差示扫描量热法鉴别PET、PTT和PBT纤维

1、差示扫描量热法鉴别 PET PTT 和 PBT 纤维1 引言随着生产技术和工艺的进步， 聚酯纤维家族中聚对苯二甲酸 乙二 酯PET纤维、聚对苯二甲酸丙二酯PTT纤维和聚对苯 二甲酸丁二 酯 PBT 纤维的应用日渐增多。 PTT 纤维除具有 PET 纤维的根本特性 之外还具备优良的可染性、伸长和回弹性；PBT 纤维强度高、 结晶速度快， 有极好的伸长弹性回复率和柔软易染色的特点。 要鉴别这 3 种聚酯纤维， 以现有的纤维定性分析方法 存在一定困难。 目前检测机 构针对合成纤维的定性分析手段主要 有溶解法、 熔点法和红外光谱法。 由于 PET PTT 和 PBT 同属于 芳香族聚酯，分子结构相似，

2、无法通过 化学溶解法加以区分，三 者重复结构单元的差异仅仅是亚甲基的数量 不同， 导致其红外光 谱也十分相似， 难以通过红外光谱法加以区分。 熔点法由于依靠 人工判断被测纤维是否熔融， 测试结果存在主观性， 难以对熔点 接近的 PTT 和 PBT 准确区分。差示扫描量热法 DSC 是使样品处于程序控制的温度下， 观察样 品和参比物之间的热流差随温度或时间变化的函数，可精 确测定材料的熔融与结晶过程、玻璃化转变温度、反响热、特征温度、相转变等特性。本文利用差示扫描量热法测定并研究了 PET PTT 及 PBT 3 种聚 酯纤维的 DSC 曲线，建立了这 3 种聚酯 纤维的定性鉴别方法。2 试验局

3、部2.1 仪器耗材及样品仪器耗材：耐驰 ( Netzsch ) STA449 F3 Jupiter 同步热分 析仪、 铝坩埚、高纯氮气、哈氏切片器等。样品： PET 纤维、 PTT 纤维、 PBT 纤维。2.2 试验步骤用哈氏切片器将纤维切成粉末状并称取3m 5mg 做样品置于铝坩埚内，以氮气做保护气，流量 20mL/min, 初始温度为 50C, 以 10 C/min 的速率升温至 300C 并保持 5min ，记录样品的第一 次升温曲 线。取出装有样品的坩埚立即投入冷水中淬冷， 再次以 初始温度 50C、 10C/min的速率升？刂? 300C，记录样品的第二 次升温曲线。2.3 结果与讨

4、论PET纤维、PTT纤维及PBT纤维的第一次升温曲线如图1所示，3 条曲线上都仅有一个熔融吸热峰，峰值温度分别为252.9 C、226.2 C及221.5 C。可见在原始样品的 DSC曲线上，PET 纤维比拟容易通过熔点与其他两种聚酯纤维区分开来， 而由 于 PTT 纤维和PBT纤维的熔点接近，彼此相差不到 5C,因此根 据原始样品的 DSC 测试结果并不能很好地对 PTT 纤维和 PBT 纤维 加以区分。图 2 为 3 种聚酯纤维经过淬冷处理后的第二次升温曲线。 经 过 熔融并淬冷后， PET 纤维及 PTT 纤维的熔融峰值温度分别为 253.2 C及225.9 C,与淬冷处理前的测试结果相

5、差不大。而PBT纤维淬冷后熔融峰的峰形发生了变化，由淬冷前的单峰变为双峰，峰值温度分别为220.5 C和226.0 C。这种现象一般认为是由于PBT纤维经过淬冷处理后存在的不够完善的晶区熔化-再结晶或结晶的重组所导致的多重熔融行为1-2。PBT纤维在上述试验条件下熔融淬冷后产生熔融双峰的现象可以作为鉴别 PBT 纤维尤其是区 分与其熔点接近的PTT 纤维的依据之一。此外，在第二次升温过程中， PET 纤维和 PTT 纤维均出现了冷结晶峰，峰 值温 度分别为139.0 C和65.3 C,而PBT纤维在测试温度范围内 未出现冷 结晶峰。 冷结晶峰是聚合物中应当结晶局部受结晶温度 和时间限制未 能完全结晶， 当温度高于玻璃化转变温度后未完全 结晶局部的分子链 又具有足够的运动能力重新排列成新的晶区， 从而在 DSC 曲线上产生 放热峰。而由于 PET PTT PBT 的结晶能 力依次增大 3 ，它们在相同 的淬冷条件下的结晶完善程度也依 次增高，从而造成了三者冷结晶峰 的差异。因此，根据样品淬冷 后不同的冷结晶峰也能够对这 3 种聚酯 纤维进行鉴别。3 结论试验说明，通过比拟 PET PTT 及 PBT 聚酯纤维 DSC 图谱上 各个 热效应峰的峰形、 峰位等特征可以准确地对它们进行定性