異形截面PET纖維及其織物顯深色機(jī)制研究.pdf

1、異形截面聚酯 PET纖維可以采用多種不同的紡絲方法制備，因截面形狀的變化，使纖維及織物光學(xué)性能、手感和風(fēng)格變化，用在吸濕排汗，導(dǎo)濕快干，輕質(zhì)保暖，高光澤和仿天然纖維風(fēng)格等產(chǎn)品中，以其獨特的產(chǎn)品性能備受人們青睞。然而，由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)方面的原因使其常溫條件下難于染色，通常用分散染料在高溫高壓或有載體的條件下才能染色。另外，PET纖維具有較高的折射率，對光線的反射率也大，同時其纖維表面平滑，對光線的鏡面反射光比較強(qiáng)，染色纖維表面會有大量的反射

2、光以白色光進(jìn)入人的眼睛，與來自纖維內(nèi)部的有色光線混合，使纖維制品顏色明顯比較淺，特別在染深色時表現(xiàn)為產(chǎn)品難以獲得表觀深色，即 PET纖維顯深色性比較差。因此開發(fā)易染色、差別化異形截面 PET纖維，為市場提供更多優(yōu)質(zhì)紡織原料成為企業(yè)不斷追求的目標(biāo)。
　　對實驗室制備的兩類截面形態(tài)、兩種線密度的異形截面 PET纖維，分析了其具有顯深色效果的異形截面PET纖維的表面光學(xué)特性，研究了顯深色效果的客觀檢測和主觀評價,對具有可以有效改善異形截

3、面 PET纖維織物顯深色效果的表面酶處理方法進(jìn)行了探討，這些對異形截面PET纖維紡絲以及對顯深色PET纖維織物的顯深色性評價都具有理論指導(dǎo)以及實踐意義。
　　基于自行設(shè)計一種雙十字形噴絲孔，在不同熔融紡絲工藝參數(shù)下制備兩種不同異形截面PET纖維，采用幾何光學(xué)對異形截面PET纖維表面的一次反射光和折射光進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬計算，發(fā)現(xiàn)具有表面曲率變化幅度大的異形截面 PET纖維，能夠使纖維集合體的外表面反射光發(fā)生充分散射，能夠降低處于某一觀察

4、角度位置的人眼能夠看到纖維表面反射光的量，并且使光線在纖維溝槽之間及其內(nèi)部發(fā)生多次的反射、折射而增加人眼接受到的纖維集合體光線中來自纖維內(nèi)部的反射光含量，進(jìn)而使染色后的纖維集合體具有較深、較純正的顏色。截面凹凸的次數(shù)越多、凹凸深度越大，纖維表面曲率變化頻數(shù)越大，光線在纖維溝槽外表面的散射分布方向更加散亂，并因為經(jīng)過多次的反射而使光強(qiáng)有所衰減，結(jié)果其表面反射光的強(qiáng)度和方向性變差。而在纖維內(nèi)部的光線經(jīng)過內(nèi)表面的多次反射、折射，使得內(nèi)部折射光

5、透射出纖維表面光線產(chǎn)生的色光的數(shù)量增多，使更多的光進(jìn)入纖維內(nèi)部，且不會損傷纖維、不會降低纖維性能，從而體現(xiàn)出纖維本身的顏色。
　　采用Goniophotometer定量測試并分析了其中一種異形度較大的異形截面 PET單纖維及其長絲紗的表面反射光分布變化。這些初步分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，合理對PET纖維截面的進(jìn)行異形化以及提高纖維截面的異形度可以使得異形截面 PET纖維織物的顯深色性有一定的增加，但是，這對所設(shè)計截面的異形度要求較高，噴絲板的

6、設(shè)計和紡絲工藝控制要避免纖維表面產(chǎn)生大平面，否則會達(dá)到相反的效果。由不同曲率的圓弧依照一定的次序而構(gòu)成的異形纖維橫截面輪廓形態(tài)有利于增加纖維表面的散射光而降低反射光，在部分纖維表面不產(chǎn)生反射光，從而透射出顯示纖維本身的顏色的內(nèi)部反射和折射光，有利于增強(qiáng)纖維顯深色的效果。
　　采用傳統(tǒng)的測色儀 Color Measurement Spectrophotometer Datacolor650測量分析了不同線密度和異形度對異形截面PET

7、纖維織染色織物的染深黑色的影響，并利用K/S值、L*值和Integ值等指標(biāo)表征織物的顯深黑色效果。結(jié)果表明，相比于同樣細(xì)度的圓形截面滌綸長絲織物，異形截面 PET纖維織物具有良好的顯深黑色效果, PET纖維及其織物的顯深黑色效果與PET纖維的異形度大小呈顯著正相關(guān)。對不同異形截面形態(tài)纖維的顯深色效果進(jìn)行幾何光學(xué)定性解釋分析表明，由不同曲率曲面異形纖維輪廓增加光通過降低鏡面反射和增加內(nèi)部反射和折射光的散射，這反過來加強(qiáng)了其顯深色的效果。<

8、br>　　通過偏振成像技術(shù)獲取染深黑色異形截面 PET纖維織物的光學(xué)特性和顏色特征信息。染黑色異形截面 PET纖維機(jī)織物表現(xiàn)出的較高的鏡面反射和色度值將影響其顯深色的效果，而相互重疊色度曲線意味著那些黑色的織物之間本身顏色差異并不顯著。而針織面料的偏振成像結(jié)果說明，與具有較高的鏡面反射光和光澤度的未染色或者白色樣品相比，織物的色度值越高意味著更高的顯深色性。偏振圖像處理后異形截面 PET纖維織物樣品的主觀視覺評價結(jié)果顯示，顯深色異形截面

9、機(jī)織物的主觀視覺秩位與平均色度值之間具有良好的一致性，而和光強(qiáng)度平均值之間是不一致的。
　　在不同的處理工藝條件下，采用兩種不同的脂肪酶 Lipase和生物酶Cutinase對本白色異形截面PET纖維織物進(jìn)行了相關(guān)的表面處理，并測試了處理前后織物在可見光范圍內(nèi)的反射率和顏色特征值表、表面形貌、纖維的結(jié)晶轉(zhuǎn)變和結(jié)晶度的變化。從光反射率和顏色特征值之間的差異可以看出，不同的光和顏色測試模式，如包括表面鏡面反射光SCI和不包括表面鏡面反

10、射光SCE，對酶處理前后的白色滌綸織物的光反射率和顏色特征值變化的影響不大。同時，在特定處理條件下脂肪酶Lipase對異形截面PET纖維織物的的表面改性效果不顯著，甚至對處理所用的TRIS緩沖溶液的pH值和持續(xù)時間的做微許改進(jìn)，其處理效果也沒有明顯地改善。所有這些表面處理效果都無法比擬濃度2％ w/v NaOH溶液處理30分鐘所得到的表面微坑效果。但是，織物處理前后的光反射率和顏色指標(biāo)值的變化以及其SEM圖像表明，在處理溫度為55oC，

11、TRIS緩沖溶液的pH值分別為7.00和8.50，使用生物酶Cutinase處理織物24 h及以上，會得到類似于NaOH處理織物的表面微坑效果。
　　采用生物酶Cutinase處理前后的異形截面PET織物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可通過X射線衍射和DSC曲線得到確認(rèn)，其中X射線衍射曲線表明，未處理織物的一個2θ=21.3o的最高和最窄峰在施加生物酶 Cutinase處理之后消失，而另外一個峰位置會平緩地從2θ=22.9o移到2θ=22.5°，但仍