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芳砜纶纤维预处理与纺纱工艺的研究

吴永倩  
【摘要】:芳砜纶(polysulfonamide, PSA)纤维即聚苯砜对苯二甲酰胺纤维,是我国目前唯一具有自主知识产权的化纤类产品。该纤维具有良好的耐热性、热稳定性和阻燃性,它的问世填补了我国耐250℃高温等级合成纤维的空白;优良的热学、电学、化学性能,使得其在产业用纺织品方面有着良好的应用前景。但由于PSA纤维自身具有体积比电阻大、表面摩擦因数较低、初始模量高等一系列物理特征,造成纤维纺纱过程难以顺利进行,且最终纱线毛羽多,成纱强力低。 本文针对PSA纤维纺纱过程中存在的一系列问题,采用纤维预处理、纺纱工艺优化等方法,改善该纤维的可纺性能,提高其应用价值。 纤维预处理的主要目的是在保证纤维强伸性改变不大的情况下增加纤维的表面摩擦因数,从而提高纺纱过程中纤维之间的抱合力。本课题采用的纤维预处理方案为等离子体处理和碱(NaOH)溶液处理,通过试验确定对PSA纤维进行处理的最优方案,比较纤维处理前后在纺纱过程及成纱质量的差异。在纺纱方法上,选用赛络纺、赛络菲尔纺、紧密(集聚)纺与传统环锭纺,纺制相同规格的纱线,比较最终的成纱质量;分析芳砜纶纤维采用新型环锭纺纱方法提高强力、减少毛羽的原因。 实验结果表明,常压下等离子体处理纤维随处理时间的延长,纤维的断裂伸长性无显著变化;纤维静摩擦因数有明显的提高(22.5%~61.6%);用NaOH溶液处理PSA纤维,温度对纤维的强伸性影响最大,浴比对纤维的静摩擦因数影响作用最大。在一定的处理条件下,两种处理方案均可以在保证纤维强伸性降低不大的情况下提高纤维的表面摩擦因数。因目前等离子体处理大量纤维的设备存在能否产业化等问题,本课题只做初步探究。最终选用碱处理作为PSA纤维预处理方案进行纺纱实验,处理方案:NaOH浓度20gg/L,浴比1:20,温度80℃,时间50min。经碱处理后的PSA纤维前纺过程较之未处理纤维顺利,成条蓬松等问题得到改善,最终成纱断裂强力提高6.4%,3mm以上毛羽总量减少9.5%,条干CV值由13.71%降低到12.13%。 选用相同的PSA纤维粗纱原料,采用不同纺纱方法纺纱并测试纱线性能,研究结果表明,赛络纺、赛络菲尔纺和紧密(集聚)纺均能有效改善PSA纤维的最终成纱质量。在本文实验条件下,较之传统环锭纺,三种新型环锭纺纱方法纱线断裂强力分别提高8%,4.5%和9.9%;3mm以上有害毛羽量分别减少43.7%,46.9%和30.9%;纱线条干CV值也有所改善,赛络菲尔纺尤为明显,由13.71%降至10.11%。进一步实验求证长丝不同预加张力对赛络菲尔纺成纱质量的影响,研究发现,随着长丝预加张力的增加,纱线断裂强力先增加后减少,当预加张力为7cN时,纱线断裂强力达到最大,比传统环锭纺纱提高12.5%。 本课题研究结果能在PSA纤维的最优化应用上提供一定的理论指导。


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