多功能微孔聚酯纖維研發及性能分析

劉義平

（逸盛大化石化有限公司，遼寧 大連 116600）

合成纖維經歷了聚氯乙烯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯腈纖維、聚酯纖維4個過程，其中聚酯纖維性能卓越，得到迅速發展[1]，其生成工藝采用熔融紡絲、拉伸復合生成技術，具有生成速度快、紡絲工藝合理的特點。而高速紡絲機的誕生有助于獲得低收縮、高強度的聚酯纖維。

聚酯的性質取決于分子內結構，對苯二甲酸乙二酯大分的分子結構擁有相對不易挪動的苯環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的自由運動，導致分子鏈呈現熔點高、纖維剛性大、強度高的強剛性特征。

聚酯纖維擁有速干、保型性好的優點，然而其分子鏈結構穩定、結晶度高、取向度高、纖維剛性大、缺少親水基團的特性，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出的汗液、容易吸附灰塵等缺陷。本文通過引入成孔劑，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提供了參考。

1 微孔聚酯切片的制備

1.1 成孔材料對聚酯結晶性的影響

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升溫和降溫實驗。結果表明，成孔材料與聚酯體系熔點呈正相關，與冷卻溫度呈負相關。這說明成孔材料對聚酯的結晶有增進作用。

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，通過升溫譜圖可以看出，成孔材料含量與聚酯體系熔點呈正相關，與冷結晶溫度呈負相關；通過降溫譜圖可以看出，成孔材料含量與結晶溫度呈正相關。結果表明，隨著成孔材料含量的增加，聚酯體系的結晶性能得到升高。

1.2 成孔材料含量對纖維成孔性的影響

成孔工藝是對纖維制品在加工過程中進行成孔處理，使得纖維產生微孔。實驗結果表明，加入成孔劑有助于纖維表面成孔相對均勻。成孔材料含量0.25%，孔的數量約7%～15%；成孔材料含量0.5%，孔的數量約為25%～45%；成孔材料含量1%，孔的數量約為65%～85%，由此可見隨著成孔材料含量的增加，增加了成孔數量，同時加深了成孔深度。

1.3 聚酯纖維切片參數

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度呈正相關，熔體黏度越大，表明斷裂長度越大，可紡性越好。特性黏度過高、過低均不利于可紡性，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 紡織過程及成形工藝

根據原材料各項指標分析，確定紡絲工藝的各項工藝參數，同時考慮到微孔纖維原料熔點、特性黏度較低特性，因此設定熔融溫度要偏低。最終確定參數：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 ℃、計量泵規格40 mL、紡絲速度990/1 030 m·min-1、環吹風溫度23～25 ℃。

2.2 后加工工藝

后加工工藝要求在不產生斷絲、工況良好的前提下，盡量提高牽伸倍率。參數如下：集束60～65萬旦、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，而加入精梳棉則有助于提高產品的吸濕透氣性和服用舒適性。棉含量對蒸發速度的影響如圖1所示。由圖1可以看出，隨著棉含量的增加，蒸發速度逐漸降低，因此對于蒸發速率有需求的面料，應當減少棉含量的使用，使用微孔聚酯纖維；對于蒸發速度需求不高的面料，可以適當增加棉含量，但其含量不應該超過50%，以免蒸發速度過低。

圖1 棉含量對蒸發速度的影響

2.4 紡紗工序主要工藝參數

微孔纖維在梳理過程中存在易產生棉結的問題，因此需要設置合理的工藝參數。參數如下：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 預定型工藝

定型時間45 s，分別開展不同溫度下的定型實驗。結果表明，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量濃度下，微孔聚酯/棉混紡面料的開孔效果研究。結果表明，氫氧化鈉質量濃度6 g·L-1時減量率7.6%，抗起球性2.5級；氫氧化鈉質量濃度8 g·L-1時減量率10.9%，抗起球性3～4級；氫氧化鈉質量濃度10 g·L-1時減量率13.8%，抗起球性4級；氫氧化鈉質量濃度12 g·L-1時減量率16.7%，抗起球性4級。隨著氫氧化鈉質量濃度的增加，減量率逐漸增大，抗起球性由2.5級增加到4級，但當氫氧化鈉質量濃度大于10 g·L-1時抗起球性未變，因此確定氫氧化鈉適宜質量濃度為10 g·L-1。

3.3 不同紡紗比的測試結果

3.3.1 吸水性能測試

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，雖然經過多次洗滌，吸收性能有所下降，但是符合行業標準。

3.3.2 速干性能測試

0/100紡紗比面料洗前蒸發速率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，水分蒸發速率逐漸加快，速干性能得到加強。

3.3.3 起毛球性能測試

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

4 結 論

聚酯纖維擁有速干、保型性好的特點，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。通過從微孔聚酯纖維聚合、紡絲、紡紗、染整過程的研究，確定了各個環節參數。微孔材料氧化鋯最佳添加比例為0.5%；開孔處理環節中氫氧化鈉用量為10 g·L-1，減重率、抗起球性性能最佳；開展不同紡紗比實驗得出，隨著棉質含量增加，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。