PTT/PET复合纤维及其织物性能研究

摘要

弹性服装总与舒适、休闲、随意、方便易护理等字眼联系在一起，很受消费者喜欢。弹性纤维及弹性面料始终伴随着弹性服装的发展而发展。当今市场上应用最广泛和使用量最多的弹性纤维是氨纶，其优越的弹性以及弹性回复性是其他纤维品种所无法替代的，但是氨纶纤维存在加工成本高、不耐气候老化等问题，所以在某些纺织品领域里使用受限。针对上述问题，科技工作者致力于新产品的开发，以求扩大弹性纤维的应用范围。 PTT/PET复合纤维是近年市场上出现的新型弹性纤维。它是利用聚对苯二甲酸丙二醇(m)、聚对苯二甲酸乙二醇(PET)这两种具有不同热力学性能的聚酯聚合物通过并列复合纺丝工艺制成的。其最大的特点是经过松弛热处理加工后形成类似羊毛细而密的三维立体卷曲，从而获得良好的弹性和蓬松性。该纤维兼有PTT、PET纤维带来的优良特性；手感比涤纶变形丝更柔软、滑爽：弹性回复率比PBT、PTT纤维以及其他变形丝更好；耐氯性、耐老化性优于氨纶纤维。最重要的是，该纤维的生产无需包芯、变形加工等中间加工环节，从而可以大大降低生产成本，提高竞争优势。因此，该纤维具有很大的应用价值。为了提高国内PTT/PET复合纤维的生产技术水平，并为弹性纤维的进一步研究提供理论依据，本文以并列型PTT/PET复合纤维为研究对象，对其性能进行深入研究，探讨工艺与性能之间的关系，并在此基础上进行织物试织，以表征纤维良好特性。 本文进行了与纤维卷曲相关的理论研究，在前人理论研究的基础上，探讨了基于两组分收缩性能差异的并列型复合纤维的卷曲成形理论，得出表征圆形截面、平直界面复合纤维卷曲曲率的方程式，并运用数值计算方法分析讨论了主要工艺参数对纤维卷曲曲率的影响规律：组分比为50:50的复合纤维具有很好的潜在卷曲性；两组分自由收缩率差值越大，纤维的卷曲越大；纤维直径越细，卷曲越大。 从工业生产角度出发，本文研究了平牵工艺(拉伸倍数、热盘温度、热板温度)对PTT/PET复合纤维性能的影响。主要得出拉伸倍数的增大，纤维的收缩率、卷曲率、以及断裂伸长率逐渐减小，而卷曲弹性率逐渐增大。热盘温度越高，纤维的收缩率越小；热盘温度对纤维卷曲性能影响较为复杂，当温度为80℃时，纤维的卷曲效果较好；热盘温度越高，纤维的断裂比强度值越大，而断裂伸长率值变化却比较复杂，当温度为90℃时，断裂伸长率值达到最大。常温热板温度状态下，纤维的收缩率很高，但纤维的整体卷曲效果不好，因此合理选择热板温度有助于纤维良好性能的获得。 为了评定复合纤维结构的均匀性、平牵工艺的稳定性，并比较不同比例复合纤维的特性，本文探讨了热处理方式、时间以及温度对3种不同比例PTT/PET复合纤维热收缩性性能、卷曲性能的影响。主要得出20min后纤维沸水收缩趋于平衡；沸水热收缩效果与140℃干热处理后的热收缩效果相当；60/40复合比纤维的热收缩率大于其他两种纤维。50/50复合比纤维具有较好的卷曲率和弹性回复性，而60/40复合纤维具有较好的卷曲弹性率。为了表征纤维的力学特性，本文利用Instron万能强力仪对热处理前后不同复合纤维的拉伸断裂性能进行了测试，并重点对定伸长下纤维的弹性回复性能做了详细分析。热处理后PTT/PET复合纤维的仍保持较高的断裂强力，而杨氏模量比未处理前低98.9％，断裂伸长率比热处理前纤维大2～3倍。热处理后纤维的复弹性回复性好于PTT、PET纤维。 从开发与应用角度出发，本文利用40/60复合比纤维进行了系列织物的试织，对沸水处理后织物的性能进行测试与分析，探讨织物组织和紧度对织物性能特别是弹性性能的影响，获得织物设计的理想工艺，并在此基础上开发了具有类似于纯毛织物的手感，弹性回复性、抗皱性优于普通仿毛织物的PTT/PET复合长丝仿毛织物。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号总表

声明

1绪论

1.1弹性纤维发展历史及现状

1.1.1弹性纤维特性及发展历史

1.1.2 PTT/PET复合纤维研发现状

1.2研究目的及意义

1.3研究内容

2 PTT/PET复合纤维卷曲成形理论分析

2.1设计原理

2.2卷曲成形理论

2.2.1理论分析

2.2.2数值分析

3 PTT/PET复合纤维生产工艺研究

3.1生产原料

3.2预取向丝生产设计

3.2.1工艺流程

3.2.2工艺参数

3.3拉伸工艺研究

3.3.1拉伸工艺设备及参数

3.3.2拉伸工艺对复合纤维性能影响

4 PTT/PET复合纤维性能研究

4.1试样与测试方法

4.1.1试样规格

4.1.2测试仪器及方法

4.2热处理对纤维形态结构的影响

4.2.1横截面

4.2.2纵向形态

4.3热处理对纤维热收缩性能的影响

4.3.1热处理时间对热收缩性能的影响

4.3.2热处理温度对热收缩性能的影响

4.3.3沸水收缩率与干热收缩率比较

4.4热处理对纤维卷曲性能的影响

4.4.1热处理方式对卷曲性能的影响

4.4.2热处理时间对卷曲性能的影响

4.4.3热处理温度对卷曲性能的影响

4.5热处理前后纤维拉伸性能研究

4.5.1拉伸断裂性能测试与分析

4.5.2重复定伸长弹性性能测试与分析

5织物开发及性能研究

5.1织物设计及工艺研究

5.1.1织物设计工艺原则

5.1.2小样试织及性能测试与分析

5.2 PTT/PET仿毛织物性能研究

5.2.1织物规格

5.2.2织物性能测试与分析

6结论与展望

6.1结论

6.2创新点之处

6.3本论文的不足与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表论文

致谢