易染型海島PTT纖維的堿處理研究

趙滿才

(蘇州龍杰特種纖維股份有限公司，江蘇蘇州 215600)

隨著社會和生產技術的發展，人們對時裝和流行、運動和休閑、環境和健康的要求日益迫切，希望今天的纖維在材料上更接近天然，有真絲般的柔軟感，有優雅的光澤，在功能上能適應電氣、電子、熱和光學等各種領域，在用途上滿足人口老齡化和社會信息化發展的需要。因此，研究和開發出滿足上述各種要求的高感性纖維材料及高功能性纖維材料［1］成為必然。

PTT纖維是一種新型的熱塑性樹脂，由于其結構居于PET和PBT之間，因此同時具有PET的高強穩定性能和PBT優良的成型加工性;而在回彈性方面則能夠與PA6和PA66相媲美，表現出柔軟而優異的懸垂性、良好的觸感、舒適的彈性。PTT還有著良好的抗污性和耐磨性。因此，在紡織和工程塑料等領域有著廣泛的應用［2，3］。

聚酯纖維經堿處理，纖維變細，手感柔軟，光澤柔和，具有類似真絲的風格。易染型海島PTT纖維是一種加有共聚酰胺、COPET的纖維。筆者對易染型海島PTT纖維的堿處理進行了研究，討論了堿濃度、處理時間、溫度及促進劑的濃度對纖維的影響。

1 試驗

1.1 材料、試劑及儀器

易染型海島PTT纖維:86 dtex/24 f×37，蘇州龍杰特種纖維股份有限公司;

NaOH，CP級，上海化學試劑有限公司;

雙烷基二甲基氯化銨(812)，工業品，博興華潤油脂化學有限公司;

YG003型電子強力儀，太倉紡織儀器有限公司;電熱真空烘箱、恒溫水浴槽、分析天平。

1.2 堿處理及減量率計算

將纖維用乙醚浸泡40 min，再用去離子水連續洗3次，晾干，并在真空烘箱中60℃烘2 h，取出后在干燥器中冷至室溫，稱取干試樣，其質量為W1。采用不同的堿處理條件將纖維進行處理，后洗凈，烘干，稱重，得其質量為W2。

減量率按下式計算:

式中:W—纖維的減量率(%);

W1—處理前干纖維試樣的質量(g);

W2—處理后干纖維試樣的質量(g)。

2 結果與討論

2.1 NaOH濃度對堿處理的影響

易染型海島PTT纖維是由PTT切片、易水解聚酯(COPET)以及共聚酰胺共混紡制而成的。在堿處理過程中，當堿液中溫度較高時，堿液中的OH―具有較高的擴散能力，會攻擊纖維中的酯鍵，使其發生堿水解。在溫度為90℃、浴比為1∶50、時間60 min下用不同濃度的NaOH溶液對試樣進行堿處理，測試強力，并計算其強度保持率。如圖1所示。

由圖1可見，在其他條件不變的情況下，纖維減量率隨NaOH濃度的增加而增大，而且在堿濃度大于10%以后增加更加迅速。這是因為濃度越大，溶液中的OH―的濃度也越高，這就使得OH―與纖維中的酯鍵的有效碰撞增加，堿水解的速度也就明顯增加。

圖1 NaOH濃度對堿減量率及強度保持率的影響

從圖1還可以看出，在較低的NaOH濃度下，纖維有較高的斷裂強度保持率;當NaOH的濃度大于14%時，堿減量率達到20%，強度保持率可保持94%，其強度下降不大;但當濃度繼續增加，斷裂強度保持率就明顯下降。這是因為纖維中的酯鍵斷裂增加而致，尤其是纖維中的COPET是一種易堿水解聚酯。由圖1可知，在易染型海島PTT中適宜的堿濃度為12%～14%之間。

2.2 堿處理時間

在保持處理溫度為90℃，浴比1∶50，NaOH質量分數為12.0%時，經過不同的堿處理時間，其結果如圖2所示。

圖2 處理時間對堿減量率及強度保持率的影響

由圖2可見，易染型海島PTT纖維的堿減量率隨時間的延長而增加。其主要原因是隨著時間的延長，OH―與纖維的接觸機會增加，有利于纖維的堿水解。并由圖可見，當時間大于30 min后，堿減量率增速加快，由于時間的延長在纖維水解增加的同時OH―與纖維的有效碰撞增加，因此在60 min時的堿減量率達到21.5%，此時的強度保持率為94%，下降還不太大。但隨著時間的增加，堿減量率增加，強力保持率迅速下降到75 min時，強力保持率下降至90%以下。因此易染型海島PTT的最佳時間為60 min。

2.3 堿處理溫度

在NaOH質量分數為12%，浴比1∶50，堿處理時間為60min，以不同的溫度對易染型海島PTT纖維進行堿處理，結果見圖3所示。

圖3 溫度對堿減量率及強度保持率的影響

由圖3可見，隨著溫度的升高，堿減量率不斷增加，這是因為隨溫度的升高，一方面NaOH的離解速度加快，另一方面OH―的擴散能力增加，從而增加了與纖維上酯鍵的有效碰撞，使得堿水解的速度提高。所以在其他條件不變的情況下，提高溫度可促進纖維水解，減少殘余NaOH的量，從而降低生產成本［4］。由圖3還可發現，當溫度大于70℃時，曲線的斜率明顯增加。可見易染型海島PTT的溫度可控制在80～90℃之間。

2.4 雙烷基二甲基氯化銨(812)濃度對堿處理的影響

雙烷基二甲基氯化銨(812)是一種表面活性劑。其結構為:

表面活性劑可降低溶液的表面張力，同時由于表面活性劑吸附在纖維的表面，增加了纖維的親水性，可促使OH―和纖維上的酯鍵作用，加快纖維的堿水解進行。在NaOH質量分數為12%、浴比為1∶50、溫度為90℃、時間為60 min的條件下，以不同濃度的812對易染型海島PTT進行堿處理，其結果如圖4所示。

圖4 812濃度對堿減量率及強度保持率的影響

由圖4可以看出，隨著812濃度的增加，堿減量率明顯增加，但纖維強度也明顯下降。當812質量濃度為0.8 g/L時，堿減量率達到24.5%，此時的強度保持率已經下降到90.5%，說明此時纖維損傷已較大，強度明顯下降。由于促進劑在堿水溶液中離解成陽離子活性基團，其長碳鏈的季銨化合物的表面活性作用，表面活性劑會迅速地被吸附在纖維表面，甚至在煮沸時有可能進入纖維表面層某些鏈間的空隙處［4］。然后OH―通過這些季銨化合物轉移到纖維表面與鄰近酯鍵水解。所以812的加入能迅速提高堿水解的速度，堿處理效果明顯提高。

3 結論

a)海島型PTT纖維堿處理的適宜條件:NaOH質量分數為 12%，溫度為 90℃，處理時間為60 min。

b)海島型PTT纖維堿處理加入812促進劑有利于纖維的堿水解進行，但同時能使纖維的強度下降幅度增大，其使用量在質量分數為0.7%時達到最佳，可滿足后道加工的需要。

［1］ 王曙中，王慶瑞，劉兆峰編.高科技纖維概論［M］.中國紡織大學出版社，1999:11.

［2］ Brow H S，Chuah H H.Texturing of Textile Filament Yarns Based on poly(trmethylene Terphthalate)［J］.Chemical Fibers International，1997，47(1):72 ～74.

［3］ 劉玉莉，錢以宏.國內地毯業現狀及PTT地毯產品前景分析［J］.合成纖維工業，2002，31(3):14 ～17.

［4］ 王銳.聚丙烯與聚酯類高聚物共混纖維堿處理前后結構與性能［J］.合成纖維工業，1998，21(4):11 ～14.