聚酯纖維的舒適性改性研究

聚酯纖維的舒適性改性研究

0聚酯纖維在紡織中的應(yīng)用現(xiàn)狀在各種服用的纖維中，聚酯纖維能夠通過其良好的滲透性、資源可受刺激性和消費(fèi)者可接受性，獲得比其他結(jié)構(gòu)性更廣泛的應(yīng)用。而且源自新型纖維加工技術(shù)的聚酯纖維新品種又為其發(fā)展增添了不盡的活力。據(jù)統(tǒng)計(jì),2002年底全球聚酯纖維產(chǎn)量2100萬(wàn)t,占世界化纖總產(chǎn)量(3370萬(wàn)t)的63%。同年我國(guó)化纖產(chǎn)量達(dá)到991萬(wàn)t,其中,聚酯纖維產(chǎn)量達(dá)到772萬(wàn)t,占我國(guó)化纖總產(chǎn)量的77.9%。根據(jù)國(guó)內(nèi)聚酯業(yè)發(fā)展趨勢(shì),預(yù)計(jì)到2010年,我國(guó)聚酯纖維在紡織纖維總量中的比重可望提高到50%左右。這一數(shù)字足以說明聚酯纖維在現(xiàn)代紡織應(yīng)用中的重要地位。然而,由于聚酯纖維緊密的大分子鏈結(jié)構(gòu)以及缺乏吸濕性基團(tuán),其在舒適性方面要比棉等天然纖維差得多,由此限制了其在更大范圍內(nèi)的應(yīng)用。因此,對(duì)于聚酯纖維的舒適性研究就成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。這方面早期的成功進(jìn)展是超細(xì)纖維的生產(chǎn)與應(yīng)用,它在改善人們視覺、觸覺以及穿著舒適性等方面有了質(zhì)的變化,甚至在一定程度上超越了天然纖維。近期,國(guó)外研究者正展開多方位的探索活動(dòng),以期改善聚酯纖維的舒適性。1提高聚酯纖維的舒適度從理論上講,只要織物(纖維)完成對(duì)汗液的吸水-保水-蒸發(fā)過程,就能達(dá)到舒適性要求1.1接枝共聚合成纖維化學(xué)改性方法主要有:采用功能性共聚單體聚合形成新型共聚物;共混以功能性添加劑紡制出所需纖維;利用輻射線等特殊條件對(duì)纖維進(jìn)行特殊基團(tuán)的接枝共聚;對(duì)纖維或織物進(jìn)行涂層整理。1.2特殊處理纖維物理改性方法包括:變化聚合及紡絲形成新型纖維,如中空、多孔纖維等;對(duì)纖維進(jìn)行特殊處理如堿處理,使其表面形成凹凸結(jié)構(gòu);纖維超細(xì)化、橫截面異形化以形成有利于吸、排濕結(jié)構(gòu)。1.3改性聚酯纖維如對(duì)纖維進(jìn)行變形加工,不同種類、纖度的纖維混合以及采用新型加工方法等手段,對(duì)聚酯纖維進(jìn)行改性。當(dāng)然對(duì)于以上技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用則可以更好地改善纖維的吸排濕性能,開發(fā)出高品質(zhì)面料。2聚酯纖維的舒適度研究2.1濕意感的建立高吸濕性纖維是指可吸收空氣中的氣態(tài)水分,這種吸濕性主要取決于纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu),與物理結(jié)構(gòu)關(guān)系較小。常規(guī)聚酯纖維屬疏水性纖維,其在20℃×65%相對(duì)濕度時(shí)的回潮率僅為0.4%。與棉的7%、粘膠的13%相比較,常規(guī)滌綸織物所形成的濕悶感也就在情理之中了。提高聚酯纖維吸濕性的研究已進(jìn)行過較多探索,其原理主要是通過接枝共聚等方法,在纖維上引入親水性基團(tuán),包括羧基、酰胺基、羥基以及氨基,或者磺酸基團(tuán)等,這些基團(tuán)對(duì)水分子有相當(dāng)?shù)挠H和力。2.1.1高吸放濕聚酯復(fù)合纖維采用不同吸濕性能的聚合物組分的復(fù)合紡絲方法可以制得高吸濕性聚酯纖維。日本酯公司研究的一種高吸放濕聚酯復(fù)合纖維是由中空部分、吸濕放濕熱塑性芯部分、聚酯夾層以及易堿溶的皮層部分構(gòu)成。其中芯成分含乙二醇、間苯二甲酸雙羥乙酯-5-磺酸鈉、聚乙二醇、對(duì)苯二甲酸共聚物(I)和0.5%的CeriguardT2.1.2親水性物質(zhì)的分類用親水性試劑對(duì)纖維進(jìn)行后整理可以使聚酯纖維獲得較好的吸濕性。如日本帝人公司2.1.3聚酯纖維的生產(chǎn)用親水性試劑對(duì)纖維進(jìn)行后整理,或與接枝共聚等方法相結(jié)合,可改善其親水性。如旭化成將136.4份對(duì)苯二甲酸二甲酯、99份乙二醇和15.1份5-磺酸鈉二甲酸二甲酯共縮聚,得到金屬鹽含量為0.33g/kg的聚酯纖維,將此聚酯織物用1∶1(體積比)丙烯酸/甲基丙烯酸混合物的水化物處理(100℃×60min),然后用2%Na在提高纖維吸濕性能的共聚合成過程中,有時(shí)要加入含有離子基團(tuán)的間苯二甲酸-5-磺酸鈉(Na-SIPA)或其酯類(Na-SIPM、Na-SIPE)作為第三單體,加入包括聚乙二醇、間苯二甲酸二甲酯、己二酸二甲酯、丁二醇等在內(nèi)的物質(zhì)(主要是分子量500~5000的聚乙二醇)作為第四單體。最初的想法是:(1)SIP可提供染色改性用的酸性基團(tuán),同時(shí)可改變聚酯的形態(tài)結(jié)構(gòu);(2)聚乙二醇(PEG)的加入可使聚酯大分子剛性下降,柔順性增加(降低玻璃化溫度,但不影響熔點(diǎn)),從而使常壓染色成為可能,且實(shí)際效果(即所謂的常壓陽(yáng)離子易染聚酯纖維-ECDP)也的確如此。而進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),隨著第三單體含量的增加(最初CDP中第三單體含量一般為摩爾比1.5%~2%),纖維的吸濕性、抗靜電性能等大大提高。日本酯公司開發(fā)的兩種吸濕性聚酯纖維,一種由29.1%(重量比)聚乙二醇、1.5%(摩爾比)5-磷酸鈉、2%(摩爾比)二聚酯以及4.6%(摩爾比)二甘醇共聚(290℃熔紡、3.5倍拉伸比、熱盤150℃、4.2g/d、33.5%伸長(zhǎng))纖維具有4.4%吸濕率。另一種含0.5%(摩爾比)間苯磺酸鈉及乙二醇等的共聚酯具有4.2%的吸濕率。日本東麗公司、尤尼吉卡公司以及帝人公司等所做的探索也證實(shí)了這點(diǎn)。而且從開發(fā)的情況來看,SIP的應(yīng)用對(duì)于PET潛在性能的開發(fā)方興未艾。2.2功能性合成纖維在改善聚酯纖維吸水性研究中,用得較多的要數(shù)改變纖維橫截面形態(tài)。這主要是基于已被證明的、不同截面的聚酯纖維織物吸水性都比常規(guī)的圓形纖維要好這樣一個(gè)事實(shí)早在1953年便開始異形纖維研究的美國(guó)DuPont(杜邦)公司于1998年推出吸濕排汗聚酯纖維Coolmax,這是具有四凹槽結(jié)構(gòu)的異形截面聚酯纖維。該纖維獨(dú)特的構(gòu)造能將汗水快速輸出并導(dǎo)入空氣中,由其制成的衣料洗后30min幾乎完全(98%)干透。實(shí)驗(yàn)證明,Coolmax纖維織成的面料穿在身上可以比棉布料溫度低2~5℃,從而使穿著者倍感涼爽。采用Coolmax純紡或與其它纖維混紡加工成的織物,其散濕性、透水性等都有較大提高。1999年DuPont公司又推出升級(jí)換代CoolmaxAlta系列布料,這些新品因其具有的高舒適性能而極具競(jìng)爭(zhēng)力。受Coolmax等聚酯纖維新品種的影響,我國(guó)臺(tái)灣省也相繼研發(fā)出一系列的舒爽型聚酯纖維。如豪杰公司引進(jìn)旭化成吸濕排汗技術(shù),開發(fā)出W型截面的纖維Technofine,臺(tái)灣工研院開發(fā)出中空微多孔干爽型纖維HydroPore。日本公司在這方面研發(fā)較多的是采用可形成與中空貫通結(jié)構(gòu)的纖維或皮/芯型海島纖維,同時(shí)還結(jié)合吸濕性加工。如帝人公司開發(fā)的清涼感纖維,是用聚酯經(jīng)環(huán)形開槽孔的噴絲頭熔紡,形成中空度40%的纖維,制成針織物,經(jīng)洗滌、熱定形及堿處理使纖維產(chǎn)生細(xì)槽,然后將織物浸漬在100℃的丙烯酸鈉、丙烯酸、聚二丙烯酸乙二醇酯等的水溶液中處理3min,由于纖維壁上有與中空部分相通的微孔,并且纖維的中空部分含有可緩釋薄荷醇的凝膠,故該針織物既具有6.4%的初始吸濕性,又能在穿著30min后產(chǎn)生清爽的感覺。用這種復(fù)合技術(shù)進(jìn)行舒適性聚酯纖維的開發(fā)將是今后的方向。23采用纖維復(fù)合技術(shù)改善纖維的輸水性采用不同纖度纖維(包括一定數(shù)量的超細(xì)纖維)的混合紡紗也可達(dá)到毛細(xì)芯吸效果。DuPont公司開發(fā)的異線密度舒適性聚酯纖維是利用含有1%~2.5%(摩爾比)5-間苯二甲酸磺酸鹽陽(yáng)離子可染共聚酯,并混有以0.05%~0.8%(摩爾比)的鏈支化劑進(jìn)行鏈支化反應(yīng)的共聚酯,紡制成橢圓截面、有縱向溝槽的共聚酯長(zhǎng)絲混合物,混合物中粗旦長(zhǎng)絲為細(xì)旦長(zhǎng)絲的1.2倍,由該混合絲加工成的織物具有良好的舒適性。帝人公司開發(fā)的含有超細(xì)聚酯纖維的混合紗織物亦表現(xiàn)出良好手感及舒適性,其中混合紗線纖度分別為0.88~3.3dtex(0.8~3.0D)和0.11~1.65dtex(0.1~1.5D),而且纖維具有40%~100%的沸水收縮率。尤尼吉卡公司開發(fā)的體育服專用絲是由1.1dtex/f(1D/f)、橢圓度1.6與2.8dtex/f(2.6D/f)、橢圓度2.2的兩種規(guī)格的纖維混合而成,經(jīng)適當(dāng)定形及堿處理后,織物表現(xiàn)出較好的穿著舒適性。日本鐘紡公司開發(fā)的新一代無(wú)規(guī)聚酯長(zhǎng)絲“RandomPolyesterFilament”,其每根單絲各具不規(guī)則的粗細(xì)(0