第31卷第3期2005年6月
東華大學學報(自然科學版)
JOU RNAL OF DONGH UA UNIVERSIT Y
V ol.31,No.3
Jun.2005二醋酯纖維的結構特性①
張 靜1，王善元1,2
(1.東華大學紡織學院，上海,200051;2.東華大學教育部紡織面料技術重點實驗室，上海,200051)
摘要采用DSC、X射線衍射和密度梯度管等技術研究了二醋酯纖維的結晶、取向等結構特性，初步探討了不同紡絲工藝對纖維結構特性的影響，發現：二醋酯纖維存在兩種晶型結構，結晶度和取向度都較低；以相同二醋片為原料時，紡絲工藝對纖維的結構特性有影響但不明顯，而煙用紡絲工藝和紡織用紡絲工藝之間的差別對纖維結構特性的影響則相對較大。
關鍵詞：二醋酯纖維，結構特性，紡絲工藝，結晶
中圖分類號:TS102.511.3
醋酯長絲是優良的紡織原料，它性能獨特，既有纖維素纖維的服用舒適性，也有合成纖維的尺寸穩定性。目前，在美國、日本等發達國家，醋酯纖維在紡織領域的應用和發展已比較成熟，他們對醋酯纖維也有了很好的認識和理解。而我國紡織用醋酯長絲的生產尚屬空白[1,2]，對紡織用醋酯纖維的研究也仍以織造等后加工技術為主，有關醋酯長絲的結構特性、紡絲工藝等原創性工作的報道則更為鮮見。所以，有必要對醋酯纖維的紡絲工藝、結構特性和兩者之間的關系等進行研究，加深我們對這種纖維的認識和理解。只有在此基礎上，我們才能開發、推廣醋酯纖維在我國紡織領域的應用，從而解決醋酯長絲長期依賴進口的現狀。這里對二醋酯長絲的結晶、取向等結構特性進行了測試分析。
1 實驗
1.1 樣品
二醋酯長絲的制備是在南通醋酯纖維有限公司完成的。采用該公司合成的同一種二醋片，并借鑒煙用醋酸絲束的紡絲工藝，以丙酮為溶劑，采用不同的紡絲工藝(改變熱空氣溫度、紡絲液濃度和殘余溶劑量3個參數)，在煙用醋酸絲束小試設備上，通過干紡，分別制得A、B兩個二醋酯長絲樣品; F樣則由一家韓國公司以上述相同二醋片為原料紡制而成。1.2 結構參數測試
測試前，樣品首先經過油劑萃取處理，以排除紡絲油劑對纖維結構參數測試的影響；然后烘干并用密封袋保存。
1.2.1 DSC分析
采用M ET TLER TOLEDO S TAR e Sy stem公司的DSC822e型差熱掃描量熱測量儀；掃描范圍30～280℃；升溫速度10℃/min。
1.2.2 X射線衍射
采用日本Rigaku DMAX RBⅡ型X射線衍射儀。
粉末法：掃描范圍2θ=5°～40°；步長0.05°;Cu 靶;Ni單色濾波片；波長λ=1.542×1010m。
1.2.3 密度
采用M D1型密度測定儀。
分別以正庚烷(0.6837g/cm3)和四氯化碳(1.596g/cm3)為輕、重液，配置成密度范圍為1.27～1.37g/cm3的密度梯度管；然后將經過預處理的醋酯纖維小球投入密度梯度管,24h后讀數。
1.2.4 取向度
聲速法:SCYⅢ型聲速取向測量儀。
浸沒法:PS型偏光顯微鏡(上海光學儀器廠), ZW型阿貝折射儀(上海光學儀器廠)、鈉光燈等；以石蠟和α溴萘為浸沒液。
1.2.5 纖維形態
由于醋酯纖維相當柔軟，切片的制作難度較
①收稿日期
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3期張 靜，等：二醋酯纖維的結構特性
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大，故采用其他纖維包覆的方法。將一定量的醋酯纖維理直并包在深色羊毛中，然后在Y172型纖維
切片器(哈氏切片器)上進行切片，最后在光學顯微鏡下觀察并攝影。
2 實驗結果及分析
2.1 DSC 差熱分析
二醋酯纖維的熱性能已有一些研究[3～5]，但結論并不一致。本實驗中A 、B 、F 3個樣品的DSC 測試結果如下:
表1 二醋酯纖維的DSC 譜圖結果
特征峰
A
B
F
溫度/℃熱焓/(J g -1)溫度/℃熱焓/(J g -1
)溫度/℃熱焓/
(J g -1)
第一個峰203.17 2.03202.78 2.17204.12 2.22第二個峰233.15
4.19
233.94
3.18
233.29
4.06
很明顯,3個樣品的DSC 測試結果非常接近,
都有2個特征放熱峰，而且峰的位置也幾乎相同(表1)，其原因可能是：這3個樣品是用相同的二醋片紡成的。從兩個特征峰的形狀來判斷，它們都是熔融峰，說明二醋酯纖維存在兩種晶型結構。對第一個特征峰而言,3個樣品的熱焓沒有大的差異，而第二個峰的熱量轉化能稍有區別,A 樣最高,B 樣最低，這表明紡絲工藝對醋酯纖維的結晶度有一定的影響。但總的來說，這3個樣品的熱性能和結晶度差異不大。從理論上說，可以根據熱焓來計算被測樣品的結晶度，但由于二醋酯全結晶時的熱焓未能查得，所以定量分析難以實現。2.2 密度與結晶度
表2 密度測試結果
A
B F 高度/cm 68.8667.87872.74密度/(g cm
-3)
1.3307
1.3329
1.3222
從表2可見，本實驗測得的二醋酯纖維的密度與文獻報道相符[6]，其中A 、B 兩個樣品的密度值相差不大，說明這2個樣品的結晶度非常接近；而F 樣的密度值略小于A 、B 樣品，表明它的結晶度相對較低，但差異也不大。2.3 X 射線衍射測試
圖1為A 、B 、F 樣的X 射線衍射圖。3個樣品的衍射峰都不典型，既平又寬，說明二醋酯纖維的結晶度普遍較低，結晶規整性較差。其中,A 、B 的X
射線衍射圖很相似，分別在2θ=9.9°、18.4°和2θ=9.
85°、17.75°時出現兩個大的彌散峰，在2θ=21.7°、20.95°時有一個小衍射峰，峰的位置基本相同；但B 的衍射峰比較尖銳、峰寬較窄,A 的衍射峰則比較平滑，可見B 的結晶度較高。F 的X 射線衍射圖也有3個衍射峰，其峰位置分別在2θ=9.7°、17.4°、20.2°處，但它的衍射峰更寬更平，說明其結晶性較A 、B 差。該結論與密度法一致。從紡絲工藝的角度來看，雖然A 、B 采用的工藝參數不同，但均為煙用醋酸絲束紡絲工藝路線，所以它們之間的差異不大；而F 是通過紡織用醋酯長絲的工藝路線得到的，雖然我們并不清楚兩條工藝路線的具體差異，但有一點可以確認：煙用紡絲工藝和紡織用紡絲工藝并非完全一致，它們之間的差異導致了F 和其他樣品的結構差異。
圖1 二醋酯纖維的X 射線衍射圖
2.4 取向度
這里采用聲速法和浸沒法2種方法來測試二醋酯纖維的取向度(見表3、4)。觀察表3、4，我們發現無論采用哪種方法,3個樣品的取向度均比較接近，而且遠遠低于粘膠纖維，說明二醋酯纖維具有取向度偏低的特性。另外，我們還發現2種方法的測試結果并不一致，其原因之一可能是3個樣品本身的差異較小，之二可能是實驗誤差。
表3 聲速法測試結果
A
B F 模量/(cN dtex -1)56.20264.72653.876速度/(m s -1)
2105.263
2259.887
2061.855
表4 浸沒法測試結果
n ∥
n ⊥n ∥-n ⊥A 1.4792 1.4750.0042B 1.4756 1.47260.0030F
1.4783
1.4756
0.0027
注:n ∥、n ⊥分別為纖維的平行折射率和垂直折射率,n ∥-n ⊥為纖維
的雙折射
2.5 纖維形態、結構
圖2給出了A 、B 、F 樣品的橫截面形狀，從圖2(a )、(b )中可以看到A 與B 的截面形狀大致相同，呈方齒形，但A 的截面鋸齒較B 明顯，其原因可能
是A 的殘留溶劑量低于B ，即溶劑揮發較B 多，導致纖維截面收縮程度較大。
圖2 二醋酯纖維3個樣品的橫截面
觀察圖2(c )可以看到,F 的截面形態和A 、B 差異較大，鋸齒既淺又少，截面不呈方齒形，但四周較光滑，這些可能是由于生產工藝的不同造成的,A 、B
是采用煙用醋酸絲束工藝生產的，而F 使用的是紡織用二醋酯長絲紡絲工藝。
二醋酯纖維的縱向形態與粘膠纖維差不多，表面有許多溝槽，而且不很均勻。
3 結論
這里以開發紡織用二醋酯長絲為目的，借鑒煙用醋酸絲束紡絲工藝，采用不同紡絲工藝參數，紡制了兩個二醋酯長絲樣品，對其結構特性進行了測
試；同時將上述樣品與韓國紡制的紡織用二醋酯長絲進行比較，初步探討了紡絲工藝與二醋酯纖維結構性能之間的關系。結論如下:
(1)通過DSC 測試，發現:3個樣品的DSC 譜圖很相似，都有兩個特征熔融峰，說明二醋酯纖維存在兩種晶型結構。
(2)密度法和X 射線衍射分析的結果一致:A 、B 樣品的結晶度非常接近，而F 樣品的結晶性能相對較差。
(3)在光學顯微鏡下觀察:A 、B 的橫截面形狀大致相同，呈方齒形；而F 的橫截面和A 、B 明顯不同，不呈方齒形，鋸齒既淺又少，且四周較光滑。
參 考 文 獻
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102
(下轉第122頁)
solution influenced remarkably the characteristics o f membrane,meanw hile the concentration of salt displays the effects o n the perfo rmance of PVDF mem brane.
Keywords:po lyvinylidene fluoride(PVDF),ho llow fiber membrane,test of characteristic,γ-glo bulin, operating conditio ns
(上接第96頁)
Structure Properties of Diacetate Fiber
Z H AN G J ing1,W ANG Shan-yuan1,2
(1.College of Textiles,Do nghua Univ ersity,Sha nghai,200051;2.The K ey La boratory of Textile Science a nd
Technolog y,Ministry of Educatio n,China,Dong hu a University,Shang hai,200051)
A bstract Such structure properties as cry stal and orientation of diacetate fibe r were investig ated by means of DSC,X-ray diffraction and density-g radient tube,etc.,and the influence of different spinning pro cess on structure properties of fiber s w ere discusd elementarily.It w as found that diacetate fiber posss tw o kinds of cry stalline structures,and its cry stallinity and orientation are relatively low;besides, pro vided that sam e diaceta te flakes w ere ud,spinning process prents a definite,but uno bvious influence on structure properties o f fiber,w hile the difference be tw een the s
pinning pro cess ud in tobacco and that in tex tile showed a com paratively obvious influence on structure properties of fiber. Keywords:diace tate fiber,structure pro perties,spinning pro cess,cry stal
