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其他聚酯纤维及其制备工艺的探讨

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:除PET外,还有其他一些聚酯采用了熔体纺丝。主要由α晶型组成的纤维经过拉伸会使β晶型的数量增多,而α晶型相应减少。PBT初生纤维的沸水收缩率无法预测。经热定型处理,能获得高度结晶的纤维。其他的脂肪族聚酯,如聚乙交酯、聚丙交酯及它们的共聚物也采用了熔体纺丝,并已经用这些纤维制造了生物可吸收的缝合线。高强聚乳酸纤维的制备,采用非常慢的纺速熔体纺丝,然后再进行热拉伸。

其他聚酯纤维及其制备工艺的探讨

除PET外,还有其他一些聚酯采用了熔体纺丝。其中聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)尤为突出,因为它与PET既有相似性又有不同性。由于PBT的结晶快于PET,又表现出相似的物理-力学性能,已被广泛用作热塑模塑工程树脂;还由于其能被加工成高回弹和可染性的纤维,因此作为成纤材料也引起了广泛的关注。早期的研究者发现,PBT存在α型和β型两种晶型,并研究了这两种晶型与PBT纤维力学性能的关系。两者都具有三斜晶胞,它们的主要差别在于β型中重复链轴的距离(c轴)比在α型中长(约为1.26nm和1.18nm)。这种差异的形成是由于在β型中四个亚甲基链区的构象比在α型中更为伸展。

主要由α晶型组成的纤维经过拉伸会使β晶型的数量增多,而α晶型相应减少。当熔纺PBT采用高质量流量和低卷绕速度,纺丝线应力很低,纤维冷却形成无定形相;当纺速大于1000m/min时,随着卷绕速度的提高,纺丝线中的结构开始变得有序;随着纺速的进一步增加,结晶取向和晶体尺寸增大,结晶度和结晶完整性提高;当质量流量降低时,能使纺丝线应力增大的其他加工因素也将使结晶取向和晶体尺寸增加。相对分子质量的改变同样会影响聚合物的结晶度。提高相对分子质量后观察到的结果似乎是较高纺丝应力的结晶增强作用与缠结增大的结晶阻碍作用之间的抗衡。X射线衍射表明:初生纤维中主要含有α型,但也含少量β型,β型晶体的数量随纺速的提高而增加。PBT初生纤维的沸水收缩率无法预测。当纺速为1000~1500m/min时,纤维在沸水中非但不产生收缩反而有效增长2%~3%;在更高的纺速下,纤维开始收缩,纺速为3000~5000m/min范围时,根据相对分子质量和其他的工艺参数,收缩量基本为2%~3%。高速纺中呈现适中的收缩率是由于结晶性稳定的结果,但有关低纺速纤维收缩量在沸水中的增长没有充分的解释,这也许与纤维在沸水中进一步结晶以及α相向β相转变有关。

聚酯醚(聚1,2苯氧乙烷P,P′二甲酸乙二酯,PEET)的性能在许多方面与PBT相似,由于结晶比PET容易,因此在较低纺速下就有结晶生成。根据其密度的数据发现,某种有序结构约在纺速为1000m/min时出现。另外,X射线数据也指出:在纺速未达3000m/min前形成的结构被认为是准晶型。在200℃的温度下对无定形或准晶型纤维进行热处理,则产生结晶,形成相对稳定的α晶型。当纺速高于3000m/min时,初生纤维中的晶相有所不同,称为β型;纺速约为4000m/min时形成的β型经热处理转变为α型,但纺速在6000m/min以上形成的这种β晶型在热处理时很稳定。这种PEET的收缩行为也与PBT相似,非常低的纺速下形成的无定形纤维收缩时,随着准晶的发展,纤维停止收缩,反而发生长度的增长;在较高纺速下,达到相对高的结晶度时,纤维又发生收缩,但收缩量很小。

也有人对聚芳酯进行了研究,该聚芳酯是由双酚A与对苯二甲酸和间苯二甲酸聚合而成的全芳酯。他们发现,熔体纺丝制得的该种纤维完全不结晶,但双折射测定的结果表明分子取向显著,并随喷丝头拉伸比的提高而增大;而且发现该纤维的双折射率与纺丝线应力之间有线性关系,同以流变学定律为依据预测的结果一致;同时,这种材料的玻璃化转变温度为175℃。(www.xing528.com)

近年来,聚2,6萘二甲酸乙二酯(PEN)越来越受关注,这是由于其制备原料2,6萘二甲酸二甲酯本身价格低廉。该聚合物与PET相比具有较高的玻璃化转变温度(约265℃)。这些性能使PEN在包装领域有相当大的潜力,可用作热填充包装物。

PEN成纤性能在许多方面类似于PET:低速纺时,形成无定形纤维;当纺速为2000m/min左右时,形成取向中间相;纺速高于2500m/min时,发生应力诱导结晶。因此,PEN发生结晶所需的纺速较PET略低。纺速达到3500m/min左右时,PEN的结晶区中主要为α相。在3500~4000m/min纺速下加工的纤维含有次生晶相β,同时还有α相共存。经热定型处理,能获得高度结晶的纤维。PEN的收缩行为与PET相似,只是收缩率达到最大时的纺速比PET的要低(约2000m/min,而PET的为3300m/min)。

其他的脂肪族聚酯,如聚乙交酯、聚丙交酯及它们的共聚物也采用了熔体纺丝,并已经用这些纤维制造了生物可吸收的缝合线。高强聚乳酸纤维的制备,采用非常慢的纺速熔体纺丝,然后再进行热拉伸。除此之外,聚乳酸熔体纺丝的速度也可高达5000m/min,纤维性能与PET十分相似。

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