量子能改性聚酯纖維的制備及性能研究.pdf

1、以天然礦石為原料開發(fā)新型功能材料是近年的研究熱點(diǎn)之一，韓國（株）量子能技術(shù)研究所使用天然長石類礦物(Osaekhyulto)為原料，經(jīng)粉碎、提純分離、煅燒以及熟成等特殊工藝制備了新型礦物材料量子能粉末（簡稱QE粉）。作為一種納米復(fù)合鋁硅酸鹽材料，QE粉具有吸濕、紫外吸收、抗菌和抗氧化等多種性能，因此將其應(yīng)用于新型聚酯功能材料的開發(fā)就具有重要的研究意義和市場(chǎng)價(jià)值。
　　本文以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)為基體，QE粉為改性劑，用熔

2、融共混法制備了PET/QE復(fù)合材料，并通過紡牽一步法制備了兼具吸濕和紫外吸收功能的新型量子能改性聚酯纖維。采用SEM、EDS、WAXD、粒徑分析、TG、FT-IR、DSC、POM和毛細(xì)管流變儀等手段對(duì)QE粉的組成、形貌尺寸等性質(zhì)，以及PET/QE復(fù)合材料的剪切流變性能、結(jié)晶性能和熱性能進(jìn)行研究分析;通過強(qiáng)力測(cè)試、吸濕爬桿實(shí)驗(yàn)、纖維比電阻儀、織物感應(yīng)式靜電儀和紫外漫反射儀等分析了PET/QE改性纖維的力學(xué)性能、吸濕性能、抗靜電性能和紫外吸

3、收性能。主要結(jié)論如下:
　　1.QE粉是以長石類礦物為主的片層狀復(fù)合鋁硅酸鹽材料，其粒徑為950nm左右，與PET復(fù)合后不會(huì)改變PET的晶型結(jié)構(gòu)及分子鏈上的基團(tuán)和化學(xué)結(jié)構(gòu)，兩者的復(fù)合屬于物理共混。PET/QE復(fù)合材料中QE粉含量的增加會(huì)降低PET的起始熱分解溫度，但對(duì)熱分解速率和熱降解性能影響較小。剪切流變性能測(cè)試表明QE粉的加入未改變PET熔體的流動(dòng)類型，PET/QE復(fù)合材料仍屬于假塑性流體，但熔體的非牛頓性出現(xiàn)了大幅降低;剪切

4、速率為900～7000s-1時(shí)，PET/QE的非牛頓指數(shù)保持了對(duì)剪切速率的高敏感性;隨著QE粉含量的增大，PET/QE的剪切黏度與剪切應(yīng)力出現(xiàn)大幅降低，且剪切黏度數(shù)值幾乎不隨剪切速率的增大而變化，說明QE粉對(duì)PET熔體存在較為嚴(yán)重的降解作用。
　　2.通過Avrami、Ozawa、Mo's、Dobreva、Lauritzen-Hoffman和Friedman法等方法研究PET/QE復(fù)合材料非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的結(jié)果表明QE粉能夠提高P

5、ET的結(jié)晶速率，且含量為2wt％時(shí)具有最高的結(jié)晶速率。體系成核方式為均相成核與異相成核共存，高含量QE粉改性試樣中異相成核占主導(dǎo)地位。改性劑在基體中的團(tuán)聚導(dǎo)致了對(duì)結(jié)晶過程有重要影響的成核活性的下降，相比于PET-2％QE試樣，QE粉含量為1wt％的試樣反而擁有最高的成核活性，然而對(duì)非等溫結(jié)晶活化能與相對(duì)結(jié)晶度間關(guān)系的研究表明成核作用僅在結(jié)晶的初期占主導(dǎo)地位，結(jié)晶后期QE粉含量對(duì)PET的結(jié)晶的作用開始凸顯，因此最終表現(xiàn)為QE粉含量為2wt

6、％時(shí)擁有最大的結(jié)晶速率，利用POM觀察PET/QE復(fù)合材料等溫結(jié)晶過程的結(jié)果也證實(shí)了上述分析。
　　3.經(jīng)紡牽一步法制備的PET/QE改性纖維表面及截面都均勻分布有大量改性微粒。力學(xué)性能測(cè)試表明PET/QE纖維的斷裂伸長率為28.0％，斷裂強(qiáng)度為2.6cN/dtex。QE粉的添加明顯提高了PET/QE纖維的吸濕能力，纖維回潮率達(dá)到1.23％;纖維的靜電性能得到改善，PET/QE纖維的纖維體積比電阻下降了32％，織物的感應(yīng)靜電電壓峰