聚醚醚酮（PEEK）纖維與阻燃滌綸交織織物的制備及性能研究

胡加卓++林麗麗++朱偉航

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.136

摘 要：采用新型高性能聚醚醚酮纖維與阻燃滌綸進(jìn)行交織獲得功能織物。對(duì)織物的透氣性、拉伸強(qiáng)力、耐磨性進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明，獲得的新型織物在透氣性、拉伸性和耐磨性能上，都具備了可應(yīng)用的特性。聚醚醚酮纖維作為一種性能優(yōu)異的高性能纖維，由于目前處于開(kāi)發(fā)階段，成本較高，限制了廣泛應(yīng)用。與阻燃滌綸交織，在滿(mǎn)足性能需求的情況下，可以降低純聚醚醚酮織物的成本，拓寬聚醚醚酮纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：聚醚醚酮（PEEK）纖維 阻燃滌綸 織物 性能

中圖分類(lèi)號(hào)：TB33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（b）-0136-02

聚醚醚酮是一種半結(jié)晶性熱塑性耐高溫樹(shù)脂，熔點(diǎn)為 343 ℃，可在260 ℃長(zhǎng)期使用。PEEK具有高強(qiáng)度和模量，抗沖擊和韌性好，是韌性和剛性兼?zhèn)淦胶獾牟牧稀Ｆ渚哂袃?yōu)異的耐化學(xué)藥品性，除了濃硫酸外，幾乎不溶于其他任何酸堿或有機(jī)溶劑，它的耐腐蝕性與鎳鋼相近。

聚醚醚酮纖維保持了原有樹(shù)脂優(yōu)異的特性，拉伸強(qiáng)度 400～700 MPa，伸長(zhǎng)率20%～40%，模量3～6 GPa，熔點(diǎn) 334 ℃～343 ℃，長(zhǎng)期使用溫度250 ℃。聚醚醚酮纖維還具有優(yōu)良的抗水解性，在高溫水或高溫蒸汽中仍能保持其優(yōu)良的性能。除濃硫酸外其他化學(xué)試劑很難對(duì)其造成腐蝕，且在堿性環(huán)境下可長(zhǎng)期保持纖維各項(xiàng)性能的穩(wěn)定。目前，聚醚醚酮織物正在研發(fā)中，其優(yōu)異的耐腐蝕、耐高溫、耐輻照及力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)織物，為其在特殊環(huán)境下使用提供了廣闊前景。

PEEK纖維雖然具有極大應(yīng)用潛質(zhì)，但目前成本較高，在一定程度上阻礙了PEEK纖維的應(yīng)用。阻燃滌綸作為一種常見(jiàn)的阻燃纖維，其成本較低，纖維性能相對(duì)較好。此研究將PEEK與阻燃滌綸交織成不同組織結(jié)構(gòu)的織物，并對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試。與阻燃滌綸交織，可在滿(mǎn)足性能需求的情況下，降低純聚醚醚酮織物的成本，拓寬聚醚醚酮纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

聚醚醚酮纖維（自制，吉林大學(xué)特種工程塑料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室），規(guī)格為180D/36F；阻燃滌綸（網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)），規(guī)格為200D/36F。

1.2 織物的制備

將聚醚醚酮纖維經(jīng)過(guò)加捻后進(jìn)行上漿處理，與阻燃滌綸纖維進(jìn)行交織。采用劍桿小樣織機(jī)，經(jīng)絡(luò)筒，整經(jīng)，上漿，穿綜，織造，去漿后獲得聚醚醚酮/阻燃滌綸織物。實(shí)驗(yàn)中采用的織造參數(shù)見(jiàn)表1。

1.3 織物性能測(cè)試

采用YG（B）461E型全自動(dòng)織物透氣性能測(cè)試儀，對(duì)不同織物的透氣性能進(jìn)行測(cè)定；采用YG（B）026H-250型電子織物強(qiáng)力機(jī)，對(duì)織物的拉伸性能進(jìn)行測(cè)定。測(cè)試試樣大小20 cm×20 cm，預(yù)加張力25 N，采用定速拉伸模式，拉伸速度30 mm/min，分別測(cè)量了織物經(jīng)向及緯向的拉伸強(qiáng)度；采用YG（B）401T馬丁代爾耐磨儀對(duì)織物的耐磨性能進(jìn)行測(cè)定，將織物剪切直徑為15 cm的圓形，放在馬丁代爾耐磨儀的圓片上，并在上面施加50 g砝碼的重量進(jìn)行耐磨實(shí)驗(yàn)，織物開(kāi)始出現(xiàn)相鄰兩根紗線斷裂情況時(shí)的摩擦次數(shù)為耐磨實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所有測(cè)試均在室內(nèi)溫度為21 ℃，相對(duì)濕度50%下進(jìn)行，測(cè)量10次取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 織物的透氣性

透氣率的大小與織物本身的織造結(jié)構(gòu)、后處理等因素有關(guān)。該實(shí)驗(yàn)中聚醚醚酮/阻燃滌綸交織織物除去漿之外，未經(jīng)過(guò)任何后處理。表2為織物的透氣性能。

從透氣性來(lái)看，斜紋透氣率大于平紋，這可能是由于PEEK纖維彈性較差，織物在交織過(guò)程中，平紋織物的緊度要比斜紋織物大。緊度越大，單位面積上的紗線增多，織物孔隙率下降，使空氣可通過(guò)的空隙變小，透氣性能降低。

2.2 織物的拉伸性能

表3列舉了PEEK/阻燃滌綸交織織物不同組織結(jié)構(gòu)的拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率。

從拉伸強(qiáng)度經(jīng)向和緯向綜合性能上來(lái)看，平紋織物要優(yōu)于斜紋。主要是由于平紋組織結(jié)構(gòu)更緊密，經(jīng)紗和緯紗彼此相互緊密交錯(cuò)。表3顯示織物的力學(xué)特性體現(xiàn)出了各向異性，即經(jīng)向的拉伸強(qiáng)度高于緯向，主要是因?yàn)榻豢椏椢锏慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，PEEK纖維為經(jīng)紗，阻燃滌綸為緯紗。PEEK纖維的力學(xué)強(qiáng)度優(yōu)異，在交織織物中也得到了體現(xiàn)。

2.3 織物的耐磨性能

耐磨實(shí)驗(yàn)分為5個(gè)階段，每階段達(dá)到規(guī)定次數(shù)后，儀器自動(dòng)停止，將試樣取下觀察并計(jì)算起球數(shù)量。不同階段PEEK/阻燃滌綸織物的耐磨性能如表4所示。

從耐磨性上來(lái)看，平紋織物在各階段的起球數(shù)均要少于斜紋織物，這主要是因?yàn)槠郊y織物的緊度優(yōu)于斜紋，組織結(jié)構(gòu)中交織點(diǎn)更多，使平紋組織質(zhì)地堅(jiān)牢、挺括、表面平整，因此耐磨性較好。研究發(fā)現(xiàn)，耐磨實(shí)驗(yàn)進(jìn)入第三階段之后，起球數(shù)增加趨勢(shì)有所下降，至第五階段，起球數(shù)開(kāi)始下降。分析原因，在耐磨性的測(cè)試中耐磨性較差的滌綸先被磨損掉，使得開(kāi)始時(shí)起球數(shù)較多，現(xiàn)象較明顯。而隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，起球部分多數(shù)被磨光，起球數(shù)下降，滌綸纖維漸漸被磨平，整個(gè)織物組織結(jié)構(gòu)更加平整。而PEEK纖維是一種耐磨損性極強(qiáng)的纖維，這時(shí)耐磨性好的PEEK纖維則逐漸影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使整個(gè)織物的耐磨性又開(kāi)始變好。

3 結(jié)語(yǔ)

該研究采用新型高性能聚醚醚酮纖維與阻燃滌綸進(jìn)行交織，獲得面密度、克重相近的平紋與斜紋兩組織物。對(duì)織物的透氣性、拉伸強(qiáng)力、耐磨性進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明，在透氣性上，斜紋略高于平紋，但在拉伸強(qiáng)度和耐磨性上，平紋要優(yōu)于斜紋。聚醚醚酮纖維本身具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐高溫性能、耐磨性能與耐腐蝕性能，由于目前處于開(kāi)發(fā)階段，成本較高，限制了廣泛應(yīng)用。與阻燃滌綸交織，在滿(mǎn)足性能需求的情況下，可以降低純聚醚醚酮織物的成本，拓寬聚醚醚酮纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。

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