，纤维表面光滑，其直径为2μm，且单根纤维之间没有发生粘连现象。对开纤后的织物染色发现，随着岛组份中 ECDP、CDP含量的增加，其织物的K/S值与标准灰卡色差增大，表明岛组份中添加 ECDP、CDP能明显改善海岛纤维的染色性能。岛组份中 ECDP、CDP含量相同时，ECDP/COPET海岛纤维的染色深度大于CDP/COPET海岛纤维。岛组份中 ECDP、CDP含量为50%，织物标准灰卡级数均为3.0级，达到深染效果。
　　最后对海岛聚酯纤维的染色机理进行探讨，通过差示扫描量热仪分析海岛聚酯纤维的玻璃化转变温度和结晶度，结果表明：玻璃化转变温度和结晶度降低改善了海岛纤维的染色性能。

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第一章绪论

1.1海岛纤维概述

1.2海岛纤维的特点与应用

1.2.1海岛纤维的特点

1.2.2海岛纤维的应用

1.3海岛纤维的发展历程

1.4聚酯纤维的染色改性

1.4.1物理改性

1.4.2化学改性

1.4.3其它改性

1.5深染海岛纤维研究进展

1.6海岛纤维存在的问题

1.7本课题的研究思路

第二章深染海岛聚酯纤维的研制

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1原料

2.2.2实验仪器及设备

2.2.3切片干燥工艺

2.2.4海岛聚酯纺丝工艺

2.2.5深染海岛聚酯POY及DTY研制

2.2.6测试及表征

2.3结果与讨论

2.3.1聚合物热性能分析

2.3.2聚合物热失重分析

2.3.3切片干燥工艺分析

2.3.4海岛纤维截面形态结构

2.3.5海岛POY与DTY力学性能

2.3.6海岛POY与DTY取向性能

2.3.7海岛DTY结晶性能

2.4本章小结

第三章深染海岛聚酯纤维开纤工艺与染色机理探讨

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1原料

3.2.2实验仪器及设备

3.2.3海岛DTY袜带染色工艺

3.2.4测试及表征

3.3结果与讨论

3.3.1阳离子海岛纤维开纤工艺探讨

3.3.2 ECDP/COPET、CDP/COPET海岛纤维开纤效果对比

3.3.3海岛纤维开纤前后表面形态

3.3.4海岛聚酯纤维染色性能

3.3.5海岛聚酯纤维染色机理

3.4本章小结

第四章结论

参考文献

致谢