CPCM-PA6蓄熱調(diào)溫纖維的制備及其結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、隨著社會的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，人們對于服裝的要求不僅僅是外觀和質(zhì)量，更加追求其舒適和性能，傳統(tǒng)紡織品簡單的保溫和御寒的功能已難以滿足人們的要求，具有功能性和舒適性的紡織品應(yīng)運(yùn)而生。相變纖維技術(shù)的快速發(fā)展及其在復(fù)合材料領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為制備蓄熱調(diào)溫纖維提供了極好的機(jī)會，而熔融紡絲法則是一種簡單方便、可用于制備蓄熱調(diào)溫纖維的重要方法。但由于固-液相變材料的熱分解溫度普遍低于熔融紡絲溫度，不能直接經(jīng)雙螺桿與纖維基體一起從噴絲板擠

2、出。因此開發(fā)出一種不同于傳統(tǒng)熔融紡絲的方法來制備出蓄熱調(diào)溫纖維成了我們必須解決的問題。本論文旨在采用自制的板下形變復(fù)合紡絲組件，以尼龍6（PA6）為皮層，復(fù)合相變材料（CPCM）為芯層，制備出一種具有蓄熱調(diào)溫功能的CPCM/PA6纖維，并將其應(yīng)用于冬季保暖外套中。
　　本論文首先將三種不同相變溫度范圍的單一相變材料復(fù)配成不同系列的復(fù)合相變材料（CPCM），通過 DSC分析從中篩選出具備合適相變溫度范圍且熱焓大的目標(biāo)CPCM，利用F

3、TIR、DSC及TGA對其結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行表征，并采用加速熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)考察其熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；然后通過 DSC并采用 Avrami方程及Jeziorny法、Ozawa法和莫志深法對CPCM的等溫結(jié)晶及非等溫結(jié)晶動力學(xué)進(jìn)行研究；再采用不同于傳統(tǒng)的熔融復(fù)合紡絲法，將PA6作為皮層，CPCM作為芯層，利用自行設(shè)計(jì)的板下形變復(fù)合紡絲組件將相變材料引入到 PA6基體中，制備得到CPCM/PA6蓄熱調(diào)溫纖維，并研究前紡工藝（如相變材料注入量、紡絲溫度

4、、卷繞速率）和后拉伸工藝（如拉伸溫度和拉伸倍數(shù)）對纖維性能的影響規(guī)律，以確立最佳的紡絲工藝；最后采用DSC、SEM、TGA、FTIR及纖維強(qiáng)伸度儀對纖維進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能表征。
　　通過對CPCM配制及其結(jié)構(gòu)性能的研究表明：酯B/醇A的質(zhì)量配比為30/70時(shí)，其熔融與結(jié)晶相變溫度范圍分別為18.23℃~32.23℃和20.86℃~11.74℃，熔融焓及結(jié)晶焓分別為206.4 J/g和195.8 J/g；其熱分解溫度范圍為170.3℃～2

5、30.1℃；對其經(jīng)過360次加速熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)后，仍具有較好的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性?？蓪⑵渥鳛楸Ｅ馓子玫哪繕?biāo)相變材料。
　　通過對CPCM的結(jié)晶動力學(xué)研究表明：CPCM的等溫結(jié)晶過程符合Avrami方程，Avrami指數(shù)n值在3左右波動，等溫結(jié)晶活化能ΔE值為19.55 kJ/mol；隨著等溫結(jié)晶溫度的升高，結(jié)晶速率常數(shù)Zt逐漸降低，半結(jié)晶期t1/2和最大結(jié)晶速率時(shí)間tmax逐漸增大；Jeziorny法、Ozawa法和莫志深法都能較

6、好地處理CPCM的非等溫結(jié)晶過程，隨著冷卻速率的增加，Avrami指數(shù)在2.99-3.30之間波動，速率常數(shù)Zc逐漸增加，半晶時(shí)間t1/2和最大結(jié)晶速率時(shí)間tmax逐漸減少；Ozawa指數(shù)m在在0.90-3.98之間波動，Kt值隨著溫度的升高而逐漸減??；莫志深指數(shù)b值在1.27~1.40之間波動，F(xiàn)t值隨著相對結(jié)晶度的增大而增大，CPCM的非等溫結(jié)晶活化能ΔE為300.1 kJ/mol。
　　通過 CPCM/PA6蓄熱調(diào)溫纖維的前

7、紡工藝及后拉伸工藝對其性能影響的研究表明：隨著相變材料注入量的增加，初生纖維的熔融相變溫度范圍和結(jié)晶相變溫度范圍均向高溫方向移動，其熔融焓和結(jié)晶焓顯著增加；隨著紡絲溫度的增加，初生纖維的熔融相變溫度范圍及結(jié)晶相變溫度范圍基本不變，熔融焓及結(jié)晶焓均先增大后減少；隨著卷繞速率的增加，初生纖維的熔融相變溫度范圍和結(jié)晶相變溫度范圍基本不變，熔融焓逐漸增大，結(jié)晶焓先增大后減??；隨著拉伸溫度的增大，纖維的強(qiáng)度先增大后減少，其熱性能基本不變；隨著拉伸

8、倍數(shù)的增加，纖維的強(qiáng)度顯著增大，其熱性能基本不變。最佳前紡工藝為相變材料注入量9 ml/h、紡絲溫度245℃和卷繞速率90 m/min，最佳后拉伸工藝為拉伸溫度80℃，拉伸倍數(shù)5倍。
　　通過對CPCM/PA6蓄熱調(diào)溫纖維的結(jié)構(gòu)性能研究表明：纖維的熔融相變溫度范圍與結(jié)晶相變溫度范圍分別為18.50℃~30.89℃和18.68℃~7.78℃，熔融焓和結(jié)晶焓分別為66.12 J/g和64.93 J/g；纖維具有皮芯層結(jié)構(gòu)，其截面形狀為