易染型海岛PTT纤维的碱处理研究

赵满才

(苏州龙杰特种纤维股份有限公司，江苏苏州 215600)

随着社会和生产技术的发展，人们对时装和流行、运动和休闲、环境和健康的要求日益迫切，希望今天的纤维在材料上更接近天然，有真丝般的柔软感，有优雅的光泽，在功能上能适应电气、电子、热和光学等各种领域，在用途上满足人口老龄化和社会信息化发展的需要。因此，研究和开发出满足上述各种要求的高感性纤维材料及高功能性纤维材料［1］成为必然。

PTT纤维是一种新型的热塑性树脂，由于其结构居于PET和PBT之间，因此同时具有PET的高强稳定性能和PBT优良的成型加工性;而在回弹性方面则能够与PA6和PA66相媲美，表现出柔软而优异的悬垂性、良好的触感、舒适的弹性。PTT还有着良好的抗污性和耐磨性。因此，在纺织和工程塑料等领域有着广泛的应用［2，3］。

聚酯纤维经碱处理，纤维变细，手感柔软，光泽柔和，具有类似真丝的风格。易染型海岛PTT纤维是一种加有共聚酰胺、COPET的纤维。笔者对易染型海岛PTT纤维的碱处理进行了研究，讨论了碱浓度、处理时间、温度及促进剂的浓度对纤维的影响。

1 试验

1.1 材料、试剂及仪器

易染型海岛PTT纤维:86 dtex/24 f×37，苏州龙杰特种纤维股份有限公司;

NaOH，CP级，上海化学试剂有限公司;

双烷基二甲基氯化铵(812)，工业品，博兴华润油脂化学有限公司;

YG003型电子强力仪，太仓纺织仪器有限公司;电热真空烘箱、恒温水浴槽、分析天平。

1.2 碱处理及减量率计算

将纤维用乙醚浸泡40 min，再用去离子水连续洗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温，称取干试样，其质量为W1。采用不同的碱处理条件将纤维进行处理，后洗净，烘干，称重，得其质量为W2。

减量率按下式计算:

式中:W—纤维的减量率(%);

W1—处理前干纤维试样的质量(g);

W2—处理后干纤维试样的质量(g)。

2 结果与讨论

2.1 NaOH浓度对碱处理的影响

易染型海岛PTT纤维是由PTT切片、易水解聚酯(COPET)以及共聚酰胺共混纺制而成的。在碱处理过程中，当碱液中温度较高时，碱液中的OH―具有较高的扩散能力，会攻击纤维中的酯键，使其发生碱水解。在温度为90℃、浴比为1∶50、时间60 min下用不同浓度的NaOH溶液对试样进行碱处理，测试强力，并计算其强度保持率。如图1所示。

由图1可见，在其他条件不变的情况下，纤维减量率随NaOH浓度的增加而增大，而且在碱浓度大于10%以后增加更加迅速。这是因为浓度越大，溶液中的OH―的浓度也越高，这就使得OH―与纤维中的酯键的有效碰撞增加，碱水解的速度也就明显增加。

图1 NaOH浓度对碱减量率及强度保持率的影响

从图1还可以看出，在较低的NaOH浓度下，纤维有较高的断裂强度保持率;当NaOH的浓度大于14%时，碱减量率达到20%，强度保持率可保持94%，其强度下降不大;但当浓度继续增加，断裂强度保持率就明显下降。这是因为纤维中的酯键断裂增加而致，尤其是纤维中的COPET是一种易碱水解聚酯。由图1可知，在易染型海岛PTT中适宜的碱浓度为12%～14%之间。

2.2 碱处理时间

在保持处理温度为90℃，浴比1∶50，NaOH质量分数为12.0%时，经过不同的碱处理时间，其结果如图2所示。

图2 处理时间对碱减量率及强度保持率的影响

由图2可见，易染型海岛PTT纤维的碱减量率随时间的延长而增加。其主要原因是随着时间的延长，OH―与纤维的接触机会增加，有利于纤维的碱水解。并由图可见，当时间大于30 min后，碱减量率增速加快，由于时间的延长在纤维水解增加的同时OH―与纤维的有效碰撞增加，因此在60 min时的碱减量率达到21.5%，此时的强度保持率为94%，下降还不太大。但随着时间的增加，碱减量率增加，强力保持率迅速下降到75 min时，强力保持率下降至90%以下。因此易染型海岛PTT的最佳时间为60 min。

2.3 碱处理温度

在NaOH质量分数为12%，浴比1∶50，碱处理时间为60min，以不同的温度对易染型海岛PTT纤维进行碱处理，结果见图3所示。

图3 温度对碱减量率及强度保持率的影响

由图3可见，随着温度的升高，碱减量率不断增加，这是因为随温度的升高，一方面NaOH的离解速度加快，另一方面OH―的扩散能力增加，从而增加了与纤维上酯键的有效碰撞，使得碱水解的速度提高。所以在其他条件不变的情况下，提高温度可促进纤维水解，减少残余NaOH的量，从而降低生产成本［4］。由图3还可发现，当温度大于70℃时，曲线的斜率明显增加。可见易染型海岛PTT的温度可控制在80～90℃之间。

2.4 双烷基二甲基氯化铵(812)浓度对碱处理的影响

双烷基二甲基氯化铵(812)是一种表面活性剂。其结构为:

表面活性剂可降低溶液的表面张力，同时由于表面活性剂吸附在纤维的表面，增加了纤维的亲水性，可促使OH―和纤维上的酯键作用，加快纤维的碱水解进行。在NaOH质量分数为12%、浴比为1∶50、温度为90℃、时间为60 min的条件下，以不同浓度的812对易染型海岛PTT进行碱处理，其结果如图4所示。

图4 812浓度对碱减量率及强度保持率的影响

由图4可以看出，随着812浓度的增加，碱减量率明显增加，但纤维强度也明显下降。当812质量浓度为0.8 g/L时，碱减量率达到24.5%，此时的强度保持率已经下降到90.5%，说明此时纤维损伤已较大，强度明显下降。由于促进剂在碱水溶液中离解成阳离子活性基团，其长碳链的季铵化合物的表面活性作用，表面活性剂会迅速地被吸附在纤维表面，甚至在煮沸时有可能进入纤维表面层某些链间的空隙处［4］。然后OH―通过这些季铵化合物转移到纤维表面与邻近酯键水解。所以812的加入能迅速提高碱水解的速度，碱处理效果明显提高。

3 结论

a)海岛型PTT纤维碱处理的适宜条件:NaOH质量分数为 12%，温度为 90℃，处理时间为60 min。

b)海岛型PTT纤维碱处理加入812促进剂有利于纤维的碱水解进行，但同时能使纤维的强度下降幅度增大，其使用量在质量分数为0.7%时达到最佳，可满足后道加工的需要。

［1］ 王曙中，王庆瑞，刘兆峰编.高科技纤维概论［M］.中国纺织大学出版社，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］ 刘玉莉，钱以宏.国内地毯业现状及PTT地毯产品前景分析［J］.合成纤维工业，2002，31(3):14 ～17.

［4］ 王锐.聚丙烯与聚酯类高聚物共混纤维碱处理前后结构与性能［J］.合成纤维工业，1998，21(4):11 ～14.