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1、【2 0 】1 8 42 0 0 2 年6 月 氨纶包缠纱的形变力学性能研究 虞树荣昊子婴 ( 浙江工程学院，杭州，3 1 0 0 3 3 ) 摘要：通过拉伸应力一应变曲线研究氯纶包缠纱的形变力学性能织物中的氪纶包缠纱在充分回复后，可满足弹性织物要求 的形变性能氯纶外馏包缠的非弹性纱赋予纱线足够的强度。 美词：禀氨基甲酸醣纤维包缠纱形变力学性能研究 中田法分类号：7 隋1 0 64 1 7 A 最近几年氨纶弹性纤维发展迅速，使用量巳占 全球纤维用量的0 4 。然而，与其它纤维相比，氨 纶弹性纤维的形变及自然回复性主导了含氨纶弹性 纤维纱线的弹性，并构成了含氩纶弹性纤维服装的 舒适与时尚，对开发
2、织物新产品和改变服装风格产 生了巨大的作用。 1 实验 1 1 氨纶弹性纤维的拉伸应力一应变曲线 纱线的结构复杂，不同的纱线具有不同的特点， 使得其力学性能有较大的差异。 氨纶弹性纤维是嵌段共聚物【1oJ ，其中至少 8 5 是聚氨酯长链分子。该嵌段共聚物中有两种链 段，一种称硬链段，由于含有极性基团，具有结晶性， 在应力作用下几乎不发生形变，但能保持弹性回复 性。另一种称软链段，由非结晶的、分子量较低的聚 酯或聚醚组成，平均重量分子量为1 0 0 0 5 0 0 0 ，玻 璃化温度很低，在常温下处于高弹态，应力作用下很 容易发生形变，从而赋予纤维容易被拉长的特征。 ( a ) 受力前结构 (
3、 b ) 受力后结构 圈1 氨纶弹性纤维的分子结构模型 软链段由硬链段构成的结节点相互抱合在一 起，形成网状结构，如图1 ( a ) 所示。在受外力作用 下。氨纶弹性纤维中的软链段受力被拉直，结晶硬链 段沿受力方向取向，如图1 ( b ) 所示。因此，氨纶弹 性纤维有很高的断裂伸长率甚至在开始拉伸的相 当一段过程中，实际上是在应力很小的条件作用下 使纤维逐步伸直的，如图2 所示。 l2 氨纶包缠纱的拉伸应力一应变曲线 氨纶包缠纱是以氨纶为纱芯，提供优良的弹性， 外侧包缠非弹性纱，提供手感、外观及舒适性。氨纶 在包缠前进行了预先牵伸，从而产生与包缠非弹性 纱较大差异的收缩性。包缠后的氨纶在得到收
4、缩 后，非弹性纱沿轴向压缩，呈现类似膨体纱的特性， 得到有弹性的氨纶包缠纱。 一 神 z - 绷 R 一 堪舯 1 5 埔 I 田2 氨纶弹性纤罐柏拉伸应力一应耍曲线 图3 中，曲线1 、2 分别表示1 2 0 ”2 绢丝、1 2 0 、 2 绢丝+ 3 0 D 氨纶包缠纱的应力一应变曲线，曲线3 、 4 分别表示在成品织物中的1 2 0 “2 绢丝、1 2 0 “2 绢 丝+ 3 0 D 氨纶包缠纱的应力一应变曲线，织物规格、 性能及主要工艺见表1 中的绢丝弹力缎。 ： 鸯 螽： 1 。5 应笺脯 埔 圈3 绢丝与绢丝氯纶包薯纱的拉伸应力- 应变曲线 有弹性的氨纶包缠纱将赋予织物弹性，然而，
5、含 氨纶弹性纤维织物的弹性控制一直是工艺上困扰的 难题。 织物在后整理的湿、热处理过程中，由于分子链 中各个环节的热运动，在包缠中被牵伸的、并受织物 组织结构作用的氨纶弹性纤维力图恢复到原来比较 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 堕塑兰堡塑三三鲞苎三塑 = ：! 墅：【兰! L 附寰织物的部分结构参数、性能 乏加工工艺 项目绢丝弹力纺绢丝弹力印花绸 绢丝弹力缎 经组合1 2 0 “2 “ 2 5 绢天混纺纱 1 2 0 “，27 5 缁绢天混纺纱1
6、2 0 。，2 绢丝 纬组台1 2 0 1 2 绢丝十3 0 D 氯纶包缠丝，1 0 T a n1 2 0 。，2 绢丝十3 0 D 氨纶包缠丝1 0 7 7 啦n1 2 0 ”2 绢丝十3 D 氨纶包缠丝，1 0 1 凹l 经密( 根口n ) 3 2 83 283 28 纬密( 根廿n ) 2 32 3 2 75 织物组织平纹斜纹 缎纹 譬包型辔牵伸倍数25 、定形温度9 0 、加温时间1 h 、自然冷却3 h 、定形压力1 l 【g 咖2 精练工艺时间3 h 、浴比l5 0 、水洗3 0 ，2 0 劬“ 定型工艺温度1 8 0 、时间2 0 s 、温度1 3 0 、时间2 0 5 炼缩幸
7、2 83 24 9 弹性伸长率 1 192 672 29 自然的卷曲状态，产生形变的自然回复，使织物中的 包缠丝得到充分的回复，织物形成较大弹性，见附表 中的炼缩率。 充分松弛的织物经过定型工艺，起到稳定门幅 的作用，即有效控制织物中弹性纱的伸长率，织物的 弹性伸长率见附表。 图4 中，曲线1 、2 、3 分别表示绢丝弹力纺、绢丝 弹力印花绸和绢丝弹力缎中1 2 0 “2 绢丝+ 3 D 氨纶 包缠纱的应力一应变曲线，织物规格、性能及主要工 艺见表l 。 萋 嚣 5 ：丝 5 d k “” 圈4 绢丝氨纶包缠纱的拉伸应力一应变曲线 2 结果与讨论 2 1氨纶纤维的高弹性 氨纶是一种高弹体材料，
8、在较小的外力作用下 就能显示出高度变形的能力，而在外力去除后，又能 回复到原来的形状。 高弹体的应力是由于变形时内能发生变化和熵 发生变化所引起的_ 3 J 。 ，一盟1一f 巫 o 一a Tva z T v 氨纶弹性纤维在拉伸过程中，如图2 所示，由于 自然卷曲的软链段无定型链被拉直，熵值减少，内能 下降。在拉伸起始阶段，熵值减少略比内能下降快， 曲线较为平坦；当超过一定的伸长后，剩余的无定型 链取向更容易，熵值减少迅速，应力很快上升，分子 链的取向类似结晶的作用，模量增加。 2 2 氨纶包缠纱的形变性能 氨纶的强度很低，断裂强度为4 5 c N ，用非弹性 纤维包缠氨纶弹性纤维，能赋予弹性
9、纱足够的强度， 1 2 0 “2 绢丝包缠氨纶后断裂强度增加到5 6 7 c N 。 如图3 所示曲线2 、4 为氨纶包缠纱的拉伸应力 一应变曲线，在起始段，由于沿弹性纱轴向被压缩的 非弹性纱是一个伸直的过程，控制氨纶包缠纱形变 状态主要由氨纶决定，因此，曲线2 、4 分别较曲线 1 、3 平坦。当超过一定伸长后，由非弹性纱承载主 要作用力，氨纶包缠纱形变状态主要由非弹性纱控 制。上述伸长值与被牵伸的氨纶回复的程度有关， 织物中的氨纶已得到充分回复，因此，由氨纶控制的 包缠纱形变特征非常明显。拉伸初始模量进一步说 明了上述结果，1 2 0 N 2 绢丝的拉伸初始模量为 4 3 8 N t e
10、x ，1 2 0 “2 绢丝+ 3 0 D 氨纶包缠纱的拉伸初 始模量下降到2 2 0 N t e x ；更值得注意的是在织物中 的1 2 0 “2 绢丝的拉伸初始模量下降到2 0 4 N t “， 1 2 0 “2 绢丝+ 3 0 D 氨纶包缠纱的拉伸初始模量则 下降到4 5 N t e ) 【。 氨纶包缠纱形变性能受热加工工艺影响。尽管 热加工工艺，特别是高温对氨纶结构的影响还不十 分清楚，图4 所示曲线1 显示，在不合理的热加工工 艺作用下，织物中氨纶包缠纱的形变不再具有氨纶 高弹体的特征，织物的弹性很低。 3 结论 弹性织物的弹性来自织物中弹性纱的形变性 能，氨纶包缠纱在初始拉伸时具有
11、氨纶的形变特征， 即高弹态，它满足弹性织物的要求。 考文献 lJEB o l i e kE l 拦t a n eY a 1 9 5 02 【啪( m 1F 1 t 】e r sI n t e r n a t m d2 0 0 0 ( 4 ) ：1 5 4 1 5 6 2HL 岛v d 茁h e n cE k t l cF E b 啊T e x 曲心a ，2 0 0 “7 ) ：5 5 5 8 3 朱敏主编橡胶化学与物理北京：化学工业出虹 11 9 8 2 年儿5 1 1 8 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark