滌綸POY/FDY仿棉異收縮混纖絲的性能研究

樊 娟，王學(xué)利，俞建勇，黃莉茜，孫德榮，葉 靜

(1.東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海201620;2.東華大學(xué)現(xiàn)代紡織研究院，上海201620;3.徐州斯?fàn)柨瞬顒e化纖維科技有限公司，江蘇徐州221400)

近年來，國內(nèi)棉花供應(yīng)不足，大量從國外進口，仿棉產(chǎn)品應(yīng)運而生。目前市場上的仿棉產(chǎn)品主要是仿棉聚酯短纖維［1－2］，這些產(chǎn)品能體現(xiàn)一定的柔軟、蓬松的特性。但滌綸長絲相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)得相對較少，異收縮混纖絲中潛在不同收縮率的纖維產(chǎn)生不同的收縮行為，具有蓬松、柔軟的特點，并且在仿真產(chǎn)品的開發(fā)中有著廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)，具有廣闊的仿棉應(yīng)用前景。

1 實驗

1.1 試樣

一步法滌綸預(yù)取向絲(POY)/全拉伸絲(FDY)仿棉異收縮混纖絲試樣的規(guī)格為88 dtex/49f，POY/FDY混纖比為65/35，POY組分和FDY組分所用原料見表1，其中PET為常規(guī)聚酯切片，F(xiàn)XFM為自制的仿棉聚酯切片，試樣均由江蘇斯?fàn)柨瞬顒e化纖維科技有限公司提供;182 dtex棉紗，由江蘇大生集團有限公司提供。

表1 混纖絲試樣的組成Tab.1 Composition of combined filament yarn

1.2 分析與測試

強伸性能:參照GB/T 14344—2008，用萊州市電子儀器有限公司YG061型電子單紗強力儀測試單紗的拉伸性能，測量20次后取平均值。

差示掃描量熱(DSC)分析:使用美國TA公司生產(chǎn)的Q20差示掃描量熱儀進行測試。

聲速取向:采用上海東華凱利化纖高科技有限公司生產(chǎn)的SCY-Ш型聲速取向儀連續(xù)記錄10個長度(L)(40 cm和20 cm各5次)纖維內(nèi)聲速(C)的傳播時間，得到纖維試樣聲速取向因子(fs)、聲速模量(Es)。

沸水收縮率(S):參照GB/T 6505—2008，將試樣在沸水中處理30 min，100℃烘干，計算得到試樣S。

吸濕動力學(xué):將纖維在溫度為(105±3)℃烘干至恒重，在恒溫恒濕室(溫度(20±2)℃，相對濕度(65±2)%進行吸濕。繪制纖維的回潮率隨時間變化的曲線，初步得到吸濕動力學(xué)。

光澤:利用德塔顏色商貿(mào)上海有限公司的Datacolor 650可見光光分度計對紗線進行光澤測試。用與法線成60°角的平行入射光射在試樣上，在60°和30°的位置分別接受正反射光和漫反射光，測得光強度，用對比光澤度計算兩個光強度的比值表示為光澤度。

2 結(jié)果與討論

2.1 力學(xué)性能

從表2可以看出:1#試樣的斷裂強度明顯大于2#試樣和3#試樣的斷裂強度，斷裂伸長率要低于1#試樣和2#試樣;在FDY原料均為FXFM時，3#試樣的斷裂強度略高于2#試樣的斷裂強度，說明POY的性能對異收縮混纖絲的斷裂強度有一定作用。這是由于加入第三、四單體改性的FXFM，改善了PET原有的直鏈結(jié)構(gòu)，分子間的作用力降低，使仿棉混纖絲的斷裂強度與PET纖維相比有所下降，而斷裂伸長率有所增加。與棉紗相比，仿棉混纖絲的斷裂強度與棉紗相近，斷裂伸長率比棉大。仿棉異收縮混纖絲初始模量只有普通PET異收縮混纖絲的40% ～50%，仍然高于棉紗。

表2 試樣力學(xué)性能Tab.2 Mechanical properties of samples

2.2 熱性能

從圖1可見，1#和3#的DSC曲線中在熔融區(qū)有2個峰，第一個熔融峰為其中的FXFM熔融峰，第二個熔融為PET熔融峰;而2#的DSC曲線中的FDY組分和POY組分均為FXFM，所以只有2個熔融峰，熔融完全溫度比1#和3#低。

圖1 試樣的DSC曲線Fig.1 DSC curves of samples

從表3可以看到，F(xiàn)XFM由于第三單體和第四單體的加入，熔點(Tm)比PET降低了10～15℃。仿棉混纖絲的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)與其中的POY組分接近，比PET的Tg降低了10℃左右，這是由于分子鏈的柔順性是決定Tg變化的重要因素，主鏈的柔順性越好，Tg越低。說明改性后大分子鏈的運動能力加強，柔順性變好。分子鏈的柔性也與熔融熵(△S)相關(guān)，柔性分子鏈對應(yīng)于較大的熔融熵［3］。比較3個試樣的熔融熱焓(Hf)可以看出改性后的 FXFM的 Hf要比PET小。

表3 試樣的DSC分析結(jié)果Tab.3 DSC analysis results of samples

2.3 取向與S

從表4可以看出，試樣的fs和S由大到小依次為1#，2#，3#，說明在相同的工藝條件下，改性后的FXFM的取向度要低于PET。這是由于改性后大分子鏈的規(guī)整度不及PET，柔性鏈段雖然在外力作用下易于取向但是取向度總體還是下降。

表4 試樣的fs與STab.4 fsand S of samples

從表2和表4可見，仿棉異收縮混纖絲的斷裂強度、初始模量變化與取向度呈相同的趨勢。斷裂強度和初始模量取決于高聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和分子間相互作用力的大小，纖維的取向度越高，其模量也越大，反之，纖維的取向度越低，其模量也越小。改性后FXFM大分子鏈的規(guī)整度下降，分子間的作用力減小，取向度降低，剛性下降，斷裂強度和初始模量減小。

2.4 紗線的吸濕曲線

從圖2還可看出，仿棉混纖絲的回潮率較PET纖維得到了很大的改善，但還是比棉纖維低，且隨著混纖絲中FXFM所占比例的增加，3#，1#，2#的回潮率逐步提高，MM的吸濕回潮率接近0.8%。因此，仿棉異收縮混纖絲與PET纖維相比具有較好的親水性能，一方面由于FXFM中有更多的羥基單體接入PET分子鏈，親水基團與水結(jié)合，直接吸水能力提高;另一方面改性后破壞了PET大分子原有的規(guī)整度，分子間的間隙變大，纖維內(nèi)部的微小間隙中形成微毛細水，間接吸水能力增強。

圖2 試樣的吸濕曲線Fig.2 Moisture absorption curves of samples

從圖2可以看出，仿棉混纖絲吸濕達到平衡的時間與PET相似，只需很短的時間即可，說明仿棉混纖絲的動態(tài)實時調(diào)控能力較強。

2.5 仿棉混纖絲的光澤

從圖3可見:在不同波長范圍內(nèi)，3種仿棉混纖絲中2#的反射率最小，1#和3#的不同波長的反射率接近，但都大于棉紗，特別是波長較小時，仿棉混纖絲的反射率明顯大于棉紗。

圖3 不同波長下試樣的反射率Fig.3 Reflectivity of samples at different wavelengths

反射率越大，反射光越強，光澤度值高，說明3種仿棉混纖絲的光澤度比棉大，還不如棉柔和。仿棉混纖絲在后加工過程中受到熱處理產(chǎn)生異收縮，收縮大的 POY組分形成芯紗，收縮率小的FDY浮在表面形成細小的毛圈，破壞長絲平行排列的結(jié)構(gòu)，在混纖絲內(nèi)部形成多級反射光，這些內(nèi)部反射光在外表面發(fā)生光的干涉，減少外表面的反射率，增強漫反射。要使仿棉混纖絲終端產(chǎn)品像棉一樣有光澤，還需結(jié)合織物的結(jié)構(gòu)、后處理工藝獲得，主要以降低對低波長光線的反射為主。

3 結(jié)論

a.3種仿棉混纖絲的強伸性能由大到小依次為1#，3#，2#;與棉紗相比，仿棉混纖絲的斷裂強度與棉紗相近，斷裂伸長、初始模量比棉大。

b.從DSC曲線來看，F(xiàn)XFM的熔融溫度比PET降低了10～15℃，Tg也比PET低。

c.3種仿棉混纖絲的fs和S由大到小依次為1#，3#，2#。

d.在改性后，仿棉混纖絲的回潮率比PET纖維有了很大的改善，混纖絲中FXFM越大，回潮率越高，親水性變好。

e.仿棉混纖絲的反射率在低波長段時明顯大于棉紗，因此仿棉混纖絲終端產(chǎn)品的加工過程中需降低對低波長光纖的反射。

［1］ 賴明河，陳向標(biāo)，江凱鵬，等.Porel纖維的性能及其在面料開發(fā)中的應(yīng)用［J］.中國纖檢，2011，21(11):85 －87.

［2］ 王耀民.陽離子抗起毛、起球滌綸通過國家鑒定［J］.紡織導(dǎo)報，1991，10(6):9.

［3］ 孫玉，鄭幗.DSC法對陽離子染料可染共聚酯熱性能的研究［J］.合成纖維工業(yè)，2008，31(3):29 －30.