劉義平

（逸盛大化石化有限公司，遼寧 大連 116600）

合成纖維經(jīng)歷了聚氯乙烯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯腈纖維、聚酯纖維4個(gè)過(guò)程，其中聚酯纖維性能卓越，得到迅速發(fā)展[1]，其生成工藝采用熔融紡絲、拉伸復(fù)合生成技術(shù)，具有生成速度快、紡絲工藝合理的特點(diǎn)。而高速紡絲機(jī)的誕生有助于獲得低收縮、高強(qiáng)度的聚酯纖維。

聚酯的性質(zhì)取決于分子內(nèi)結(jié)構(gòu)，對(duì)苯二甲酸乙二酯大分的分子結(jié)構(gòu)擁有相對(duì)不易挪動(dòng)的苯環(huán)和柔軟性能明顯的分子鏈段，電子云形成的共軛體系不利于脂肪鏈上C的自由運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致分子鏈呈現(xiàn)熔點(diǎn)高、纖維剛性大、強(qiáng)度高的強(qiáng)剛性特征。

聚酯纖維擁有速干、保型性好的優(yōu)點(diǎn)，然而其分子鏈結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、結(jié)晶度高、取向度高、纖維剛性大、缺少親水基團(tuán)的特性，使其變成一種典型的疏水性纖維，其用料的服飾存在不易吸收人體產(chǎn)出的汗液、容易吸附灰塵等缺陷。本文通過(guò)引入成孔劑，在聚酯纖維表面形成均勻的孔洞，從而改變了聚酯纖維的性能，極大地提高了織物的抗起球性能和吸濕速干性，該研究成果為多功能微孔聚酯纖維研發(fā)提供了參考。

1 微孔聚酯切片的制備

1.1 成孔材料對(duì)聚酯結(jié)晶性的影響

1.1.1 不同粒徑成孔材料

開展相同微孔材料含量，不同粒徑成孔材料的DSC升溫和降溫實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，成孔材料與聚酯體系熔點(diǎn)呈正相關(guān)，與冷卻溫度呈負(fù)相關(guān)。這說(shuō)明成孔材料對(duì)聚酯的結(jié)晶有增進(jìn)作用。

1.1.2 成孔材料含量

開展相同粒徑不同成孔材料含量DSC譜圖研究，通過(guò)升溫譜圖可以看出，成孔材料含量與聚酯體系熔點(diǎn)呈正相關(guān)，與冷結(jié)晶溫度呈負(fù)相關(guān)；通過(guò)降溫譜圖可以看出，成孔材料含量與結(jié)晶溫度呈正相關(guān)。結(jié)果表明，隨著成孔材料含量的增加，聚酯體系的結(jié)晶性能得到升高。

1.2 成孔材料含量對(duì)纖維成孔性的影響

成孔工藝是對(duì)纖維制品在加工過(guò)程中進(jìn)行成孔處理，使得纖維產(chǎn)生微孔。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入成孔劑有助于纖維表面成孔相對(duì)均勻。成孔材料含量0.25%，孔的數(shù)量約7%～15%；成孔材料含量0.5%，孔的數(shù)量約為25%～45%；成孔材料含量1%，孔的數(shù)量約為65%～85%，由此可見隨著成孔材料含量的增加，增加了成孔數(shù)量，同時(shí)加深了成孔深度。

1.3 聚酯纖維切片參數(shù)

不同添加劑比例成孔材料的切片特性黏度如表1所示。

表1 不同添加劑比例成孔材料的切片特性黏度

由表1可知，成孔材料含量0.25%，特性黏度0.68 dL·g-1；成孔材料含量0.5%，特性黏度 0.64 dL·g-1；成孔材料含量1%，特性黏度0.62 dL·g-1，隨著成孔材料含量的增加，特征黏度逐漸減少。此外特性黏度與斷裂長(zhǎng)度呈正相關(guān)，熔體黏度越大，表明斷裂長(zhǎng)度越大，可紡性越好。特性黏度過(guò)高、過(guò)低均不利于可紡性，建議成孔材料含量控制在0.5%，可滿足需求。

2 可控短孔聚酯短纖紡絲紡紗工藝

2.1 紡織過(guò)程及成形工藝

根據(jù)原材料各項(xiàng)指標(biāo)分析，確定紡絲工藝的各項(xiàng)工藝參數(shù)，同時(shí)考慮到微孔纖維原料熔點(diǎn)、特性黏度較低特性，因此設(shè)定熔融溫度要偏低。最終確定參數(shù)：2 310（0.3×0.6）組件、6.5～8.5 MPa壓力、紡絲溫度275～278 ℃、螺桿溫度246～286 ℃、計(jì)量泵規(guī)格40 mL、紡絲速度990/1 030 m·min-1、環(huán)吹風(fēng)溫度23～25 ℃。

2.2 后加工工藝

后加工工藝要求在不產(chǎn)生斷絲、工況良好的前提下，盡量提高牽伸倍率。參數(shù)如下：集束60～65萬(wàn)旦、牽伸槽溫度54 ℃、二牽溫度71 ℃、三牽溫度 102 ℃、緊張熱定型蒸汽壓力1.0～1.1 MPa、冷卻溫度25 ℃、牽伸總倍率3.70～3.75、卷曲溫度50 ℃、松弛溫度50～60 ℃、后加工車速140 m·min-1。

2.3 混紡比確定

微孔短纖維含量越高，越有利于水分蒸發(fā)，而加入精梳棉則有助于提高產(chǎn)品的吸濕透氣性和服用舒適性。棉含量對(duì)蒸發(fā)速度的影響如圖1所示。由圖1可以看出，隨著棉含量的增加，蒸發(fā)速度逐漸降低，因此對(duì)于蒸發(fā)速率有需求的面料，應(yīng)當(dāng)減少棉含量的使用，使用微孔聚酯纖維；對(duì)于蒸發(fā)速度需求不高的面料，可以適當(dāng)增加棉含量，但其含量不應(yīng)該超過(guò)50%，以免蒸發(fā)速度過(guò)低。

圖1 棉含量對(duì)蒸發(fā)速度的影響

2.4 紡紗工序主要工藝參數(shù)

微孔纖維在梳理過(guò)程中存在易產(chǎn)生棉結(jié)的問(wèn)題，因此需要設(shè)置合理的工藝參數(shù)。參數(shù)如下：生條定量19～20 g·(5m)-1、錫林速度345 r·min-1、道夫速度23 r·min-1、錫林-蓋板間隔距0.25～0.35 mm、錫林-道夫間隔距0.13 mm、生條重不勻2.8%。

3 面料染整工藝

3.1 預(yù)定型工藝

定型時(shí)間45 s，分別開展不同溫度下的定型實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，隨著溫度的升高，外觀平整性由差到好、手感由軟榻到略硬、色澤在190 ℃呈略泛黃。由此確定定型溫度180 ℃。

3.2 開孔工藝研究

開展不同氫氧化鈉質(zhì)量濃度下，微孔聚酯/棉混紡面料的開孔效果研究。結(jié)果表明，氫氧化鈉質(zhì)量濃度6 g·L-1時(shí)減量率7.6%，抗起球性2.5級(jí)；氫氧化鈉質(zhì)量濃度8 g·L-1時(shí)減量率10.9%，抗起球性3～4級(jí)；氫氧化鈉質(zhì)量濃度10 g·L-1時(shí)減量率13.8%，抗起球性4級(jí)；氫氧化鈉質(zhì)量濃度12 g·L-1時(shí)減量率16.7%，抗起球性4級(jí)。隨著氫氧化鈉質(zhì)量濃度的增加，減量率逐漸增大，抗起球性由2.5級(jí)增加到4級(jí)，但當(dāng)氫氧化鈉質(zhì)量濃度大于10 g·L-1時(shí)抗起球性未變，因此確定氫氧化鈉適宜質(zhì)量濃度為10 g·L-1。

3.3 不同紡紗比的測(cè)試結(jié)果

3.3.1 吸水性能測(cè)試

0/100紡紗比面料洗前吸水率297%，洗后257%；20/80紡紗比面料洗前吸水率293%，洗后250%；40/60紡紗比面料洗前吸水率288%，洗后245%；60/40紡紗比面料洗前吸水率284%，洗后239%；80/20紡紗比面料洗前吸水率272%，洗后230%；100/0紡紗比面料洗前吸水率248%，洗后218%。隨著棉纖維含量的增加，吸收性能逐漸增加，雖然經(jīng)過(guò)多次洗滌，吸收性能有所下降，但是符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.2 速干性能測(cè)試

0/100紡紗比面料洗前蒸發(fā)速率0.54 g·h-1，洗后0.52 g·h-1；20/80紡紗比面料洗前吸水率0.61g·h-1，洗后0.58 g·h-1；40/60紡紗比面料洗前吸水率0.69 g·h-1，洗后0.61 g·h-1；60/40紡紗比面料洗前吸水率0.73 g·h-1，洗后0.68 g·h-1；80/20紡紗比面料洗前吸水率0.76 g·h-1，洗后0.69 g·h-1；100/0紡紗比面料洗前吸水率0.80 g·h-1，洗后0.73 g·h-1。隨著微孔聚酯纖維含量的增加，水分蒸發(fā)速率逐漸加快，速干性能得到加強(qiáng)。

3.3.3 起毛球性能測(cè)試

0/100紡紗比面料起毛球3.5級(jí)；20/80紡紗比面料起毛球3.5級(jí)；40/60紡紗比面料起毛球4.0級(jí)；60/40紡紗比面料起毛球4.0級(jí)；60/40紡紗比面料起毛球4.0級(jí)；80/20紡紗比面料起毛球4.0級(jí)。由此可見，當(dāng)纖維與棉含量比例40∶60以后，起毛球均為4.0級(jí)。

4 結(jié) 論

聚酯纖維擁有速干、保型性好的特點(diǎn)，嘗試引入成孔劑，可以很好地提高聚酯纖維起球性能和吸濕速干性能。通過(guò)從微孔聚酯纖維聚合、紡絲、紡紗、染整過(guò)程的研究，確定了各個(gè)環(huán)節(jié)參數(shù)。微孔材料氧化鋯最佳添加比例為0.5%；開孔處理環(huán)節(jié)中氫氧化鈉用量為10 g·L-1，減重率、抗起球性性能最佳；開展不同紡紗比實(shí)驗(yàn)得出，隨著棉質(zhì)含量增加，吸水吸能有所增加，隨著微孔聚酯纖維含量增加，速干性能有所增加，最終確定微孔聚酯纖維與棉含量比例為40∶60，其速干性、吸水性性能最佳。