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改性滌綸,了解(jiě)一下(xià)!

2025-01-14 09:55:49

導語


針(zhēn)對滌綸使用性能的缺陷,其改性研究主要有:

一是物理改性方法,主要在(zài)滌綸的生產過程中進行物理共混改性;

二是化學改性方法,運用化(huà)學接枝或嵌段的方法改(gǎi)變(biàn)滌綸的分(fèn)子鏈結構,改善滌綸(lún)的服用性能。

1941年英國Whenfield和Dikson以對苯二甲酸和乙二醇為原(yuán)料合成了聚對(duì)苯二甲酸乙二酯,並製(zhì)成了纖維,在(zài)我國商品名為滌綸。滌綸於1946年在英國(guó)工業化(huà)生產,1953年開始(shǐ)在世界範圍(wéi)內大規模工業化生產,1971年開始在數量上超過尼龍(lóng),成為DIYi大合成纖維。由於(yú)滌綸具有強度高、彈性好、保型性好、尺寸穩定性高等優異性能,由其(qí)織成的衣物(wù)經久耐穿,電絕緣性好,易(yì)洗快幹,具有“洗可穿”的美稱,因而(ér)被廣泛應用(yòng)於服裝、裝飾、產業等(děng)領域。但是滌綸由(yóu)於內部分(fèn)子排列緊(jǐn)密,分子間缺少親水結構,因此回潮率很小,吸濕(shī)性能差。在相對濕度(dù)為95%的條件下,其(qí)ZuiGao吸濕率為0.7%,由於其吸濕性差,抗靜電性(xìng)不好,滌綸織(zhī)物(wù)透氣性不好,染色性差(chà),抗起毛起球(qiú)性差。

一、滌綸的(de)染色改性

滌綸纖維是疏水性的合成纖維,缺乏能(néng)與直接染料、酸性染料、堿性染料等結合的官能(néng)團。
雖然(rán)具有能與分散染料形成氫鍵的酯基,但是滌綸分子鏈結構緊密,染料分子不易進入纖維(wéi)內部,致使染色困難,色澤單(dān)調,直接影響到滌綸麵料花色品種的(de)開(kāi)發。由於滌綸的結晶度高,纖(xiān)維中隻存在較小的空隙,當溫度較低時,分子熱運動改變其位置的幅度較小,在潮濕條件下,滌綸纖維又不會(huì)象棉纖維那樣能通過劇烈溶脹而使空隙增大,染料分子難以滲(shèn)透到纖維內部。滌綸染(rǎn)色時通常隻能用分散(sàn)染(rǎn)料進(jìn)行染色,並且必須在(zài)高溫高壓下(xià)或借助載體進(jìn)行染色。為了提高滌綸的染色(sè)性能,從分子結構(gòu)上考慮,提高分子鏈的疏鬆程度(dù),將有助於染料分(fèn)子的進入。改善染色(sè)性能主要采用的方(fāng)法有:(1)與(yǔ)分子體積龐大的化台物共聚;(2)與具有可塑化效應的化(huà)合物混合紡絲;(3)導入(rù)具有醚鍵那樣的和分散性染料親和性好的基團。采用共(gòng)聚方法改性製得的滌綸樹脂熔點低,結晶度低,纖維的熱性能和機械性能受到一(yī)定程度的損害。

陽離子染料(liào)可染(rǎn)改性方法是將(jiāng)滌綸染色改性劑,如簡苯二甲(jiǎ)酸二甲脂(zhī)-5-磺酸鈉(俗稱三單體(tǐ),英文縮寫SIPM)與滌綸共聚,共聚後的滌綸分子鏈(liàn)中引入(rù)了(le)磺酸基團,可用陽離子染料染色,所染織物色彩鮮豔,染料吸盡率(lǜ)高,大(dà)幅度減少了印染(rǎn)廢水的排放,共聚聚酯切片又能增(zēng)加抗靜電、抗起毛球及吸濕(shī)性能,是近年來改(gǎi)善(shàn)滌綸染色(sè)性能的(de)主(zhǔ)要方法之一。日本尤(yóu)尼吉卡公司用4份(fèn)含磺酸基(jī)團(tuán)的(de)間苯二甲酸鹽單元的陽離子可染聚酯與1份乙二醇/聚乙二醇/磺酸基間(jiān)苯二甲酸鈉/對苯二甲酸的嵌段共聚物共混紡絲,可(kě)製成具有高染色(sè)深度的超細纖維;在紡(fǎng)絲前或紡絲(sī)過程中,加人陽離子活性劑和少量變性劑(jì)與BAET共(gòng)聚。使其成為無規線型聚合體後,其可紡性變好。這種改性滌綸不但(dàn)可用陽離子染料染色,且還兼有抗起球性並提高了縮皺回複性。    

另外(wài)在陽離子可染纖維推出的同(tóng)時.一種(zhǒng)以1,4丁二醇代替乙二醇作(zuò)為第二單體的改性滌綸(PBT)也加入了(le)差別化滌綸的行列。以丁二醇代替乙(yǐ)二醇不僅使分子鏈的(de)柔性大(dà)大增加,而且纖維的(de)染色性能也大為改善,達到常壓沸染。但由(yóu)於1,4丁二醇(chún)的原料(liào)價格遠高於乙二醇(chún),而使PBT纖維在價格上缺(quē)乏競爭優勢。因此目前主要(yào)是在常規PET中把l,4丁二醇作為第三單體加入,這樣不僅使纖維的價格有所下降,而(ér)且其染色(sè)性能得到改善(shàn),熱穩定性要大大優於陽離子(zǐ)可染纖維。

二、滌綸的抗起球改性

滌綸織物(wù)容易起球的原因與纖維性狀有密切關係,主要是纖維間抱合力小(xiǎo)、纖維的強度高(gāo)、伸長能力大(dà),特別是耐彎(wān)曲疲勞、耐扭轉疲勞與(yǔ)耐磨性好,故纖(xiān)維容易滑出織物表麵,一(yī)旦在表麵(miàn)形成小球後,又不容易脫落。在實際(jì)穿用和洗滌過程中(zhōng)。纖維不斷經受摩(mó)擦,使織物表麵的纖維露出於織物。在織物表麵呈現出許多(duō)令人(rén)討厭的毛(máo)茸,即為“起毛”,若這些毛茸在穿用中不能及時脫落,就互相糾纏在(zài)一起,被揉(róu)成許多球形小粒,通常稱為起球。

影(yǐng)響織物起毛(máo)、起球的因素主要有:

(1)組成織物的纖維;

(2)紡織工藝參數(shù);

(3)染整(zhěng)加工(gōng);

(4)服用條(tiáo)件。

已經采用的抗起(qǐ)球措施有:

(1)降低(dī)聚酯的分(fèn)子量,使纖維(wéi)的耐摩(mó)擦牢度、抗(kàng)彎曲疲勞性與強度(dù)下降,使纖維在織物表(biǎo)麵(miàn)形成的小球較易脫落;

(2)改變(biàn)纖維斷麵形狀。異形截麵纖維,如(rú)“T”形或“Y”形,在彎曲時易折斷,纖(xiān)維纏(chán)結成簇較圓形纖維困難;

(3)降低纖維的伸(shēn)長(zhǎng)率、增加短纖維長度、短(duǎn)纖紗的撚度,或用(yòng)後整理加工等方法來獲得抗起球效果,如將PET纖維浸入(rù)180~240℃的堿金屬甲醇溶液中進行處理;

(4)利用混紡的方法提高抗起球性,如將l:1的棉和PET混紡製得抗(kàng)起球纖維。
AKZO Nobel NV公司開發出了一種具有較高抗起球性能的聚酯(zhǐ)纖維和紗線。生(shēng)產時(shí)將聚乙烯醇嵌段共聚物作為分離(lí)相均勻地加入(rù)到聚酯混合物中,這種配方特殊的聚(jù)合物中至少(shǎo)含有90%摩爾(ěr)的聚乙烯對苯二甲酸鹽,聚合物是在聚酯混合(hé)物發生共聚以後加入的,它所占的重量比是1%~7%,當聚合物與聚酯混合物混(hún)合均勻後采用普通紡絲方法可製得(dé)具有(yǒu)抗起球特性的滌綸纖維。

三、抗靜電、防汙和吸濕性改性滌綸

滌綸的另(lìng)一嚴重缺點是(shì)吸水性(xìng)差,容(róng)易被油(yóu)類所圬染,在低濕度的場合(hé)下(xià)易帶靜(jìng)電荷。抗靜電纖維的製造方法有:

(1)用耐久(jiǔ)性抗靜電劑塗於織物上;

(2)將(jiāng)耐熱性抗靜電劑分散在聚(jù)酯熔體中,紡絲織成織物;

(3)將(jiāng)聚酯分(fèn)子鏈進行共聚改性,將共(gòng)聚物熔融紡絲,改善(shàn)聚酯纖維的抗靜電性(xìng)能。通常所采用的可反應和可溶性的(de)抗靜電添加劑(jì)有甘醇醚類和二羧(suō)酸酰胺(àn)類和西佛堿類(lèi)化舍物。

改善(shàn)高聚物纖維的抗靜電性能和吸濕(shī)性能,通常(cháng)通過共聚等方法在聚合物中引(yǐn)入(rù)親水基團,提高其吸(xī)濕性能,降低(dī)比電阻。例如在PET的生(shēng)產過程中(zhōng),加入(rù)適量聚乙醇(chún)(PEG),經過共同縮聚而製得(dé)PET—PEG嵌段共聚物,以此作為改性劑加入到PET中混合紡絲,用以改進滌綸產(chǎn)品(pǐn)的抗(kàng)靜電性和吸濕(shī)性。    

上世紀(jì)90年代後,日本(běn)的鍾紡、帝人、東麗、可樂麗等公司都進行了導電(diàn)纖維係列研究。東(dōng)麗公司開發的高白度導電複合纖維,可樂麗公司(sī)開發(fā)了由炭黑和(hé)熱塑性彈性體(tǐ)組成的具有YongJiu導電性能的合成共軛纖維,還開發了用於軍裝和工作服的白(bái)色抗靜電(diàn)聚酯長絲,用其織成的織物不僅具有優良的抗靜電性,還具(jù)有優良的手(shǒu)感、染色性、強度、抗洗滌性和耐化學性。由ICI纖維公司開發(fā)的Epirtopic纖維是一種獨特(tè)的導電纖維,其應用非常廣泛,其芯是聚酯,皮層是聚酯和間苯二酸酯的共聚物,在生產(chǎn)時(shí),它浸漬於黑炭粒(lì)中。    
國內導電纖維的研究起步較晚,浙江大學(xué)、浙江省冶金研究所與杭(háng)州孔雀化纖集團(tuán)股份有限(xiàn)公司開發了一種(zhǒng)鍍複合導電滌綸,它用(yòng)普通PET作(zuò)為基體,在其表麵鍍上(shàng)一(yī)層聚丙烯(xī)腈,再在聚丙烯(xī)腈上鍍上複合導電的Cu2S,製得具有與普通PET物理性能基本相同的導電纖維,該纖維的導電性能耐久,由(yóu)其紡成的38支紗的電阻可小於100Ω.cm-1。
導電纖維用途廣泛,其中最早用於地毯(tǎn),是當前用量ZuiDa的領域,其它方麵主要用於抗靜電、除塵工作服,一般衣料及產業材料等(děng)領域。抗(kàng)靜電除塵工作服主要(yào)用於石油、天然氣等危險品工作場地、半導體、電子工業、精密儀器、醫藥衛生等領域,其用途和市場正在(zài)不斷地擴大。   

國內近年來對吸水纖維進行了研究開發,如北京服裝大學開發的PBT/PET中空微孔(kǒng)複合纖維,顯示出優異的(de)吸水性和保水性(xìng);天(tiān)津石化公司滌綸廠與北京服裝大(dà)學共(gòng)同開(kāi)發的高吸水中空滌綸短纖能快速地吸收、傳遞、釋放水分,並紡製出近l0t 2.5dtex的高吸水短纖,與紡織廠家聯(lián)合開發出高吸濕麵料,製作的(de)運動服具有良(liáng)好的(de)穿著舒適性;東華大學研製成功的(de)高吸水聚酯纖維的吸水率與棉花相似,為20.5%,吸濕率為2%,是普通滌綸的5倍。帝人公司將聚酯纖維內部配(pèi)合重量平均分子量10萬以(yǐ)上的聚烷撐氧為O.1wt%~15wt%,而且聚烷撐二醇衍生物接枝於纖維表麵,吸濕耐洗(xǐ),極大地改善了(le)聚酯纖維的吸濕(shī)性。    
抗靜電、防汙和吸濕性三者在一定程度(dù)上是緊(jǐn)密聯係的,隻要改善聚酯的親水性,就能使這三種(zhǒng)性(xìng)能相應得(dé)到改善,同時也能在一定程度上改善滌綸的染色性能。


四、阻燃改性滌綸

滌綸的阻燃改性有共混改性和共聚改性(xìng)兩種方法。共(gòng)混改性是在聚酯(zhǐ)切片合(hé)成過程中添(tiān)加共混(hún)阻燃劑製備阻燃切片或在紡絲時添加阻燃劑與聚酯熔體共混成阻燃纖維;共聚改性是在合成聚酯過程中加入共聚型阻(zǔ)燃劑作(zuò)單體通過共(gòng)聚方法(fǎ)製備阻燃聚酯。    
按生產工藝過程對阻燃(rán)方法進行分類,可歸納為以下5種:    
(1)在酯交換或縮聚階段加(jiā)入(rù)反應型阻燃劑進行共(gòng)縮聚;

(2)在熔融紡絲前向熔體中加入(rù)添加型阻燃劑;

(3)普通聚酯與含有(yǒu)阻燃成分的(de)聚酯進行複合紡絲(sī);

(4)在聚酯纖維或織物上(shàng)與反應型阻燃劑進(jìn)行接枝共聚;

(5)對聚(jù)酯纖維織物進行阻燃(rán)後處理。

可用於聚酯纖維的添加型阻(zǔ)燃劑比較多,添加阻燃劑也是(shì)聚(jù)酯纖維最初的阻燃改性方法。阻燃劑主要有(yǒu)鹵素阻燃劑和磷(lín)係阻燃劑(jì)。在鹵素阻燃劑中又以溴類阻燃劑的阻燃效果為ZuiHao,且可與通過銻類化合物(如三氧化二銻)與其(qí)形成協效作用來(lái)提高其阻燃效果。在磷係阻燃劑中各種有機磷酸酯、無機磷酸酯以及氧化磷等阻燃劑都可以用於(yú)聚酯纖維阻燃改性。其中(zhōng)芳香族磷酸酯熱分解穩定性好,加入到聚酯熔體中對聚酯的熱降解影響較小,從而不會影響紡絲工藝和纖(xiān)維的性能。目前,添加型阻燃劑在一些(xiē)小的聚酯纖維生產企業中得到了廣泛的應(yīng)用。聚酯纖維用反應型阻燃劑是指分子中含有阻燃元素(磷、氯、溴(xiù)、氟)及活性基團(羧(suō)基、羥基以(yǐ)及酸酐等)的小分子阻燃劑。反應型阻燃劑將逐漸取代添加型阻燃劑。通常加(jiā)入較低含量(3%~8%)的阻燃劑就可以使纖維具有良好的阻燃效果。可用於聚酯纖維的(de)反應型阻燃劑包括鹵(lǔ)素和磷係阻燃劑。目前國際上最常用的是磷係共聚型阻燃劑。磷係阻燃劑對聚酯纖維具(jù)有良好的阻燃效果,且燃燒過程中無毒(dú)性氣體的生(shēng)成。屬於環(huán)保友(yǒu)好型阻(zǔ)燃體係。 
在酯交換或(huò)縮聚階段加入反應型阻燃劑進行共縮聚,由於共(gòng)聚阻燃單體(tǐ)通過共縮聚反應固定在共聚酯(zhǐ)鏈(liàn)上,成為構成大分子鏈上的一個(gè)組分,因(yīn)此此種方法對PET紡絲性能影(yǐng)響較小,代(dài)表了纖維用阻燃聚酯(zhǐ)發展的主流。如在合成阻燃聚酯時,添加4wt%~5wt%2一(yī)羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)阻燃劑製成的聚(jù)酯纖維切片,氧指數可達到32%~33%;反應(yīng)活性好,能夠得到(dào)高分子量的無毒無味、具有較高的熱穩定性及氧化穩定性和耐水性的聚酯切片(piàn)。

五、滌綸(lún)改性的展望

隨著合成纖維工業的發展,人們生活水平的不(bú)斷提高及科學技術的不斷進步,人們對滌(dí)綸纖維的改性研究將得到更加深入(rù)的發展,改性後的滌綸織物以及滌綸混紡織物的應用將更加廣泛,民用、裝飾、工業用滌綸的比例(lì)將會(huì)有進一步變化。滌綸織物本身所具有的優異性能,加(jiā)上改性(xìng)後所賦予織(zhī)物的鮮豔色澤、良好的手感、抗起毛起(qǐ)球性以及吸(xī)濕(shī)抗靜電(diàn)性,將極大地推動聚酯(zhǐ)纖維工業的發展。

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