第３７卷第１１期 纺织 学 报 Ｖｏ１．３７．ＮＯ．１１ ＮＯＶ．．２０１６ ２０１６年１１月 ＪｏｕｒｎａＩ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＤＯＩ：１０．１３４７５／ｊ．ｆｚｘｂ．２０１５１１０１５０７ 聚酯／聚酰胺共聚纤维的结构及其理化性能 梁必超 ，韩春艳 ，季 轩 ，魏 青 ，赵炯心 ，王建庆 （１．东华大学国家染整工程技术研究中心，上海江苏仪征２０１６２０；２．中国石化仪征化纤有限责任公司研究院， ２１１９００； ２１１９００；３．江苏省高性能纤维重点实验室，江苏仪征４．东华大学纤维材料改性国家重点实验室，上海２０１６２０） 摘要为探究聚酯／聚酰胺共聚纤维的结构和性能，采用傅里叶红外光谱、ｘ射线衍射、差示扫描量热等方法对其 结构和热性能进行了研究，同时考察了纤维对常见酸、碱、氧化剂、还原剂的耐受性能。结果表明：该纤维由聚酯和聚 酰胺２种组分构成，结晶度为４６．９５％，玻璃化转变温度、结晶温度和熔融温度分别为７０、１５０、２３３℃，具有较好的热稳 定性；纤维对氢氧化钠的耐受性能较差，在氢氧化钠质量浓度为８０ ｇ／Ｌ，温度为９Ｏ℃，处理６０ ｍｉｎ的条件下，纤维减 量率高达９７％；纤维对碳酸钠、盐酸、硫酸、过氧化氢、保险粉表现出较强的耐受性，但对的耐受性较差。 关键词 聚酯纤维；聚酯／聚酰胺共聚纤维；理化性能；断裂强度；减量率 中图分类号：ＴＱ ３４２．９２ 文献标志码：Ａ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ／ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ｆｉｂｅｒ ＬＩＡＮＧ Ｂｉｃｈａｏ ，ＨＡＮ Ｃｈｕｎｙａｎ ，ＪＩ Ｘｕａｎ ，ＷＥＩ Ｑｉｎｇ ，ＺＨＡＯ Ｊｉｏｎｇｘｉｎ ，ＷＡＮＧ Ｊｉａｎｑｉｎｇ （１．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｄｙｅｉｎｇ ａｎｄ Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅｓ，Ｄｏｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０ １ ６２０， Ｃｈｉｎａ；２．Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆ ｏＳｉｎｏｐｅｃ Ｙｉｚｈｅｎｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｙ￣ｈｅｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２ １ １ ９００，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆＨｉｏｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｆｉｂｅｒ，Ｙｉｚｈｅｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１１９００，Ｃｈｉｎａ；４．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ 加ｒ Ｍｏｄｉｉｃｆａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ ａｎｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｄｏｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２Ｏ １ ６２０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ／ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ（ＰＥＴ—Ａ）ｆｉｂｅｒ， ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＰＥＴ．Ａ ｆｉｂｅｒ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＦＴ—ＩＲ），Ｘ—ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ（ＤＳＣ）．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｆｉｂｅｒ Ｓ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ａｌｋａｌｉ，ａｃｉｄ，ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ＰＥＴ—Ａ ｆｉｂｅｒ ｉＳ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ａｎｄ ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｔｗｏ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ ｉＳ ４６．９５％．Ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＰＥＴ—Ａ ｆｉｂｅｒ ｉＳ ｂｅｔｔｅｒ．ａｎｄ ｔｈｅ ｇｌａｓｓ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｌｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｒｅ ７０℃。１ ５０℃ａｎｄ ２３ ３℃．ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｏｆ ＰＥＴ—Ａ ｆｉｂｅｒ ｉｎ ｓｏｄｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉＳ ｐｏｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｒａｔｅ ｏｆ ｆｉｂｅｒ ｉＳ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ９７％ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ＮａＯＨ ８０ ｇ／Ｌ．９０℃ａｎｄ ６０ ｍｉｎ．Ｂｕｔ ＰＥＴ— Ａ ｆｉｂｅｒ ｈａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｉｎ ｓｏｄｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ ａｃｉｄ，ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ，ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｅｒｏｘｉｄｅ ａｎｄ ｓｏｄｉｕｍ ｄｉｔｈｉｏｎｉｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ ｉｔ ｈａｓ ｐｏｏｒ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｉｎ ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆｉｂｅｒ；ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ／ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ｆｉｂｅｒ；ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｗｅｉｇｈｔ ｌＯＳＳ ｒａｔｅ 针对聚酯纤维存在染色性能差，易起毛起球，吸 改性的研究热点之一。将聚酯和脂肪族聚酰胺缩聚 反应得到的改性聚酯纤维已经投放市场 ，该纤 维不仅具有良好的强力、耐用性和优良的保形性等 湿性差等缺点，科研人员对聚酯纤维的改性进行了 大量的研究，其中聚酯／聚酰胺共聚纤维是聚酯纤维 收稿日期：２０１５一ｌ１～０５ 修回日期：２０１６—０４—１９ 作者简介：梁必超（１９８９一），男，硕士生。主要研究方向为改性聚酯纤维染整加工性能。王建庆，通信作者，Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｑｗａｎｇ＠ ｄｈｕ．ｅｄｕ．ｅｌｌ。 ・２・ 纺织学报 第３７卷 服用性能，而且由于在聚酯纤维大分子链段中通过 共聚嵌入聚酰胺组分，使其服用性能和印染加工性 能得到改善，用该纤维织造的织物手感柔软，抗起毛 起球性好。该纤维的成功开发，为聚酯纤维的超仿 棉化以及染整加工过程的节能减排开辟了一个新的 途径 。 聚酯／聚酰胺共聚纤维（以下简称ＰＥＴ－Ａ纤维） 是一种新型改性聚酯纤维，其中聚酯和聚酰胺组分 分别为９０％和１０％左右，对该纤维的结构、理化性 能及应用的系统研究目前鲜有报道，因此，对其结构 和理化性能进行系统研究，为该纤维的加工及应用 提供理论指导具有实际意义。本文以聚酯纤维为参 照物，对ＰＥＴ．Ａ纤维的结构、热性能以及耐酸碱性、 耐氧化、还原性进行了研究。 １实验部分 １．１ 实验试剂和材料 氢氧化钠、（平湖化工试剂厂）；３０％过氧 化氢、保险粉、十二烷基苯磺酸钠（ＳＤＢＳ）（国药集 团化学试剂有限公司）；无水碳酸钠（上海凌峰化学 试剂有限公司）；硫酸、盐酸（昆山晶科微电子材料 有限公司），以上所用试剂均为分析纯。 ＰＥＴ—Ａ纤维（线密度为１．５６ ｄｔｅｘ）及聚酯 纤维（线密度为１．３３ ｄｔｅｘ）由中国石化仪征化纤有 限责任公司提供。 １．２实验仪器 瓦里安６４０红外光谱仪（美国瓦里安公司，）、 ＤＳＣ２０４Ｆ１差示扫描量热仪（德国耐驰仪器制造有 限公司）、Ｑ８ｏｏ动态热机械分析仪（美国ＴＡ仪器公 司）、Ｄ／ｍａｘ－２５５０ ＰＣ Ｘ射线衍射仪（日本理学公 司）、ＲＹ一２５０１２常温型染样机（上海龙灵电子科技 有限公司）、分析天平（梅特勒一托利多国际股份有 限公司）、１０１Ａ．２Ｅ型电热恒温鼓风干燥箱（上海实 验仪器厂有限公司）、ＸＱ一２型纤维强伸度仪（上海 新纤仪器有限公司）、Ｃｙ－２６型不锈钢数控水浴 锅（上海持盈化工仪器科技有限公司）。 １．３ 实验方法 １．３．１纤维结构表征 将纤维粉碎至２０ ｍ以下，用红外光谱仪进行 红外吸收光谱测试，ＫＢｒ压片法，分辨率为４ ｃｍ～， 波数范围为４ ０００～４００ ｃｍ～，扫描次数为３２次。 １．３．２ 纤维结晶结构的ＸＲＤ表征 将粉碎后的纤维装进框架里，用玻璃片压成表 面平整的毡片，连同框架插到ｘ射线衍射仪样品台 上进行测试，２ 从５。旋转到６０。，得到ｘ射线衍射 图谱，并计算样品的结晶度。 １．３．３纤维热性能测试 称量５．００ ｍｇ（称量精度为０．０２ ｍｇ）样品置于 坩锅中，再将坩埚放入差示扫描量热仪，由室温升至 ２９５℃，保温１ ｍｉｎ后取出用液氮骤冷，以消除热历 史；将仪器降温至３Ｏ℃，再将经过骤冷的样品放入 炉中，以２Ｏ℃／ｍｉｎ的速率升温至２９５ ｃＩ二。全程采 用氮气气流保护，氮气流速为２０ ｍＬ／ｍｉｎ。 １．３．４纤维热力学性能测试 取２ ｃｍ长的聚酯纱线和ＰＥＴ．Ａ纱线，用锡箔包 覆纱线的两端，置于热机械分析仪的夹具上，在 ０．０５ ｃＮ／ｄｔｅｘ的预加张力下以１０℃／ｍｉｎ的升温速率 从３５℃升温至２００ ｑＣ，得到应变与温度的关系曲线。 １．３．５纤维对化学品的耐受性测试 将纤维置于质量浓度为２．０ ｇ／Ｌ的ＳＤＢＳ溶液 中，于７０℃洗涤１５ ｍｉｎ，浴比１：２０，再用蒸馏水冲洗 干净，然后经７０℃烘干，备用。将洗净的纤维在标准 大气条件（温度２０℃，相对湿度６５％）下平衡１６ ｈ，称 取适量的纤维（精确至０．０００ １ ｇ）在设定条件下分别 进行酸、碱、氧化剂、还原剂处理（浴比１：５０），之后用 蒸馏水充分水洗至中性、烘干。再经标准大气调湿处 理１６ ｈ后称量，纤维减量率Ｒ的计算公式为 Ｒ＝ 。％ 式中， 、 。分别为处理前后纤维的质量。 １．３．６纤维拉伸性能和断裂强度测试 按照ＧＢ／Ｔ １４３３７－－２００８￣化学纤维短纤维拉伸 性能试验方法》测试纤维的断裂强度、断裂伸长率 和初始模量。检测条件为：试样夹持长度２０ ｍｍ，拉 伸速率２０ ｍｍ／ｍｉｎ，取３Ｏ根纤维的平均值。试样断 裂强度保留率Ｑ 计算公式为 Ｑ ＝ × 。。％ 式中，Ｑ。、Ｑ 分别为处理前后纤维的断裂强度。 ２结果与讨论 ２．１ ＰＥＴ－Ａ纤维的结构 ２．１．１纤维结构分析 图１示出ＰＥＴ．Ａ纤维和聚酯纤维的红外光谱。 曲线ａ、ｂ分别代表常规聚酯纤维和ＰＥＴ．Ａ纤维。 曲线ａ中在３ ４１５ ｃｍ 处为一ＯＨ的伸缩振动峰， 第１１期 梁必超等：聚酯／聚酰胺共聚纤维的结构及其理化性能 ・３・ １ ７０７ ｃｍ。‘处为Ｃ一０的伸缩振动峰，１ ２３７ ｃｍ 及１ ０９６ ｃｍ 处为一ＣＯＯＣ一中的ｃ—Ｏ—ｃ的伸缩 振动峰，８７２ ｃｍ 处为苯环上２个相邻ｃ—Ｈ的变 形振动峰，７２４ ｃｍ 处为一（ＣＨ ） 一面内摇摆振动 吸收峰 ，以上这些峰均为常规聚酯纤维的特征吸 收峰。曲线ｂ中不但呈现了常规聚酯纤维的特征吸 收峰，而且在１ ６５２ ｃｍ 处呈现了酰胺吸收带Ｉ、在 １ ５３９ ｃｍ 处呈现了酰胺吸收带Ⅱ，而这２个峰均 为聚酰胺的特征吸收峰 。由此可知ＰＥＴ．Ａ纤维 既有聚酯纤维的特征吸收峰也有聚酰胺的特征吸收 峰，反映出ＰＥＴ．Ａ纤维确实存在聚酯与聚酰胺２种 组分。与聚酯纤维相比，ＰＥＴ—Ａ纤维中Ｃ＝Ｏ的谱 带有所变宽，这是由于聚酯和聚酰胺在熔融状态可 以发生酯一酰胺交换反应，聚酯中的酯基经酯交换反 应生成了酰胺基，由于酰胺基的影响，使其向低波数 移动，谱带变宽 。 ４ ０００ ３ ５００ ３ ０００ ２ ５００ ２ ０００ ｌ ５００ １ ０００ ５００ 波数／ｃｍ－】 图１ 聚酯和ＰＥＴ—Ａ纤维的红外光谱图 Ｆｉｇ．１ ＩＲ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ＰＥＴ—Ａ ｆｉｂｅｒ ２．１．２纤维结晶结构分析 图２示出ＰＥＴ．Ａ和聚酯纤维的ｘ射线衍射图。 ０ １０ ２０ ３０ ４Ｏ ５Ｏ ６Ｏ 衍射角２ｅ／（。） 图２ ＰＥＴ．Ａ和聚酯纤维的ｘ射线衍射图 Ｆｉｇ．２ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ＰＥＴ—Ａ ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆｉｂｅｒ 由图２可知，ＰＥＴ—Ａ纤维和聚酯纤维在衍射角 为１７．５６。、２２．３８。、２５．８８。处均有强度相当的衍射 峰。其突出的峰形表明存在结晶结构，但峰形又不 是十分尖锐，表明晶相不完整，而弥散的隆峰说明存 在非晶态 。由此可见２种纤维的结晶结构并无明 显的差异。经计算机分峰法（ＣＰＲＭ）计算得出 ＰＥＴ．Ａ纤维的结晶度为４６．９５％，比相同条件下测得 的聚酯纤维结晶度４１．５５％略高。 ２．２ ＰＥＴ－Ａ纤维的物理和力学性能 ２．２．１力学性能分析 纤维的力学性能是纤维使用性能的重要指标。 根据１．３．６的实验方法得到常规聚酯纤维和ＰＥＴ—Ａ 纤维的力学性能如表Ｉ所示。 表１ 聚酯纤维和ＰＥＴ－Ａ纤维的力学性能 Ｔａｂ．１ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ＰＥＴ—Ａ ｆｉｂｅｒ 由表１可以看出，ＰＥＴ．Ａ纤维的断裂强度低于 聚酯纤维，断裂伸长率高于聚酯纤维，初始模量低于 聚酯纤维。说明聚酰胺组分的加入使ＰＥＴ－Ａ纤维 具有比聚酯纤维更好的延伸性、柔韧性以及较低的 强力，因而ＰＥＴ—Ａ纤维制品具有较为柔软的手感和 较好的抗起毛起球性能。 ２．２．２热性能分析 图３、４分别示出ＰＥＴ—Ａ和聚酯纤维的ＤＳＣ 谱图。 鲁 参 鲁 瓣 煺 案 图３ ＰＥＴ—Ａ纤维的ＤＳＣ谱图 Ｆｉｇ．３ ＤＳＣ ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ ｏｆ ＰＥＴ—Ａ ｆｉｂｅｒ 由图３、４可得ＰＥＴ－Ａ和聚酯纤维的热转变温 度。 ＰＥＴ－Ａ纤维的 比聚酯纤维低１０ ｏＩ＝左右，这 ・４・ 纺织学报 第３７卷 暑 鲁 静 雷 壤 图４聚酯纤维的ＤＳＣ谱图 Ｆｉｇ．４ ＤＳＣ ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ ｏｆ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆｉｂｅｒ 是由于聚酰胺组分的加入使得纤维排列的规整度降 低，减小了高分子链段内旋转的阻力，增大了高分子 链的柔韧性，导致纤维在较低温度下即可发生链段 运动，据此可以推测ＰＥＴ．Ａ纤维的染色温度可能低 于聚酯纤维；由表２还可知，ＰＥＴ—Ａ纤维与聚酯纤维 的结晶温度相近，熔融温度比聚酯纤维低２２ ｃＣ，这 也可归因于聚酰胺组分的加入增大了分子间距离， 使大分子的构象数增加，熔融熵提高，由Ｔ ＝Ａ △ｓ可知，其 必然下降。ＰＥＴ．Ａ纤维的这种热性 能对该纤维制品的使用和染整加工具有重要的指导 意义。 ２．２．３热力学性能分析 图５、６分别示出聚酯纤维和ＰＥＴ．Ａ纤维的热 力学分析图。由图可知，在相同的预加张力条件下， ＰＥＴ－Ａ纤维随着温度的升高发生伸长，而聚酯纤维 却发生收缩。其原因在于２种纤维结构差异导致纤 维在加工过程中形成的内应力不同。聚酯纤维分子 排列规整，内应力较大，因此在升温后纤维分子发生 重排，表现出收缩的现象；而ＰＥＴ—Ａ纤维则因结构 比较松弛，内应力较小，升温条件下容易发生蠕变伸 长。ＰＥＴ—Ａ纤维和聚酯纤维的形变在１０４．３℃和 １１４．５℃处发生突跃，之后纤维的形变迅速增大。 这个现象表明这２种纤维在环境温度升高到一定阶 段后纤维大分子链段运动加剧，纤维开始软化，进入 高弹状态。可以注意到，２种纤维热力学分析曲线 中的突变温度相差ｌ０℃左右，与其玻璃化转变温度 的差异相对应，从另一个侧面反映了纤维结构差异 对纤维物理性能的影响。 由ＤＳＣ和ＴＭＡ ２种不同测试方法得出的结果 表明，ＰＥＴ—Ａ纤维和普通聚酯纤维的热力学性能 的差异对纤维制品的加工和应用具有指导 意义。 透 毯 图５ 聚酯纤维的热力学分析图 Ｆｉｇ．５ ＴＭＡ ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ ｏｆ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆｉｂｅｒ 讶 图６ ＰＥＴ—Ａ纤维的热力学分析图 Ｆｉｇ．６ ＴＭＡ ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ ｏｆ ＰＥＴ—Ａ ｆｉｂｅｒ ２．３ ＰＥＴ－Ａ纤维的耐化学品稳定性 ２．３．１耐碱稳定性 ２．３．１．１ 耐强碱性能 选择常用的强碱ＮａＯＨ为 碱剂，在９０℃、６０ ｒａｉｎ的条件下，经不同质量浓度的 氢氧化钠溶液处理后，ＰＥＴ—Ａ纤维和聚酯纤维的减 量率和断裂强度保留率如图７所示。由图可见，在 实验条件下，随着碱质量浓度的增加，聚酯纤维的减 量率虽呈不断增大的趋势，但减量率均低于２０％， 且变化趋势较为平缓，而相同条件下ＰＥＴ—Ａ纤维的 减量率则随氢氧化钠质量浓度的增加呈线性增加的 趋势，当氢氧化钠质量浓度为２０ ｇ／Ｌ时，其减量率 即达２０％，氢氧化钠质量浓度增至８０ ｇ／Ｌ时，其减 量率高达９７％，几近完全水解。碱质量浓度．强力 曲线表明，碱处理条件对ＰＥＴ．Ａ纤维的强力具有很 大的影响。当氢氧化钠质量浓度为２０ ｇ／Ｌ时，经 ９０ ｃＣ、６０ ｒａｉｎ处理后，ＰＥＴ—Ａ纤维的强力保留率已 经低于６５％，而相同条件下聚酯纤维的断裂强度保 留率为８８％；当氢氧化钠质量浓度高于４０ ｇ／Ｌ时， ＰＥＴ—Ａ纤维发生严重损伤，力学性能基本丧失，无法 进行强力测试，而聚酯纤维在经过８０ ｇ／Ｌ的氢氧化 钠溶液处理后，仍然有５０％的断裂强度保留率。 ＰＥＴ．Ａ纤维与聚酯纤维耐强碱性能产生差异的 第１１期 粱必超等：聚酯／聚酰胺共聚纤维的结构及其理化性能 ．５． 褂 删 氢氧化钠质量旅厦／（ｇ Ｌ ） 注：—★一ＰＥＴ．Ａ纤维减量率；一 ＰＥＴ．Ａ纤维断裂强度保留率； 十聚酯纤维减量率；—＋一聚酯纤维断裂强度保留率。 ∞∞∞∞如∞如如ｍ ０ 图７ Ｎａｕ／０，槲跚 ＯＨ质量浓度对纤维减量率 及断裂强度的影响 隈 蔷 Ｆｉｇ．７ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｎ ｆｉｂｅｒ Ｓ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｒａｔｅ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ 原因在于，ＰＥＴ．Ａ纤维分子中嵌入的聚酰胺组分改 变了聚酯大分子组分排列的规整度，分子的排列不 Ｄ／０／瓣咖攥 Ｏ ８ ６ ４ ２ ０ 如聚酯纤维那样规则和紧密，ＯＨ一离子容易进入纤 维内部，导致纤维变得容易水解 。另外，分子中 的酰胺基团加剧了纤维的水解 ，表现为在相同的 条件下，ＰＥＴ—Ａ纤维的减量率高于聚酯纤维，在相对 剧烈的条件下纤维甚至会完全水解。 ２．３．１．２ 耐纯碱性能 在９０℃、１２０ ｍｉｎ的条件 下，经不同质量浓度的纯碱溶液处理后，ＰＥＴ—Ａ纤维 和聚酯纤维的减量率和断裂强度保留率如图８所 示。由图可知，在本文的实验范围内，随着纯碱质量 浓度的增加，ＰＥＴ—Ａ纤维的减量率呈缓慢增长的趋 势，纯碱质量浓度为８０ ｇ／Ｌ时，其减量率仅为 ２．８８％，相同条件下聚酯纤维的减量率变化则更小， 纯碱质量浓度为８０ ｇ／Ｌ时，纤维的减量率仅为 ０．６２％。虽然ＰＥＴ—Ａ纤维在纯碱溶液中的减量率 变化较小，但纤维的断裂强度保留率却随着纯碱质 量浓度的增大而不断降低，实验表明，纯碱浓度质量 为８０ ｇ／Ｌ时，纤维的断裂强度保留率达到７６％，而 相同条件下，聚酯纤维的断裂强度保留率基本没有 变化。纤维的耐碱稳定性实验说明ＰＥＴ—Ａ纤维对 强碱的耐受性较差，但即使在较弱的碱性条件下， ＰＥＴ．Ａ纤维仍可能发生降强现象，可能引起服用性 能的变化，对此必须加以重视。 ２．３．２耐酸稳定性 ２．３．２．１耐盐酸与硫酸性能 在９０℃、１２０ ｍｉｎ的 条件下，经不同浓度的盐酸和硫酸溶液处理后， ＰＥＴ．Ａ纤维和聚酯纤维的减量率和断裂强度保留率 如图９、１０所示。 １Ｏ０ ８Ｏ 褂 鋈 ６０ 圈 ４０ 憩 箍 图８ 纯碱质量浓度对纤维减量率 及断裂强度的影响 Ｆｉｇ．８ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｎ ｆｉｂｅｒ Ｓ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｒａｔｅ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ 褂 １ＩｌＬ 跚 蚓 嬉 骥 碟 豁 盐酸质量浓度／（ｇ Ｌ。） 注：＋聚酯纤维减量率；＋聚酯纤维断裂强度保留率； ★一ＰＥＴ．Ａ纤维减量率；十ＰＥＴ．Ａ纤维断裂强度保留率。 图９盐酸质量浓度对纤维减量率及断裂强度的影响 Ｆｉｇ．９ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ ａｃｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｎ ｆｉｂｅｒ Ｓ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｒａｔｅ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ 槲 祷 鼬 咖１ 骠 蠢 注：十聚酯纤维减量率；＋聚酯纤维断裂强度保留率； —▲＿ＰＥＴ．饼维减量率；＋ＰＥＴ．Ａ纤维断裂强度保留率。 图１Ｏ硫酸质量浓度对纤维减量率及断裂强度的影响 Ｆｉｇ．１０ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｎ ｆｉｂｅｒ Ｓ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｒａｔｅ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ 由图９、１０可知，无论是在盐酸溶液还是硫酸溶 液中。２种试样纤维的减量率和断裂强度均未发生 ・６・ 纺织学报 第３７卷 大的变化，可以认为ＰＥＴ—Ａ纤维和聚酯纤维对盐酸 和硫酸具有较高的耐受性能。 ２．３．２．２ 耐性能 在９０ ｏＣ、１２０ ｍｉｎ的条件 下，经不同质量浓度的溶液处理后，ＰＥＴ・Ａ纤维 和聚酯纤维的减量率和断裂强度保留率如图１１ 所示。 龚 鼬 槲 联 碟 质量浓度／（ｇ Ｌ ） 注：－ｔ＿聚酯纤维减量率；＋聚酯纤维断裂强度保留率； ——一ＰＥＴ．Ａ纤维减量率ｒ ＰＥＴ．Ａ纤维断裂强度保留率。 图１１ 质量浓度对纤维减量率及断裂强度的影响 Ｆｉｇ．１ １ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｎ ｆｉｂｅｒ Ｓ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｒａｔｅ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ 从图１１可见，当溶液的质量浓度从５０ ｇ／Ｌ 增加到１００ ｇ／Ｌ时，ＰＥＴ—Ａ纤维的减量率从０．１８％ 增加到０．３６％，而相同条件下聚酯纤维的减量率均 为零。图中数据还表明，聚酯纤维的断裂强度保留 率并不随溶液的质量浓度改变而发生大的变 化，断裂强度保留率都在９０％以上，而相同条件下 ＰＥＴ—Ａ纤维的断裂强度保留率从质量浓度为 ５０ ｇ／Ｌ时的７４％降低到９０ ｇ／Ｌ的５６％，当溶 液的质量浓度为１Ｏ０ ｇ／Ｌ时ＰＥＴ．Ａ纤维的强力已 经无法测量，此时纤维已丧失了其原有的力学性 能，无法满足应用的需要。由此可见ＰＥＴ—Ａ纤维 对耐受性能低于对硫酸和盐酸的耐受性能， 其原因可能是溶液具有一定的氧化性，在强 酸、氧化、高温和长时间多重作用下，ＰＥＴ．Ａ纤维 大分子结构可能发生了一定程度的氧化破坏，但 未发生降解，从而出现减量率变化不大而强力大 幅下降的现象。 ２．３．３耐氧化及还原稳定性 ２．３．３．１耐氧化性能 以纺织品染整加工中常用 的过氧化氢为氧化剂，选择其氧化性较强的高温、碱 性和较长时间为处理条件（９０ ｏＣ、ｐＨ值为ｌ０、 １２０ ｍｉｎ），经不同质量浓度的过氧化氢溶液处理后， ＰＥＴ—Ａ纤维和聚酯纤维的减量率和断裂强度保留率 如图Ｉ２所示。 褂 跚 褂 删 醴 过氧化氢质量浓厦／（ｇ Ｌ‘。） 注：＋聚酯纤维减量率； ＋聚酯纤维断裂强度保留率； ——・一ＰＥＴ．Ａ纤维减量率；— ＰＥＴ．Ａ纤维断裂强度保留率。 图１２过氧化氢溶液对纤维减量率及 断裂强度的影响 Ｆｉｇ．１２ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｅｒｏｘｉｄｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｎ ｆｉｂｅｒ Ｓ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｒａｔｅ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ 从图１２可以看出，过氧化氢溶液在ｐＨ值为１０ 的条件下对ＰＥＴ．Ａ纤维和聚酯纤维的影响均较小， ２种纤维的减量率并不随着过氧化氢用量的增大而 增加，而且二者的断裂强度保留率均在８５％以上， 说明实验条件下２种纤维对过氧化氢溶液的耐受性 较好。 ２．３．３．２耐还原性能 选择常见的强还原剂保险 粉为还原剂，在９０℃，１２０ ｍｉｎ的条件下，经不同浓 度的保险粉溶液处理后，ＰＥＴ．Ａ纤维和聚酯纤维的 减量率和断裂强度保留率如图１３所示。 槲 删 镁 保险粉质量浓厦／（ｇ’Ｌ ） 注：—－’一聚酯纤维减量率；＋聚酯纤维断裂强度保留率； ＋ＰＥＴ—Ａ纤维减量率：＋ＰＥＴ．Ａ纤维断裂强度保留率。 图１３ 保险粉质量浓度对纤维减量率及断裂强度的影响 Ｆｉｇ．１３ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ ｄｉｔｈｉｏｎｉｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｎ ｆｉｂｅｒ Ｓ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｒａｔｅ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ 从图１３可知，ＰＥＴ．Ａ纤维和聚酯纤维的减量率 均低于０．５％，而断裂强度保留率均高于９０％，因 此，在传统还原清洗中，单独用保险粉不会对ＰＥＴ—Ａ 纤维造成损伤，但在清洗过程中，因要配合一定量的 碱剂 …，不可避免地会使ＰＥＴ—Ａ纤维发生水解，因 此应引起注意。 第ｌｌ期 粱必超等：聚酯／聚酰胺共聚纤维的结构及其理化性能 ・７・ 论文集．苏州：中国纺织工程学会，２０１４：６３—８８． ３ 结 论 １）ＰＥＴ．Ａ纤维是聚酯纤维和聚酰胺２种组分共 存的聚合物，其结晶度为４６．９５％，略高于常规聚酯 纤维的结晶度，ＸＲＤ分析结果显示二者的结晶结构 无明显差异。 ＸＵＥ Ｂｉｎ． Ａ ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｆｉｂｅｒ： ＹＩＬＯＮ［ｃ］／／Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｕｐｅｒ Ｉｍｉｔａｔｉｏｎ Ｃｏｔｔｏｎ ｏｎ Ｂｏｔｈ Ｓｉｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔｒａｉｔ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｙｏｕｎｇ Ｓｃｉｅｎｔｉｓｔｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ２０１４． Ｓｕｚｈｏｕ：Ｃｈｉｎａ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１４：６３— ８８． ２）ＰＥＴ—Ａ纤维的热稳定性较好，玻璃化转变温度 为７０℃，结晶温度为１５０ ｏＣ，熔融温度为２３３℃，Ｔ、 ［４］ 翁诗甫．傅里叶变换红外光谱仪［Ｍ］．北京：化学工 业出版社，２００５：２３９—２６６． 较聚酯纤维分别低１０℃、２０℃左右，可推测ＰＥＴ－ Ａ纤维能在较低温度条件下染色；ＰＥＴ—Ａ纤维的断裂 强度为２．５８ ｃＮ／ｄｔｅｘ，初始模量为ｌ７．９８ ｃＮ／ｄｔｅｘ。 ３）ＰＥＴ—Ａ纤维对氢氧化钠的耐受性能较差，在 ９０℃、６０ ｍｉｎ条件下，当氢氧化钠质量浓度为 ８０ ｇ／Ｌ时，纤维的减量率高达９７％；当氢氧化钠的 质量浓度高于４０ ｇ／Ｌ时，纤维即因严重降强而失去 使用价值。ＰＥＴ—Ａ纤维对碱性较弱的纯碱具有较好 的耐受性，在９０ ｑＣ、１２０ ｍｉｎ、８０ ｇ／Ｌ条件下，其减量 率仅为２．８８％，断裂强度保留率为７６％。 ４）ＰＥＴ．Ａ纤维对盐酸、硫酸、过氧化氢、保险粉 溶液均具较好的耐受性能。在本文的实验条件下， 纤维的失重和强力下降均较低。ＰＥＴ—Ａ纤维对 溶液的耐受性能较差，在９０℃、１２０ ｍｉｎ条件下，当 溶液的质量浓度达到５０ ｇ／Ｌ以上时，其减量率 虽低于０．５％，但是断裂强度保留率明显降低，将会 严重影响其使用性能。 参考文献： 李乃祥，戴钧明，朱雪灵，等．一种改性聚酰胺酯及其 制备方法：中国，ＣＮ１０３９５１８２２Ａ［Ｐ］．２０１４—０４—１０． ＬＩ Ｎａｉｘｉａｎｇ，ＤＡＩ Ｊｕｎｍｉｎｇ，ＺＨＵ Ｘｕｅｌｉｎｇ，ｅｔ ａ１．Ａ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒａｍｉｄｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ： Ｃｈｉｎａ，ＣＮ１０３９５１８２２Ａ［Ｐ］．２０１４—０４—１０． ［２］ 薛斌，陆云芳，赵茂德，等．一种抗起毛起球聚酰胺酯 短纤维：中国，ＣＮ１０３９５２７９０Ａ［Ｐ］．２０１４—０４—１０． ＸＵＥ Ｂｉｎ，ＬＵ Ｙｕｎｆａｎｇ，ＺＨＡＯ Ｍａｏｄｅ，ｅｔ ａ１．Ａ ｓｈｏｒｔ ｉｆｂｅｒ ｏｆ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒａｍｉｄｅ ｗｉｔｈ ａｎｔｉ—ｐｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ａｎｔｉ－ｆｕｚｚｉｎｇ： Ｃｈｉｎａ，ＣＮ１０３９５２７９０Ａ［Ｐ］．２０１４—０４—１Ｏ． ［３］ 薛斌．新一代合成纤维：仪纶［Ｃ］／／中国科协２０１４海 峡两岸超仿棉加工技术应用研究青年科学家研讨会 ＷＥＮＧ Ｓｈｉｆｕ． Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏ— ｍｅｔｅｒ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ，２００５： ２３９—２６６． ［５］ 王敏．红外光谱对混纺纤维的定性和定量方法研 究［Ｄ］．杭州：浙江理工大学，２０１３：９—１０． ＷＡＮＧ Ｍｉｎ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ ａｎｄ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｂｌｅｎｄｅｄ ｆｉｂｅｒ ｉｎ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ『Ｄ］． Ｈａｎｇｚｈｏｕ：Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｓｃｉ—Ｔｅｃｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１３：９—１０． ［６］ 李雅芳．ＰＥＴ—ＰＡ６嵌段共聚物结构表征［Ｄ］．北京： 北京服装学院，２０１２：２５—２６． ＬＩ Ｙａｆａｎｇ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＰＥＴ—ＰＡ６ ｂｌｏｃｋ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｆａｓｈｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２：２５—２６． ［７］ 薛丽．聚乳酸纤维的染色性能及染色过程中纤维结 构的变化［Ｄ］．苏州：苏州大学，２００７：１９—２０． ＸＵＥ Ｌｉ．Ｄｙｅｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｏｌｙ（１ａｃｔｉｃ ａｃｉｄ）ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｉｔｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｄｙｅｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｄ］． Ｓｕｚｈｏｕ：Ｓｏｏｃｈｏｗ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００７：１９—２０． ［８］ 廉志军．改性聚酯纤维碱减量研究［Ｊ］．印染，２００５， ３１（６）：１—５． ＬＩＡＮ Ｚｈｉｊｕｎ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ａｌｋａｌｉ ｐｅｅｌｉｎｇ ｏｆ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆｉｂｅｒ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｄｙｅｉｎｇ＆Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ，２００５， ３１（６）：１—５． ［９］ 辛云川．涤纶／人棉织物碱性色烂花印花的研究［Ｄ］． 苏州：苏州大学，２０１０：３３—３５． ＸＩＮ Ｙｕｎｃｈｕａｎ．Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ａｌｋａｌｉｎｅ ｃｏｌｏｒｅｄ ｂｕｒｎｔ—ｏｕｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｉｎ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ／ｒａｙｏｎ ｆａｂｒｉｃ［Ｄ］．Ｓｕｚｈｏｕ： Ｓｏｏｃｈｏｗ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１０：３３—３５． ［１０］ 王石磊，张建波，董朝红，等．醋酸纤维的结构及理化 性能［Ｊ］．印染助剂，２０１０，２７（９）：２４—２８． ＷＡＮＧ Ｓｈｉｌｅｉ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎｂｏ，ＤＯＮＧ Ｃｈａｏｈｏｎｇ，ｅｔ ａ１． Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ ｆｉｂｅｒ［Ｊ］．Ｔｅｘｔｉｌｅ Ａｕｘｉｌｉａｒｉｅｓ，２０１０，２７（９）：２４— ２８．
