新型液晶聚酯长丝

自杜邦公司开发出芳纶纤维以来，已有多家公司对聚芳酯纤维熔融纺的可能性进行了研究。液晶聚酯(LCP)纤维是一种由6-羟基-2-萘酸和羟基苯甲酸组成的聚合物，其采用Celanese技术制成，目前Kuraray公司已将其投入市场。LCP纤维是一种经熔融纺丝和热处理后获得的结构稳定的超强纤维，其具有优异的性能，如较高的强度、模量、湿强度等。尽管LCP长丝纱具有优良的特性，但其纺纱和热处理工艺存在一定的门槛，因此只能被少数厂家生产。目前，东丽公司已经成功开发出一种名为Siveras的新型LCP长丝纱，这种纱线基于与现有的LCP纤维不同的聚合物研发。东丽公司能够同时生产LCP聚合物和纤维，Siveras是结合聚合物技术和原始纺丝工艺开发出的，因此其有望形成独特的纱线性能。

与其他超强纤维相比，Siveras长丝纱的物理性能较优，如图1所示，其强度为3.3 GPa(24 cN/dtex)、模量为96.0 GPa(690 cN/dtex)，且具有良好的尺寸稳定性。由图2可知，在30%的断裂载荷下[仅有UHMWPE(超高分子量聚乙烯)的断裂载荷为20%]，该长丝纱的蠕变伸长率为其中最小。

图1 Siveras的物理性能

图2 Siveras的蠕变特性

此外，Siveras长丝纱还具有改善现有超强纤维性能的潜力。纺织企业使用超强纤维旨在获得高强度的产品，然而，超强纤维成品常达不到预期的强度。以绳索为例，使用528根强力为0.4 kN的LCP纤维制成的绳索，其实际强力仅为46 kN，远小于预期强力200 kN。超强纤维未达到预期强度的原因与其加工后的强度保持率有关。通常，随着长丝模量的增大，合成纤维在加捻后的强度保持率趋于下降，但Siveras却并非如此，如图3所示。

图3 捻度系数为80且经加工的超强纤维的强度保持率

观察不同纤维加捻后的形态后发现，普通超强纤维不会形成规则的扭曲状，且拉伸的和松散的单丝在捻纱中发生混合[图4(a)和图4(b)]。这是因为当高模量纱线受加捻作用时，构成复丝的单根长丝在运动上会受到某些单根长丝张力的限制，因此，单丝间产生长度差异。当拉长捻纱时，应力只集中在被拉伸的单丝上，松散的长丝对捻纱的强力没有贡献，从而导致加工后的纱线易发生断裂。

图4 捻度系数为80时，加捻后超强纤维的形态对比

Siveras长丝纱在加捻后形成规则的形状，采用Toray原始纺纱工艺，使得加捻纱中长丝有良好迁移能力[图4(c)]。因此，模量较高的Siveras长丝在加捻后仍能保持较高的强度。如模量为690 cN/dtex的Siveras长丝在加捻后的强度保持率为86%，而模量为800 cN/dtex的HM型对位芳纶和模量为495 cN/dtex的LCP的强度保持率分别为48%和70%(图3)。上述结果表明，通过使用新型纤维，可以用较少的纤维根数获得与常规材料强度相同的高强度产品，或采用与常规材料相同根数的新型纤维从而获得更高强度的产品。

Siveras长丝独特的性能也在实际产品中得以证实。使用相同线密度的Siveras﹑现有的LCP和UHMWPE纱线分别制备了直径为12 mm的绳索，三者的断裂强力(红色数字)和强度保持率如图5所示。

由图5可知，Siveras纤维表现出优异的强度。使用MIT测试设备对Siveras纤维的抗弯曲和疲劳性能进行测试，在0.88 cN/dtex负荷和270°弯曲角下，进行2 000次弯曲测试后的结果如图6所示。由图6可知，Siveras纤维的强度保持率高于其他超强纤维。因此，Siveras纤维可用于需反复弯曲的产品中。

图5 应用于绳索的各超强纤维的强度和强度保持率

图6 在0.88 cN/dtex载荷下反复弯曲后的强度保持率

Siveras纤维还具有其他优良的性能，如良好的阻燃、耐热、耐酸及减振性等。抗紫外线性能较差是包括Siveras在内的LCP纤维面临的最大挑战。尽管开发商正在努力解决这一技术问题，但目前最好不要将此类产品暴露在紫外线下应用，或需以其他材料加以保护后应用。Siveras纤维的研发对于纺织品的开发和设计非常重要，因其性能独特而有可能应用于各种工业领域。

Siveras为商标名。