发布于:2006-3-20 点击次数:75

V01．28 N0．1

  Feb．2005

高收缩聚酯合成及其纤维的收缩性能

李燕  应旭花  王锐   张大省

(北京服装学院，北京：100029)

摘  要：在聚酯中添加间苯二甲酸(IPA)和具有侧链结构的新戊二醇(DTG)，制成了高收缩聚酯切片及纤维。研究了IPA，DTG的添加量对切片的热性能和纤维的热收缩率及经时稳定性的影响。研究表明，随着IPA、DTG加入量增加，共聚酯的结晶性能降低，而纤维的收缩率则呈规律提高，可达到50．0％以上，并具有较好的经时稳定性。

关键词：聚酯 沸水收缩率 干热收缩率 问苯二甲酸 新戊二醇

中图分类号：TQ342．21 文献识别码：A 文章编号：l001．0041(2005)01．0041．03

    高收缩纤维在编织或针织过程中具有膨松、丰满、柔软、弹性好、悬垂好的特点。但物理法生产的高收缩涤纶放置一段时间后收缩率会下降，收缩性能很不稳定。作者采用了化学方法制备高收缩聚酯及其纤维，合成聚酯时，破坏其结晶性能，引入了第三单体问苯二甲酸(IPA)，第四单体新戊二醇（DTG)，初步探讨了IPA，DTG的添加量

对高收缩切片及纤维性能的影响。

1  实验

1．1原料配比

    高收缩共聚酯中各组分的质量分数见表l。

    表1 A和B系列添加量的组成

Tab．1  Composition 0f series A and B

注：百分比是相对于PTA和IPA总量的质量百分比(A—l与

    B一1的组成相同)。

1．2高收缩聚酯切片及纤维的制备

    采用半连续酯化法，先把原料对苯二甲酸双羟乙酯熔融，待温度稳定在260％左右时将配好的浆料分多次均匀地加入四口瓶中，同时不断搅拌，当反应达到规定酯化率后，待反应器的柱顶温度降到40—50％时可认为酯化反应结束，出料，待冷却后称取250 g，装入1．5 L的缩聚釜中，加入缩聚催化剂sb2O3和稳定剂亚磷酸三苯酯进行缩聚反应，待粘度达到一定值后，通人氮气，铸带、切粒，供纺丝。

    在xYLG一3025纺丝机上纺丝，在TFl00一08型拨叉式平卷牵伸机上选择一定的拉伸倍数和拉伸温度拉伸。

1．3性能测试

1．3．1  切片热性能

  DSC测试采用Seiko Instruments Ine仪器，氮气保护，氮气流速为50 mI／min，26—300％，升温速率为20％／Min；TG测试的氮气流速为l00mL／min，26～600％，其他条件同DSC测试。

1．3．2  高收缩聚酯纤维的沸水／于热收缩率

    在缕纱测长机上取样，将试样进行预调湿平衡3 h后，施加相应的预加张力测其长度，在沸水中煮30 min(干热收缩率在烘箱中热处理30min)，再次将试样调湿平衡3 h后进行长度测量，计算沸水／干热收缩率。

2结果与讨论

2．1切片的性能

2．1．1  添加组分对聚酯切片热转变温度的影响

    IPA，DTG添加量对切片热转变温度的影响见图l。

由图l及表2可见，与纯PET试样相比，加入IPA后共聚酯的玻璃化转变温度(Tg)略有下降；随着IPA添加量的增大，冷结晶温度(Tg)呈上升趋势，结晶峰峰形由尖锐变得扁平；而熔点(Tm)呈现明显的有规律降低，熔融峰逐渐变宽，表明了结晶性能变差。这是由于从热力学角度看，Tm与热焓和熵变之问存在如下关系：Tm =△Hm／△sm，对于本体系，大分子链规整性破坏后，△Hm有所降低，熵也略有增大，即△sm增大，因而导致熔点下降。且随IPA添加量增大，大分子结构规整性破坏严重，熔点更低。

 T／℃

  b．B系列

    图1 A和B系列共聚酯DSC曲线图

    Fig．1 DSC curves of copo]yester of series A and B

    表2 A和B系列的DSC热转变温度

Tab．2 DSC thermal transition temperature 0f series A and B

由图1(b)及表1，2可以看出，当IPA质量分数为8％时，添加DTG进一步破坏其分子链的立构规整性影响链的紧密排列，并增加了链段的柔顺性，表现为Tg明显低于常规．PET的Tg(77．2℃)；且随DTG含量增加，Tc逐渐升高，Tm逐渐下降，结晶更加困难。

2．1．2高收缩聚酯切片热稳定性

从表3中可以看出，在相同失重率下，各系列产物的分解温度几乎不变，说明在所研究范围内,DTG与IPA的加入，对聚酯切片的热稳定性影响不大。

    表3 A和B系列产物的失重率及其对应温度

    Tab．3 Weight loss corresponding t0 temperature For series A and B

2．2纤维的收缩性能

2．2．1  沸水收缩率和干热收缩率

    由表4可见，经过改性的聚酯纤维其沸水收缩率和干热收缩率均在50．0％高丁纯PET纤维。因为IPA或DTG的添加会破坏大分子链的规整性，破坏了聚酯的结晶，使其结晶困难，纤维经拉伸后取向度提高，但结晶度并小高。当纤维再次在高于拉伸温度下进行热处理时，人分子发生解取向，使纤维在宏观上呈现高收缩。

  表4高收缩聚酯纤维的沸水收缩率和干热收缩萃

    Tab．4 Bolling  water shrinkage and hot air shrinkage of  high-shrinkage polyester fibers

注：热定型温度为100℃，拉伸倍数为2．86。

2．2．2  沸水收缩率和干热收缩率的经时稳定性

    由表5和表6可知，高收缩聚酯纤维的沸水收缩率和干热收缩率随放置时间的变化不大，即高收缩聚酯纤维的热收缩性能具有很好的经时稳定性，放置较长时间后其收缩率基本不变。

    表5沸水收缩率随时间的变化关系

Tab．5 Vadafion of boiling water shrinkage with time

2.2.3定型 温度对纤维收缩率的影剧院响

表7为试样A-3在不同热泪盈眶定型 温度下的收缩率。从表7可知，沸水收缩率和干热收缩率随热定型温度的升高呈下降趋势。这是因为在相同的拉伸倍数下，热定型温度越高，纤维就越容易结晶，使沸水收缩率和干热收缩率下降，影响了纤维的收缩性能。

    表7收缩率随热定型温度的变化

Tab．7 Variation of shrinkage with heat setting temperature

3结论

    a．在聚酯中添加单体IPA和DTG来制备高收缩聚酯纤维是可行的，其热收缩率可达到50．0％以上，且在观察时间内具有较好的经时稳定性。

    b．随单体IPA和DTG添加量的增加，共聚酯的冷结晶温度升高、熔点降低，结晶困难，收缩率增大。

    c．热定型温度影响纤维的沸水收缩率和干热收缩率，随热定型温度的升高，纤维的热收缩率减小。

Synthesis of high-shrinkage polyester and fiber shrinkage thereof

Li Yan，Ying Xuhua，Wang Rui，Zhang Dasheng

(Belling Institute of Clothing Technology，Belling 100029)

Abstract：High．shrinkage polyester chip and fibers can be produced by adding isophthalic acid(IPA)and neopentyl glycolf DTG)with side chain into polyester．The effects of IPA and DTG additions on thermal properties of chips and thermal shrinkage and ageiIlg stability of fibers were studied．The crystalline behavior of eopolyester was decreased and the shrinkage of its fiber was     increased regularly with the addition of IPA and DTG．The fiber had shrinkage above 50．0％and fairly good ageing stability．

Key words：polyester；boiling water shrinkage；hot air shrinkage；isophthalie acid；neopentyl glycol.

收稿日期：2004—07—19；修改稿收到日期：2004一12．02。

作者简介：李燕(1978一)，女，硕士生。

基金项目：中国石化股份有限公司资助项目(203050)。

从事高收缩聚酯纤维的合成及性能研究。