摘 " "要： 為改善聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）纖維的保溫隔熱性能，使用熔融紡絲工藝制備具有保溫隔熱性能的PET/二氧化硅氣凝膠（SA）/氣相SiO2（FS）復(fù)合纖維，并用NaOH溶液對纖維進行堿處理，以在纖維表面形成孔隙；采用SEM、XRD、TG、DSC和導(dǎo)熱系數(shù)儀等表征技術(shù)對復(fù)合纖維進行了表征，探究了堿處理時間對纖維表面形貌、拉伸強度、導(dǎo)熱系數(shù)等物化性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：堿處理之后的PET/SA/FS復(fù)合纖維表面出現(xiàn)孔隙，斷裂強度降低24.5%；熱導(dǎo)率從純PET纖維的0.089 4 W/（m·K）最低降低到PET/SA/FS復(fù)合纖維的0.040 0 W/（m·K），降低了55.3%，從而顯著提高了纖維的保溫隔熱性能。

關(guān)鍵詞： PET復(fù)合纖維；隔熱性能；SiO2氣凝膠；氣相SiO2；熔融紡絲

中圖分類號： TS102.52；TQ342.21 " " " " " "文獻標志碼： A " " " " " " " "文章編號： "１６７１－０２４Ｘ（２０24）０5－００08－08

Preparation and thermal insulation performance of PET composite fibers

HAN Na1， CHEN Yongchang1， SHA Qiankun2， CHEN Chong1， YANG Tian2， ZHANG Xingxiang1

（1. School of Material Science and Engineering， Tiangong University， Tianjin 300387， China； 2. National Innovation Center of Advanced Dyeing amp; Finishing Technology， Tai′an "271000， Shandong Province， China）

Abstract： In order to improve the thermal insulation performance of PET fibers， the melt spinning process is used to prepare PET/SA/FS composite fibers with thermal insulation performance. Then， the fibers are treated with NaOH solution to form pores on the fiber surface. The composite fibers are characterized using characterization techniques such as SEM， XRD， TG， DSC， and thermal conductivity analyzer， and the effect of alkali treatment time on the physical and chemical properties of fibers such as surface morphology， tensile strength， and thermal conductivity is explored. The results show that after alkali treatment， pores appeare on the surface of PET/SA/FS composite fibers， and the fracture strength decreases by 24.5%. The thermal conductivity decreases from 0.089 4 W/（m·K） of pure PET fiber to 0.040 0 W/（m·K） of PET/SA/FS composite fiber， which decreases by 55.3%， thereby improving the insulation performance of the fiber.

Key words： PET composite fiber； insulation performance； SiO2 aerogel； fumed SiO2； melt spinning

聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）在合成纖維中所占比例最大，全球使用的紡織纖維中有45%是PET或PET基纖維[1]。為了使PET織物能夠在更多寒冷情況下被應(yīng)用，對其保溫隔熱性能進行改性顯得尤為重要。二氧化硅氣凝膠（SiO2 aerogel， SA）具有低密度（0.03～0.50 g/cm3）、高孔隙率（90%～99%）和高比表面積（500～1 200 m2/g）等突出特點，其熱導(dǎo)率甚至小于空氣熱導(dǎo)率（0.023 0 W/（m·K）），具有高隔熱性[2-3]。Wu等[4]制備了由塑料瓶回收的PET（rPET）、牡蠣殼粉（OSP）和SiO2氣凝膠組成的SiO2氣凝膠復(fù)合紡織品，隨著SA的加入，熱導(dǎo)率從0.046 0 W/（m·K）降低到0.036 0 W/（m·K）。Mazrouei等[5]首次將氣凝膠微粒（AMG）添加到PET電紡絲溶液中，并成功地將其嵌入PET納米纖維中，使材料的熱傳遞降低了60%。

氣相二氧化硅（fumed SiO2， FS），也稱為微SiO2，是生產(chǎn)硅或硅鐵合金的副產(chǎn)品，它由亞微米級的SiO2顆粒組成[6]。有文獻報道了氣相SiO2的研究[7-8]，它被用作混凝土混合物中的外加劑，對所得材料的性能有顯著影響。此外，它還被用作聚合物的成核劑[9]、阻燃材料[10]、彈性體的增強填料以及樹脂和油漆的流變添加劑。SiO2顆粒由于氫鍵作用會團聚，這會減少其分散在聚合物或其他基體中的顆粒數(shù)量，而氣相SiO2在基體中的團聚與其分散不均勻有關(guān)[11]。

PET纖維的堿性水解是一種比較發(fā)達的后處理工藝。理論上，PET發(fā)生親核取代，并被氫氧化鈉（NaOH）溶液水解。水解會導(dǎo)致蝕刻，對織物強度產(chǎn)生負面影響[12-16]。然而，堿性水解只是表面和局部反應(yīng)，只導(dǎo)致相應(yīng)的分子質(zhì)量、密度和結(jié)晶的微小變化。Solbrig等[17]報道，二氧化鈦（TiO2）消光劑與PET纖維水解后，會使纖維表面產(chǎn)生微小孔洞。Xie等[18]發(fā)現(xiàn)，與純PET樣品相比，水解PET/TiO2纖維的強度隨質(zhì)量的降低而下降，纖維表面形成了更大的凹坑。凹坑的形成使纖維鏈斷裂，并形成羥基和羧酸酯端基，從而改善織物的手感、回潮率和懸垂性[19-23]。

Yang等[24]采用原位聚合和熔融紡絲法制備了PET/SiO2納米復(fù)合材料，研究了純PET和PET/SiO2纖維在超細結(jié)構(gòu)和性能上的差異。與純PET纖維相比，PET/SiO2納米復(fù)合纖維顯示出更大程度的質(zhì)量損失，出現(xiàn)了更多的裂紋、凹坑和空洞等結(jié)構(gòu)。堿水解PET/SiO2納米復(fù)合纖維的比表面積高于純PET纖維，提高了表面孔隙率。SiO2納米顆粒在PET襯底內(nèi)產(chǎn)生的擴散路徑更短、更方便，且纖維表面更堅韌。水解和非水解PET/2.0% SiO2纖維的上染率隨SiO2含量和堿水解時間的增加而增加，分別比純PET纖維大6.9%和3.5%。Jitjaicham等[25]用乙烯基三乙基氧基硅烷（VTES）在乙醚中對氣相SiO2進行改性，減少了氣相SiO2的團聚和粒徑分布。此外，改性后的氣相SiO2與PET基體相容性好。堿水解PET/SF復(fù)合纖維之后，纖維表面出現(xiàn)大量孔隙，提高了纖維的比表面積。

在PET中加入高孔隙率物質(zhì)或使其具有高孔隙率，可以提高PET的保溫隔熱性能。本文將SiO2氣凝膠和氣相SiO2加入PET切粒中，加入四氯化碳和硅烷偶聯(lián)劑KH570，使用雙螺桿擠出機對混合切粒進行熔融紡絲，得到PET/SA/FS復(fù)合纖維。然后將PET/SA/FS復(fù)合纖維在NaOH溶液中處理不同時間，得到多孔PET/SA/FS復(fù)合纖維，并分別對多孔纖維的表面形態(tài)、結(jié)晶度、熱力學(xué)和物理性能進行表征分析。

1 實驗部分

1.1 原料與設(shè)備

原料：SiO2氣凝膠，天津郎昇高新材料科技有限公司；氣相SiO2，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；四氯化碳，天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；硅烷偶聯(lián)劑KH570，上海源葉生物科技有限公司；NaOH，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；正十四烷，天津市光復(fù)精細化工研究所；間苯二甲酰肼（IPD），上海畢得醫(yī)藥科技有限公司；PET切粒，浙江古纖道綠色纖維有限公司。

設(shè)備：HTGD-16型雙螺桿擠出機，廣州市哈爾技術(shù)有限公司；牽伸輥組系統(tǒng)，常州市靈纖紡織機械有限公司；電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；LLY-06AD型電子單復(fù)合纖維強力儀，萊州市電子儀器有限公司；SU-3500型掃描電子顯微鏡，日本Hitachi公司；DSC204F1型差示掃描量熱儀、STA449F3型熱重分析儀，德國NETZSCH公司；D8 DISCOVER型X-射線衍射儀，德國Bruker公司；DR915W型遠紅外輻射溫升測試儀，溫州大榮紡織儀器有限公司；Hot Disk導(dǎo)熱系數(shù)儀，瑞典Hot Disk公司。

1.2 復(fù)合纖維制備

將PET切粒在130 ℃的條件下真空干燥12 h，然后將SiO2氣凝膠和氣相SiO2加入PET切粒中（SiO2氣凝膠質(zhì)量為PET切粒的0.6%，氣相SiO2質(zhì)量為PET切粒的2%），然后依次加入硅烷偶聯(lián)劑KH570和IPD（其中KH570的加入質(zhì)量為SiO2氣凝膠和氣相SiO2的50%，IPD的加入質(zhì)量為SiO2氣凝膠和氣相SiO2的5%）。按照每1 g SiO2氣凝膠和氣相SiO2添加25 mL四氯化碳的比例進行添加，添加后充分混合均勻。將PET混合切粒加入到雙螺桿擠出機料筒中，經(jīng)雙螺桿擠出機進行熔融共混擠出，進料機轉(zhuǎn)速為0.3 r/min，螺桿轉(zhuǎn)速為30 r/min，各區(qū)溫度分別設(shè)定為245、275、280、280、280 ℃，模頭溫度設(shè)定為295 ℃。紡絲時，在尾端使用滾軸進行收集，收集輥轉(zhuǎn)速400 r/min。

將纖維在熱輥上進行熱牽伸，牽伸組1速率為 2 m/min，牽伸組2速率為10 m/min，最終牽伸倍數(shù)為5倍，得到PET/SA/FS復(fù)合纖維。

1.3 堿處理

堿處理的流程如圖1所示。

將NaOH ∶ H2O按照質(zhì)量比為1 ∶ 19的比例制備質(zhì)量分數(shù)5%的NaOH溶液，按照質(zhì)量比1 ∶ 9的比例制備質(zhì)量分數(shù)10%的NaOH溶液。將PET/SA/FS復(fù)合纖維浸入80 ℃的NaOH溶液中進行堿處理，處理時間分別為30、60、90、120 min，所得到的多孔PET/SA/FS復(fù)合纖維分別命名為PET/SA/FS-30、PET/SA/FS-60、PET/SA/FS-90、PET/SA/FS-120。

1.4 性能測試與表征

1.4.1 場發(fā)射電子掃描顯微鏡（SEM）測試

采用 SU-3500型場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察復(fù)合纖維尺寸、形貌以及SiO2氣凝膠和氣相SiO2在復(fù)合纖維內(nèi)的分散狀態(tài)。

1.4.2 差示掃描量熱（DSC）測試

采用204 F1型差示掃描量熱儀，對每種復(fù)合纖維5～10 mg試樣的熱性能和熔融結(jié)晶特性進行了測試。溫度從25 ℃以10 ℃/min的速率增加到285 ℃，保溫2 min以消除熱歷史。隨后，將試樣以10 ℃/min的降溫速率在N2氣氛中冷卻到室溫。復(fù)合纖維結(jié)晶度通過式（1）計算：

XCD = （1）

1.4.3 X射線衍射（XRD）測試

采用D8 DISCOVER型X射線衍射儀對氣相SiO2和納米復(fù)合纖維進行XRD 測試表征。測試條件：Cu Kα1輻射源（λ = 0.154 06 nm），衍射角（2θ）為5°～45°，掃描速率為8 °/min，電壓為40 kV，電流為150 mA，室溫下測試。晶粒尺寸按式（2）謝樂公式進行計算：

L（ hkl ） = （2）

式中：L（ hkl ）為垂直于晶面（hkl）方向上的晶粒尺寸；k為衍射峰的結(jié)構(gòu)因子（0.89）；λ為衍射波長；WFWHM為衍射峰的半高寬；θ為衍射半角。

1.4.4 熱重分析（TGA）測試

采用熱重分析儀對納米復(fù)合纖維的熱穩(wěn)定性進行測試分析，測試范圍為室溫至800 ℃，升溫速率為10 ℃/min，氮氣氛圍。

1.4.5 復(fù)合纖維強度測試

使用LLY-06AD型電子單復(fù)合纖維強度測試儀對納米復(fù)合纖維的物理力學(xué)性能進行了測試，該儀器的夾具間距為10 mm，拉伸速率為10 mm/min。測試環(huán)境溫度和濕度分別為（25±3） ℃及（60±10）%。重復(fù)測量10組數(shù)據(jù)，取平均值。

1.4.6 復(fù)合纖維遠紅外性能測試

使用遠紅外發(fā)射儀，參照GB/T 30127-2013《紡織品 遠紅外性能的檢測和評價》對PET/SA/FS復(fù)合纖維的遠紅外性能進行了測試。測試環(huán)境和濕度分別為（20±2） ℃及（65±4）%。

1.4.7 復(fù)合纖維導(dǎo)熱性能測試

使用熱導(dǎo)率儀對復(fù)合纖維的導(dǎo)熱性能進行了測試，測試時使用夾具將復(fù)合纖維固定住，將探頭放進復(fù)合纖維中，重復(fù)測量10組數(shù)據(jù)取平均值。

1.5 纖維堿處理后質(zhì)量損失率的測定

將PET/SA/FS復(fù)合纖維在質(zhì)量分數(shù)10%的NaOH溶液中，80 ℃的恒溫水浴下進行堿處理。處理不同時間后用蒸餾水沖洗，直到纖維處于中性狀態(tài)。纖維的質(zhì)量損失率（RWL）計算如下[24]：

RWL = [（W0 - W1）/W0] × 100%（3）

式中：W0和W1分別為水解之前和水解之后的纖維質(zhì)量。

1.6 纖維堿處理后吸油率的測定

吸油材料具有一定的孔隙，將制備好的試樣放置在容器中吸收油液。吸油倍率是評價試樣吸油性能的重要指標。吸油倍率（RSC）用質(zhì)量比表示[26]，計算公式為：

RSC = （m2 - m1）/m1（4）

式中：RSC為材料的吸油倍率（g·g-1）；m1為試樣吸油前的質(zhì)量（g）；m2為試樣吸油后的質(zhì)量（g）。

2 實驗結(jié)果和討論

2.1 PET/SA/FS復(fù)合纖維的SEM照片

經(jīng)不同堿溶液處理不同時間的PET/SA/FS復(fù)合纖維的SEM如圖2所示。

在進行堿處理時，溶液中—OH攻擊PET/SA/FS復(fù)合纖維的表面，會導(dǎo)致聚合物鏈斷裂，并且能夠與PET/SA/FS復(fù)合纖維中的氣相SiO2反應(yīng)，對纖維表面造成侵蝕。在圖2中可以看出，堿處理對PET纖維的整個表面造成了侵蝕，5%的NaOH溶液處理120 min，纖維表面出現(xiàn)少量的微小孔洞。在10%的NaOH溶液中處理60 min，即可得到與5%的NaOH溶液處理120 min的復(fù)合纖維數(shù)量相近的孔洞，隨著堿處理時間的延長，PET/SA/FS復(fù)合纖維表面的孔洞增多。在10%的NaOH溶液中處理120 min時，PET/SA/FS復(fù)合纖維表面的孔洞最多，并且在堿處理時對PET的結(jié)構(gòu)進行了刻蝕，導(dǎo)致纖維表面大孔徑產(chǎn)生。由于質(zhì)量分數(shù)10%的NaOH溶液對PET/SA/FS復(fù)合纖維刻蝕的孔洞最多，所以對其進行了后續(xù)表征。

圖3為堿處理不同時間的多孔纖維的截面SEM圖。

由圖3可以發(fā)現(xiàn)，多孔纖維的截面并沒有太多的孔，說明堿處理只對纖維的表面有較大影響，并未對纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成影響。

2.2 PET/SA/FS復(fù)合纖維的力學(xué)性能分析

圖4所示為PET/SA/FS復(fù)合纖維的力學(xué)性能。從圖4中可以看出，隨著堿處理時間的延長，PET/SA/FS復(fù)合纖維的力學(xué)性能逐漸下降，單絲的斷裂強度從3.18 cN/dtex降低到2.40 cN/dtex。結(jié)合圖2和圖3可以得知，雖然堿處理并未對纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成影響，但對PET/SA/FS復(fù)合纖維表面的刻蝕影響了纖維的力學(xué)性能，使纖維的斷裂強度降低。

2.3 PET/SA/FS復(fù)合纖維堿處理質(zhì)量損失分析

圖5為PET/SA/FS復(fù)合纖維堿處理質(zhì)量損失。

由圖5可見，隨著堿處理時間的延長，PET/SA/FS復(fù)合纖維的失重逐漸增大，在30 ～60 min期間質(zhì)量損失速率最慢，PET/SA/FS復(fù)合纖維的失重率從1.77%提高到2.74%。在堿處理60～90 min時質(zhì)量損失速率最大，PET/SA/FS復(fù)合纖維的質(zhì)量損失率從2.74%提高到7.09%，說明此階段不只有氣相SiO2被堿水解，還對PET的結(jié)構(gòu)造成了刻蝕。堿處理120 min后質(zhì)量損失率為8.36%。

2.4 PET/SA/FS復(fù)合纖維的吸油性能分析

以正十四烷做油液，圖6所示為質(zhì)量分數(shù)10%的NaOH溶液處理PET/SA/FS復(fù)合纖維不同時間的吸油倍率。

從圖6中可以看出，經(jīng)過堿處理30 min后，PET/SA/FS復(fù)合纖維的吸油倍率達到最高，隨后又開始下降。經(jīng)過堿處理120 min后，吸油倍率降到最低，說明纖維表面孔隙變大會導(dǎo)致油液難以在纖維表面存留。

2.5 PET/SA/FS復(fù)合纖維DSC分析

圖7所示為PET/SA/FS復(fù)合纖維在不同堿處理時間下的熔融和結(jié)晶曲線。由圖7可見，PET/SA/FS復(fù)合纖維表面的氣相SiO2被堿處理之后，熔融峰溫度和結(jié)晶峰溫度都略有升高。表1為復(fù)合纖維的DSC數(shù)據(jù)。

由表1可以發(fā)現(xiàn)，相比于純PET纖維，纖維的結(jié)晶度有所增加，無機納米離子的加入促進了纖維結(jié)晶，并且提高了纖維的熱穩(wěn)定性。Xia等[27]在對堿處理燈心草纖維的研究過程中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過不同濃度的NaOH溶液處理之后，燈心草纖維的結(jié)晶度先升高后降低。從表1中可以看出，堿處理30 min以后，PET/SA/FS復(fù)合纖維的結(jié)晶度先增加到35.0%，未進行堿處理的纖維的結(jié)晶度則是34.0%，這是因為在30 min的時間里，從纖維中去除了部分無定型半纖維素、蠟和非晶成分，導(dǎo)致復(fù)合纖維的結(jié)晶度增大[27]。堿處理30 min以后，結(jié)晶度持續(xù)減小，這是因為在水解氣相SiO2的同時，PET/SA/FS復(fù)合纖維中大的結(jié)晶也被水解，導(dǎo)致結(jié)晶度下降。

2.6 PET/SA/FS復(fù)合纖維XRD分析

PET/SA/FS復(fù)合纖維的XRD譜圖如圖8所示。由圖8可見，除了在17.5°、22.5°、26.0°處發(fā)現(xiàn)PET的特征峰外，還在29.0°處發(fā)現(xiàn)了SiO2氣凝膠的特征峰；氣相SiO2在25.1°和29.1°處也出現(xiàn)了小的特征峰。

表2所示為質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液處理PET/SA/FS復(fù)合纖維不同時間的XRD數(shù)據(jù)。從表2中可以得知，SiO2氣凝膠和氣相SiO2的加入抑制了纖維的結(jié)晶，從而使得PET/SA/FS復(fù)合纖維在（110）和（100）處的晶粒尺寸一直增大。在PET/SA/FS混合體系中，PET的結(jié)晶主要受到兩方面的影響：一方面是SiO2氣凝膠和氣相SiO2的異相成核促進PET結(jié)晶；另一方面是SiO2氣凝膠和氣相SiO2的存在對纖維晶區(qū)的有序性造成影響，抑制了PET的結(jié)晶。經(jīng)過堿處理之后，在加熱狀態(tài)下纖維內(nèi)部晶區(qū)發(fā)生重排，導(dǎo)致晶粒尺寸增大。但隨著堿處理時間的增長，導(dǎo)致晶粒被破壞，使晶粒尺寸又逐漸減小。

2.7 PET/SA/FS復(fù)合纖維的TGA分析

通過TGA測試了堿處理的PET/SA/FS復(fù)合纖維的熱穩(wěn)定性。圖9所示為PET/SA/FS復(fù)合纖維的TGA和DTG曲線。由圖9可以看出，在室溫至150 ℃之間觀察到輕微的失重，這是因為PET/SA/FS復(fù)合纖維的水分蒸發(fā)。PET/SA/FS復(fù)合纖維的第一階段失重發(fā)生在360～500 ℃，這一階段失重主要是因為PET纖維的熱分解。PET/SA/FS復(fù)合纖維第二階段的失重在500～800 ℃，這一階段主要是因為SiO2氣凝膠和氣相SiO2的熱分解。800 ℃時，未經(jīng)堿處理的PET/SA/FS復(fù)合纖維的質(zhì)量保持率為13.9%，經(jīng)堿處理30、60、90、120 min的復(fù)合纖維的質(zhì)量保持率分別為PET/SA/FS-30的16.2%、19.0%、16.3%、16.0%。

由圖9還可以看出，未經(jīng)處理的纖維失重最多，熱穩(wěn)定性最差。這是因為無定型半纖維素、蠟和非晶成分在堿處理過程中被去除，提高了纖維的熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性與其界面相容性相關(guān)，相容性越好，熱穩(wěn)定性越高[28]。楊君乾等[29]將復(fù)合材料經(jīng)質(zhì)量分數(shù)為0～7%的NaOH溶液處理之后，其殘余質(zhì)量先增大后減小，表明熱穩(wěn)定性先升高后降低，經(jīng)質(zhì)量分數(shù)為3%的NaOH處理后的復(fù)合材料熱解后的熱穩(wěn)定性最高。從圖9中可以看出，堿處理60 min時，殘余質(zhì)量達到最大，說明其相容性最好，纖維內(nèi)部規(guī)整度達到最優(yōu)，熱穩(wěn)定性達到最高。堿處理90 min和120 min后，對復(fù)合纖維中大的晶體造成了影響，導(dǎo)致其熱穩(wěn)定性變差，但二者均比未堿處理的要好。

2.8 PET/SA/FS復(fù)合纖維的遠紅外性能分析

圖10所示為PET/SA/FS復(fù)合纖維的遠紅外性能。紅外隱身的主要工作就是降低目標的紅外輻射強度，以縮小其與背景之間的能量差。遠紅外發(fā)射率越小表明產(chǎn)品的隱身性能越好，發(fā)射率最低可低至0.73。遠紅外溫差越大表明紡織品的蓄熱性能越好。采用主波長為5～14 μm、輻射功率為150 W、直徑為60 ～80 mm的面輻射源作為紅外輻射源輻照被測織物，待測試樣品穩(wěn)定后（～15 min），記錄樣品的遠紅外發(fā)射率。遠紅外的國標是溫差≥1.4 ℃，由圖10可見，本文所制備的復(fù)合纖維的溫差均高于此溫度，未經(jīng)堿處理的溫差為2.3 ℃，經(jīng)堿處理后纖維的溫差最高達到了3.4 ℃。這說明氣凝膠的加入大大提升了纖維的保溫效果。經(jīng)過120 min的堿處理之后，纖維表面的孔隙變大，導(dǎo)致纖維蓄熱能力降低，其相對應(yīng)的溫升值減小。

2.9 PET/SA/FS復(fù)合纖維的導(dǎo)熱性能分析

圖11為堿處理不同時間的PET/SA/FS復(fù)合纖維的導(dǎo)熱性能。

由圖11可見，加入SiO2氣凝膠和氣相SiO2后，PET/SA/FS復(fù)合纖維的熱導(dǎo)率有明顯的降低，從純PET纖維的0.089 4 W/（m·K）降低到PET/SA/FS復(fù)合纖維的0.048 1 W/（m·K）。在PET/SA/FS復(fù)合纖維經(jīng)過NaOH溶液浸泡之后，PET/SA/FS復(fù)合纖維的熱導(dǎo)率再次降低，最低降低到0.040 0 W/（m·K）。這是因為NaOH將PET/SA/FS復(fù)合纖維表面的氣相SiO2刻蝕掉，在復(fù)合纖維表面制造了很多孔隙，這些孔隙的存在降低了復(fù)合纖維的導(dǎo)熱性能。

3 結(jié) 論

本文以四氯化碳為分散介質(zhì)，將SiO2氣凝膠和氣相SiO2與PET切粒共混，通過機械攪拌讓其分散更加均勻，然后通過熔融紡絲來制備PET/SA/FS復(fù)合纖維，將制備的PET/SA/FS復(fù)合纖維在熱輥上進行牽伸，然后用NaOH溶液對其進行堿處理，探究了堿處理不同時間對PET/SA/FS復(fù)合纖維的影響。得出結(jié)論如下：

（1） 隨著堿溶液濃度的提高以及堿處理時間的增長，纖維表面的孔洞增多，在10%的NaOH溶液中處理120 min時，纖維表面的孔洞最多；經(jīng)堿處理后形成的孔主要集中在復(fù)合纖維的表面，斷面則相對光滑，說明堿處理只對纖維的表面有較大影響，并未對纖維的整體結(jié)構(gòu)造成破壞。

（2） 加入氣相SiO2之后，PET/SA/FS復(fù)合纖維的力學(xué)性能變差，經(jīng)過堿處理之后，對纖維表面孔洞的刻蝕影響了纖維的斷裂強度，從3.18 cN/dtex降低到2.40 cN/dtex。

（3） 堿處理60 min之后，PET/SA/FS復(fù)合纖維的質(zhì)量損失速率增大，從2.74%提高到7.09%。

（4） 堿處理30 min之后，PET/SA/FS復(fù)合纖維的吸油倍率最高，達到1.72 g/g，PET/SA/FS復(fù)合纖維的結(jié)晶度從34.0%提高到35.0%。

（5） 遠紅外溫差越大表明紡織品的蓄熱性能越好。未經(jīng)堿處理的PET/SA/FS復(fù)合纖維溫差為2.3 ℃，經(jīng)堿處理后纖維的溫差最高為3.4 ℃。

（6） 隨著堿處理時間的延長，PET/SA/FS復(fù)合纖維的熱導(dǎo)率逐漸降低，在質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液中處理120 min后，熱導(dǎo)率降低至0.040 0 W/（m·K），這大大提升了纖維的保溫效果。

總體來看，堿處理30 min，對纖維的綜合性能提升較好，纖維在有一定的斷裂強度（2.83 cN/dtex）的情況下，其遠紅外發(fā)射率最低（0.73），并且其吸油倍率為1.72 g/g，熱導(dǎo)率為0.042 1 W/（m·K），有較好的保溫隔熱效果。

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本文引文格式：

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