PTT/PET并列双组分纤维由PTT和PET两组分材料并列复合纺丝而成,除具有PTT,PET各自的性能特点外,纤维空间形态上还具有任一单组分纤维不曾具有的三维卷曲,故又被称为"自卷曲纤维'类似弹簧结构的螺旋状卷曲给该类双组分纤维带来了原有三维卷曲纤维前所未有的延伸性能,优良的膨松性及弹性回复性能,成为独具特色的弹性纤维. 目前关于PTT/PET双组分纤维的研究主要集中在纺丝生产技术和产品性能(如卷曲结构,拉伸和弹性性能等方面),但关于卷曲结构与弹性性能的关系,纤维的断裂机理方面的研究还不充分.在课题组已有的研究基础上,本论文主要测试研究了PTT/PET双组分纤维的弹性延伸性和断裂性能与纺丝和后加工工艺的关系,获得了由纤维设计参数预测PTT/PET纤维断裂强力和弹性伸长率的方程,并通过纺丝实践,对所得结论进行了验证,进一步分析影响PTT/PET纤维性能的因素.
论文的主要内容与结论如下:
1.通过分析不同纺丝工艺条件下的PTT/PET并列双组分纤维的拉伸性能(包括弹性伸长率),发现PTT含量在40-60%的范围内,PTT/PET纤维的断裂伸长率和弹性伸长率随着PTT含量的提高而提高,断裂强度并不随着PTT含量提高而单纯下降;在80-110℃的范围内,牵伸温度对PTT/PET纤维的断裂伸长率和弹性伸长率的影响不显著,断裂强度随着牵伸温度的升高而下降;牵伸比在1.95-2.35的范围内,PTT/PET纤维的断裂伸长率和弹性伸长率随着牵伸比的提高先提高后降低,B型纤维的断裂强度随着牵伸比的提高而下降,K型纤维的断裂强度随着牵伸比的提高而提高;随着两组分黏度差异(PTT特性黏度)的增大,PTT/PET纤维的断裂伸长率和弹性伸长率提高,组分比50/50时纤维的断裂强度随着两组分黏度差异的提高下降,其他组分比时纤维的断裂强度则随着两组分黏度差异的提高而提高.不同喷丝板得到的B型和K型PTT/PET纤维,B型纤维的断裂伸长率和弹性伸长率明显优于K型纤维,但断裂强度低于K型纤维.
2.测试分析了PTT/PET并列双组分纤维的拉伸断裂口形态和单根纤维的应力-应变曲线,探明了PTT/PET双组分纤维的断裂机理,B型和K型两系列纤维中的PTT和PET二组分结合紧密,断裂同时性较大,其中B型纤维中二组分的断裂同时性略大于K型纤维,这也是B型纤维的断裂强度低于K型的一个原因;B型纤维的自身伸长率小于K型纤维的自身伸长率.根据力的合成原理,建立PTT/PET双组分纤维的强度估算公式,得到的计算强度与实测值较为接近.PTT/PET双组分束丝的拉伸曲线表明,PTT的含量越高,束丝拉伸时各根单纤维断裂的不同时性越大,束丝的自身伸长率也就越大.
3.根据DENTON的曲率计算模型,师姐获得的PTT与PET的弹性模量比和热收缩率差,由PTT/PET双组分纤维的设计信息(截面结构参数和组分比等),估算得到PTT/PET纤维的卷曲曲率,进一步得到PTT/PET的计算曲率与纤维实测弹性伸长率的线性拟合方程.根据此方程和曲率计算方法,可在双组分纤维的设计阶段初步预知纤维的弹性性能,对新纤维开发一定的参考价值.
4.喷丝板决定了纤维的横截面形态及二组分的界面形态,通过自行设计的两种喷丝板进行纺丝实验,纺制出AB系列(B型)和AK系列(K型)不同组分比的6种PTT/PET纤维,通过观察纤维的横截面和纵向形态,分析喷丝板对纤维结构的影响;用这组纤维验证了以上结论的有效性,其中两系列纤维试样的理论弹性伸长率与实测弹性伸长率差异较小,且规律一致,证明理论弹性伸长率计算方法的有效.
