第31卷第3期2005年6月
东华大学学报(自然科学版)
JOU RNAL OF DONGH UA UNIVERSIT Y
V ol.31,No.3
Jun.2005二醋酯纤维的结构特性①
张 静1，王善元1,2
(1.东华大学纺织学院，上海,200051;2.东华大学教育部纺织面料技术重点实验室，上海,200051)
摘要采用DSC、X射线衍射和密度梯度管等技术研究了二醋酯纤维的结晶、取向等结构特性，初步探讨了不同纺丝工艺对纤维结构特性的影响，发现：二醋酯纤维存在两种晶型结构，结晶度和取向度都较低；以相同二醋片为原料时，纺丝工艺对纤维的结构特性有影响但不明显，而烟用纺丝工艺和纺织用纺丝工艺之间的差别对纤维结构特性的影响则相对较大。
关键词：二醋酯纤维，结构特性，纺丝工艺，结晶
中图分类号:TS102.511.3
醋酯长丝是优良的纺织原料，它性能独特，既有纤维素纤维的服用舒适性，也有合成纤维的尺寸稳定性。目前，在美国、日本等发达国家，醋酯纤维在纺织领域的应用和发展已比较成熟，他们对醋酯纤维也有了很好的认识和理解。而我国纺织用醋酯长丝的生产尚属空白[1,2]，对纺织用醋酯纤维的研究也仍以织造等后加工技术为主，有关醋酯长丝的结构特性、纺丝工艺等原创性工作的报道则更为鲜见。所以，有必要对醋酯纤维的纺丝工艺、结构特性和两者之间的关系等进行研究，加深我们对这种纤维的认识和理解。只有在此基础上，我们才能开发、推广醋酯纤维在我国纺织领域的应用，从而解决醋酯长丝长期依赖进口的现状。这里对二醋酯长丝的结晶、取向等结构特性进行了测试分析。
1 实验
1.1 样品
二醋酯长丝的制备是在南通醋酯纤维有限公司完成的。采用该公司合成的同一种二醋片，并借鉴烟用醋酸丝束的纺丝工艺，以丙酮为溶剂，采用不同的纺丝工艺(改变热空气温度、纺丝液浓度和残余溶剂量3个参数)，在烟用醋酸丝束小试设备上，通过干纺，分别制得A、B两个二醋酯长丝样品; F样则由一家韩国公司以上述相同二醋片为原料纺制而成。1.2 结构参数测试
测试前，样品首先经过油剂萃取处理，以排除纺丝油剂对纤维结构参数测试的影响；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型差热扫描量热测量仪；扫描范围30～280℃；升温速度10℃/min。
1.2.2 X射线衍射
采用日本Rigaku DMAX RBⅡ型X射线衍射仪。
粉末法：扫描范围2θ=5°～40°；步长0.05°;Cu 靶;Ni单色滤波片；波长λ=1.542×1010m。
1.2.3 密度
采用M D1型密度测定仪。
分别以正庚烷(0.6837g/cm3)和四氯化碳(1.596g/cm3)为轻、重液，配置成密度范围为1.27～1.37g/cm3的密度梯度管；然后将经过预处理的醋酯纤维小球投入密度梯度管,24h后读数。
1.2.4 取向度
声速法:SCYⅢ型声速取向测量仪。
浸没法:PS型偏光显微镜(上海光学仪器厂), ZW型阿贝折射仪(上海光学仪器厂)、钠光灯等；以石蜡和α溴萘为浸没液。
1.2.5 纤维形态
由于醋酯纤维相当柔软，切片的制作难度较
①收稿日期
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3期张 静，等：二醋酯纤维的结构特性
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大，故采用其他纤维包覆的方法。将一定量的醋酯纤维理直并包在深色羊毛中，然后在Y172型纤维
切片器(哈氏切片器)上进行切片，最后在光学显微镜下观察并摄影。
2 实验结果及分析
2.1 DSC 差热分析
二醋酯纤维的热性能已有一些研究[3～5]，但结论并不一致。本实验中A 、B 、F 3个样品的DSC 测试结果如下:
表1 二醋酯纤维的DSC 谱图结果
特征峰
A
B
F
温度/℃热焓/(J g -1)温度/℃热焓/(J g -1
)温度/℃热焓/
(J g -1)
第一个峰203.17 2.03202.78 2.17204.12 2.22第二个峰233.15
4.19
233.94
3.18
233.29
4.06
很明显,3个样品的DSC 测试结果非常接近,
都有2个特征放热峰，而且峰的位置也几乎相同(表1)，其原因可能是：这3个样品是用相同的二醋片纺成的。从两个特征峰的形状来判断，它们都是熔融峰，说明二醋酯纤维存在两种晶型结构。对第一个特征峰而言,3个样品的热焓没有大的差异，而第二个峰的热量转化能稍有区别,A 样最高,B 样最低，这表明纺丝工艺对醋酯纤维的结晶度有一定的影响。但总的来说，这3个样品的热性能和结晶度差异不大。从理论上说，可以根据热焓来计算被测样品的结晶度，但由于二醋酯全结晶时的热焓未能查得，所以定量分析难以实现。2.2 密度与结晶度
表2 密度测试结果
A
B F 高度/cm 68.8667.87872.74密度/(g cm
-3)
1.3307
1.3329
1.3222
从表2可见，本实验测得的二醋酯纤维的密度与文献报道相符[6]，其中A 、B 两个样品的密度值相差不大，说明这2个样品的结晶度非常接近；而F 样的密度值略小于A 、B 样品，表明它的结晶度相对较低，但差异也不大。2.3 X 射线衍射测试
图1为A 、B 、F 样的X 射线衍射图。3个样品的衍射峰都不典型，既平又宽，说明二醋酯纤维的结晶度普遍较低，结晶规整性较差。其中,A 、B 的X
射线衍射图很相似，分别在2θ=9.9°、18.4°和2θ=9.
85°、17.75°时出现两个大的弥散峰，在2θ=21.7°、20.95°时有一个小衍射峰，峰的位置基本相同；但B 的衍射峰比较尖锐、峰宽较窄,A 的衍射峰则比较平滑，可见B 的结晶度较高。F 的X 射线衍射图也有3个衍射峰，其峰位置分别在2θ=9.7°、17.4°、20.2°处，但它的衍射峰更宽更平，说明其结晶性较A 、B 差。该结论与密度法一致。从纺丝工艺的角度来看，虽然A 、B 采用的工艺参数不同，但均为烟用醋酸丝束纺丝工艺路线，所以它们之间的差异不大；而F 是通过纺织用醋酯长丝的工艺路线得到的，虽然我们并不清楚两条工艺路线的具体差异，但有一点可以确认：烟用纺丝工艺和纺织用纺丝工艺并非完全一致，它们之间的差异导致了F 和其他样品的结构差异。
图1 二醋酯纤维的X 射线衍射图
2.4 取向度
这里采用声速法和浸没法2种方法来测试二醋酯纤维的取向度(见表3、4)。观察表3、4，我们发现无论采用哪种方法,3个样品的取向度均比较接近，而且远远低于粘胶纤维，说明二醋酯纤维具有取向度偏低的特性。另外，我们还发现2种方法的测试结果并不一致，其原因之一可能是3个样品本身的差异较小，之二可能是实验误差。
表3 声速法测试结果
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 浸没法测试结果
n ∥
n ⊥n ∥-n ⊥A 1.4792 1.4750.0042B 1.4756 1.47260.0030F
1.4783
1.4756
0.0027
注:n ∥、n ⊥分别为纤维的平行折射率和垂直折射率,n ∥-n ⊥为纤维
的双折射
2.5 纤维形态、结构
图2给出了A 、B 、F 样品的横截面形状，从图2(a )、(b )中可以看到A 与B 的截面形状大致相同，呈方齿形，但A 的截面锯齿较B 明显，其原因可能
是A 的残留溶剂量低于B ，即溶剂挥发较B 多，导致纤维截面收缩程度较大。
图2 二醋酯纤维3个样品的横截面
观察图2(c )可以看到,F 的截面形态和A 、B 差异较大，锯齿既浅又少，截面不呈方齿形，但四周较光滑，这些可能是由于生产工艺的不同造成的,A 、B
是采用烟用醋酸丝束工艺生产的，而F 使用的是纺织用二醋酯长丝纺丝工艺。
二醋酯纤维的纵向形态与粘胶纤维差不多，表面有许多沟槽，而且不很均匀。
3 结论
这里以开发纺织用二醋酯长丝为目的，借鉴烟用醋酸丝束纺丝工艺，采用不同纺丝工艺参数，纺制了两个二醋酯长丝样品，对其结构特性进行了测
试；同时将上述样品与韩国纺制的纺织用二醋酯长丝进行比较，初步探讨了纺丝工艺与二醋酯纤维结构性能之间的关系。结论如下:
(1)通过DSC 测试，发现:3个样品的DSC 谱图很相似，都有两个特征熔融峰，说明二醋酯纤维存在两种晶型结构。
(2)密度法和X 射线衍射分析的结果一致:A 、B 样品的结晶度非常接近，而F 样品的结晶性能相对较差。
(3)在光学显微镜下观察:A 、B 的横截面形状大致相同，呈方齿形；而F 的横截面和A 、B 明显不同，不呈方齿形，锯齿既浅又少，且四周较光滑。
参 考 文 献
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102
(下转第122页)
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页)
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
