CPCM-PA6蓄熱調(diào)溫纖維的制備及其結構性能研究.pdf

1、隨著社會的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，人們對于服裝的要求不僅僅是外觀和質(zhì)量，更加追求其舒適和性能，傳統(tǒng)紡織品簡單的保溫和御寒的功能已難以滿足人們的要求，具有功能性和舒適性的紡織品應運而生。相變纖維技術的快速發(fā)展及其在復合材料領域的廣泛應用，為制備蓄熱調(diào)溫纖維提供了極好的機會，而熔融紡絲法則是一種簡單方便、可用于制備蓄熱調(diào)溫纖維的重要方法。但由于固-液相變材料的熱分解溫度普遍低于熔融紡絲溫度，不能直接經(jīng)雙螺桿與纖維基體一起從噴絲板擠

2、出。因此開發(fā)出一種不同于傳統(tǒng)熔融紡絲的方法來制備出蓄熱調(diào)溫纖維成了我們必須解決的問題。本論文旨在采用自制的板下形變復合紡絲組件，以尼龍6（PA6）為皮層，復合相變材料（CPCM）為芯層，制備出一種具有蓄熱調(diào)溫功能的CPCM/PA6纖維，并將其應用于冬季保暖外套中。
　　本論文首先將三種不同相變溫度范圍的單一相變材料復配成不同系列的復合相變材料（CPCM），通過 DSC分析從中篩選出具備合適相變溫度范圍且熱焓大的目標CPCM，利用F

3、TIR、DSC及TGA對其結構性能進行表征，并采用加速熱循環(huán)實驗考察其熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；然后通過 DSC并采用 Avrami方程及Jeziorny法、Ozawa法和莫志深法對CPCM的等溫結晶及非等溫結晶動力學進行研究；再采用不同于傳統(tǒng)的熔融復合紡絲法，將PA6作為皮層，CPCM作為芯層，利用自行設計的板下形變復合紡絲組件將相變材料引入到 PA6基體中，制備得到CPCM/PA6蓄熱調(diào)溫纖維，并研究前紡工藝（如相變材料注入量、紡絲溫度

4、、卷繞速率）和后拉伸工藝（如拉伸溫度和拉伸倍數(shù)）對纖維性能的影響規(guī)律，以確立最佳的紡絲工藝；最后采用DSC、SEM、TGA、FTIR及纖維強伸度儀對纖維進行結構性能表征。
　　通過對CPCM配制及其結構性能的研究表明：酯B/醇A的質(zhì)量配比為30/70時，其熔融與結晶相變溫度范圍分別為18.23℃~32.23℃和20.86℃~11.74℃，熔融焓及結晶焓分別為206.4 J/g和195.8 J/g；其熱分解溫度范圍為170.3℃～2

5、30.1℃；對其經(jīng)過360次加速熱循環(huán)實驗后，仍具有較好的熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性?？蓪⑵渥鳛楸Ｅ馓子玫哪繕讼嘧儾牧稀?br>　　通過對CPCM的結晶動力學研究表明：CPCM的等溫結晶過程符合Avrami方程，Avrami指數(shù)n值在3左右波動，等溫結晶活化能ΔE值為19.55 kJ/mol；隨著等溫結晶溫度的升高，結晶速率常數(shù)Zt逐漸降低，半結晶期t1/2和最大結晶速率時間tmax逐漸增大；Jeziorny法、Ozawa法和莫志深法都能較

6、好地處理CPCM的非等溫結晶過程，隨著冷卻速率的增加，Avrami指數(shù)在2.99-3.30之間波動，速率常數(shù)Zc逐漸增加，半晶時間t1/2和最大結晶速率時間tmax逐漸減少；Ozawa指數(shù)m在在0.90-3.98之間波動，Kt值隨著溫度的升高而逐漸減??；莫志深指數(shù)b值在1.27~1.40之間波動，F(xiàn)t值隨著相對結晶度的增大而增大，CPCM的非等溫結晶活化能ΔE為300.1 kJ/mol。
　　通過 CPCM/PA6蓄熱調(diào)溫纖維的前

7、紡工藝及后拉伸工藝對其性能影響的研究表明：隨著相變材料注入量的增加，初生纖維的熔融相變溫度范圍和結晶相變溫度范圍均向高溫方向移動，其熔融焓和結晶焓顯著增加；隨著紡絲溫度的增加，初生纖維的熔融相變溫度范圍及結晶相變溫度范圍基本不變，熔融焓及結晶焓均先增大后減少；隨著卷繞速率的增加，初生纖維的熔融相變溫度范圍和結晶相變溫度范圍基本不變，熔融焓逐漸增大，結晶焓先增大后減?。浑S著拉伸溫度的增大，纖維的強度先增大后減少，其熱性能基本不變；隨著拉伸

8、倍數(shù)的增加，纖維的強度顯著增大，其熱性能基本不變。最佳前紡工藝為相變材料注入量9 ml/h、紡絲溫度245℃和卷繞速率90 m/min，最佳后拉伸工藝為拉伸溫度80℃，拉伸倍數(shù)5倍。
　　通過對CPCM/PA6蓄熱調(diào)溫纖維的結構性能研究表明：纖維的熔融相變溫度范圍與結晶相變溫度范圍分別為18.50℃~30.89℃和18.68℃~7.78℃，熔融焓和結晶焓分別為66.12 J/g和64.93 J/g；纖維具有皮芯層結構，其截面形狀為