陈淑桦，陈翠婷，陈思霞，眭建华

(苏州大学纺织与服装工程学院,江苏 苏州 215006)

PTT纤维是从石油工艺路线及生物玉米工艺路线通过PTA与PDO聚合、纺丝制成的新型聚酯纤维[1-2]。虽然PTT面料具有形状记忆功能并非研发者初衷，但“形状记忆”这一概念一经提出便催热市场。“形状记忆”织物[3-4]是指由具有形状记忆功能的纱线通过交织而成的织物，或者是利用具有形状记忆特性的化学整理剂对传统织物进行整理而得到的具有“形状记忆”功能的纺织品。“形状记忆”功能是指织物经过形变后，在特定条件下能暂时固定其形变并在外界条件下回复其原始形状的能力。因此它包含了织物易于可塑成形功能和易于恢复原状功能两部分。可塑成形指面料受一定外部作用从原始形状变成某一拟定形状的能力，恢复原状指已成形的面料在一定外部作用下又能回到原始形状的能力[5-8]。

目前市场的形状记忆织物主要有纯PTT作经纬的“全记忆”、PTT与PET交织的“半记忆”、纯PET作经纬的“仿记忆”三类。本文主要对比研究不同结构要素下的织物可塑成形性能和塑形恢复性能。

1 试验

1.1 试验材料

表1 试验样品

选择的样品有下列特点：

(1)1#至8#样品为纯PTT长丝作经纬的全记忆织物，9#为PTT长丝作经、PET长丝作纬交织的半记忆织物，10#为纯PET长丝作经纬的仿记忆织物。其中，9#与1#之间、10#与4#之间组织相同、盖覆系数较为接近。

1.2 试验方法

1.2.1 织物可塑成形性能测试

1.2.1.1 试验装置

设计采用图1所示的沟槽式装置测试，分试验台和压条两部分，试验台由3～5个等宽、等长、等高、等隔距的沟槽组成，其中宽度b=10 mm、高度h=15 mm、长度l=100 mm、隔距a=6 mm。压条可嵌压于沟槽中，因此数量与沟槽数相等，宽度b′=b-2～3 mm、高度h′=h+5～10 mm、长度l′=l+5～10 mm。另行配备厚度为0.1mm的单面贴膜，试验时对于不同厚度的样布采用不同层数贴膜加以调整。

(a)试验台 (b)压条图1 沟槽式测试装置

1.2.1.2 试验方法

(1)在样品随机位置分别剪取经向、纬向及45°斜向剪取样片，尺寸10 cm×10 cm，各向样片数5;

(2)将样片熨平并置于温度(20±2)℃、湿度(65±2)%恒温恒湿室内平衡24 h。测试样布厚度，并据此对压条贴膜;

(3)将样片铺设于试验台上方，测取经向指标时取经向样片，其经向与沟槽垂直(或纬向与沟槽平行)；测取纬向指标时取纬向样片，其纬向与沟槽垂直(或经向与沟槽平行)；测取斜向指标时取斜向样片，样品边沿与沟槽平行。铺样时，样片头端超出试验台20～30 mm，如图2(a)所示。将第一根压条对准样片头端的沟槽位置将样片轻轻压入，如图2(b)所示，样片头端高出试验台5～15 mm;

(4)依次将其他压条嵌入，嵌压时要确保样片与试验台的每个平面密贴，如图2(c)所示。在压条上方外加50 N压力，时间5 min。去除加压，静置 5 min，如图2(d)所示;

(5)夹持样片头端超出部分，轻轻取出样片，并自然悬垂30 min，如图2(e)所示;

(6)将样片轻轻置于水平台面，如图(f)所示。用游标卡尺测取样片每个拱起部分的最大高度值，分别记作Hi，单位mm，精度0.1 mm。

(a)铺样 (b)嵌入压条 (c)静置

(d)取出压条 (e)垂直悬挂 (f)平铺测试图2 织物可塑成形性能测试

1.2.1.3 测试评定

按公式(1)计算所有Hi的平均值，记作塑形高度H。

(1)

式中：n为沟槽数。

1.2.2 织物塑形恢复性能测试

1.2.2.1 试验装置

设计采用如图3所示的滑块式装置，该装置原理上模仿人的手掌平抚，由台板和滑块组成。台板为长500 mm、宽270 mm的长方形平板，沿长度方向配有刻度尺(单位mm)，一端配有样布夹。滑块为长120 mm、宽30 mm、质量200～300 g的长方条形金属块，可在重力码牵引下沿导轨在台板上自样布夹端滑动。

图3 滑块式测试装置

1.2.2.2 试验方法

(1)在样品随机位置分别剪取经向、纬向样片，尺寸210 mm×100 mm，各向样片数5；

(2)将样片熨平并置于温度RH(20±2)℃、湿度RH(65±2)%恒温恒湿室内平衡24 h；

(3)将样片沿长度方向往复折叠，单向折幅 20 mm，共折叠10次(折叠部分总长度200 mm，多余的10 mm为样布夹夹持部分)，50 N加压，时间24 h；

(4)去除压力，将样片置于台板上，并用样布夹将未折叠部分夹紧。自然恢复5 min，读取样片长度数，取平均值，记作L0i, 单位mm，精度0.1 mm；

(5)将滑块靠贴样布夹轻轻置于样片上方，滑块接上牵引线，牵引线另一端连接100 g重力码，快速释放重力码，使滑块平贴样片快速滑行，如图4(a)所示；

(6)撤去滑块，静置5 min，读取样布长度值，取平均值，记作L1i, 单位mm，精度0.1 mm。

(a)试验中 (b)试验后图4 织物塑形恢复性能测试

1.2.2.3 测试评定

(2)

ε值越大，形状恢复性能越好。设定ε值在85%以上为优，80%～85%为良，80%以下为一般。

2 结果与讨论

2.1 试验结果

试验测试结果如表2所示。

表2 塑形高度、折痕恢复率测试结果

注：Hj、Hw、Hx分别表示经向、纬向和45°角的塑形高度

2.2 结构要素对织物可塑成形性能的影响

2.2.1 材料要素

(1)由表2可以看出，同为平纹组织的样品中，1#至5#的纯PTT的全记忆织物基本都在Ⅲ级及以上，可塑成形性好。9#样品H值的各向级数均为Ⅱ级，可塑成形性明显比相近规格的1#差。10#样品H值的级数为Ⅰ～Ⅱ级，远差于4#。因此分析认为，PTT纤维是实现织物可塑成形性能的好材料，PET纤维的这一性能显然远不如PTT，即使将PET与PTT交织，可塑性也出现显著降低。

(2)9#Hj、Hw、Hx值相近，说明采用PTT与PET交织，对织物各个方向的可塑成形性能影响是一致的。

2.2.2 组织紧度要素

表2中，规格相近、组织松紧不同的三个样品的H级数基本接近，H值的排序基本为3#>8#>6#，这说明在其他结构要素相近的条件下，织物组织平均浮长越小，交织结构越紧，则其可塑成形性越好。分析原因认为，组织越紧，经纬之间的交织几何结构越牢固，有助于PTT纤维良好可塑成形性能的发挥。

2.2.3 织物盖覆系数要素

她不但对梁闰生要避嫌疑，跟他们这一伙人都疏远了，总觉得他们用好奇的异样的眼光看她。珍珠港事变后，海路一通，都转学到上海去了。同是沦陷区，上海还有书可念。她没跟他们一块走，在上海也没有来往。

图5为根据表2中1#～5#的H值测试结果绘制的E-H曲线图。

图5 1#～5#E-H曲线图

可以看出，E-Hj、E-Hw、E-Hx三条曲线均呈先递增再递减态势，拐点分别在E值的97%～98%、97%～98%、98%～99%位置，达到Ⅲ级及以上的织物，其总盖覆系数E值处于一定区域范围内。

(1)样品的E值都在90%以上，这说明实现织物良好可塑成形性，除了好的材料、紧致的织物组织，还必须配置一定高的经纬紧密度。E值达在97%～99%是织物可塑成形性最优区域。

(2)三条曲线在拐点之前的斜率相近，接近45°，上升速率相当，说明随着E值增大，织物可塑成形性能随之有较为明显的提高，并且各向提高情况相同。

(3)三条曲线在拐点之后，E-Hj、E-Hw曲线呈快速下降状，E-Hj曲线下降速率更大，E-Hx曲线呈缓慢下降并趋于平衡状。说明织物盖覆系数E值过大，反而会降低其可塑成形性能，单方向的影响更为显著。分析认为织物过于紧密，可能导致了纤维受到较大的轴向牵伸作用，使其产生不可逆转的形变，破坏了纤维原有的优良可塑性能。

表2中，E值为97.87%的6#，其H值各项指标远优于E值为103.71%的7#，同样说明了E值过大，织物的可塑成形性变差。

(4)三条曲线基本呈E-Hw在上、E-Hj在下、E-Hx处于中间位置的状态。分析认为，样品的经密远高于纬密、Ej远大于Ew的配置，纬纱在织物几何结构中的屈曲程度远大于经纱，使织物的可塑性能获得提高。

2.3 织物塑形恢复性能

2.3.1 纤维材质的影响

由表2可以看出，同为平纹组织的样品中，1#～5#的ε值评定均为良或优，塑形恢复性能好。9#织物，经向采用PTT，εj评定与1#相同，纬向采用PET，εw评定为一般，比1#差。10#的εj、εw评定均为一般，均差于4#。说明纤维材料对织物的塑形恢复性能有影响，采用PTT作为织物原料可以明显提高织物的塑形恢复性能。

2.3.2 组织紧度的影响

表2中规格相近、组织松紧不同的3#、6#、8#三个样品的塑形恢复性评定情况相同，经向塑形恢复性能级别都是良，纬向塑形恢复性能级别都是优，可见织物的组织结构对塑形恢复性能的影响不大。

2.3.3 织物塑形恢复性与织物盖覆系数关系

1#～5#五个不同盖覆系数的纯PTT织物样品的ε值都在良以上，其中总盖覆系数E为97.17%的2#样品的εj、εw值均在90%，均为最好。可见，织物总盖覆系数在90%～110%，可以使织物获得优良的塑形恢复性能，当总盖覆系数为97%时，织物的塑形恢复性能最好。

3 结论

显然，PTT类形状记忆织物的可塑成形性能、塑形恢复性能与原料、组织、紧密度是密切相关的。

(1)具有优良可塑成形性的织物，其总盖覆系数基本都在90%以上。选用PTT长丝作经纬具有更好的可塑成形性。织物组织结构越紧密，可塑成形性越好。织物盖覆系数在97%～99%之前，随着盖覆系数增加，交织越紧密，可塑成形性越好，但盖覆系数过大，可塑成形性反而变差。

(2)纯PTT纤维织物均具有优良塑形恢复性能，部分或者全部使用PET纤维，则会降低其性能。织物组织的变化对其塑形恢复性能影响不大。织物总盖覆系数在97%附近，其塑形恢复性能最好，减小或增大盖覆系数，都会降低其塑形恢复性。