1、棉花具有良好的吸濕性、柔軟的手感、易染色和不易產(chǎn)生靜電等性能，因此棉織物既舒適又環(huán)保。棉纖維是紡織和服裝工業(yè)的重要原料。但是我國棉花供需矛盾相當突出，求遠大于供，每年都要從國外進口大量的棉花。聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有強度高、熱性能好等優(yōu)點，但其手感硬，吸濕性低，可染性差?，F(xiàn)在我國的聚酯行業(yè)存在產(chǎn)品結構單一，聚酯產(chǎn)能過剩等問題。在此背景下，基于PET的新型仿棉共聚酯和纖維的研發(fā)，可以有效利用我國聚酯過剩的產(chǎn)能，提高PET產(chǎn)品的附

2、加值。若能形成對棉花的一定規(guī)模的替代，可一定程度上緩解國內棉花的供需矛盾，因此，本課題的研究具有一定的實用價值和重要意義。
　　本文通過大量的實驗篩選出合成仿棉共聚酯的第三、第四和第五單體。第三單體為間苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸鈉(SIPE);第四單體用聚乙二醇(PEG)，且PEG的數(shù)均分子量(M)n分別選用2000、4000和6000;第五單體是1，2-丙二醇(1，2-PDO)。確定了合成共聚酯的催化劑、投料順序、醇酸比、反應溫

3、度、反應時間和真空度等關鍵工藝條件。在1L和10L的聚合裝置中，采用直接酯化法，成功合成了所有系列的樣品。通過核磁共振氫譜(1H-NMR)，對共聚酯的化學結構進行了表征。實驗結果表明，絕大部分的SIPE、PEG和1，2-PDO，都成功地嵌入聚合物的大分子鏈中;而且各自的投料比與其在共聚物中的實際含量基本一致。還對所有樣品的特性粘度[η]進行了測試，結果顯示，所有樣品的特性粘度值大小適中。
　　利用一維廣角X射線衍射(1D-WAXD

4、)，分析了共聚酯的晶體結構。嵌入了第四單體PEG和第五單體1，2-PDO后，共聚酯的晶體結構和PET的晶體結構幾乎完全相同，說明引入PEG和1，2-PDO，沒有引起晶體結構的變化。隨著PEG質量比和1，2-PDO摩爾比的增加，共聚酯的結晶度在總體上不斷降低。當PEG的質量比相同（以10％為例)，而數(shù)均分子量降低時，結晶度在不斷減小。還通過部分樣品加熱拉伸后的二維廣角X射線衍射(2D-WAXD)和二維小角X射線散射(2D-SAXS)，研究

5、取向度的變化規(guī)律。結果表明，剛開始沿軸向的應變適度變大時，2D-WAXD的衍射條紋和2D-SAXS的散射條紋都會逐漸增強，分子鏈的取向度提高;當應變增加到一定程度，再繼續(xù)增加時，二維WAXD的衍射條紋和二維SAXS的散射條紋，總體上反而都變弱，說明分子鏈的取向度降低了。從一維WAXD和SAXS曲線的推算出的晶粒尺寸、結晶度和長周期等晶體參數(shù)的變化規(guī)律與上面類似。
　　利用差示掃描量熱法(DSC)，研究了共聚酯的熱性能。隨著PEG和

6、1，2-PDO含量的增加，樣品的玻璃化轉變溫度（Tg）、冷結晶溫度（Tcc）和熔點(Tm)總體上呈下降態(tài)勢。當PEG的質量百分比相同（以10％為例），PEG的數(shù)均分子量降低時，Tg、Tcc和Tm不斷下降。采用Jeziorny法，分析部分樣品的非等溫結晶動力學，發(fā)現(xiàn)共聚酯的結晶過程比Avrami模型要復雜;當數(shù)均分子量相同時，隨著第四單體PEG6000含量的增加，半結晶周期t1/2的值減小，冷結晶速率增快。還利用Mo法，對部分樣品在不同升

7、溫速率下的非等溫結晶動力學進行研究。發(fā)現(xiàn)升溫速率提高時，冷結晶溫度（Tcc）升高;隨著相對結晶度的增加，F(xiàn)(T)值變大，而α值卻近似于一個常數(shù)。
　　通過熱重分析儀(TGA)，詳細研究了共聚酯的熱穩(wěn)定性。氮氣中，TGA曲線出現(xiàn)一個熱失重平臺;空氣里，TGA曲線都有兩個熱失重平臺。在氮氣和空氣里，隨著PEG和1，2-PDO含量的增加，熱降解溫度均下降?？諝庵械臒峤到獗鹊獨庵械臒峤到飧菀装l(fā)生。當PEG的質量百分比相同時（如10％），

8、在氮氣和空氣里，隨著PEG的數(shù)均分子量的降低，共聚酯熱穩(wěn)定性變差。隨著升溫速率提高，在氮氣和空氣中，TGA和dTGA曲線均向高溫方向移動。利用Friedman法研究了熱降解動力學。在氮氣中，當升溫速率相同（以10k/min為例），而改性組份PEG6000的質量百分數(shù)變化時，Ln(dα/dt)對1/T曲線和Ln(1-α)對1/T曲線的線性關系較好。而且PEG6000含量增加時，熱降解活化能(E)變低，表明共聚酯的熱穩(wěn)定性變差;熱降解反應級

9、數(shù)（n）下降，說明熱降解速率加快。還發(fā)現(xiàn)，在氮氣中對同一個樣品，當升溫速率變化時，Ln(dα/dt)和Ln(1-α)對1/T曲線的線性關系較好。E、n、頻率因子(Z)等熱降解參數(shù)隨升溫速率等測試條件的變化而變化。此外，通過特性粘度的變化，對熱穩(wěn)定性能進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，PEG和1，2-PDO的含量越高，烘燥溫度越高，烘燥時間越長，則特性粘度下降越快，說明熱降解越容易發(fā)生。
　　通過靜態(tài)接觸角(contactangle)的測試，詳

10、細研究了共聚酯的親水性能。隨著第四單體PEG和第五單體1，2-PDO含量的增大，接觸角逐漸地減小，共聚酯的親水性增強。PEG的質量比相同時(如10％)，當PEG分子量降低，樣品的接觸角變小，親水性增強。
　　選擇部分共聚酯切片進行熔融紡絲，制備成仿棉纖維。確定了干燥溫度、紡絲溫度和速度、牽伸倍數(shù)等主要工藝參數(shù)。利用縷紗測長儀，結合稱重法，推算出纖維的纖度。通過WAXD法測試纖維結晶度，結果顯示，當?shù)谖鍐误w1，2-PDO含量增加時，

11、結晶度變小。采用WAXD法和聲波傳播法測定了纖維取向度，隨著1，2-PDO含量增加，纖維取向因子(fs）和取向度下降。利用電子單紗強力測試儀，測試了纖維力學性能，發(fā)現(xiàn)當1，2-PDO摩爾百分數(shù)增加，斷裂強度和初始模量總體上呈減小趨勢，但斷裂伸長率卻增大。回潮率的測試結果表明，1，2-PDO的含量增大，纖維的回潮率變大，吸濕性能提高。沸水收縮率的測試結果顯示，1，2-PDO的含量越大，纖維的沸水收縮率越大。利用接觸冷暖感測定儀，分析了仿棉