涤纶短纤维油剂及其摩擦性能.pdf
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1、第2 6 卷第3 期 2 0 0 5 年6 月 纺织学报 J o 啪a lo f7 r e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 6 N o 3 J u n ,2 0 0 5 生产技术 涤纶短纤维油剂及其摩擦性能 郑帼,刘燕军,徐进云,肖长发 ( 天津工业大学精细化工研究所,天津3 0 0 1 6 0 ) 摘要从纤维的含油率、环境的温度、湿度、磷酸酯盐类结构等方面对油剂摩擦性能的影响进行研究;阐述涤纶 短纤维在纺纱加工各工序中可纺性与油剂性能的关系。指出油剂处理短纤维的主要目的是使纤维的摩擦因数保 持在适宜的范围内,以此缓和由于未经处理的纤维表面的不同性状所引起的加
2、工性能的波动。 关键词摩擦性能;涤纶短纤维;油剂;抗静电性 中图分类号:1 D3 4 0 4 7 2 文献标识码:A 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 5 ) 0 3 0 0 8 5 0 4 P o l y e s t e rs t a p l en l l i s h e s 粕di t sm c t i o n a lp r o p e r t y Z H E N GG u o ,L I UY a l l j u n ,X UJ i n y u n ,X I A OC h a I l g f a ( 见静c k m 括t ,y 船m 蹴,醌咖P D 枷砌,l 如踟觇
3、r s 毋,m ,狮 3 0 0 1 6 0 ,仍i 加) A b s t r 扯tn ei n n u e n c e so fO P U ,e n v i m 啪e n t a lt e m p e r a t u r ea 1 1 dh u m i d i t y ,t 1 1 es t m c t u r eo fp h o s p h a t es a l t s0 n 助e r 酗c t i o I l a l p m p e n yw e r ed e t e 瑚i n e d 1 1 1 ec o r r e l a d o nb e w e e ns p j n n a b
4、i K t ya n dt h ep m p 瞰i e s f i n i s h e sw a sc o n c l u d e d I fw a sp r e s e n e d 出a t t l l es p i n I l i n g 壬i n i s h e sc a nk e e pt l l e 衔c t i o 孕a lp m p e r t yi na no p t i m u mr 蛐g et ol e s s e nt l l ep r o c e s 8n u c t u a t i o nc a u s i n gb yu n e V e n 吼l r f a c e
5、o fn a k e df i b e r K e yw o r d s m c t i o n a lp r o p e r t y ;p o l y e s t e rs t a p l e 助e r ;s p i n6 n i s h e s ;a l l t i s t a t i cp r o p e n y 我国涤纶短纤维2 0 0 3 年产量达到3 0 0 万t 。, 油剂消耗量约1 5 万t a 。目前大容量涤纶短纤维 生产线工艺复杂,纺丝速度快,因此对油剂的要求也 甚为严格。短纤维在梳理、成条和纺纱过程中,要经 受很大的机械张力和剪切变形,其物理机械性能和 表面状态( 摩擦)
6、 对纤维成纱加工的各个阶段均有重 要意义。对纤维表面进行油剂处理,使纤维表面摩 擦性能均一,可保障纺丝和纺纱加工顺利进行。 1 实验仪器与方法 摩擦因数用Y 1 5 l 型纱线摩擦系数测定仪测定; 比电阻用Y G 3 2 l 纤维比电阻仪测试;润湿速度用帆布 沉降法测试;含油率测试按G B T1 4 舻9 3 进行;表 面观察用K Y K Y 一2 8 0 0 型电子显微镜。截取6m m 左右 的纤维,粘贴在样品杯上,涂上导电胶,然后放入镀膜 室中进行蒸发镀膜。打开主机进行预热,放入样品后 抽真空。施加电压并调整对比度和亮度,寻找试样的 合适位置并调整放大倍数,然后进行拍照。 2 结果与讨论
7、2 1 纤维摩擦机理 当一个物体在垂直负荷埘作用下,对另一物体 作相对滑动时,有一反作用力阻止这个运动,该阻力 称作摩擦力。纤维的摩擦力可由式( 1 ) 确定心 : F = 卢( + o ) ( 1 ) 式中,口为摩擦因数;为2 个作用物体在运动时相 互间的压力;n 为2 个运动物体接触时分子之间相 互作用的力。 当纤维和其它纺织材料摩擦时,尽管纤维的粗 糙度影响摩擦,但垂直的压力通常是比较小的, 而。的影响比较显著,它随着成纤高聚物极性基 偶极矩的加大和纤维导电性的减小而增大。同时纤 维表面油剂的浓度、粘度、温度、运动速度和带电程 度等因素对纤维的摩擦性能也有较大的影响。 霍威尔1 指出:当
8、用纺织助剂处理化学纤维时, 会产生不同的摩擦区( 见图1 ) ,而且这个摩擦区取 决于两个摩擦表面相互作用的不同状况。按照摩擦 因素p 的不同,分成3 个摩擦区: 卢= 秽叩。 ( 2 ) 式中,口为纤维运动速度;叩为油剂粘度。 在第1 区( 界面摩擦区) ,纤维表面形成了牢固 的单分子或双分子表面活性剂层,它通过偶极作用 或静电作用保持在纤维上Ho ;由于表面活性剂分子 作者简介:郑帼( 1 9 5 7 一) ,女,研究员。主要从事纺织助剂、化纤油剂与化纤工艺的研究与开发。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWate
9、rmarkR to remove the watermark 【8 6 】纺织学报2 0 0 5 年第3 期 的存在,纤维表面极性基数量增加,纤维间相互作用 力。就减小,因素p 增大,而摩擦因数p 减小( 见 图1 第1 区) 。当纤维表面所有的极性基结合时,摩 擦变成最小;表面活性剂分子中非极性基之间的相 互作用力n 越小,特别是当极性基越长时,则摩擦 力就越小。 I I 芦 图1 摩擦因数卢与摩擦因素卢的关系 在第区。5 1 ( 过渡摩擦或流体动力摩擦) 内,由 于纤维上的油剂含量增加,形成多分子层。这时n 值变化很小,但是纤维间的摩擦,或纤维对金属的摩 擦,由于两个摩擦面之间油剂的多分子
10、层的粘滞过 程而再度增大( 见图1 第区) 。当纤维表面充满了 油剂的多分子层时,n 值不变而且最小。 因而,第工区内表面活性剂和纤维的化学结构 对纤维的摩擦性能具有重要意义,在第区其影响 就小一些,而在第区,表面活性剂结构对纤维的摩 擦一般没有影响,而粘度和周围的温度则有很大 影响。 根据非极性基化学结构和大小的不同,形成单 分子层所需的表面活性剂的计算量为纤维量的 o 0 2 0 0 5 ,而形成双分子层所需的表面活性 剂的计算量则为纤维量的0 0 5 一0 1 0 M 1 。通常 短纤维表面所含的油剂比形成单分子层所需的油剂 多5 1 0 倍,因此附着在纤维上的油剂与纤维结合 的方式有几
11、种,其中单分子层的吸附较为牢固,而形 成多分子层时,这种结合较为松散。 2 2 纤维含油率( o P U ) 对摩擦因数的影响 从表1 看出,随着纤维上的油剂量增大,F M 的 动摩擦因数p 。减小,F F 的静摩擦因数产。增大;当 含油率超过0 5 时,F M 的动摩擦因数。增大,F F 的静摩擦因数口。变化很小,动摩擦因数的增大幅 度受油剂粘度的影响较大。 由图2 看出,当含油率较低时,纤维表面的油膜 有龟裂现象,使这部分纤维处于无油状态;而含油率 高的油膜虽然破裂的不是很严重,但是油膜显得很 厚,油膜堆积、隆起、叠加现象严重,使纤维表面极不 光滑;含油率在O 1 5 左右的油膜状态比较光
12、滑连 续,无龟裂,无堆叠,可以赋予纤维表面足够的保护 并赋予纤维较好的摩擦特性。 表1 纤维含油率与摩擦因数 注:F ,M 指纤维与金属之间,F ,F 指纤维与纤维之间,卢。为静摩 擦因数,岸。为动摩擦因数。 图2 不同含油率涤纶短纤维的电镜照片 由此可见,经化纤油剂处理后纤维的摩擦因数 可能大于或小于未经处理纤维的摩擦因数,化纤油 剂处理短纤维的主要目的显然不是加大或减小摩擦 因数,而是使其保持在一定水平,并且缓和未经处理 纤维表面的不同性能所引起加工性能的巨大波动, 为纤维提供均匀的保护膜,从而减少纤维在加工过 程中受到的损伤。 2 3 抗静电剂对摩擦性能的影响 化学纤维在运动时,纤维与纤
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- 涤纶 短纤维 及其 摩擦 性能
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