聚酯纤维的改性

江苏理工学院 江苏理工学院研究生课程论文 (20-20学年第学期)

题 目： 研究生： 提交日期：年月日研究生签名： 学院 学号 课程名称 任课教师 教师评语：

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1 浅谈服装材料中涤纶的性能及改进 任慧中 摘要：合成纤维是我国服装材料中应用最多的材料之一，而聚酯纤维（涤纶）又是化纤用量最大的一种。本文分析了涤纶的物理及化学性能，并对吸湿性、耐燃烧性、抗静电性在物理和化学特性方面进行进一步改善,使涤纶更加舒适,应用更加广泛。最后，本文对合成纤维在国内外的发展进行了展望。 关键词：聚酯纤维；吸湿性；耐燃烧性；抗静电性；改性 Analysis The Property Of Dacron And Improvement In The Clothing Materials RENHuiZhong Abstract:Synthetic fiber is one of the most widely was used materials. However, the polyester (PET) is the largest about fiber. The property of physics and chemistry and was made a further improvement about hygroscopic、flammability and antistatic in this paper, which was became more comfortable and wider in application.Finally, the development of synthetic fiber was expected in domestic and foreign. Keywords:polyester fiber;hygroscopicity;flammability; anti-static electricity; improvement 1 前言 当前，中国服装、纺织品出口的质量、数量和效益在逐年攀升。同时，服装消费模式呈现出多元化的态势，不但满足了消费者日益增长的需求，也推动了纺织产业链向科技创新、文化增值、绿色环保以及可持续发展的方向发展，这必将使我国纺织、服装业的全球市场竞争力不断提高。近二十年来，我国的化学纤维工业取得了快速发展，根据官方数据显示（图1-1），2010年我国化纤产量为3089.7万吨，2014年为4432.67万吨。江苏理工学院 2 可见我国的化纤用量不断的增大。其中聚酯纤维的产量最大，为化纤总量的四分之三。随着聚酯纤维的发展，其性能已经在吸湿性、抗静电性、抗燃性等方面已经不能够满足人们的需求。本文主要阐述对聚酯纤维三种特性进行物理和化学性能方面的改进，进而满足人们的需求。

图1-1 1990-2002我国聚酯的供需变化 聚酯纤维的改性可以在聚合、纺丝和纤维加工各个过程中实现[1]。改性方法大致可以归纳为两大类: a.物理改性 物理上主要是在纤维的加工条件上做一系列的改变。混纺，复合以及通过变化的形态等方法来达到改性的目的。复合以及混纺等只局限于特殊领域的改性，而改变形态的方式，目前还不能获得像天然纤维那样比较理想的效果，但是在外观风度上较为直观。 b.化学改性 化学改性的工艺过程比较简单，当然也比较容易达到我们的目的。但是它的缺陷是，耐久性比较差。如表面处理、共聚（在聚酯链中引入第三组分）和共混（在聚合物制造过程中加入改性添加剂）等。当时共聚和共混在过程上比较复杂，通常会影响产品的某些物理性能。如强度降低等。 2 改性聚酯纤维的吸湿性 2.1 吸湿性概念 江苏理工学院 3 服装在穿用过程中，常常会遇到受潮、洗涤、干燥等的变化。在这些变化当中，制成服装的纤维原料有时候会吸收液态水（常称之为吸水性），有时会吸收气态水，有时也能放出气态水，使服装逐渐干燥。这种吸收和放出气态水的能力称为纤维的吸湿性。一般吸湿性用回潮率W（%）表示。由于涤纶表面光滑，内部分子排列紧密，分子间缺少亲水结构，因此吸湿率很小，，在标准大气状况下回潮率仅0.4%左右，吸湿性能很差，做夏季服装有闷热感，使人感到不适[2]。 2.2 吸湿机理 纤维吸收空气中水分子的最主要的原因，在于纤维的分子结构中存在着亲水性的化学基团，在常用纤维中，亲水基团有—OH，—COOH，—NH2，—CONH,—CN等几种。 亲水基团的极性愈强、吸收水分子的能力就愈强，吸湿性就愈好。当然亲水基团的数量愈多，吸湿性也愈强。此外，纤维的结晶区内因分子排列整齐，空隙比较小，水分子难以进入；而非结晶区分子排列不规整，空隙比较大，水分子较易进入，所以结晶度高纤维的吸湿性差。纤维所吸收的部分水分子，是被纤维的表面或内部空隙的表面吸附着，所以纤维的表面积愈大，能吸附的水分子也就愈多。涤纶纤维内部不存在亲水性基团，它的吸湿仅靠表面吸附。天然纤维在生长过程中还存在一些糖类、胶质，这些物质的吸湿能力较大，所以这些物质分离前后，纤维的吸湿能力也有所不同[2]。 2.3吸湿指标 吸湿指标常用回潮率W（%）表示。回潮率W（%）表示纤维吸湿多少，计算式如下： W（%）=（（G-G0）/G0*）100 （ 2.3 ） 式（2.3）中：G——含水湿重（g）;G0——干燥重量（g）。 在我国现行的行业标准中，棉纤维是采用另外一个指标——含水率M（%）来表示其含水的数量[3]。纤维吸湿量的多少，除了与纤维本身的结构性能有关外，还与纤维所处江苏理工学院 4 的环境的湿度有关。如表2-3所示，环境相对湿度越高，纤维的回潮率也越大。吸湿性越好的纤维，越容易受环境相对湿度的影响[3]。 表2-3 相对湿度与回潮率的关系 纤维 20C，65%时 20C，100%时 公定回潮率 棉 7-8 23-27 8.5 苎麻 12-13 —— 12.0 羊毛 15-17 33-36 15.0 丝 9 36-39 11.0 黏胶 13-15 35-34 13.0 铜铵 12-14 —— 13.0 锦纶 3.5-5.0 8-13 4.5 涤纶 0.4-0.5 1.0-1.1 0.4 腈纶 1.2-2.0 5.0-6.5 2.0 维纶 4.5-5.0 26-30 5.0 丙纶 0 0.1-0.2 0

纤维吸湿性的多少，对纤维性能影响较大，所以测定纤维的性能必须在恒温恒湿室内进行。此外相同量的纤维，在不同相对湿度条件下有不同的回潮率，从而具有不同的重量[4]。因此各个国家为了买卖交易公平起见，都以标准状态下的回潮率为依据，确定公定回潮率Wk(%)时的重量是公定重量Gk(g)。买卖交易的重量都指的是公定重量Gk。如下表2-3所示，常用纤维的回潮率： 江苏理工学院 5 表2-3 常用纤维的回潮率 纤维种类 公定回潮率 纤维种类 公定回潮率 原棉 8.5 粘胶纤维 13 同质洗净毛 16 涤纶 0.4 异质洗净毛 15 锦纶 4.5 桑蚕丝 11 腈纶 2 亚麻 12 维纶 5 黄麻 14 丙纶、氯纶 0

由此可见，涤纶的回潮率很低，即吸湿性能比较差。下面对聚酯纤维进行物理和化学方法的改性，进而改善聚酯纤维的吸湿性。 2.4 物理改性 2.4.1 混纺 通常采用35%的棉与65%的涤纶混纺。这种织物主要采用高支纱平纹组织织成，多用于轻薄的衬衫布、细平布、府绸等。涤棉布俗称“的确良”，它既保持了涤纶纤维强度高、弹性恢复性好的特性，又具备棉纤维的吸湿性强的特征，易染色、洗后免烫快干。涤棉布品种规格较多，有原色布、色布、印花布及色织布等[4]。 2.4.2 结晶区域 聚酯纤维的结晶区域多于非结晶区域，因为纤维的结晶区内因分子排列整齐，空隙比较小，水分子难以进入，而非结晶区分子排列不规整，空隙比较大，水分子较易进入。所以将聚酯纤维的部分结晶区转化为非结晶区即可改善其吸湿性。 2.5 化学改性 江苏理工学院 6 2.5.1 用亲水性基团接枝共聚 用接枝共聚的方法，在大分子结构内引入亲水基团（酰胺基、氨基等）增加纤维导湿性能。日本东洋纺公司开发出会呼吸的聚酯织物“Ekslive”，就是通过聚合方法将聚丙烯酸酯粉末以化学键接方式接到聚酯纤维上，通过吸湿排除热量，改善织物的饱和吸水性。接枝共聚的改性纤维吸湿率可以达4%~14%，但成本相对较高。因此对原料进行化学改性的同时，还需要用适当的纺丝工艺或其他处理方法，使得纤维具有多孔的结构和更大的表面积等[5]。 2.5.2 亲水性物质整理 为使聚酯纤维表面亲水化，可用亲水性高分子物质覆盖，但要有耐水洗性能。亲水加工剂苯二甲酸的苯环与酯键和聚酯纤维有完全相同的结构。因此，使用这种亲水加工剂处理后进行加热时，具有相同结构的部分接近于熔合状态，冷却后进入聚酯纤维的结晶结构之中形成共熔结晶，获得耐久性。一般采用聚乙二醇链段获得亲水性[2]。 真丝的丝胶朊是一种高高吸湿性丝蛋白。用化学方法提取后，将其牢固地附着于 聚酯纤维分子上，也可实现功能转移。帝人公司开发的高级吸湿性纤维WellKeyMA就是利用 此方法制成的，织物的吸湿快干特性高于普通聚酯纤维织物10倍。另外，丝胶朊是氨基酸，用其整理过的织物，贴身穿着时会被皮肤吸收，并有保护皮肤的效果。日本日经新闻曾介绍，丝胶朊对遗传过敏性皮炎有显著疗效，能抑制人体内有机物的氧化。 3 改性聚酯纤维的阻燃性 聚酯纤维的可燃性虽然比纤维素纤维要差一些,但是,作为衣着服饰和家庭用品,必然要引起对其可燃性的关注。从改性聚酯纤维所发表专利的数量来看,改进阻燃性已跃居首位。在阻燃性的理论研究方面,也获得了较快的进展。纤维按其燃烧能力大小可以分为易燃（如纤维素纤维、腈纶）、可燃的（如蚕丝、羊毛、锦纶、涤纶、维纶）、难燃