一種測定低熔點纖維粘結溫度的方法與流程
2023-11-10 23:54:43 2
本發明涉及一種測定低熔點纖維粘結溫度的方法，特別涉及一種採用改進的差示掃描量熱法DSC測定低熔點纖維粘結溫度的方法。
背景技術：
：低熔點聚酯複合纖維通常採用低熔點改性聚酯與常規聚酯熔體通過複合紡絲紡制而成。最終形成的低熔點聚酯複合纖維芯層為聚酯、皮層為低熔點改性聚酯，有短纖維和長絲兩種形態。低熔點聚酯複合纖維在後道應用時，皮層可在一定的溫度下熔融而起粘接作用。除了低熔點聚酯複合纖維外，聚丙烯(PP)/聚酯複合纖維、聚乙烯(PE)/聚酯複合纖維也可以有此應用。與之相比，低熔點聚酯的相容性更優，熔點的範圍更寬，應用空間更大。目前對於低熔點纖維粘合特性的表徵，普遍採用：(1)在熔點儀下觀察纖維粘流溫度的方法；(2)在DSC曲線上觀察玻璃化溫度的方法。第一種方法因與人眼有關，主觀性強，只能判斷一個熔融區間，不能準確判斷熔點溫度；採用第二種方法僅能測試出皮層纖維的玻璃化溫度和芯層常規纖維的熔融峰，無法檢測出皮層纖維熔融峰。因此這兩種方法都存在很大的缺陷。但測試粘結溫度不僅可以表徵纖維的使用特性，而且對產品標識和貿易交易有重要作用。鑑於目前尚未有有效的粘結溫度測定方法，本發明提供一種低熔點纖維粘結溫度的試驗方法。技術實現要素：針對現有技術中尚未有一種有效的測定低熔點纖維粘結溫度的方法，本發明通過提供熱能使鏈段向結晶核擴散和有序排列，再在DSC差示掃描量熱儀上採用程序升溫方式，使定質量纖維在規定條件下吸熱由固態開始熔融，根據測定樣品的差示掃描量熱曲線，用所得到的熔融峰溫Tpm來表徵纖維的粘結特性，從而提供一種測定低熔點纖維粘結溫度的方法。本發明提供的方法不僅可以應用在低熔點聚酯纖維上，也可以應用於低熔點錦綸6纖維、低熔點聚乳酸纖維等其他低熔點纖維的粘結溫度測定上。為了實現上述目的，本發明提供的方法包括以下步驟：(1)對試樣進行熱處理：取一定量的處於鬆散狀態的低熔點纖維試樣，將試樣進行熱處理；取出經熱處理的試樣，放置在室溫條件下冷卻，待用；(2)DSC差示掃描量熱儀測試：接通儀器電源保證電器元件溫度平衡，將相同質量的兩個空樣品皿放置在儀器的樣品支持器上，調節到實際測量條件；在要求的溫度範圍內，保證DSC曲線為一條直線，記錄DSC曲線；取兩個相同質量的樣品皿，一個作為試樣皿，在其內加入約5.0mg試樣，並用蓋將試樣皿壓緊密封，另一個作為參比皿；將樣品皿放入儀器的樣品支持器中，確保試樣和皿之間、皿和支持器之間接觸良好，蓋上樣品支持器的蓋；設置儀器操作程序，採用連續升溫方式測量試樣的DSC曲線；測量完畢，把樣品支持器組件冷卻到室溫，取出樣品皿，檢查試樣皿是否變形，若試樣皿變形，則重新試驗；(3)結果處理：在DSC曲線上求取熔融峰溫Tpm，作為低熔點複合纖維的粘結溫度，計算結果取兩個試樣的平均值，兩次測定結果絕對值差異應小於等於4℃，若大於4℃，則重新試驗；當複合纖維的皮層纖維有兩個熔融峰時，取焓值較大的峰的熔融峰溫。在本發明提供的測定低熔點纖維粘結溫度的方法中，對試樣進行的熱處理採用乾燥狀態下的熱氣循環加熱方式。在本發明提供的測定低熔點纖維的粘結溫度的方法中，對試樣進行的乾燥狀態的熱氣循環加熱處理優選理在預熱到70℃～120℃的烘箱中進行。在本發明提供的對試樣進行乾燥狀態的熱氣循環加熱處理中，優選乾熱處理溫度為70℃～100℃、時間為1小時。在本發明提供的測定低熔點纖維粘結溫度的方法中，對試樣進行的熱處理可以採用沸水加熱方式。對試樣進行沸水加熱處理時，沸水處理時間為2小時。在本發明提供的測定低熔點纖維的粘結溫度的方法中，低熔點纖維包括由低熔點聚酯、低熔點錦綸6、低熔點聚乳酸至少一種組分的複合纖維。本發明提供的測定低熔點纖維粘結溫度的方法適用性廣，便於實施，方便快捷。附圖說明圖1為低熔點聚酯纖維的DSC圖具體實施方式實施例1收集到19個低熔點纖維樣品，編號為1#～19#，見表1。表1樣品情況表1對樣品進行熱處理取約500mg的纖維試樣，使其儘量鬆散；將烘箱在空氣循環的運行方式下預熱到90℃～120℃的處理溫度；烘箱溫度達到規定的處理溫度且穩定後，將試樣快速放入烘箱並靠近溫度傳感器，每次樣品的放置位置固定；當烘箱溫度再次達到規定的處理溫度且穩定時，開始計時，熱處理時間1h～2h；將熱處理後的試樣取出，室溫下冷卻，待用。2差示掃描量熱儀DSC測試試驗前，接通儀器電源至少1h，以便電器元件溫度平衡；將具有相同質量的兩個空樣品皿放置在儀器的樣品支持器上，調節到實際測量的條件；在要求的溫度範圍內，DSC曲線應是一條直線，當得不到一條直線時，重新試驗；確認後記錄DSC曲線；取兩個清潔、相同的樣品皿，一個作為試樣皿，稱取約5.0mg纖維試樣加入其中，用蓋將試樣皿壓緊密封，另一個作為參比皿，用蓋將樣品皿壓緊密封；用鑷子將樣品皿放入儀器的樣品支持器中，確保試樣和皿之間、皿和支持器之間接觸良好，蓋上樣品支持器的蓋；按儀器試驗條件，設置儀器操作程序，採用連續升溫方式測量試樣的DSC曲線；測量完畢，把樣品支持器組件冷卻到室溫，取出樣品皿，檢查試樣皿是否變形，如試樣皿變形，則本次試驗作廢，重新試驗。3結果處理在DSC曲線上求取熔融峰溫Tpm，作為低熔點複合纖維的粘結溫度。計算結果取兩個試樣試驗結果的平均值，試驗結果保留一位小數。在重複性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對值差異應小於等於4℃，以大於4℃的情況不超過5％為前提。兩個平行試樣測試值若差異大於4℃，重新試驗。當複合纖維皮層纖維有兩個熔融峰時，取焓值較大的峰的熔融峰溫。4乾熱處理溫度對粘結溫度測定結果的影響取3個樣品在80℃、90℃、100℃的烘箱中處理1小時，然後進行DSC檢測，DSC檢測要求稱取至少5mg纖維，在氮氣氛圍中測試，升溫速率為20℃/min，測試溫度範圍為室溫～220℃。數據如表2所示。表2不同處理溫度對熔點測試的影響可以看出，隨著溫度提升，熔融峰溫度提高。80℃時，3#樣品接近180℃的熔融峰沒有出現，說明結晶程度不夠；90℃時，3#樣品的接近180℃的熔融峰的熔融焓值較小；根據各企業的工藝配方設計，以及100℃處理時1#樣品的測試結果與其低熔點切片在顯微鏡下的觀察結果比較一致，因此選擇100℃進行處理。5乾熱處理時間對粘結溫度測試結果的影響取1#～7#樣品，由同一檢測單位在100℃的烘箱中分別處理1小時、2小時，分發兩家單位進行DSC檢測，DSC檢測要求稱取至少5mg纖維，在氮氣氛圍中測試，升溫速率為20℃/min，測試溫度範圍為室溫～220℃。數據如表3所示。表3不同乾熱處理時間對熔點測試結果的影響可以看出，處理1小時與2小時數據差異不大。以1#樣品為例，對其純切片在熔點儀下觀察其熔融過程與1小時下DSC測試數據差異不大。因此，時間選擇1個小時。6不同DSC測試儀對粘結溫度測定結果的影響由表3數據可以看出，在相同的前處理條件下，由兩家測試單位測得的熱粘合複合纖維皮層熔融峰溫差最小值在0.4℃。處理1小時時，只有3#樣品差異為3.84℃，其餘6個樣品差異都小於2℃。說明DSC測試儀對測試結果的影響不明顯。7精密度試驗7.1實驗設計與原始數據的獲取選取1#、2#、3#、8#四個樣品，在5臺不同的烘箱、5臺不同的DSC測試儀、由10個人員進行前處理和DSC檢測(模擬5個實驗室)，要求每個樣品在烘箱裡100℃處理1個小時，稱取(5.0±0.1)mg處理好的樣品，在氮氣氛圍中測試，升溫速率為20℃/min，溫度範圍為室溫～220℃。每個樣品測試兩次。試驗數據如表4所示。表4原始數據表7.2對原始數據進行統計分析對表中的原始數據進行統計分析，得到表5、表6。表5平均值表在本試驗中，每個實驗室有兩個測試結果，故可用絕對差用來表示變異，代替標準差。表6絕對差值表7.3對一致性和離群值的檢驗柯克倫檢驗是對實驗室內變異的檢驗，格拉布斯檢驗主要是對實驗室間變異的檢驗。應用柯克倫檢驗，計算得到的檢驗統計量C的值，列於表7。表7柯克倫檢驗統計量Cn＝2、p＝5時，柯克倫檢驗5％臨界值為0.841；1％臨界值為0.928。檢驗統計量全部小於5％臨界值，則接受被檢驗項目為正確值。表明沒有歧離值。全部數據有效。將格拉布斯檢驗用於單元平均值，計算得到的檢驗統計量G1、GP的值，列於表8。表8格拉布斯檢驗統計量n＝2、p＝5時，格拉布斯檢驗5％臨界值為1.715；1％臨界值為1.764。檢驗統計量全部小於5％臨界值，則接受被檢驗項目為正確值。也沒有發現有歧離值或離群值存在。全部實驗室數據有效。7.4方差、重複性限、再現性限的計算重複性方差、試驗室間方差、再現性方差以及重複性限、再現性限結果列入表9。表9重複性方差、試驗室間方差、再現性方差以及重複性限、再現性限由上表可以看出，重複性限都不大於4℃，以大於4℃的情況不超過5％為前提；再現性限都不大於7℃，以大於7℃的情況不超過5％為前提。7.5方法的適用性擴大試驗樣品數量，將9#-19#樣品分別在100℃的烘箱中處理1小時，進行DSC檢測，DSC檢測要求稱取至少5mg左右纖維，在氮氣氛圍中測試，升溫速率為20℃/min，測試溫度範圍為室溫～220℃。數據如表10所示。表10熱粘合複合纖維熔點測試樣品處理條件皮層熔融峰溫/℃備註9#100℃，1h121.06低熔點聚酯/聚酯複合短纖維10#100℃，1h120.35低熔點聚酯/聚酯複合短纖維11#100℃，1h118.89低熔點聚酯/聚酯複合短纖維12#100℃，1h118.95低熔點聚酯/聚酯複合短纖維13#100℃，1h119.82低熔點聚酯/聚酯複合短纖維14#100℃，1h118.42低熔點聚酯/聚酯複合短纖維15#100℃，1h170.57芯層是錦綸6，皮層是低熔點聚酯16#100℃，1h113.56低熔點聚酯/聚酯複合絲束17#100℃，1h118.43低熔點聚酯/聚酯複合短纖維18#100℃，1h111.40低熔點錦綸6長絲19#100℃，1h130.85低熔點聚乳酸/聚乳酸複合短纖維從上表可以看出，方法不僅適用於低熔點聚酯，還適用於低熔點錦綸6、低熔點聚乳酸，適用性廣。實施例2樣品規格與編號同實施例1。1對樣品進行熱處理取約500mg的纖維試樣，使其儘量鬆散；在沸水下預熱1～3小時。將熱處理後的試樣取出，室溫下冷卻，待用。2差示掃描量熱儀DSC測試DSC檢測時，在氮氣氛圍中測試，升溫速率為20℃/min，測試溫度範圍為室溫～220℃。試驗前，接通儀器電源至少1h，以便電器元件溫度平衡；將具有相同質量的兩個空樣品皿放置在儀器的樣品支持器上，調節到實際測量的條件；在要求的溫度範圍內，DSC曲線應是一條直線，當得不到一條直線時，重複試驗；確認後記錄DSC曲線；取兩個清潔、相同的樣品皿，一個作為試樣皿，稱取約5.0mg纖維試樣加入其中，用蓋將試樣皿壓緊密封，另一個作為參比皿，用蓋將樣品皿壓緊密封；用鑷子將樣品皿放入儀器的樣品支持器中，確保試樣和皿之間、皿和支持器之間接觸良好，蓋上樣品支持器的蓋；按儀器試驗條件，設置儀器操作程序，採用連續升溫方式測量試樣的DSC曲線；測量完畢，把樣品支持器組件冷卻到室溫，取出樣品皿，檢查試樣皿是否變形，如試樣皿變形，則本次試驗作廢，重新試驗。3結果處理在DSC曲線上求取熔融峰溫Tpm，作為低熔點複合纖維的粘結溫度。計算結果取兩個試樣試驗結果的平均值，試驗結果保留一位小數。在重複性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對值差異應小於等於4℃，以大於4℃的情況不超過5％為前提。兩個平行試樣測試值若差異大於4℃，重新試驗。當複合纖維皮層纖維有兩個熔融峰時，取焓值較大的峰的熔融峰溫。4沸水處理溫度對粘結溫度測定結果的影響取8#樣品在沸水中分別處理1小時、2小時、3小時、4小時，然後進行DSC檢測，DSC檢測要求稱取至少5mg左右纖維，在氮氣氛圍中測試，升溫速率為20℃/min，測試溫度範圍為室溫～220℃。數據如表11所示。表11不同沸水處理時間的熔點測試差異樣品處理時間皮層熔融峰值/℃8#沸水處理，1小時無8#沸水處理，2小時127.368#沸水處理，3小時125.798#沸水處理，4小時127.24由上表數據可以看出需要處理2小時以上。2小時、3小時、4小時差異不明顯，所以選擇2小時。取1#～7#樣品在沸水中分別處理2小時，然後進行DSC檢測，DSC檢測要求稱取至少5mg左右纖維，在氮氣氛圍中測試，升溫速率為20℃/min，測試溫度範圍為室溫～220℃。數據如表12所示。表12不同樣品沸水處理2h的熔點測試差異樣品處理時間皮層熔融峰值/℃1#沸水處理，2小時128.782#沸水處理，2小時129.693#沸水處理，2小時179.964#沸水處理，2小時128.895#沸水處理，2小時129.716#沸水處理，2小時130.017#沸水處理，2小時128.71表12驗證了採用2小時的處理時間是可行的。當前第1頁1 2 3