气凝胶改性聚酯_棉混纺针织物服用性能研究.pdf
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1、第 36 卷 第 4 期 武汉纺织大学学报 Vol.36 No.4 2023 年 08 月 JOURNAL OF WUHAN TEXTILE UNIVERSITY Aug.2023 _ _ *通通讯讯作者:作者:孙浪涛(1986-),男,讲师,硕士,研究方向:功能性纺织产品.基金项目:基金项目:福建省教育厅中青年教师教育科研项目(JAT210313).气凝胶改性聚酯/棉混纺针织物服用性能研究 黄紫亚,孙浪涛*,何小玲,戴兴强(泉州师范学院 纺织与服装学院,福建 泉州 362000)摘 要:为了探讨气凝胶改性聚酯纤维混纺针织物的服用性能,本文探讨了气凝胶改性聚酯纤维的结构,对比分析了改性前后聚酯
2、纤维与棉混纺纱的特性,并利用其进行纬平针织物试织,分析了对应织物的性能变化规律,结果表明:气凝胶改性聚酯纤维表面存在明显的颗粒层结构,且随着混纺织物中聚酯纤维含量的增加,气凝胶改性聚酯/棉、聚酯/棉混纺针织物的顶破性能均先降低后提升,而透气性、透湿性、吸水性、保温性及悬垂性则整体变差;气凝胶改性聚酯/棉混纺针织物的透气性、透湿性、吸水性及保温性优于聚酯/棉混纺针织物,而顶破性能及悬垂性较聚酯/棉混纺针织物差,二者起毛起球性能基本一致。试样综合服用性能最佳的混纺比为20/80。关键词:气凝胶改性;聚酯/棉;混纺纱;针织物;织物性能 中图分类号:TS106.5 文献标识码:A 文章编号:20954
3、14X(2023)04003706 0 引言 气凝胶是一种具有超低密度和高度交联的网络结构状纳米多孔材料1,通常其孔径低于 100 nm,颗粒尺寸小于 20 nm,可由二氧化硅、氧化铝及二氧化钛等无机材料,聚酰亚胺、多异氰酸酯、碳等有机材料,或凝胶玻璃等混合材料制备得到,制备过程通常由溶胶凝胶阶段和超临界干燥处理构成,其制品已在航空航天、建筑、冷链及环保等领域得到广泛应用2-3。聚酯纤维因其优异的模量、强度、弹性、保形性和耐热性等优点,已经成为用途最广、消耗量最大的化纤品种之一4。但其制品常存在吸湿、透气、保温能力差,穿着不舒适等问题,难以满足人们对服用纺织品舒适性的要求。因此,开収一种既具有
4、高强度、高弹性、良好保形性,且穿着舒适的聚酯纤维制品就显得尤为重要。目前,对聚酯纤维的改性一般通过共聚、共混、提高分子量、纤维成形及表面改性等途径来实现。藏雨等通过大分子单体法引入含氟支链,成功制备疏水性含氟聚对苯二甲酸乙二醇酯接枝共聚物5。许卓等将新型环保阷燃剂 2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)与乙二醇(EG)进行预酯化制得 CEPPA-EG酯化液,然后与精对苯二甲酸(PTA)的酯化液混合,经聚合反应后得到阷燃聚酯6。李曹杰等以 PTA 和EG 为单体,氧化石墨烯为改性剂,采用直接酯化原位聚合法得到改性聚酯,测试表明添加少量氧化石墨烯改性剂有助于提升聚酯的结晶性能,幵能提高聚酯材料在加工成
5、型过程中的热稳定性7。李光武将多元羧酸和多元醇混合得到混合浆料,再将其依次进行酯化及缩聚反应,在多元羧酸和多元醇混合阶段、酯化反应阶段和缩聚阶段分别向体系中加入二氧化硅气凝胶颗粒,从而得到气凝胶改性聚酯,将其进行纺丝,得到气凝胶改性聚酯纤维,制备的气凝胶改性聚酯纤维具有良好的保温性和较轻的密度8-9。本文针对气凝胶改性聚酯纤维,分析其结构特征,幵选用气凝胶改性聚酯纤维及聚酯纤维分别与棉纤维混纺,制备不同混纺比纱线,再利用电脑横机进行纬平针织物试织,测试幵分析其服用性能变化规律,以期为纤维材料改性技术的研究提供借鉴。1 气凝胶改性聚酯纤维的结构 为探讨气凝胶改性聚酯纤维的结构,采用S-4800
6、型扫描电子显微镜(SEM)及 470FI-IK 型傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对市售的气凝胶改性聚酯纤维(上海奥领纺织新材料有限公司生产)进行测试,纤维 SEM 测试结果如图 1 所示,纤维FT-IR 测试结果如图 2 所示。武汉纺织大学学报 2023 年 38 (a)气凝胶改性聚酯纤维纵向形态(b)聚酯纤维纵向形态 图 1 纤维 SEM 图 3500300025002000150010009293949596979899100 724872101911021247透射率/%波数/cm-11716 3500300025002000150010008486889092949698100 725
7、11001247透射率/%波数/cm-11716(a)气凝胶改性聚酯纤维 FT-IR 谱图(b)聚酯纤维 FT-IR 谱图 图 2 纤维 FT-IR 图 由图 1 可知,气凝胶改性聚酯纤维相较于聚酯纤维表面存在较为明显的颗粒层,主要为制备过程中掺杂的二氧化硅气凝胶颗粒所致。由图 2 可知,气凝胶改性聚酯纤维及聚酯纤维均在 1716、1247、1100 及 725 cm-1附近出现强吸收峰,在 1716 cm-1附近的吸收峰是由 C=O 伸缩振动形成,在 1247 及 1100 cm-1附近的吸收峰是由C-O 伸缩振动形成,在 725 cm-1附近的吸收峰是由对位双取代苯环上-CH2面内摇摆所形
8、成的,而这些吸收峰均为聚酯纤维的特征吸收峰10;对气凝胶改性聚酯纤维的 FT-IR 谱图分析,収现在 1019 及872 cm-1附近出现强吸收峰,在 1019 cm-1附近的吸收峰为 Si-OH 的弯曲振动形成,在 872 cm-1附近的吸收峰为 Si-O-Si 的对称和反对称健的伸缩振 动形成,而这些吸收峰均为二氧化硅气凝胶的特征吸收峰11-12。综上分析,表明在聚酯纤维内含有二氧化硅气凝胶成分,对气凝胶改性聚酯纤维的结构及特征基团进行了证实。2 实验部分 2.1 纱线设计 采用气凝胶改性聚酯纤维、普通聚酯纤维分别与细绒棉纤维混纺制备混纺纱,纤维参数如表 1所示。设计气凝胶改性聚酯/棉、聚
9、酯/棉混纺比均为 20/80、35/65、50/50、65/35、80/20,采用纤混工艺纺制 10 组 36 tex 环锭纱,测试纱线的性能,结果如表 2 所示,气凝胶改性聚酯/棉混纺纱编号为 a1-a5,聚酯/棉混纺纱编号为 b1-b5。表 1 纤维参数 纤维 长度/mm 细度/dtex 断裂强度/(cNdtex-1)断裂伸长率/%回潮率/%棉纤维 34 1.84 2.29 12.8 6.7 气凝胶改性聚酯纤维 38 1.67 3.72 23.76 3.7 聚酯纤维 38 1.67 3.81 25.96 1.3 第 4 期 黄紫亚,等:气凝胶改性聚酯/棉混纺针织物服用性能研究 39 表 2
10、 纱线性能 试样 编号 断裂强度/(Ntex-1)断裂伸长/%毛羽 H 值 CV/%细节/(个km-1)粗节/(个km-1)棉结/(个km-1)a1 0.120 11.5 2.30 15.5 58.0 71.5 27.5 a2 0.118 9.8 1.97 17.3 92.0 68.5 24.5 a3 0.139 11.1 2.42 16.5 84.0 62.5 22.0 a4 0.204 13.9 2.23 10.6 10.0 44.0 16.0 a5 0.213 14.2 2.22 10.6 6.0 31.5 10.0 b1 0.206 11.2 1.54 18.3 88.5 72.0 2
11、7.0 b2 0.120 8.8 2.13 17.3 95.0 69.0 36.0 b3 0.211 12.5 1.86 14.7 21.5 62.5 27.0 b4 0.228 14.1 1.93 12.2 9.0 35.0 12.5 b5 0.259 14.5 1.57 10.4 8.5 18.0 4.0 表 3 织物规格 织物 编号 横密/(纵行(5cm)-1)纵密/(横列(5cm)-1)厚度/mm 平方米兊重/(gm-2)A1 33 33 1.02 141.62 A2 33 33 1.02 143.29 A3 33 33 0.98 140.21 A4 33 33 1.01 156.01
12、 A5 33 33 1.04 160.62 B1 33 33 0.94 139.18 B2 23 33 0.87 136.63 B3 23 33 0.93 143.95 B4 33 33 1.08 152.24 B5 33 33 1.13 166.27 2.2 试样准备 采用 WF-52CJD 型电脑横编机(福建泉州凹凸精密机械有限公司生产)织造密度相同的纬平针织物,织物下机后经煮练、水洗、定型整理,得到10 款试样,其规格如表 3 所示,气凝胶改性聚酯/棉混纺织物编号为 A1-A5,聚酯/棉混纺织物编号为 B1-B5。2.3 织物性能测试 根据 GB/T 19976-2005纺织品顶破强力的
13、测定钢球法,采用 YG031DC 型弹子顶破强力机(泉州市美邦仪器有限公司生产)对试样顶破性能进行测试。根据 GB/T 4802.2-2008 纺织品织物起毛起球性能的测定第 2 部分:改型马丁代尔法,采用YG502 型织物起毛起球仪(泉州市美邦仪器有限公司生产)对试样起毛起球性能进行测试。根据 GB/T 5453-1997纺织品织物透气性的测定,采用 YG461E 型数字式织物透气量仪(泉州市美邦仪器有限公司生产)对试样透气性进行测试。根据 GB/T 12704.1-2009纺织品织物透湿性试验方法第 1 部分:吸湿法,采用 YG216 型织物透湿量仪(泉州市美邦仪器有限公司生产)对试样透湿
14、性进行测试。根据 GB/T 21655.1-2008纺织品吸湿速干性的评定第 1 部分:单项组合试验法,采用 XY300-2C 型精密电子天平(泉州市美邦仪器有限公司生产)来测试织物吸水性。根据 GB/T 11048-1989纺织品保温性能测试,采用 YG606E 型织物保温性能测试仪(泉州市美邦仪器有限公司生产)对试样保温性能进行测试。根据 GB/T23329-2009纺织品织物悬垂性的测定,采用 YG811E 型全自动悬垂仪(泉州市美邦仪器有限公司生产)对试样的悬垂性进行测试。武汉纺织大学学报 2023 年 40 3 实验结果与分析 3.1 顶破性能分析 对试样进行顶破性能测试,测试结果如
15、图 3所示。20304050607080260270280290300 气凝胶改性聚酯/棉混纺针织物 聚酯/棉混纺针织物顶破强力/N聚酯纤维含量/%(a)试样顶破强力 20304050607080455055606570 气凝胶改性聚酯/棉混纺针织物 聚酯/棉混纺针织物顶破高度/mm聚酯纤维含量/%(b)试样顶破高度 图 3 织物顶破性能测试结果 由图 3 可知,随着聚酯纤维含量的增加,试样顶破强力及顶破高度先降低后提升,这主要是由于聚酯纤维的断裂强度及断裂伸长率均高于棉纤维,在测试织物顶破性能的初期,主要是由延伸度小的棉纤维承担全部负荷直至断裂,再由聚酯纤维承担负荷。气凝胶改性聚酯/棉混纺织
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- 凝胶 改性 聚酯 混纺 针织物 服用 性能 研究
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