第３０卷第１ｌ期　２００９年ｌ１月　纺织学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｖｏ１．３Ｏ　ＮＯＶ．　Ｎｏ．１１　

２０ｏ９　

文章编号：０２５３．９７２１（２００９）１１－００３３—０５　工业用涤纶长丝的结构与性能　

薛　元　，汤成坦　，颜志勇　（１．嘉兴学院服装与艺术设计学院，浙江嘉兴３１４００１；　２．浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，浙江杭州　３１００１８）　

摘要采用显微照相系统、差热分析仪、纤维拉伸强力仪、纱线拉伸强力仪、热收缩仪等对３类工业用涤纶丝的　形态结构、力学性能、热收缩性能等进行测试分析。结果表明：高强型（ＨＴ）涤纶丝单纤强度和复丝强度均大于高模　低缩型（ＨＭＬＳ）和高强低缩型（ＬＳ）涤纶丝，断裂伸长最小，模量居中；高模低收缩型、高强低收缩型涤纶丝沸水收缩　率和干热收缩率均低于高强型涤纶丝；高模低收缩型、高强低收缩型涤纶丝的熔融温度没有明显差异；高模低收缩　型涤纶丝的性能兼顾了高强和高强低收缩丝的优点。　关键词结构；形态；力学性能；差热分析；拉伸强力；涤纶长丝　中图分类号：ＴＳ　１０２．５　文献标志码：Ａ　

Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ＰＥＴ　ｆｉｌａｍｅｎｔｓ　ＸＵＥ　Ｙｕａｎ　，ＴＡＮＧ　Ｃｈｅｎｇｔａｎ　一，ＹＡＮ　Ｚｈｉｙｏｎｇ。　（１．Ｆａｃｕｈ　ｏｆＧａｒｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ａｒｔ　Ｄ￣ｉｇｎ，Ｊｉａｘｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｘｉｎｇ，Ｚｈｅｆｉａｎｇ　３１４００１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉｎ￣ｔｒｙ　ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，　Ｚｈｅｊ￣ｎｇ　Ｓｃｉ—Ｔｅｃｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　３１００１８，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｍｉｃｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ，ＤＳＣ，ｆｉｂｅｒ　ａｎｄ　ｙａｒｎ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｔｅｓｔｅｒｓ，ａｎｄ　ｈｅａｔ—ｓｈｒｉｎｋ　ｔｅｓｔｅｒ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ａｎａｌｙｚｅ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ＰＥＴ　ｆｉｌａｍｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｍｕｌｔｉ—ｆｉｌａｍｅｎｔ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ＨＴ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｌａｒｇｅｓｔ　ａｍｏｎｇ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ＰＥＴ　ｆｉｌａｍｅｎｔｓ，ａｎｄ　ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｓｍａｌｌｅｓｔ　ａｎｄ　ｍｏｄｕｌｕｓ　ｉｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｉｄｄｌｅ．Ｔｈｅ　ｂｏｉｌｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ａｎｄ　ｄｒｙ·ｈｅａｔ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ＨＴ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｔｈｅ　ｇｒｅａｔｅｓｔ　ａｍｏｎｇ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ＰＥＴ　ｆｉｌａｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ　ｍｅｌｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ＨＭＬＳ　ａｎｄ　ＬＳ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ＰＥＴ　ｆｉｌａｍｅｎｔｓ　ｓｈｏｗｓ　ｎｏ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ．Ｔｈｅ　ＨＭＬＳ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅ　ｏｆ　ｂｏｔｈ　ＨＴ　ａｎｄ　ＬＳ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ＤＳＣ；ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ＰＥＴ　ｆｉｌａｍｅｎｔｓ　

工业用涤纶丝是指具有高强、高模、低收缩等力　学性能的粗涤纶长丝（线密度不小于５５０　ｄｔｅｘ），具体　可细分为高强型（ＨＴ）、高模低收缩型（ＨＭＬＳ）、高强　低收缩（ＬＳ）型。其中高强型涤纶长丝强力高，受热　后强力损失小，主要应用于吊装带、输送带、汽车安　全带、土工格栅、特斯林布、缆绳、工业缝纫线及橡胶　管等。高强低收缩型涤纶长丝强度高且受热后收缩　率低，主要应用于灯箱布、蓬盖布、膜结构等涂层织　物。高模低收缩型涤纶长丝模量高，小变形条件下　尺寸稳定性好，主要应用于轮胎帘子线、耐热帆布、　硬线绳及高档土工格栅等０　。　本文用显微照相系统、差热分析仪、纤维拉伸强　力仪、纱线拉伸强力仪、热收缩仪等对３类工业用涤　纶丝的形态结构、力学性能、热收缩性能等进行测　试、分析和表征，以期为３类工业用涤纶丝的应用提　供理论参考。　

１　实验部分　１．１实验材料及仪器　实验材料：１　１００　ｄｔｅｘ／１９２　ｆ高强型（ＨＴ）、　

收稿日期：２００８一ｔｏ一２２　修回日期：２００９—０３—０８　基金项目：国家科技支撑计划资助项目（２００７ＢＡＥ２８Ｂ０３）　作者简介：薛元（１９６２一），男，教授，博士。主要研究方向为纤维材料结构与性能、复合加工技术及其产品研发。Ｅ－ｍａｉｌ　ｘｕｅｙｕａｎ１６８＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｒｎ．ｅｎ。　３４·　纺织学报　第３０卷　１　６７０　ｄｔｅｘ／４８０　ｆ高模低收缩型（ＨＭＬＳ）、　１　１００　ｄｔｅｘ／１９２　ｆ高强低收缩型（ＬＳ）涤纶长丝，海利　２　结果与讨论　得新材料有限公司生产。　实验药品：火棉胶、甘油。　主要实验仪器：显微照相系统（ＣＵ．２）、哈氏切片　器、单纤维拉伸强力仪（ＬＬＹ．０６Ｂ）、纱线拉伸强力仪　（ＹＧ０６５一ＨＳ．５０／ＰＳ）、缕纱测长仪、恒温水浴锅、恒温　通风式烘箱（ＧＰＨ２１００）、半米立式量尺、预加张力　重锤。　１．２工业用涤纶丝形态结构的观察　将干净的涤纶长丝单纤用镊子小心平放在载玻　片上并用双面胶固定，单丝之间尽量避免重合。用　火棉胶包埋涤纶并制作截面切片，用镊子小心平放　在载玻片上。用显微照相系统（ＣＵ．２）进行观察。　１．３工业用涤纶丝拉伸力学性能测试　采用单纤维拉伸强力仪（ＬＬＹ．０６Ｂ）、纱线拉伸强　力仪（ＹＧ０６５．ＨＳ一５０／ＰＳ），在规定条件下拉伸试样测　得其断裂强力、断裂伸长率和定负荷伸长率。　实验条件：隔距为２０　１１１１１１，速度为２０　ｍｍ／ｍｉｎ，温　湿度为２０℃、６５％，实验次数为１０，修正系数为１。　１．４工业用涤纶丝热收缩性能的测试　１．４．１沸水收缩率　在规定条件下用沸水处理试样，测量处理前后　试样长度的变化，计算其相对原试样长度的百分比，　由此得到热收缩率。每种试样测５次，取其平均值。　缕丝沸煮前长度测量值为　，沸煮处理２０　ｍｉｎ，沸煮　后长度测量值为　，，计算沸水收缩率　。　，　，　沸水收缩率：　×１００％　Ｌ１　１．４．２干热收缩率　干热收缩率是指在１７７℃的干热空气条件下处　理１０　ｍｉｎ，测量处理前后试样长度的变化百分比，由　此得到干热收缩率　。　测量纤维长度的立式标尺最小分度值为１　ｔｏｎｉ。　试样长度为２５０　ｍｍ；热处理温度为（１７７±１）ｏＣ；热　处理时间为１０　ｍｉｎ；热处理介质为干热空气；预张力　为（０．５±０．０５）ｃＮ／ｔｅｘ。在预张力的作用下，进行热　处理，平衡时间为３０　ｍｉｎ。　１．５工业用涤纶丝热性能的测试　般用结晶温度、熔点、结晶度、取向度等表征　纤维材料的热性能。用ＤＳＣ热分析法对工业用涤　纶丝进行测试。　２．１工业用涤纶丝形态结构　形态结构按尺度和部位分为表观形态、表面结　构和微细结构３类。表观形态主要讨论纤维外观的　宏观形状与尺寸，包括纤维的长度、粗细、截面形状　和卷曲等。表面结构主要涉及纤维的形态及表层的　构造，是微观形态与尺度的问题。微细结构是指纤　维内部的有序区（结晶或取向排列区）和无序区（无　定形或非结晶区）的形态、尺寸和相互间的排列与组　合，以及细胞构成与结合方式　Ｊ。　显微照相系统观察的ＬＳ型涤纶工业丝结果如　图１所示。　

一一　

（ａ）纵向形态（×８０）　（ｂ）截面形态（×１５０）　图１　ＬＳ型涤纶工业丝的形态结构　Ｆｉｇ．１　Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ＬＳ　ＰＥＴ　ｆｉｌａｍｅｎｔ．　（ａ）Ｌｅｎｇｔｈｗａｙｓ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ（×８０）；（ｂ）Ｃｒｏｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ（×１５０）　

同样对ＨＭＬＳ型，ＨＴ型工业用涤纶长丝进行外　观观察，可以看到采用熔纺法制得的涤纶长丝在光　学显微镜中具有圆形的横截面，纵向为光滑、均匀且　无条痕的圆柱体。　２．２工业用涤纶丝拉伸力学性能　高强型、高模低收缩型、低收缩型工业用涤纶丝　拉伸力学性能指标包括模量、断裂强度、断裂伸长率　等。采用单纤维拉伸强力仪（ＬＬＹ．０６Ｂ）、纱线拉伸强　力仪（ＹＧ０６５．ＨＳ一５０／ＰＳ）对单纤和复丝拉伸力学性能　进行测试，结果见表１～２及图２～３　。　

表１工业用涤纶丝单纤维拉伸强力　Ｔａｂ．１　Ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ＰＥＴ　ｍｏｎｏｆ＇ｆｌａｍｅｎｔ　第１１期　薛元等：工业用涤纶长丝的结构与性能　·　３５　·　表２工业用涤纶复丝的拉伸性能　Ｔａｂ．２　Ｔｅｎｓｉｌｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ＰＥＴ　ｆｉｌａｍｅｎｔｓ　

Ｚ　Ｒ　皤　

Ｚ　醴　

Ｚ　Ｒ　鼎　

ｆａ）ＨＭＬＳ型　

伸长／ｍｍ　（ｃ）ＬＳ型　

图２　ＨＭＬＳ、ＨＴ、Ｌｓ型涤纶单丝拉伸变形曲线　Ｆｉｇ．２　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ—ｓｔｒａｉｎ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ＨＭＬＳ（ａ），ＨＴ（ｂ），　ａｎｄ　ＬＳ（ｅ）ＰＥＴ　ｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｎｔ　

从图２～３可以看出，这３种工业用涤纶单丝和　复丝的拉伸曲线形状相同。说明３种涤纶长丝的力　学性能稳定。ＨＴ型的拉伸强度略高于ＨＭＬＳ型，ＬＳ　型最低；ＩＳ型断裂伸长率最高，ＨＭＬＳ型略低于ＨＴ　型，说明ＨＭＩ＿Ｓ型兼顾了ＨＴ型的强度和ＬＳ型的收　缩率。　２．３工业用涤纶丝的热收缩性能　表３示出３种试样的沸水收缩率。表４示出其　干热收缩率。　

Ｚ　骥　

（ａ）ＨＭＬＳ型　

Ｚ　疆　

图３　ＨＭＬＳ、ＨＴ、ＬＳ型涤纶复丝拉伸变形曲线　Ｆｉｇ．３　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ—ｓｔｒａｉｎ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ＨＭＬＳ（ａ），ＨＴ（ｂ）　ａｎｄ　ＬＳ（ｅ）ＰＥＴ　ｍｕｌｔｉ．ｆｉｌａｍｅｎｔｓ　

表３工业用涤纶长丝沸水收缩率　Ｔａｂ．３　Ｂｏｎｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ＰＥＴ　ｆｉｌａｍｅｎｔｓ　

由表３可以看出：ＨＴ型沸水收缩率最高为　５．００％；ＨＭＬＳ为１．５２％；ＬＳ型最低，为１．１０％。　表４工业用涤纶长丝干热收缩率　Ｔａｂ．４　Ｄｒｙｉｎｇ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ＰＥＴ　ｆｉｌａｍｅｎｔ　涤纶丝类型　平均于热收缩率，％　ＨＭＬＳ　２．５０　ＨＴ　８．５５　Ｉ５　Ｏ．５Ｏ