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咎缇学掇簿二卡一罄第三期 结晶结构对电晕引发涤纶接枝的影响 郄玉海 ( 四川大学高分子研究所) 张建拳施据妊 ( 总詹军需装备研究所) 【籀饕】本文遇过D S C 锑W A X D 麟究涤纶缨磊形态斡变化，通过S E M 鼹察终维径自变纯。结皋 表孵：D M F 处理鑫纤维结晶嶷提高，结晶趋于规整，长时问熟疆结晶震下骅；S E M 观察纤维鲢商变大。 由接枝率和结晶形态的变化推测，纤维无定形区域对接枝有很大的影响；电晕引发涤纶接枝的位置集中 在无定彤区域。 美镰调：簌绝缎物毫晕簸电娃理接棱结赫 中翻分类号：T S1 0 2 5 2 2 涤纶瑗漆胀处瑾是一种考效建改善蕻结梅 性能的物理手段。二甲基甲醣胺( D M F ) 对涤纶 的结晶有着爨要作用。有人研究“3 得出缀D M F 箍鹱詹憨涤纶蠹； 入奎溺，其有亭菲晶态辩致 向。有关这方面的研究在七十举代比较活跃0 3 。 电晕放电处理技术作为涤纶织物表蕊接枝 翡麓动手段，大夫增嬲了接柱帮o j 。为研糍结晶 结构对接枝的影响，本文采用D S C 、W A X D 和 S E M 等手段来表征涤纶结晶形态鳇变他，并结 合接枝率的褒亿来推测接枝位搬。 一、蜜验 1 实验材料 涤纶织物( P E T ) ：未经染色和后处理。其他 基本结檎参数鲤表l 掰示。 过硫酸铵( A P S ) ：分析纯，重庆化学试剂 厂。 N ，N = 甲基甲酰胺( D M F ) ：化学纯，广东 新港化工厂。 霭媾酸( A A ) ；偬学楚，耋菠东方试裁厂， 经减压蒸馏除去阻聚剂。 表1 涤纶织物结构参数 # # 陡面质匐厚度 密窿( 程l O o m )纱号( r e x ) “吲( g c m 2 ) cr a m ) 经纬 经 纬 涤纶l 5 2 50 1 0 3 1 3 | 2 4 6 8§ 2 电晕处理装置：大连无线电九厂生产，丝 状电极，正负极间距1 5 c m 。 3 。实验过程 织物经去寒予东洗涤，秀酮鑫蠡取2 4 h ，于 1 0 5 烘干，称萤W 。1 4 0 D M F 处理几分钟， 之后没润( 浴比1 。1 0 ) 5 ( 与织物比) 浓度的 A P S 瘩溶滚5 分耱，空气审癜于露保存在涤褒 2 5 、相对湿度6 0 的干燥器中备用，进行 D S C 和W A X D 测试。敢处理的织物在1 5 k V 电压下电晕预辐照处理后，立都放入2 0 鲔的 A A 水溶液( 浴比1 ：Z 0 ) ，在7 0 下，反成1 h 反应完毕，垮织物投入沸水中处避1 2 h ，1 0 5 烘干称重w 。 4 测试与表征 ( 1 ) D S C ：寨露D U P O N T 2 1 0 0 登燕分辑 仪，N 。气氛，以5 m l n 的升濒速率升至 5 0 0 。 ( 2 ) w A x D ：采稻D M a xB 燮x 射线衍射 仪。金属靶材质C u ，X 射线管电压4 0 k V ，电流 5 0 m A 。X 辩线波长1 5 4 0 5 A 。 ( 3 ) 接枝率( ) 一( w ：一w ，) W ，×1 0 0 式中：W ，一织物原重；W z 一接枝后织物重。 ( 4 ) ：S E M ；荣弼 l 彳A c 珏I 一$ 5 2 0 型摆攒毫 镜观察表面形貌。 = 、缝莱冬讨论 1 D S C 噬l 中，1 4 分别为涤纶织物经1 4 0 。| C D M F 处理0 、5 、1 0 、2 0 m i n 的D S C 嶷化曲线。图 中出现的两个熔融峰归因于纤维成型过程中退 火( 结菇) 滠度下形残豹绥菇鳃熬纯，稳帮分在万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 2 0 0 0 年6 月 2 0 0 2 5 03$50 温度( 。c ) 图1 涤纶织物的D S C 曲线 圈2 涤纶织物的x 射线衍射图 ( 序号1 4 分别为D M F 处理 0 、5 、1 0 、2 0 m i n 样品) D S C 测试中迅 速形成的结晶的 融化( 称为预熔 峰) ，即把它归因 于结晶的不完整 性和尺寸大小不 匀n ，所以可用 预熔峰来表征该 处理过程生成新 晶体的热稳定 性。结合表2 的 分析数据，发现 涤纶织物经 D M F 处理后，结 晶度经历先增后 减的过程。说明 随D M F 处理时 间的增长，结晶 进一步完善，规 整性增强；处理 时间再延长，结晶遭到破坏，致使结晶度下降。 W e i g m a n n 等人o3 采用D M F 处理涤纶长丝，发 现在常温常压下分散染料对长丝的上染率增 加。由此推测出现该现象的原因是高温的D M F 处理涤纶后，涤纶内每个晶体所占有的无定形 区域体积增大小晶体重新结晶形成更大的晶 体，使得链段活动性增强；当去除溶剂D M F 后，分子链内产生孔洞易于染料扩散。 表2 涤纶织物D S C 分析结果 序号 1234 熔点( K ) 5 3 0 4 25 3 0 6 55 3 0 5 55 3 0 7 4 熔融焓( J g ) 3 8 0 13 8 8 34 2 2 24 0 6 3 结晶廑( ) 3 0 3 13 0 9 63 3 6 73 24 1 2 X 射线衍射 涤纶原样、D M F 处理样品的x 射线衍射 图上没有出现新衍射峰( 见图2 ) ，并且各衍射 峰位置( 2 0 ) 不变，都在2 0 - - 17 6 。，2 2 9 。，2 6 2 。 出现三个强的衍射峰，它们分属( 0 1 0 ) ( 1 1 0 ) ( 1 0 0 ) 晶面的衍射峰。微晶尺寸依W A X D 曲线 和S c h e r r e r 公式。一计算。 D ( h k l 一k x 诤c o s 0 式中：D ( h k l ) 为微晶尺寸( 以A 为单位) # k 为晶 体形状因子，当p 取峰的半高宽时，k 一0 8 9 ；p 为峰的半高宽( 以弧度为单位) ；0 为衍射角( 以。 为单位) 。计算垂直于晶面( 0 1 0 ) ( 1 1 0 ) ( 1 0 0 ) 的 微晶尺寸。结晶度为结晶峰面积与无定型曲线 下面积之比由本仪器专用程序计算给出。 表3 涤纶织物之X 射线衍射分析表 D M F 处理 D ( 0 1 0 ) D ( 1 1 0 )D ( 1 0 0 )结晶度 时间( m i n )( )( A )( )( “) 1O3 9 4 23 6 4 73 34 35 3 6 253 3 8 03 5 7 13 5 9 35 9 5 31 03 8 0 03 7 8 93 6 4 86 2 2 42 03 5 7 53 6 4 53 5 3 76 1 8 由表3 可见，涤纶织物经D M F 处理后，微 晶尺寸发生较大变化。微晶尺寸先增大，之后减 少( 样品2 4 ) ，结晶度也呈此规律变化，说明 随着D M F 处理时间增大，结晶进一步完善，规 整性增强；处理时间再延长，结晶被破坏，结晶 度下降，这与D S C 测试结论相似。 3 S E M 图3 为涤纶织物的S E M 照片。可以看出， 原纤维( 1 # ) 粗细均匀，表面光滑；涤纶与D M F 的相互作用极强，明显发生径向溶胀现象，纤维 直径变大( 2 # ) 。结合纤维结晶结构的变化，可 想到溶胀作用主要反映在非晶区的变化。纤维 经溶胀后，结构变得松散。 图3 涤纶织物的表面形态 1 # 原佯，2 # 1 4 0 D M F 处理1 0 r a i n 4 结晶 结构对接枝 率的影响 织物经 1 4 0 D M F 处理， 施加5 的 A P S ，经电 晕处理后在 2 0 的丙烯 酸溶液中于7 0C 反应1 h ，之后洗涤称重，接枝 率变化如图4 所示。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 纺织学报第二十一卷第三期 圈电晕处理时间对接枝率的影响 D M F 处理时间( r a i n ) ；1 # 0 ；2 # 5 ；3 # l O ，4 # 2 0 。 可敬着盛，在稻簿辐照时闽下，随D M F 处 理时间的延长，织物接枝率增大。未经D M F 处 理懿涤纶织物嚣袋在宅晕照理下瞧不发生接棱 反应( 见图中曲线1 ) ，这可能是纤维中油剂等 因索影响鲍g §果。 在相耐的D M F 处理时间下，辐照时间在 5 1 5 s 内，接技率变化较小，但长时阕辐照( 如 2 0 s ) ，接枝率反而减小。这是由于辐照时间过 长，前期生成的过载化基团分解，致使发生接枝 的活性点减步。 单纯经日I 发剂g 【发的织物接枝率比经电晕 楚懑辩小。弼霹发鬣，D M F 处理1 0 r a i n 静缳耪 接牧率较其他处理时间的高。W e i g m a n n 等 人“3 讽海：艇对闻D M F 处壤，涤纶野维蠹恶定 型区变化小，导致吸附单体减少；随D M F 处理 时闻延长，终维蠹毒疼非晶态释取舞，同时黠俸 间距增大，涤纶纤维易于吸附单体；稃延长处理 时闻，则出现纾维高度收缨，同样阻碍接枝的进 行。 D M F 处理对织物的结晶度和鼎粒尺寸有 较大的影响，这已经由D S C 和W A X D 所诞实。 至于单体在基体中的接枝位置，大多的研究认 为主要集中在无定形莲域，艟T a m u r a 8 3 霹究苯 乙烯与聚乙烯的辐照接枝时推测：无定型区域 中蘸塞壹基蠡于互耀失活较侥，攫步裁；l 发聚 合，只有晶区中的自由基才起到作用，但晶区自 由基虫子乎嚣捐象瓤阻碍接棱，困我是骞糍鑫 区缺陷或无定型区的交界衙上发生接枝。 本磅究认为蔼媾酸在基藩上静接棱集中在 无定形区域和晶区缺陷上。这是因为D M F 溶 酝基髂嚣，虽然结晶嶷较聂撵有掰挺籀，僵基俸 有序非晶态解取向，利于单体向表面的扩散，容 易发生接技共聚反应。1 0 r a i n 秘2 0 m i n D M F 处 理相蕊比较，盾者基休结晶度下降，无定形区域 增加，旗体经魄晕处理后，野缨表露蟪八了更多 的过氧化基团，因此接枝率提高。D S C 和 W A X D 分析结果表明，织物的结晶度在D M F 处理嚣提高，当处理2 0 m i n 之后叉下降( 与 0 r a i n 相比较) 。由图4 可见，经电晕处理的织 物随蒋D M F 处瑾霹阕酶延 受接柱帛提高，瘟 此可以推测按枝发生在无定形区域和晶区缺 疆。 三、结论 1 涤纶织物经D M F 处理，纤维的非晶态 解取向；结晶发略有提高，晶靛尺寸蝶太，结晶 更趋予完整；长时间处理结晶庹下降；纤维发难 径向溶胀。 2 由于晶体的空阊束缚，未经D M F 箍疆 的纤维不发生接枝。 3 。单纯经g 发剂$ | 发静缓秘褛靛率篦经电 晕处理的小。 4 接技攀涟着D M F 处壤对阉静增大蔫增 加。由此推测接枝发生在纤维的无定形区域和 晶区缺照上。 参考资料 1 H D W e i g m a n n ，M G S c o t te ta l ，T e x t R e s j ， 4 7 ，7 4 5 ( 1 9 7 7 ) 2 3H 。D W e i g m a n n ，M + G 。S c o t ta ta l ，T e x t + R e s J - 4 6 ，5 7 4 ( 1 9 7 6 ) 3 纺织学报，1 9 ( 6 ) ，3 7 ( 1 9 9 8 ) 。 4 3G ，E 。S w e e t ，j ，P ，B e l l ，j ，P o l y m ，S C i ，A 一2 ，1 0 ， 1 2 1 3 ( 1 9 7 2 ) 5 雯人洁：现代分析技术在高聚物中的应用 P ，3 4 6 ，上海辩学技术出舨社。1 9 8 6 。 6 N V a m u r a ，T S e g u c h i ，R e p t s P r o g r P o I y m P h y s J a p a n ，6 ，2 7 3 ( 1 9 6 3 ) 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark