Porel纤维与普通涤纶纤维性能的对比与分析

2013-12-03王晓

山东纺织科技 2013年5期

王晓

（烟台南山学院，山东烟台265713）

改性中空涤纶纤维（商品名Porel纤维）是采用南京东华纤维技术发展有限公司自主研发的聚酯改性技术和中石化最先进的化纤纺丝装置生产，它是针对普通聚酯短纤织物起毛起球、手感粗糙、不吸湿、透汽性差、热阻效果差等特点而开发的。

改性中空涤纶纤维与普通的中空涤纶纤维不同地方在于，纤维大分子中引入柔性基团，降低了纤维的刚性，手感柔软滑爽；同时纤维大分子中引入亲水基团，水分在纤维表面润湿、扩散速度加快，加上纤维的中空结构和面料中的纤维集合体之间形成多重毛细管，构成一个优良导湿系统，显著地提高了织物的导湿性。

1 Porel纤维导湿性测试及纤维鉴别

1.1 Porel纤维鉴别

利用Porel纤维与普通涤纶纤维的导湿性差异对二者进行鉴别，突出Porel纤维的特性。

1.1.1 显微镜观察法

用显微镜观察纤维截面，Porel纤维为中空结构，纤维截面如图1所示［1］。纤维的中空管道可以使纤维集合体更加蓬松，空腔提供静止空气从而提高了纤维的保暖性。用显微镜观察普通涤纶，纤维无中空结构。

1.1.2 比电阻法

用YG321型纤维比电阻仪测试纤维的比电阻，普通涤纶体积比电阻在108～109Ω·cm；Porel纤维因为引入了亲水基团，吸附性提高，回潮率变大，纤维的导电性增强，体积比电阻在107Ω·cm以下。

图1 porel纤维截面图

1.1.3 回潮率法

用Y802A型八篮恒温烘箱测试纤维的回潮率，普通涤纶回潮率0.4%，而Porel纤维的回潮率为0.58%。普通涤纶中缺少亲水性基团，吸湿能力差，而中空涤纶引入了亲水基团，吸湿性提高，回潮率变大。

1.2 Porel纤维导湿性测试

利用垂直芯吸法和导湿面积法对Porel纤维和普通涤纶纤维织物的导湿性进行测试分析。

1.2.1 垂直芯吸法

垂直芯吸法是测量一定时间（5min）内织物液态水的芯吸高度，表达织物的保水能力和液体传递能力。

实验方法：剪取大小为20cm×2.5cm的布样五块，布样上端固定在毛细效应测试仪上，下端自然垂直于水中1cm，水深6cm。因针织物易卷曲不易自然下垂，所以在下端11cm处夹上张力夹从而使布面垂直而不伸长，这样记录5min后液体的上升高度（cm），最终结果取五块布样的算术平均值。

1.2.2 导湿面积法

对试样进行导湿面积测试，将试样铺展固定在一圆环上，在织物反面滴一滴水，测量1min后织物正面的导湿面积S［2］。

根据以上方法测量的织物各项导湿性能指标的结果如表1所示。

表1 织物导湿指标测试结果

由表1可以看出，2号Porel纤维织物的芯吸高度、芯吸速率和导湿面积明显高于1号普通涤纶纤维织物。原因是该纤维的中空结构和面料中的纤维集合体之间形成多重毛细管，构成一个优良的导湿系统，显著地提高了织物的导湿性。同时由于纤维大分子中引入了亲水基团，水分在纤维表面润湿、扩散速度加快，所以其织物芯吸高度、芯吸速率和导湿面积较大，导湿能力较好。

2 Porel纤维的物理性能测试

纤维及其制品在纺织加工和使用过程中，都要受到各种类型的外力作用。本节通过对1.56 tex Porel纤维的物理性能进行测试、分析、评价，为织物性能研究提供依据。

2.1 拉伸性能测试

2.1.1 试样的准备

将试样放在温度为20℃，湿度为65%±5%的恒温恒湿室预调湿48h后在恒温恒湿室进行测试。

2.1.2 试验仪器

XQ－2型纤维强度仪。

2.1.3 实验参数实验方法

仪器上下夹持器的隔距为20mm；拉伸速度20mm／min；预加张力为0.75cN／tex，试样根数为20根。将短纤两端用张力夹固定，然后再置于拉伸仪上下夹头之间固定，给予预加张力，对纤维进行拉伸，直至断裂，得出了纤维的断裂强度、断裂强力、断裂伸长率以及变异系数，依次按此方法拉断20根长丝。

2.1.4 实验结果

实验结果如表2所示。

表2 Porel纤维的力学性能

2.2 定伸长弹性测试

纤维受拉力作用会产生伸长变形，外力去除后变形的回复分为三部分，即外力去除后立即回复的急弹性变形、需等一段时间才逐渐恢复的缓弹性变形和不能恢复的塑性变形。定伸长弹性是指在设定的伸长值条件下测得的弹性回复性能。

2.2.1 试样的准备和仪器：同2.1.1。

2.2.2 实验参数

仪器上下夹持器的隔距为20mm；拉伸速度20mm／min；预加张力为0.5cN／tex，定伸长值为10%，试样根数20根。

2.2.3 实验方法

（1）一次拉伸回复：将短纤两端用张力夹固定，然后再置于拉伸仪上下夹头之间固定，给予预加张力，对纤维进行一次拉伸回复，停止拉伸并松弛30s，然后回升，当应力减少到设定预加张力时，测定该回复值即为纤维的急弹性，回升后再松弛30s，纤维再一次被拉伸，当纤维的内应力为设定的预加张力时，取拉伸值为纤维的缓弹性，急弹性和缓弹性回复为纤维的总弹性回复。依次按此方法拉断20根长丝。

（2）多次拉伸回复：实验时先将试样拉伸至设定的定伸长值，然后回升至初始位置，继续拉伸多次后停止30s，再返回至夹持距离，停止30s后再次拉伸，直至纤维内应力与设定预加张力相同时，测定纤维的弹性回复性能及塑性变形率等。

2.2.4 实验结果与分析

图2、图3分别为改性中空涤纶纤维的塑性变形率和弹性回复率随拉伸次数的变化图。

表3 定伸长弹性结果

图2 改性中空涤纶纤维塑性变形图

由图2、图3可以看出，定伸长率为10%时弹性回复率随着拉伸次数增加而减小，塑性变形率则随着拉伸次数的增加而变大；在拉伸初期，弹性回复率的减小量、塑性变形率的增大量都比较大，但是往后变化则变得比较缓和，这是由于纤维在拉伸的时候，要克服大分子之间的作用力，但是当这种作用力被克服后，大分子间的作用力遂减，大分子之间的键长、键角发生较大的变形，所以在拉伸的初期变化量比较大，随着拉伸次数的增加，大分子变形后的键长、键角部分会在新的位置形成一定的相互作用，纤维大分子之间作用力增强，所以弹性回复率的减小量、塑性变形率的增大量变化趋于缓和。总体上说，塑性变形率都是随着拉伸次数的增加而增大，由于塑性变形率的不断增加，纤维大分子链不断被破坏，越来越多的主价键或次价键的变形不能回复到原来的状态，因此纤维弹性回复不断减小。

图3 改性中空涤纶纤维弹性回复率图

2.3 Porel纤维的物理性能与普通涤纶纤维对比

物理指标按纤维线密度大小分为四组：优等品、一等品、二等品、三等品四个等级，其余低于合格品为等外品。根据国标GB／T14464－93涤纶短纤维的有关分等标准与本课题1.56tex Porel纤维的物理质量指标测试结果值如表4所示。

其中，M1—断裂伸长率中心值；M2—卷曲收缩率中心值；M3—沸水收缩率中心值。

由表4可见，Porel纤维长度偏差率、倍长纤维率、超长纤维含量均达到了优等水平；断裂强度、断裂强度变异系数仅仅能达到二三等水平，因为Porel纤维的中空结构使得纤维应力分布不匀，断裂强度低，变异系数大；Porel纤维的断裂伸长率为25.5%、卷曲率为11.0%、卷曲数为13.9个／25mm、180℃干热收缩率为10.8%。

另外，测得Porel纤维的回潮率为0.58%，而普通涤纶的回潮率为0.4%，纤维的吸湿性变好，静电效应减小，服用性能变好，有利于纺织加工，从表4中纤维的体积比电阻变小也可以看出这一点。