抗静电高收缩聚酯纤维的研究

收稿日期 : 2006208221。 作者简介 :孟莉莉 (19632) ,女 ,河南璞阳人 ,高级工程师 ,工学学士 ,现从事化学纤维生产与新纤维开发。 抗静电高收缩聚酯纤维的研究 孟莉莉 1 ,李天臣 2 (1. 锦州合成纤维厂 ,辽宁 　锦州 　121000; 2. 辽宁省纺织品联合进出口公司 ,辽宁 　沈阳 　110015) 摘要 :分别以 5, 2磺酸钠间苯二甲酸二甲酯 ( SIPM)和聚醚酯为改性剂 ,采用共聚及共混方法制备具有抗静电性的高收缩聚 酯纤维。研究了改性剂种类、用量和拉伸温度对聚酯纤维抗静电性和收缩性的影响 ,结果发现随聚醚酯含量增加 ,纤维的电 阻率减小 ,共混纤维的抗静电性优于共聚纤维。在聚酯中引入 SIPM可以有效提高纤维的收缩性能 ,在体系中同时引入聚醚 酯时会降低纤维的收缩率。纤维在低温拉伸时获得的收缩率高于高温拉伸。 关键词 :涤纶 ;改性纤维 ; 抗静电和高收缩 中图分类号 : TQ342. 21; TQ342. 7　　文献标识码 : A　　文章编号 : 100828261 (2007) 0120021202 　　普通聚酯纤维的沸水收缩率和干热收缩率很 小 ,难以获得高蓬松、高丰满度的毛纺织制品。因 此 ,赋予聚酯高收缩特性一直是纤维界研究的热点。 已经开发的高收缩纤维技术包括 2种 ,一种是采用 特殊纺丝和拉伸工艺 ,使纤维具有高的取向度和尽 可能低的结晶度 ,二是通过第三组分的加入使纤维 具有较低的分子规整性 ,从而改变共聚物的结晶动 力学。本课的研究从化学和物理 2方面入手 ,制 备高收缩纤维 ,得到的纤维除具有良好的收缩特性 外还具有良好的抗静电性。 1　实验部分 1. 1　实验原料 对苯二甲酸二甲酯 (DMT) :中国石化辽阳分公 司 ;凝固点 : 140 ℃,纯度 > 99. 9% ,酸值 < 0. 03 mgKOH·g- 1 ;乙二醇 ( EG) :中国石化辽阳分公司 ; w (H2 O ) ≤0. 1% ,酸值 < 0. 03 mgKOH·g- 1 , w (二 甘醇 )和 w (三甘醇 ) ≤0. 1% ;间苯二甲酸二甲酯 252 磺酸钠 ( SIPM ) ,大连氯酸钾厂 ;酸值 0. 6 mg KOH· g- 1 ,皂化值≤376～380 mg KOH·g- 1 , w ( SO4 2 - ) ≤ 10 ×10 - 6 聚醚酯共聚物 : 对苯二甲酸二甲酯、乙二醇、聚 乙二醇共聚物 ,自制。 tm = 210 ℃, [η] = 0. 5 dL /g。 1. 2　实验样品 通过 3种工艺路线获得改性纤维。 工艺路线 1: 　　聚合、纺丝工艺条件与普通聚酯纤维相似。拉 伸温度 30 ℃, 40 ℃, 50 ℃, 60 ℃,拉伸倍数 4倍。 1. 3　指标测试 沸水收缩率按文献 [ 1 ]测试。电阻率按文献 [ 2 ]方法测试 ,测试仪器为 YG321电阻率仪。 2　结果及讨论 2. 1　纤维的抗静电性 聚醚酯含量对纤维抗静电性的影响如图 1所示。 图 1　纤维的静电电阻率 F ig. 1　Electrosta tic spec if ic resistance of f iber 　　随聚醚酯含量增大 ,纤维的电阻率减小 ,抗静电 　第 20卷第 1期 　2007201 　聚 酯 工 业　Polyester Industry Vol. 20 No. 1　Jan. 2007　 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 性提高。导致这种现象的原因是纤维中的聚醚酯组 分含有亲水性的醚键 ,容易吸收水分并在纤维表面 形成亲水性的导电通路 ,使纤维表面电阻减小 ,抗静 电性增强。纤维中含有的聚醚酯含量越大 ,其吸收 的水分越多 ,电阻越小。 对比 2条曲线可以发现在聚醚酯含量相同的情 况下 ,共混纤维的抗静电效果优于共聚纤维。导致这 种现象的原因是聚醚酯与聚酯以共混形式存在时 ,聚 醚酯分子链段构成的网络点多 ,且均匀 ,可以形成均 匀的“导电带”,而加速电荷的逸散 ;而聚醚酯以共聚 形式进入聚酯大分子链段时 ,聚醚酯本身的运动受到 聚酯链段的限制 ,形成有效的导电网络点的概率下 降 ,且形成的网络点之间的导电性容易被聚酯链段所 阻隔 ,因此对电荷的导通性低于共混。 2. 2　纤维的热收缩性 2. 2. 1　拉伸温度的影响 拉伸温度对纤维热收缩性的影响如图 2所示。 拉伸温度提高 ,纤维热收缩性下降。纤维热收缩的 本质是纤维在拉伸过程中产生高弹形变而伴生的内 应力。纤维在拉伸中的形变为 [ 3 ] : 图 2　纤维的热收缩率 F ig. 2　Hea t shr inkage ra te of f iber 　　当纤维在其玻璃化温度以上拉伸时 ,大分子运 动能力较强 ,纤维在拉伸中的产生的内应力较小 ,也 容易松弛 ,纤维难以获得较大的热收缩率。在本研 究所选拉伸温度下 ,纤维的大分子链段是被“冻结 ” 的 ,此时拉伸为强迫高弹拉伸 ,产生的内应力为 : σ’=ε20 E’2 exp ( - t /τ2 )。 拉伸温度越低 ,纤维的模量越大 ,纤维的内应力 越大 ;拉伸温度越低 ,纤维链段运动需要的松弛时间 越长 ,越不利于内引力的松弛 ,综合作用的结果导致 纤维拉伸后产生较大的内应力 ,这为纤维受热产生 收缩提供了条件。 2. 2. 2　共聚组分影响 共聚组分对纤维热收缩性的影响如图 3所示。 在纤维内引入 SIPM 会提高纤维的热收缩性 ,同时 引入具有柔性链段的聚醚酯时 ,纤维的热收缩性下 降。其收缩顺序是 :含磺酸基团的聚酯 >多组分共 聚酯 >普通聚酯。 图 3　纤维的热收缩率 F ig. 3　Hea t shr inkage ra te of f iber 　　在纤维内引入具有强极性的磺酸基团的 SIPM 使纤维热收缩性提高的原因是 SIPM的强极性的磺 酸基团处在间位 ,它一方面会破坏纤维的分子规整 性 ,使纤维的结晶度下降 ,热收缩性提高 [ 4 ] ;另一方 面它具有较大的空间位阻 ,使纤维在拉伸过程的摩 擦阻力增大 ,同时贮存较大的内引力 ,使纤维收缩的 动力增大 ,收缩率增加。 引入具有柔性链段的聚醚酯时 ,纤维的热收缩 性下降的原因是柔性聚醚酯的存在提高了大分子的 活动性 ,使拉伸过程产生的内应力比较容易松弛掉。 2. 2. 3　存在方式的影响 聚醚酯分别以共聚和共混 2种方式存在于纤维 中时纤维的热收缩率如图 4所示。 图 4　纤维的热收缩率 F ig. 4　Hea t shr inkage ra te of f iber (下转第 27页 ) 22 　 聚 酯 工 业 　　　　　　　　　　　　　　第 20卷 　 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 点前丝束的预热情况和张力情况的不同以及任何拉 伸工艺条件的波动 ,都会使强度变异系数升高 ,这在 实际生产中也应当注意。 3　结论 (1)预取向度较高的原丝 ,由于产生应变结晶 , 使纤维内部结构不均一 ,导致强度变异系数升高。 (2)拉伸温度较高或较低时 ,均会使强度变异 系数增大。 (3)拉伸速度对强度变异系数影响不大。 参考文献 : [ 1 ]　吴宏仁 ,吴立峰. 纺织纤维的结构和性能 [M ]. 北京 :纺织工业 出版社 , 1985. [ 2 ]　张九畴 ,朱立福 ,王建华 ,等. 工艺条件对 PBT纤维力学性能 和结构的影响 [ J ]. 合成纤维工业 , 1989, 12 (6) : 45250. Effective factors on the strength var iable coeff ic ien t of polyester staple f iber YU N ing ( Sinopec Corp. Tianjin B ranch, Tianjin 300720, China) Abstract: The effects of grey yarn p re2orientation degree, drawing temperature and drawing speed on the strength variable coefficient of polyester stap le fiber are studied. The results show that for the grey yarn with higher p re2ori2 entation degree, in the afterp rocessing of first step drawing, strain2induced crystallization is occured besides non2 crystallization orientation, which lead to the increase of fiber internal structure difference and the strength variable coefficient. W hether the drawing temperature is overlow or overhigh, the strength variable coefficient becomes high2 er. The drawing speed has little influence on the strength variable coefficient. Key words: polyester stap le fiber; strength variable coefficient; effect factors (上接第 22页 ) 　　嵌段纤维的热收缩率大于共混纤维。这是因为 嵌段纤维中的柔性聚醚酯链段的活动性受到刚性聚 酯链段的限制 ,使其分子柔性小于共混纤维 ,因此拉 伸中产生的内应力的消除相对较少 ,剩余的内应力 较大 ,收缩率高。 3　结论 (1)在聚酯中加入 SIPM和聚醚酯可以赋予纤 维良好的抗静电性。聚醚酯以共混方式加入纤维的 抗静电效果更好。 (2) 拉伸温度提高 , 纤维的热收缩性下降。 SIPM的引入有效地提高了纤维的收缩性能 ,在体系 中同时引入具有抗静电作用的聚醚酯时会降低纤维 的收缩率。 (3)纤维的热收缩性与聚醚酯的存在方式有 关 ,以共聚形式存在时 ,纤维的收缩性更优。 参考文献 : [ 1 ]　GB6505286,合成纤维长丝及变形丝沸水收缩率试验方法 [ S]. [ 2 ]　高绪珊 ,童俨. 导电纤维及抗静电纤维 [M ]. 北京 :中国纺织出 版社 , 1991. [ 3 ]　沈新元 ,吴向东 ,李燕立 ,等. 高分子材料加工原理 [M ]. 北京 : 中国纺织出版社 , 2000. [ 4 ] 　张树钧. 改性纤维与特种纤维 [M ]. 北京 :中国石化出版社 , 1995. Study of the h igh shr inkage polyester f ibers w ith an tista tic property MENG L i2li1 , L I Tian2chen2 (1. J inzhou Synthetic Fiber Factory, J inzhou 121000, China; 2. L iaoning Province Textile United Import and Export Corporation, Shenyang 110015, China) Abstract:W ith SIPM and poly ( ether ester) as modification agents, high shrinkage polyester fibers with antistatic p roperty were p repared by copolymerization and blending. The effects of modification agent variety, content and drawing temperature on the shrinkage and antistatic p roperties of polyester fiber were studied. The results showed that the fiber’s specific resistance was decreased with poly ( ether ester) increasing. The antistatic p roperty of blend2 ing fiber was better than that of copolymerization fiber. Intruding SIPM could imp rove the shrinkage p roperty of fi2 ber. Intruding poly ( ether ester) simultaneously in fiber, the shrinkage p roperty was decreased. The shrinkage rate of the fiber obtained at low temperature was higher than the fiber obtained at high temperature. Key words: polyester fiber; modification fiber; antistatic and high shrinkage 72第 1期 俞 　宁 :涤纶短纤维强度变异系数的影响因素 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net