湿法纺丝聚丙烯腈偏氯乙烯纤维的结构和性能

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1、湿法纺丝聚丙烯月青偏氯乙烯纤维的结构和性能Xing-xiangZhangandXue-ChenWangInstituteofFunctionFibers.TianjinPolytechnicuniversity,Tianjin300160,chinaXiao-mingTao,andKit-LunYickInstituteofTextilesandClothing.TheHongKongPolytechnicUniversity,HongKong,china关键词蓄热调温纤维，微相变材料，湿纺，变性聚丙烯睛纤维，特性相变材料（PCM）和微胶囊相变材料（McroPCMS）已经

2、经过研究且应用为可再生而且清洁的能源储存材料摘要热调节含有4-4wt.%的微相变材料的聚丙烯購偏氯乙烯（PAN/VDC）调温纤维可以通过湿纺得到。在这项研究中，含有少于30wt.%微胶囊密封的正十八烷的纤维纺纱顺利。纤维的结构和性能用傅里叶变换红外线，电子显微镜扫描，差示扫描量，广角X射线衍射，动态力学分析和热重分析等研究得到。微胶囊完整的均匀分布于聚合物基内。在1.9・10.9dtex之间的纤维的拉伸强力在0.7・2.0cN/dtex。纤维仲长约为7%。纤维的吸热和热温度变化随着微相变材料的用量的增加而略有增加。含有30wt.%的微相变材料的纤维的熔融焰或者结晶焙是30

3、J/g,而且熔融焙或者结晶焙随着微相变材料用量的增加稳步增加。纤维的模量随着微相变材料的大量增加而减小。纤维的玻璃化转变温度是89-108°C,它是随着微相变材料的使用量的增加而减小的，纤维的熔融温度和分解温度分别约为190°C和220°Co该纤维有一个极限氧指数值，在氧指数高于25%时，纤维永久阻燃°[1-5]o他们也被用于制造蓄热调温纤维织物，泡沫和涂料[6-12]。将嵌入微相变材料的纤维用于纺织的技术始于1988年[6]。这种纤维在预定温度下有平衡热量的特性并提供温度调节[13]o最近应用于熔融纺聚丙烯聚丙烯纤维的微相变材料的含量从3wt.%[7]增长至20wt.%

4、[14]o很明显,相变材料的含量对织物的调温能力有重大的影响。尽管测定的纤维熔融恰或结晶焙远低于预想的值[12]o结果也表明在高温挤压和抽气的过程中一些微相变材料受到破坏[7,14],并且在纺织过程屮被过滤器除掉。因为在湿纺过程中的温度通常低于熔融纺过程中的温度，所以在纤维纺纱过程中，湿纺更有利于保持微相变材料的完整性。Bryant研究出湿纺含有15和30wt.%的微相变材料的聚丙烯腊(PAN)纤维[8]；然而，纤维的结构和特性细节尚没有透露。聚丙烯月青纤维温暧舒适；但是极限氧指数(LOI)只有18%。一旦点燃，他们燃烧旺盛且产生有毒的云状黑烟。因此，聚丙烯腊(PAN)纤

5、维的阻燃性能己经被广泛研究[15-17]o根据Tsai的研究,聚丙烯月青偏氯乙烯具有很高的阻燃温度[16,17]。在本研究中，研究了组织结构和湿纺特性，聚丙烯腊偏氯乙烯(PAN/VDC)纤维的热调节。实验微相变材料的生产微胶囊内的n-正十八烷和尿素-蜜胺-甲醛共聚物通过原地聚合被合成。微相变材料的热稳定温度大约是200°C,通过共聚得到了改善[18]o20wt.%石蜡(熔点62-65°C)被用作成核剂[19]on-正十八烷和石蜡的混合物在微胶囊屮的含量约为65wt.%o微胶囊的直径范围是044.5屮n,但大多数的直径在以内。PAN/VDC调温纤维的生产一定量的微相变材料的

6、干燥粉末与二症甲基甲酰胺(DMF)混合溶液含有20wt.%的聚合物。此聚合物由70wt.%的聚丙烯膳偏氯乙烯共聚物(75wt.%/25wt.%)和30wt.%的聚丙烯腊丙烯酸共聚物(80wt.%/20wt.%)组成。此纺纱溶液在75°C条件下搅拌10h,过滤，然后在75°C时抽去空气保持10h。含有0-40wt.%的微相变材料的调温纤维在一台配有O.lmmxlOOO孔的喷丝板的纺丝机上湿纺。喷丝板浸没在一个5°C含有55wt.%/45wt.%的DMF/水的纺丝浴中。细丝在70-80°C汞和110°C的蒸汽中拉细6到12倍，用65°C水洗涤，在120-150°C的空气中进行

7、热处理，最后得到聚丙烯腊偏表1聚丙烯膳偏氯乙烯蓄热调温纤维的可纺性和物理机械性能SamplenoContentofmicroPCMs(wt.%)SpinnabilityTiter(dtex)Tensilestrength(cN/dtex)Elongation(%)847.36.7.8.S..65Q51121.84G7Z6.C66.3.41.96.4I0.9A0B4B905800501112334135703511112223333333氯乙烯纤维。PAN/VDC调温纤维的热处理PAN/VDC调温纤维在松弛状态下放在烤箱内作热处