親水易染型聚酯纖維及其織物性能

廉志軍，潘菊芳，金 劍

(中國紡織科學研究院 國家合成纖維工程技術(shù)研究中心，北京 100025)

根據(jù)聚合改性方式和產(chǎn)品功能的不同，仿棉聚酯纖維分為親水細旦型、親水易染型、微孔型、載銀抗菌型等，本文將主要介紹親水易染型聚酯纖維及其織物的性能。

從分子結(jié)構(gòu)來講，易染型聚酯纖維是一種在常規(guī)聚酯纖維分子鏈段中引入聚酰胺基團的嵌段共聚改性聚酯纖維，聚酰胺基團的引入極大地改變了聚酯纖維的性能，使纖維的玻璃化溫度、模量、強度等基本物理性能等都發(fā)生了根本性的變化，纖維的光澤更加柔和，手感更加柔軟，抗起球性等大幅提高。

1 易染型聚酯纖維及紗線性能

采用化纖產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟研究開發(fā)的系列新一代仿棉聚酯纖維，商品名稱為“逸綿”。其主要通過聚合改性克服常規(guī)聚酯纖維的缺點，賦予了聚酯纖維新的特性，使其服用舒適性大幅提高。

易染型聚酯纖維熔融溫度約為236℃，介于錦綸6和常規(guī)聚酯纖維之間，比常規(guī)聚酯纖維低20℃左右，其DSC測試結(jié)果如圖1所示［1］。

圖1 易染型聚酯纖維DSC測試結(jié)果Fig.1 Differential scanning calorimetry of easy-dyeable polyester fibers

易染型聚酯纖維的玻璃化溫度比常規(guī)聚酯纖維低10℃左右，聚酰胺基團的引入破壞了聚酯纖維大分子的規(guī)整性，使纖維的無定形區(qū)增加，染料分子更容易進入纖維內(nèi)部，所以，易染型聚酯纖維可以實現(xiàn)分散染料無載體常壓沸染。

易染型聚酯纖維目前主推品種為棉型短纖，單絲線密度為 1.2～1.6 dtex，斷裂強度為 2.2～2.8 cN/dtex，初始模量≤50 cN/dtex，斷裂伸長率為20%～35%，回潮率為0.8%左右。與常規(guī)聚酯纖維相比，易染型聚酯纖維的斷裂強度和初始模量均大幅降低，只有常規(guī)聚酯纖維的50%左右，這個強度可以滿足服用要求，同時又使織物是有良好的抗起球性能。易染型聚酯纖維的初始模量低于長絨棉纖維，低的初始模量使織物觸感更加柔軟［2-3］，而且回潮率是常規(guī)聚酯纖維的2倍，有助于改善其親水性能和抗靜電性能。

易染型聚酯纖維適合制作各種純紡、混紡紗線，紡紗過程無特殊要求，可紡性良好，紗線性能指標優(yōu)良，聚酯纖維純紡和混紡紗線產(chǎn)品測試指標如表1所示。

表1 易染型聚酯纖維紗線指標Tab.1 Quality indexes of easy-dyeable polyester yarns

從表1可以看出，純易染型聚酯纖維紗線強度略低于聚酯纖維/棉、聚酯纖維/粘膠混紡紗線，但相差不大，這也體現(xiàn)了易染型聚酯纖維的仿棉特性，紗線的強力CV、伸長率CV、條干CV、毛羽等指標均能很好滿足正常使用要求。

2 易染型聚酯織物的染整加工

2.1 易染型聚酯織物的前處理

易染型聚酯纖維由于經(jīng)過了聚合改性，纖維的耐堿性與常規(guī)聚酯纖維有很大的區(qū)別，其在堿質(zhì)量濃度10g/L，浴比1∶50，處理時間1 h的條件下，堿減量率和處理溫度的關(guān)系如圖2所示［1］。

圖2 處理溫度對減量率的影響Fig.2 Effect of temperature on weight loss percentage

從圖2可以看出，易染型聚酯纖維耐堿性比常規(guī)聚酯纖維差，在相同處理條件下更易水解，但在80℃以下，水解反應還是很弱的，所以，當需要對易染型聚酯纖維織物進行堿處理時，應盡可能選擇比較低的處理溫度，這樣可以減少對易染型聚酯纖維的損傷。

2.2 純易染型聚酯織物的染色

易染型聚酯織物可使用分散染料常壓沸染(無載體)，對染色設(shè)備的適應性非常寬泛，有較好的節(jié)能作用。

易染型聚酯纖維常壓沸染對分散染料無特殊要求，可參照常規(guī)聚酯纖維的染色處方，對E型、SE型分散染料，甚至S型分散染料都有較高的上染率，染中深色時上染率普遍能達90%以上。

染色升溫過程中，在60～70℃適度保溫5～15 min有助于勻染，升溫至80℃以上時應降低升溫速率至1.5℃/min以下，保溫時間可根據(jù)染色深度控制在30～90 min，染后最好降溫至65℃以下排液，染色后的還原清洗可參照常規(guī)聚酯纖維的還原清洗工藝。

常壓沸染工藝可滿足易染型聚酯纖維織物的絕大多數(shù)染色需求，染較深顏色時，提高染色溫度至115℃以上有助于提高上染率和色牢度。

2.3 易染型聚酯纖維/棉混紡織物的染色

易染型聚酯纖維的一個重要并廣泛的應用是和棉纖維進行混紡，開發(fā)混紡織物可以充分發(fā)揮2種纖維的優(yōu)勢，使最終織物產(chǎn)品有獨特的仿棉風格、較好的舒適性和較高的性價比。

常規(guī)聚酯/棉混紡織物的染色一般采用二浴二步法，即高溫高壓染常規(guī)聚酯，60～80℃染棉，這樣可以保證較好的染色效果，但染色流程很長，能耗大，污染嚴重［4-5］。易染型聚酯纖維能夠常壓沸染的特性對其混紡織物產(chǎn)品的染色有很好的積極作用，不再受高溫高壓染色設(shè)備的限制。

通過選用合理的染化料的搭配，易染型聚酯纖維/棉混紡或交織織物可以實現(xiàn)一浴一步常壓沸染。具體工藝為：棉選用中性固色的活性染料，如CN 型、NF型、N 型活性染料［6-7］;聚酯纖維選用稍有耐堿性的分散染料;在室溫加完染料后以一定升溫曲線升溫至沸騰，保溫一定時間完成染色，然后皂洗、水洗。染色過程應該注意使用緩沖溶液保持染液中性pH值的穩(wěn)定性［7-8］。

一浴一步常壓沸染存在的問題是，中性固色的活性染料價格較高，而且染深的顏色有一定難度，但其節(jié)能減排效果非常顯著，還可大大縮短染色時間，有很高的推廣使用價值。

3 易染型聚酯織物的性能指標

為了更準確、更直觀地評判易染型聚酯纖維的性能指標，制作了同紗支、同組織規(guī)格的對比織物進行性能測試，這些織物包括純棉織物(簡稱“棉”)、純易染型聚酯纖維織物(簡稱“易染聚酯100”)、純常規(guī)聚酯纖維織物(簡稱“常規(guī)聚酯100”)、易染型聚酯/棉 65/35混紡織物(簡稱“易染聚酯65”)、常規(guī)聚酯/棉 65/35混紡織物(簡稱“常規(guī)聚酯65”)、常規(guī)聚酯/棉 35/65混紡織物(簡稱“常規(guī)聚酯35”)等，對比測試樣都以最簡單的方式進行染整加工，不加任何功能整理助劑，具體測試結(jié)果如表2所示。

3.1 吸濕速干性能

表征織物吸濕速干性的指標包括吸水率、滴水擴散時間、芯吸高度、蒸發(fā)速率、透濕量、浸濕時間、吸水速率、最大浸濕半徑、液態(tài)水擴散速度、單向傳遞指數(shù)、液態(tài)水動態(tài)傳遞綜合指數(shù)等［9］，本文僅簡單介紹芯吸高度、擴散速率、蒸發(fā)量3個指標的測試結(jié)果，見表2和圖3。

表2 樣品芯吸高度和液態(tài)水擴散速率Tab.2 Wicking height and water spreading speed of samples

圖3 水分蒸發(fā)量和時間的關(guān)系Fig.3 Relationship of water evaporation and time

從表2樣品芯吸高度和液態(tài)水擴散速率指標可以看出，易染聚酯65織物和易染聚酯100織物的指標最好，比純棉織物高30%左右，而常規(guī)聚酯100織物的指標最差，這充分說明易染型聚酯纖維的親水性比常規(guī)聚酯纖維有了很大的提高。

從圖3蒸發(fā)量數(shù)據(jù)可以看出，易染聚酯100織物的速干性最好，其最初干燥速率接近純棉織物的2倍，這和其親水但不保水的性能相符，親水性保證了液態(tài)水能在織物表面快速擴散，而易染聚酯不會像棉纖維一樣吸水溶脹，水的擴散僅限于纖維表面，水分子很少和易染聚酯纖維產(chǎn)生牢固的氫鍵結(jié)合，這樣就保證了速干性。

純棉織物很高的回潮率和吸水率是其優(yōu)點，同時也是其缺點，因為當吸水到一定程度后純棉織物的穿著舒適性會大幅下降，而且吸水后干得也慢［10］，所以純棉織物并不適合有較多液態(tài)汗的場合，如運動裝等［11］。而易染型聚酯纖維則兼具親水和速干的優(yōu)點，在很大程度上彌補了純棉和常規(guī)聚酯纖維的不足。

3.2 其他性能

易染型聚酯纖維織物有很好的手感，其含量達65%和棉混紡時，其織物的手感和純棉織物非常接近，鑒于對織物手感的量化指標尚不成熟［12-13］，此處不列具體指標進行探討。

易染型聚酯纖維織物光澤柔和，基本沒有普通化纖的“極光”感，因此外觀仿棉效果良好。易染型聚酯纖維織物有非常好的抗起毛起球性能，測試了十多種易染型聚酯纖維純紡、混紡織物的抗起毛起球性能，抗起球等級均在4級(含)以上，其中包括用單紗織造的針織汗布，而采用此規(guī)格的常規(guī)聚酯纖維織物其抗起球性只能達到2級左右。

易染型聚酯纖維作為一種全新的聚酯纖維，有些性能尚有待于發(fā)掘，其吸濕速干性、抗起球性等比常規(guī)聚酯纖維有了很大提高，而且在親水的同時克服了棉纖維固有的缺點，綜合性能優(yōu)異。

4 結(jié)論

易染型聚酯纖維是常規(guī)聚酯纖維的升級換代產(chǎn)品，其強度適中，手感柔軟，光澤柔和，抗起球性好，在強度、外觀、手感、親水性等多個方面都有優(yōu)良的仿棉特性。

易染型聚酯纖維可常壓無載體染色，擺脫了常規(guī)聚酯纖維需要高溫高壓染色的限制，對染色設(shè)備的適應性更廣，其和棉混紡織物易于一浴一步染色，符合節(jié)能減排理念。

易染型聚酯纖維有良好的吸濕速干性能，其織物芯吸高度、液態(tài)水擴散速率、干燥速率等指標均優(yōu)于純棉和常規(guī)聚酯纖維織物，適合于各種純紡或混紡產(chǎn)品，是開發(fā)各種休閑、運動面料的優(yōu)良原料，應用前景非常廣闊。

致謝 易染型聚酯纖維的生產(chǎn)、紡紗、織造、染整及測試評價工作得到了化纖產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟成員單位的大力支持，在此表示衷心感謝!

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