易染型海島PTT纖維的堿處理研究

趙滿才

(蘇州龍杰特種纖維股份有限公司，江蘇蘇州 215600)

隨著社會和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，人們對時裝和流行、運動和休閑、環(huán)境和健康的要求日益迫切，希望今天的纖維在材料上更接近天然，有真絲般的柔軟感，有優(yōu)雅的光澤，在功能上能適應(yīng)電氣、電子、熱和光學(xué)等各種領(lǐng)域，在用途上滿足人口老齡化和社會信息化發(fā)展的需要。因此，研究和開發(fā)出滿足上述各種要求的高感性纖維材料及高功能性纖維材料［1］成為必然。

PTT纖維是一種新型的熱塑性樹脂，由于其結(jié)構(gòu)居于PET和PBT之間，因此同時具有PET的高強(qiáng)穩(wěn)定性能和PBT優(yōu)良的成型加工性;而在回彈性方面則能夠與PA6和PA66相媲美，表現(xiàn)出柔軟而優(yōu)異的懸垂性、良好的觸感、舒適的彈性。PTT還有著良好的抗污性和耐磨性。因此，在紡織和工程塑料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用［2，3］。

聚酯纖維經(jīng)堿處理，纖維變細(xì)，手感柔軟，光澤柔和，具有類似真絲的風(fēng)格。易染型海島PTT纖維是一種加有共聚酰胺、COPET的纖維。筆者對易染型海島PTT纖維的堿處理進(jìn)行了研究，討論了堿濃度、處理時間、溫度及促進(jìn)劑的濃度對纖維的影響。

1 試驗

1.1 材料、試劑及儀器

易染型海島PTT纖維:86 dtex/24 f×37，蘇州龍杰特種纖維股份有限公司;

NaOH，CP級，上海化學(xué)試劑有限公司;

雙烷基二甲基氯化銨(812)，工業(yè)品，博興華潤油脂化學(xué)有限公司;

YG003型電子強(qiáng)力儀，太倉紡織儀器有限公司;電熱真空烘箱、恒溫水浴槽、分析天平。

1.2 堿處理及減量率計算

將纖維用乙醚浸泡40 min，再用去離子水連續(xù)洗3次，晾干，并在真空烘箱中60℃烘2 h，取出后在干燥器中冷至室溫，稱取干試樣，其質(zhì)量為W1。采用不同的堿處理條件將纖維進(jìn)行處理，后洗凈，烘干，稱重，得其質(zhì)量為W2。

減量率按下式計算:

式中:W—纖維的減量率(%);

W1—處理前干纖維試樣的質(zhì)量(g);

W2—處理后干纖維試樣的質(zhì)量(g)。

2 結(jié)果與討論

2.1 NaOH濃度對堿處理的影響

易染型海島PTT纖維是由PTT切片、易水解聚酯(COPET)以及共聚酰胺共混紡制而成的。在堿處理過程中，當(dāng)堿液中溫度較高時，堿液中的OH―具有較高的擴(kuò)散能力，會攻擊纖維中的酯鍵，使其發(fā)生堿水解。在溫度為90℃、浴比為1∶50、時間60 min下用不同濃度的NaOH溶液對試樣進(jìn)行堿處理，測試強(qiáng)力，并計算其強(qiáng)度保持率。如圖1所示。

由圖1可見，在其他條件不變的情況下，纖維減量率隨NaOH濃度的增加而增大，而且在堿濃度大于10%以后增加更加迅速。這是因為濃度越大，溶液中的OH―的濃度也越高，這就使得OH―與纖維中的酯鍵的有效碰撞增加，堿水解的速度也就明顯增加。

圖1 NaOH濃度對堿減量率及強(qiáng)度保持率的影響

從圖1還可以看出，在較低的NaOH濃度下，纖維有較高的斷裂強(qiáng)度保持率;當(dāng)NaOH的濃度大于14%時，堿減量率達(dá)到20%，強(qiáng)度保持率可保持94%，其強(qiáng)度下降不大;但當(dāng)濃度繼續(xù)增加，斷裂強(qiáng)度保持率就明顯下降。這是因為纖維中的酯鍵斷裂增加而致，尤其是纖維中的COPET是一種易堿水解聚酯。由圖1可知，在易染型海島PTT中適宜的堿濃度為12%～14%之間。

2.2 堿處理時間

在保持處理溫度為90℃，浴比1∶50，NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.0%時，經(jīng)過不同的堿處理時間，其結(jié)果如圖2所示。

圖2 處理時間對堿減量率及強(qiáng)度保持率的影響

由圖2可見，易染型海島PTT纖維的堿減量率隨時間的延長而增加。其主要原因是隨著時間的延長，OH―與纖維的接觸機(jī)會增加，有利于纖維的堿水解。并由圖可見，當(dāng)時間大于30 min后，堿減量率增速加快，由于時間的延長在纖維水解增加的同時OH―與纖維的有效碰撞增加，因此在60 min時的堿減量率達(dá)到21.5%，此時的強(qiáng)度保持率為94%，下降還不太大。但隨著時間的增加，堿減量率增加，強(qiáng)力保持率迅速下降到75 min時，強(qiáng)力保持率下降至90%以下。因此易染型海島PTT的最佳時間為60 min。

2.3 堿處理溫度

在NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，浴比1∶50，堿處理時間為60min，以不同的溫度對易染型海島PTT纖維進(jìn)行堿處理，結(jié)果見圖3所示。

圖3 溫度對堿減量率及強(qiáng)度保持率的影響

由圖3可見，隨著溫度的升高，堿減量率不斷增加，這是因為隨溫度的升高，一方面NaOH的離解速度加快，另一方面OH―的擴(kuò)散能力增加，從而增加了與纖維上酯鍵的有效碰撞，使得堿水解的速度提高。所以在其他條件不變的情況下，提高溫度可促進(jìn)纖維水解，減少殘余NaOH的量，從而降低生產(chǎn)成本［4］。由圖3還可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度大于70℃時，曲線的斜率明顯增加?？梢娨兹拘秃uPTT的溫度可控制在80～90℃之間。

2.4 雙烷基二甲基氯化銨(812)濃度對堿處理的影響

雙烷基二甲基氯化銨(812)是一種表面活性劑。其結(jié)構(gòu)為:

表面活性劑可降低溶液的表面張力，同時由于表面活性劑吸附在纖維的表面，增加了纖維的親水性，可促使OH―和纖維上的酯鍵作用，加快纖維的堿水解進(jìn)行。在NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%、浴比為1∶50、溫度為90℃、時間為60 min的條件下，以不同濃度的812對易染型海島PTT進(jìn)行堿處理，其結(jié)果如圖4所示。

圖4 812濃度對堿減量率及強(qiáng)度保持率的影響

由圖4可以看出，隨著812濃度的增加，堿減量率明顯增加，但纖維強(qiáng)度也明顯下降。當(dāng)812質(zhì)量濃度為0.8 g/L時，堿減量率達(dá)到24.5%，此時的強(qiáng)度保持率已經(jīng)下降到90.5%，說明此時纖維損傷已較大，強(qiáng)度明顯下降。由于促進(jìn)劑在堿水溶液中離解成陽離子活性基團(tuán)，其長碳鏈的季銨化合物的表面活性作用，表面活性劑會迅速地被吸附在纖維表面，甚至在煮沸時有可能進(jìn)入纖維表面層某些鏈間的空隙處［4］。然后OH―通過這些季銨化合物轉(zhuǎn)移到纖維表面與鄰近酯鍵水解。所以812的加入能迅速提高堿水解的速度，堿處理效果明顯提高。

3 結(jié)論

a)海島型PTT纖維堿處理的適宜條件:NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 12%，溫度為 90℃，處理時間為60 min。

b)海島型PTT纖維堿處理加入812促進(jìn)劑有利于纖維的堿水解進(jìn)行，但同時能使纖維的強(qiáng)度下降幅度增大，其使用量在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%時達(dá)到最佳，可滿足后道加工的需要。

［1］ 王曙中，王慶瑞，劉兆峰編.高科技纖維概論［M］.中國紡織大學(xué)出版社，1999:11.

［2］ Brow H S，Chuah H H.Texturing of Textile Filament Yarns Based on poly(trmethylene Terphthalate)［J］.Chemical Fibers International，1997，47(1):72 ～74.

［3］ 劉玉莉，錢以宏.國內(nèi)地毯業(yè)現(xiàn)狀及PTT地毯產(chǎn)品前景分析［J］.合成纖維工業(yè)，2002，31(3):14 ～17.

［4］ 王銳.聚丙烯與聚酯類高聚物共混纖維堿處理前后結(jié)構(gòu)與性能［J］.合成纖維工業(yè)，1998，21(4):11 ～14.