分子筛改性PET纤维的制备和性能研究

第

卷%%&

第期

合

成

纤

维

工

业

!

#

+ %%&

年

月

() , .+/ ) 0+

/ ( 1 2 0 3 + 4 5 / 3 .

分子筛改性刘

60/

纤维的制备和性能研究童,

丹

高绪珊

俨北京

付吉全8%%%

7北京服装学院材料系摘;

9,

要,

:

#将分子筛添加剂 7分散剂交联剂 9以不同的比例和 6评切片共混进行母粒法熔融纺丝制得分、、

子筛改性8%

60/

纤维并测定纤维的力学性能吸湿性能和染色性能,,

、

。

结果表明当纤维中分子筛质量分数为纤维相比分子筛,

:

时改性 6 0/纤维的可纺性较好<添加剂含量存在最佳值与纯#:

60/,

:

分散剂 7质量比 9:

为

时改性纤维断裂强度提高=,

>;

,

含湿率提高=%

;

上染率提高>>;。

>;

<

分子筛60/

分散剂

:

交联剂 7质量比 9为,

8%

:

8。

:

%

时改性纤维断裂强度可提高&,

分子筛在改性

纤维中分散均

匀并形成了拟网状结构:

:关键词聚对苯二甲酸乙二醇醋纤维分子筛

分散剂

:吸湿以能:

染色一

改性纤维% 9一

中图分类号60/

/

?=

8

文献识别码、

:

,

文章编号

8%% 8

%% 8 7%%&

%%% 8

一

。

纤维存在吸湿性差不易染色易产生静,、、、

、

加进去让其熔融 9用玻璃棒搅拌直至粉体完全,,

电等缺陷难以满足人们对时装舒适化高档化的追求。

被包裹风干冷却成固体制得混合添加剂8

,

。

将固体研磨成粉末状

,

分子筛具有高比表面积高热稳定性强吸,

。

附能力以及孔道结构等特性显著地有别于一般的粒料及块状填料现已经广泛应用于石油化’’工材料和医药等许多领域〔〕利用分子筛填充、一

60

Α/分子筛母粒的制备60/

,

、

将混合添加剂和

切片分别在真空干燥一

,

箱中干燥 7其中混合添加剂干燥时间&,

>Γ,

,

干

聚合物可以有效地实现聚合物的低成本高性能和多功能化 8目前制备 60/分子筛复合纤维Α。,

、

燥温度为Η℃< 60/切片干燥时间大于ΙΓ温度%为 8%℃ 9称取干燥好的混合添加剂和Η,

60/

切,

及其性质的研究尚未见有相关报道

。

作者在。

60/

片置于表面皿中混合均匀然后加人到已预热到>Η℃

,

纤维的制备过程中加人分子筛和添加剂 7分散剂交联剂 9达到了改性

,,

的模型纺丝机料筒中熔融挤出成细条将ΧΧ

,

、

60/

纤维的目的

挤出的细条剪切成约长度为

的粒子制得。

,

分子筛质量分数为Η8 8 8

;的 60/Α

分子筛母粒

实验原料和设备

8

=

分子筛改性 60/纤维的制备;的 60/Α

将质量分数=,。

分子筛母粒和。

60/

原料,,

:

60/

切片添加剂 7分散剂为醚类聚合

切片在自制的模型纺丝机上进行共混纺丝

单孔

物交联剂为钦酸酷类 9均为市售酸盐类上面布满孔径为=%一

分子筛 7为硅Χ

喷丝头孔直径卷绕速度%

8ΧΧ

,

熔体温度>。

%

一

>

Η℃

,

% ,

Β

的小孔 9北,

而Χ℃,

ΒΦ

在自制丝杠拉伸机上拉8%,

京服装学院自制用Δ3Ε,

。

设备

:

自制的模型纺丝机 7采=%

伸拉伸温度>%,

拉伸倍数Η。

紧张热定型温度

%型熔体流动速率仪吉林大学科学仪

8>%℃ =

,

定型时间:

8%

器厂制自制卷绕机的最高卷绕速度为ΧΦΒ。

而

性能测试力学性能用:取向度用,

9丝杠模型拉伸机实验方法8

、

。

.Κ%

8%,型纤维电子强力仪。

88

7太仓纺织仪器厂 9常温常压下测定Δ 6 8一、

混合添加剂的制备。

型偏光显微镜 7新天精密。

准确称取一定质量配比的分子筛分散剂或

光学仪器厂 9双折射法测定收稿日期:

分散剂与交联剂的混合物,

把称量好的分散剂倒,,,

%%Η 8一<一

人烧杯中放在恒温磁力搅拌器上对其进行加热温度&%℃,

修改稿收到日期%%&,,。

:

一

Η%

一>

。

作者简介:刘丹 7 8>一 9女硕士生

主要从事高分子材

待分散剂完全熔融后加人稳定剂搅,

料改性研究

。

拌

。

再加人分子筛 7如含有交联剂再把交联剂

基金项目:中国石油化工股份有限公司项目7

%Η%%

9

。

合

成

纤

维8

工&

业(

%%&

年第

卷Ο0/

结晶度

:

4Λ,

!

3 2

型

Δ

射线衍射仪 7日本。

Α+

ΨΝΜΖ,

。

加人适量分散剂后可以增大,,

,

理学电机公司 9广角赤道扫描测定

纤维的强度再增加分散剂的含量纤维的断裂强+ΦΜ

傅立叶红外光谱 7

%

%4Η

2

红外光谱分析仪测定。

Χ

3

9用:。

#

Μ

Ν

一

Χ

ΟΠΜ

Ν

度反会下降这是由于分散剂含量过多时过多的分散剂会降低强度下降,。

,

60/

大分子间的作用力从而导致,

,

:ΦΒ显微

镜观察用日本+Θ 相差显微镜观察

加人适量的分散剂能使分子筛均匀,

成品丝的结构并拍照 !

地分散在纤维中而分子筛与分散剂间发生了化? Λ&=&Ρ%。

:扫描电镜观测用日本电子Ρ 0

学反应分散剂又与基体高聚物之间有一定的亲

型扫描电镜观察分子筛的结构并拍照

合力如此产生的一种特殊的拟网状结构可能是提高纤维断裂强度的主要原因表/Π。

,

,

吸湿性纤维放人 .Κ>Η:,、,

一

2

型电脑式低温湿Γ。,

热试验箱在%℃&;相对湿度下平衡Η于 8%℃下烘至恒量计算各试样的含湿率Η

再Σ

不同分子筛和分散剂配比的改性纤维的力学性能ΤΠ

染色性分散红剂 7++ 9#,,

:

=2

%染料浓度 8,

岁 扩散,

Λ

ΜΤ

ΓΠΒΦ

# 6Ω? 6

Μ

ΦΝΙΩΜΜ

Β

ΥΧ

ΜΨΦ打Ψ&ΣΜΩΙΒ

ΨΠΙ

ΨΜΨΩΠ

Γ初Ν

酬 浴比为 8%%

:

#

。

用

Ι /。

型

Χ

#:

ΜΤ ΠΩΙ

#

ΜΦ

ΞΜΠΒ

ΨΨΦ6

Ι

ΠΙΩ

ΝΠΝΨΦ幻Ω飞Μ

Ν

ΠΧ

ΝΦ Ι

常温常压染色机 ℃下常压染色结果与讨论

#Γ

分子筛分断裂强度Α初始模量Α断裂伸断裂比功Α (ΜΖ’ (‘ΤΖΖ’9散剂 7+ΨΝ 9 7+ΨΝΜ 9长; 7+ΨΝΜ

一

一

,

一

60/#:::::::

,

&=

Η

8

8

8>8Η

8#

& 8>8=&ΗΗ>

8&= 88 88=

88 8

改性

60/

纤维力学性能的影响因素,

# 8

,

&ΗΗ>%Η> => >&

8Η=

8& 8

8

8 8

Η>& Η

分子筛8

8

&

Η

由表

比较可知改性

0 6

/

纤维的断裂强度,

# 8#

%

Η=8

&8

8 8 8

%

8

并不是随分子筛含量增加而增加而是分子筛质量分数为;的纤维试样的断裂强度最大分子<

ΗΗ

8

& Η 8

,

=

8 &

筛质量分数为,

=;

时改性纤维的可纺性开始变Η;

,

!

6

交联剂6

差分子筛质量分数为

的纤维的可纺性极差,

。

由表,

可以看出

,

当纤维中分子筛质量分数交联剂 )质量比 为纤维断裂强度达 . 7,

通过断裂强度和可纺性的考虑添加分子筛质量

为 !#时分子筛!,

分散剂& (。

分数为表/

;

最佳Υ ΟΜ

。

7 !

时改性.#

,

8Π

分子筛添加量对改性Σ 8 0Β陌ΤΝΟ Β

60/Π

纤维力学

性能的影响ΨΨ廿Φ Β Β

/

1 0

3 5 2 4,

提高了, !

这可能是由于加人交联,,

Μ#Τ

ΠΩ

#

幼ΜΞΜΦ&

Χ

Μ

Ω

Γ,ΒΦΤΠ

#

剂后在高聚物大分子间起到了交联作用使共混物的相容性进一步得到改善加强了两相的界面

Ω

Ι川Μ+

ΥΧ

Ψ Ζ一

ΨΜ

6 0/&ΣΜΩΙ

分子筛质量分数;,

断裂强度Α 7。

ΨΝΜ

Ν

可纺性

粘附力从而强化了原有的拟网状结构进一步提

,

,

&=%

好好好一般出现断头丝较多,

高了纤维的断裂强度表(

。

6

不同分子筛和添加剂配比

ΗΡ、内一、斗

= 8

Η

的改性纤维的力学性能曲

Η%%

较差出现短头丝多,

6

8比Β袱34

4

川/:&;&4川 4 9<=?<

<

>?

< 4;

2 ,

2 43<=

,Α4件

9

8

差断头丝多,

224 2

:4Χ/:9

9;

= 4Δ4

2

&= Ε

9=;9

<

Ε 9

2

注纤维中分子筛和分散剂的质量比为 !

!

。

<:;Φ

Ε幼ΕΓ

Γ

4Ε

3

9

3 2

4价;一

3

3

!

分散剂,,

分子筛分断裂 4 4 5散剂交联剂 ) 0 2 3& (:::

强度 1一

初始模量1’

)

4

0

2 34 5

’

断裂伸断裂比功 1。 4、’ 长# ) 0 23,

一

为了改善分子筛的分散状态以更好的发挥它的作用不同比例的分散剂添加到母粒中进行母粒法共混纺丝其纤维中的分子筛质量分数均为!#,,

,

6

+.

+.+

%,!

.% 6,%6 !%

7 !,

7 ! 7 ! 7 ! 7 !

6 . 7,

.

%7,++

, !

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7

!

母粒中分子筛质量分数为 ,

%#

。

从表 !可

! 7: !

,% 7 7. !

以看出分散剂的含量对

&,

(

7

7

.

+ 7

纤维的断裂强度影+

响很大,

。

分子筛,

分散剂 )质量比 为. 4/

较

! !

改性& (纤维的吸湿性和染色性

好纤维断裂强度达6% . #

01 2 3,

5 4

,

提高了

由表 可以知道当纤维中分子筛质量分数,

初始模量达

6

0 1 2 34 5

断裂比功达

为 !#时分子筛分散剂与交联剂的加人对提高,、

第60/

期,

刘丹等分子筛改性

60/

纤维的制备和性能研究

纤维的含湿率是有利的其含湿率可提高;,

8%%Η

=%

这是因为分子筛的表面积很大容易吸收,

,

水分<但交联剂的加人因其交联作用使大分子网络密度

加大导致明显/ΠΣ

60/

承

% Η

纤维的含湿率提高不用划排 %>Η>%

。

表)[∴Ω

改性ΙΜ

60/ΠΒ

纤维的吸湿性和染色性ΨΨ[ΜΠ

ΜΦ[ 6ΦΝ

ΣΦ#ΝΦ[,

ΥΧ

ΨΦ五ΜΨ 6 0/ΥΣΜΩΦΙ

含湿率‘动门‘、

;

上染率=

,

;

=&Η%

=%Η%

Η%

8 Η%Χ一

8

Η%

&Η%

7,Β 7%#]]

Ι、,Η

8Π

波数60/

Α

(

8

Η%%=::

8

纤维

注

:

] 8的分子筛

分散剂 7质量比 9为交联剂 7质量比 9为,

8

:

8

:

<

]的分子。

Ι‘

7 7%

筛

:

分散剂

8

8:

%

加人分子筛和分散剂后提高。、

60/

纤维的上染率60/

字僻咽划 Η %>Η

可能是由于分子筛分散剂与聚合物之间,

形成一定的拟网状结构部分破坏了,

大分子,

链结构的规整性有利于染料的扩散与渗透使染

>%=&Η%

色性能提高,

。

而加人交联剂后发现上染率几乎,。

,

!, 7

, 7 /?一

没有变化可见交联剂的加人会导致大分子间一

波数Α8%%Η

Κ

定的交联作用影响了染料分子的渗人

分散剂

==

改性 60/纤维的结构8

分子筛的形态结构8

图图。

是放大=%%倍后的分子筛粒子的,

0Λ掌

⊥

% Η

分子筛呈现出层状聚集结构在每个微小的一

咽划排

粒子上布满了孔径为=%,

%

Β

Χ

的小孔表面积

,

很大由于其特殊的结构使得改性纤维具有形成拟网状结构的可能。

%>Η>%

=&Η%

!, 7

, 7

波数/

Λ?

一

’

分子筛

7 !%#

、

、

享除划咽

图1Φ∴

8

分子筛的 Ν

0Λ

8

0ΛΟΓ

『

ΠΟ

Γ

ΥΧ

#

ΜΜ

#ΠΩ

ΙΜΞΜ

Φ

=&Η%

!, 7

, 74 ?一

! 6 !

Μ(ΟΝ !

分析,

波数2尸

,

中可以看出图Π 2保留了& (的吸’’。?/收峰消失了分子筛 7 处和6 6+ 6?处

从图,

改性

& (

纤维

一

一

图!Μ Γ !

的吸收峰及分散剂加了6 !.Λ

,

!+。

+

/

?

一

’

处的吸收峰

,

纤维和添加剂的ΜΝ (Ο=

增! 6 6

(Μ

ΝΟ

Θ 4 4 3; 9

<

>

&(

>Α4;=

Ε 92

9

2 2 3 Δ 4=

?,

一

‘

吸收峰。

说明分子筛与分散剂发取向度和结晶度,

生了化学反应所以分子筛能随分散剂均匀地分

布于

& (

纤维中

由表 可知当纤维中分子筛质量分数为

合;

成

纤

维

工

业60/

%

&

年第

卷

时加人分散剂与交联剂后

改性,

,

,

60/

纤维的,

可以看出改性=Σ9,

纤维中有拟网状结构 7图,,

取向度和结晶度与 6/纤维相比变化不大甚至 0降低这说明改性 60/纤维断裂强度的增加不是由结晶和取向所决定的而可能是由形成的一种拟网状结构所造成的晶度和取向度比纯,。,

纤维中有深色带状的分散剂由于分散剂和。

分子筛是紧密结合在一起的所以其分散状况也反映了分子筛的分散状况

8“改性 60/,

纤维的结6

60/

纤维的低这就部分解释60/

结论9

了它的染色性能和吸湿性都比纯60/,

纤维高的60/

从可纺性和纤维断裂强度考虑改性。

,

& (

原因而]改性 60/纤维的结晶和取向度与纯纤维的相差不大故其染色性能与纯。

纤维中分子筛质量分数为 !#较好Α

纤

分子筛含量相同)质量分数,

!#

时随着,

维的相当

添加剂含量的增加改性表Η纤维的取向度和结晶度ΜΒ,

& (

纤维的断裂强度存

在一个最佳点最佳质量配比是分子筛

分散

几Σ

Η

ΩΦ

扭Ψ

Β

ΨΜ∴

ΩΜΜΠΒ

Ψ

Τ

Φ#[叮Ι回# Ν

Υ

Χ

Ψ沂ΜΨ

舰Ψ

6 ΩΜ

60/丘ΣΜΩΙ

剂,

交联剂为

!

7

!

,

改性& 、

(

纤维断裂

双折射率% 8Η% 8

结晶度7

;

强度可提高, !/,

.#

。

ΡΗ_了 7

综合考虑纤维断裂强度含湿率和染色

:Σ !Σ

!

性分子筛上染率提高.2

分散剂 )质量比 为

+

时

,

& ( #,

夕

纤维断裂强度提高 6%

.#

,

含湿率提高 6 7

! 6

纤维侧面光学显微镜照片

.#

。

& (

纤维与改性6。

& (

纤维侧面的光学显微

分子筛改性。,

& (

纤维的结晶度和取向度,,

镜照片见图

都没有大的变化

(ΟΜΝ测试表明分子筛和分散& (。

剂发生了化学反应有新的基团生成有利于纤维中分子筛的分散和拟网状结构的形成

参,

考

文

献

8张立德牟季美纳米材料和纳米结构仁〕北京科学出版

社9

,

!77,

!,

& (

纤维 )半消光

Α

Σ

改性

&纤维(

阳范文

赵耀明,

刘红阳 %一

ΜΦ ! 1&&一

Ι共混改性研究〔〕塑料

图6Μ Γ 6

纤维的光学显微镜照片ΤΘ 3 4 9? 4;:<<

工业

,

!777 !+) ,,

!7

=4<

Θ 4ΘΒ< 3<

脚Θ:;

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金建刘伯林钟淑芳等

&

1 (沸石分子筛复合材料制备及结,,

<

>?

2 > 4 2>Α 4 ,

; 9Ε

; 2ΘΧ 4Θ (>Α4

Ι晶行为与热性能研究仁」中国塑料 ! 77 %,

), ,!.一

一

7

吕志平李丽霞李福祥等分子筛在聚合物中的应用研究进,

由图

6

可见与

& (

纤维 )图 6 相比隐约 9,

展ΥΙ」高分子材料科学与工程

,

!7以

,

! 7 )

%

&; 4&9; 9 3

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9Ε

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3

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,

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,

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