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改性滌綸,了解一下!

2025-01-14 09:55:49

導語


針對滌綸使用(yòng)性能的缺陷,其改性研究主要有:

一是物理改(gǎi)性方法,主要在(zài)滌(dí)綸的生產過程中進行物(wù)理共(gòng)混改性(xìng);

二是化學改性方法,運用化學接枝或嵌(qiàn)段的方法改變滌(dí)綸的分(fèn)子鏈結構,改善滌綸的服用性能。

1941年英國Whenfield和Dikson以(yǐ)對苯二(èr)甲(jiǎ)酸和乙二醇為原料合成(chéng)了聚對苯二甲酸乙二酯,並製成了纖維,在我國商品名為滌綸。滌綸於1946年在英國工業(yè)化生產,1953年開始在世界範圍(wéi)內大規模工業化生產(chǎn),1971年開始在(zài)數量上超(chāo)過尼龍,成為DIYi大合成纖維。由於滌綸具有強度高、彈性好、保型性好、尺(chǐ)寸穩定性高等(děng)優異性能,由其織成的衣(yī)物經久耐穿,電絕緣(yuán)性(xìng)好(hǎo),易洗(xǐ)快(kuài)幹,具有(yǒu)“洗可穿”的美稱,因而被廣泛應用於服(fú)裝、裝飾(shì)、產(chǎn)業等領域。但(dàn)是滌綸由於內部分子排列緊密,分子間缺少親水結構,因此回潮率(lǜ)很(hěn)小,吸濕性(xìng)能(néng)差。在相對濕度為95%的條(tiáo)件下,其ZuiGao吸濕(shī)率為0.7%,由於(yú)其吸濕性差,抗(kàng)靜(jìng)電(diàn)性不好,滌綸織物透氣性不好,染色性差,抗起毛起球性差。

一、滌綸的染色改性

滌綸纖維是疏(shū)水性的合成纖維,缺乏能與直接染料、酸性染料、堿性染料等結(jié)合的官能團。
雖然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(liào)分子(zǐ)不易進入纖(xiān)維內部,致(zhì)使染色困難(nán),色澤單(dān)調,直(zhí)接影響到滌綸麵(miàn)料花色品種的開發。由於滌綸的結晶度高,纖維(wéi)中隻存(cún)在較小的(de)空隙(xì),當溫度較低時,分子熱運動改變其(qí)位置的幅度較小,在潮濕條件下,滌(dí)綸纖維又(yòu)不會象(xiàng)棉纖維那樣(yàng)能通過劇烈溶脹而(ér)使空隙增大,染料分子難以滲透到纖維(wéi)內部。滌綸染色時通常隻能用分散染料進行染色,並且必須(xū)在高溫高壓下或借助載體進行染色。為了提高滌綸的染色性能,從分子結(jié)構上考慮,提高分子鏈(liàn)的疏鬆程度,將有助於染料分子的進入。改善染色性能主要(yào)采用的方法有(yǒu):(1)與分子體積龐大的化台物共聚;(2)與具有可塑化效應的化合物混合紡絲;(3)導入具有醚鍵那樣(yàng)的和分散(sàn)性染料親和性好的基團。采用共聚方法改性製得的滌綸樹脂熔(róng)點低,結晶度低,纖維的熱性能和機械性能受到一定程度的損害。

陽(yáng)離子(zǐ)染料可染改(gǎi)性方法是將滌綸染色改(gǎi)性劑,如簡苯二甲酸二甲脂-5-磺酸鈉(俗稱三單體,英文縮寫SIPM)與滌綸共聚(jù),共聚後的滌綸(lún)分子鏈中引入了磺酸基(jī)團,可用陽離子染料染色,所染織物色彩鮮豔,染料吸盡率高,大幅度減少(shǎo)了印染廢水的排放(fàng),共聚聚酯切片又(yòu)能(néng)增加抗靜電(diàn)、抗(kàng)起毛(máo)球及吸濕性能,是近年來改善滌綸染色(sè)性能的(de)主要方法之一。日(rì)本尤尼吉卡公司用(yòng)4份含磺酸基團的間苯二甲酸鹽(yán)單元(yuán)的陽離子可染聚酯與(yǔ)1份乙二醇/聚乙二(èr)醇/磺酸基間苯(běn)二甲酸鈉/對(duì)苯二甲酸的嵌(qiàn)段共聚物(wù)共混(hún)紡絲,可製成具有高染色深度的超細纖維(wéi);在(zài)紡絲前或(huò)紡絲過程中,加人(rén)陽(yáng)離子活性劑和少量變性劑與BAET共聚。使其成為無規線型聚合體後,其可紡性變好。這種改性滌(dí)綸不但(dàn)可用陽離子染料染色,且還兼有抗起球性並提(tí)高了縮(suō)皺回複性。    

另外在陽(yáng)離子可染纖維推(tuī)出的同(tóng)時.一種以1,4丁二醇代替乙二醇作為第二單體的改性滌綸(PBT)也加入了差別(bié)化滌綸的行列。以丁(dīng)二醇代(dài)替乙二醇不僅使分子鏈的柔性大大增加,而且纖維的染色性能也大為改善,達到常壓沸染。但由於1,4丁二醇的原料價格遠高於乙二醇,而使PBT纖維在價格上缺乏競爭優勢(shì)。因此目前主要是在常規PET中把l,4丁二醇作為第三單體加入(rù),這樣不僅使纖維的價(jià)格(gé)有所下降,而且其染色性能得(dé)到改善,熱穩定性要大大優於陽離子可染纖維。

二、滌綸的(de)抗起球改(gǎi)性

滌綸織物容易起球的原因與纖維性狀有密切關係,主要(yào)是纖(xiān)維間抱合力小、纖(xiān)維的強度高、伸長能力大,特別是耐彎(wān)曲疲勞、耐扭轉疲勞與耐磨性好,故纖維容易滑出織(zhī)物表麵,一旦在表麵形成小球後,又不容易脫落。在實際穿用和洗(xǐ)滌過程(chéng)中。纖維不斷經(jīng)受摩擦,使織物表麵的纖維露出於織物。在(zài)織物(wù)表麵呈現出許多令人討厭的毛茸,即為“起毛”,若這些毛茸在穿用中不能及時脫落,就互相糾纏在一起,被揉(róu)成許多球形小粒,通常稱(chēng)為起球。

影響織物起毛、起球(qiú)的因素主要有:

(1)組成織物的纖維;

(2)紡織工藝(yì)參數;

(3)染整加工;

(4)服用條件(jiàn)。

已經采用的(de)抗起球措施(shī)有:

(1)降低聚酯的分子量,使纖維的耐摩(mó)擦牢(láo)度、抗彎曲疲勞性與強度下降,使纖維在織物表麵形成的小球較易脫落;

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

(3)降(jiàng)低纖維的伸長率、增加(jiā)短纖維長(zhǎng)度、短纖紗的撚度,或用後整(zhěng)理加工等方法來獲(huò)得抗起球效果,如將PET纖維浸入180~240℃的(de)堿金屬甲醇溶液中進行處理;

(4)利用(yòng)混紡的方法提高抗起(qǐ)球性,如將l:1的棉和PET混紡製得抗起球纖(xiān)維。
AKZO Nobel NV公司開發出(chū)了一種具有較高(gāo)抗起球性能的聚酯纖維和紗線。生產時將聚乙烯醇(chún)嵌段共聚物作為分離相均(jun1)勻地加入到聚酯混合(hé)物中,這種配方特殊(shū)的聚合物中至少含有90%摩爾的聚乙烯對苯二甲酸鹽,聚合物是在聚酯混合物發生共聚以後加入的(de),它所占的重量(liàng)比是1%~7%,當聚合物與聚酯混合物混合均勻後采用普通紡絲方法可(kě)製得具有抗(kàng)起球特性的滌綸(lún)纖維(wéi)。

三、抗靜(jìng)電、防汙和(hé)吸濕性改性(xìng)滌綸

滌綸的另一嚴重缺點是吸水性差,容易被油類所圬染,在低濕度的(de)場合下易帶靜電荷(hé)。抗靜電纖(xiān)維的製(zhì)造方法有:

(1)用耐久性抗靜電劑塗(tú)於(yú)織物上;

(2)將耐熱性抗(kàng)靜電劑分散在聚酯熔體中,紡絲織(zhī)成織物;

(3)將聚酯分子鏈進行共聚改性,將(jiāng)共聚物熔融紡絲,改善聚酯纖維的抗靜電性能。通常所采用(yòng)的可反應和可溶性(xìng)的抗靜電添加劑有甘醇醚類和二(èr)羧酸酰胺類和西佛堿(jiǎn)類化舍物。

改善高聚物纖維(wéi)的抗靜電性能和吸濕(shī)性能(néng),通常通過共(gòng)聚等方法在聚合物中引入親水基團,提高其吸濕性能,降低比電阻。例如在PET的生(shēng)產過程(chéng)中,加入適量聚(jù)乙醇(PEG),經過共(gòng)同縮(suō)聚而製得PET—PEG嵌段共聚物,以此作為改性劑加入到PET中混合紡絲(sī),用以改進滌綸產品的抗靜電性和吸濕性。    

上(shàng)世紀90年代後,日本(běn)的鍾紡、帝人、東麗、可樂麗等公司(sī)都進行了導電纖維(wéi)係列研究。東麗(lì)公司開發的高白(bái)度導電複(fù)合纖維,可樂麗公司開發了由炭黑和熱塑性彈性(xìng)體組成的具有YongJiu導電(diàn)性能的合成共軛纖維,還開發了用於(yú)軍裝和工(gōng)作服的白色抗靜電聚酯長(zhǎng)絲,用其織成的織物不僅具有優良的抗靜電(diàn)性,還具有優良(liáng)的手感、染色(sè)性、強度、抗洗滌性和耐化學性。由ICI纖維公司開發的Epirtopic纖維是一種獨特的導電纖維,其應用(yòng)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(zài)生產時,它浸漬於黑炭粒中。    
國內導電纖(xiān)維的研究起步(bù)較晚(wǎn),浙江大學、浙江(jiāng)省冶金研究所與杭(háng)州孔雀化纖集團股份有限公司開發了一種(zhǒng)鍍複合導電滌綸,它(tā)用普通PET作為基(jī)體,在其表麵鍍上一層聚丙烯腈,再在聚丙烯腈上鍍上(shàng)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(wéi),該纖維的導電性能耐久,由其紡成(chéng)的38支(zhī)紗(shā)的電阻可小於100Ω.cm-1。
導電纖維用(yòng)途廣泛,其中最(zuì)早用於地毯,是當(dāng)前(qián)用量ZuiDa的領(lǐng)域,其它方(fāng)麵主要用於抗靜電、除塵工作服,一般衣料及產業材料等領域。抗靜(jìng)電除塵工作服主要用於石油、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(chǎng)正(zhèng)在不斷地擴大。   

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(fā)的PBT/PET中空(kōng)微孔複合纖維,顯示出優(yōu)異的吸水性和保水性;天津石(shí)化公司滌(dí)綸廠與(yǔ)北京服裝大學(xué)共同開發的高(gāo)吸水中空(kōng)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(duǎn)纖,與紡織廠家聯合(hé)開發出高吸濕麵料,製作的運(yùn)動服具有良好的穿著舒適性;東華大學研製成功(gōng)的高吸水聚酯纖維的吸水率與棉(mián)花相似,為20.5%,吸濕率(lǜ)為2%,是普通滌綸的5倍。帝人公司將聚(jù)酯(zhǐ)纖維內部配合重量平均分子量10萬以上的聚烷撐氧為O.1wt%~15wt%,而且聚烷(wán)撐二醇衍生物接枝於纖維表麵,吸濕耐(nài)洗,極大地改善了聚酯纖維的吸濕性。    
抗靜電、防汙和吸濕性三者在一定程度上是緊密聯係的,隻要改善(shàn)聚酯的親水性(xìng),就能使這三種(zhǒng)性能相應得到改(gǎi)善,同時也能在一定程度上改善滌綸的染色性(xìng)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兩種方法。共混(hún)改性是在聚酯切(qiē)片合成過程中添加共混(hún)阻(zǔ)燃劑製備(bèi)阻燃切(qiē)片或在紡絲時添加阻(zǔ)燃劑與聚酯熔體共混成阻(zǔ)燃纖維;共聚改性是在合成聚酯過程(chéng)中加入共聚型阻燃劑作單體通過共聚(jù)方法製備阻燃聚酯。    
按生產工藝過程對阻燃(rán)方法進行分類,可歸納(nà)為以下5種:    
(1)在酯交換或縮聚階段加入(rù)反應型阻燃(rán)劑進行共縮聚;

(2)在熔融紡絲前向熔體(tǐ)中加入添加型(xíng)阻燃劑;

(3)普通(tōng)聚酯與含有阻燃成分(fèn)的聚(jù)酯進行複合紡絲;

(4)在聚(jù)酯纖維或織物上與反應型阻燃劑進行接枝共(gòng)聚;

(5)對(duì)聚酯纖維織物進行阻(zǔ)燃後處理。

可用於聚(jù)酯纖維的添加型阻燃劑比較多,添加阻燃劑也是聚酯纖維最初的阻燃改性方法。阻燃(rán)劑主要有鹵素阻燃劑和磷係阻(zǔ)燃(rán)劑(jì)。在(zài)鹵素阻燃劑中又以溴類阻燃劑的阻燃(rán)效果為ZuiHao,且可(kě)與通(tōng)過銻類化合物(如三氧化二銻)與其(qí)形成協效作用來提(tí)高(gāo)其阻燃效果。在磷係(xì)阻燃劑中各種有機磷酸酯、無機磷酸(suān)酯以及氧化磷等阻燃劑都可以用(yòng)於聚酯纖(xiān)維阻燃改性。其中芳香族磷酸酯熱(rè)分解穩(wěn)定性好,加入到聚酯熔體中對聚(jù)酯的熱降解影響較(jiào)小(xiǎo),從而不會影響紡絲工藝和纖維的性能。目前(qián),添加型阻燃劑在一些小的聚酯纖維生產企業中得到了(le)廣泛的應(yīng)用。聚(jù)酯纖維用反應型阻燃劑是指分子中含有阻燃元素(磷、氯、溴、氟)及活性基團(羧基、羥基以及酸酐等)的小分子阻燃劑。反(fǎn)應型阻燃劑(jì)將逐(zhú)漸取代(dài)添(tiān)加型阻燃劑。通常加(jiā)入(rù)較低含量(3%~8%)的阻燃劑就可以使纖維具有良好的阻燃效(xiào)果。可用於聚(jù)酯纖維的(de)反(fǎn)應型阻燃劑包(bāo)括鹵素和磷係阻燃劑。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,且燃燒過程中無毒性氣體的生成。屬於環保(bǎo)友好型阻燃體係。 
在酯交換或縮聚(jù)階段加入反應型阻燃劑(jì)進行共縮聚,由於共聚阻燃(rán)單體通過共縮聚反(fǎn)應(yīng)固定在共聚酯鏈上,成為構成大分(fèn)子鏈(liàn)上的一個組分,因此此(cǐ)種方法對PET紡絲性能影響較小,代表了纖維用阻燃聚酯發(fā)展的(de)主流。如在合成(chéng)阻燃聚酯時,添加4wt%~5wt%2一羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)阻燃劑製成的聚酯纖維切(qiē)片,氧指數可達到32%~33%;反應(yīng)活性好,能夠得到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。

五、滌綸改性的展望

隨著合成纖維工業的發展,人們生活水平的不斷提高及(jí)科(kē)學技術的不(bú)斷進步,人們對滌綸纖維的改性研究將得到更加深入的發展(zhǎn),改性後的滌綸織物以及滌綸混紡織物的應用將更加廣泛(fàn),民用(yòng)、裝飾、工(gōng)業用滌綸的比例(lì)將會有進一步變化。滌綸織物本身所(suǒ)具有的優異性能,加上改性後所賦予織物的鮮豔色澤、良好的手感、抗起毛(máo)起球(qiú)性以及吸濕抗(kàng)靜電性,將(jiāng)極大地(dì)推(tuī)動聚(jù)酯纖維工(gōng)業的發展。

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