竹炭粘膠纖維的性能研究

謝躍亭，胡雪敏，朱正鋒

（1.新鄉(xiāng)白鷺化纖集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南 新鄉(xiāng)453011；2.河北科技大學(xué)，石家莊050018；3.中原工學(xué)院；4.河南省功能性紡織材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州450007）

竹炭粘膠纖維的性能研究

謝躍亭1，胡雪敏2，朱正鋒3，4

（1.新鄉(xiāng)白鷺化纖集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南 新鄉(xiāng)453011；2.河北科技大學(xué)，石家莊050018；3.中原工學(xué)院；4.河南省功能性紡織材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州450007）

利用電子顯微鏡對(duì)竹炭粘膠纖維的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)其縱向具有凹槽，纖維內(nèi)部存在大量空隙；紅外光譜研究表明其具有明顯的CO2吸收峰；物理性能研究發(fā)現(xiàn)其斷裂強(qiáng)度較低，回潮率較高；利用銅氨溶液法測定其聚合度，結(jié)果證明其聚合度為380.

竹炭粘膠纖維；微觀結(jié)構(gòu)；紅外光譜；強(qiáng)度；回潮率；聚合度

竹炭粘膠纖維是我國最新研制的一種新型纖維.它是在傳統(tǒng)的粘膠制備工藝基礎(chǔ)上，將經(jīng)過表面處理、分散均勻的竹炭漿乳經(jīng)特殊工藝添加進(jìn)粘膠中，經(jīng)混合均勻、紡絲、酸浴、牽伸定型等工藝過程，制備出的一種具有一定規(guī)格的竹炭粘膠纖維［1－2］.竹炭粘膠纖維根據(jù)用途可分為竹炭粘膠長絲、竹炭粘膠短纖維等.本文對(duì)竹炭粘膠纖維的基本性能進(jìn)行了研究.

1 試驗(yàn)樣品、儀器及試驗(yàn)條件

1.1 試驗(yàn)樣品

試驗(yàn)中所用竹炭粘膠短纖維規(guī)格38mm×1.5 dtex（新鄉(xiāng)白鷺化纖集團(tuán)）.

1.2 試驗(yàn)儀器及試驗(yàn)條件

1.2.1 微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)

采用HITACHI S—570型電子顯微鏡對(duì)樣品的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究.①縱向觀察：將竹炭粘膠纖維（38 mm×1.5dtex）并向排列在支架上，噴金后置于顯微鏡內(nèi)觀察；②截面觀察：將切好的竹炭粘膠纖維（38 mm×1.5dtex）固定在支架上，噴金后置于顯微鏡下觀察.

1.2.2 紅外吸收光譜試驗(yàn)

采用FTS—135傅立葉紅外光譜儀進(jìn)行測試.將竹炭粘膠纖維整理成束，用哈氏切片器把纖維切成長度小于20μm的粉末，取2～3mg，與200mg溴化鉀粉末混合，在瑪瑙研缽體中研磨30min.將磨碎的均勻混合物全部移至溴化鉀壓模機(jī)中，在約20MPa壓力下即可得到透明的試樣.把制備好的試樣放置在調(diào)試好的儀器中，記錄波數(shù)4000～400cm－1的紅外吸收光譜.

1.2.3 物理性能試驗(yàn)

采用XQ－1型纖維強(qiáng)伸度儀，在溫度20℃、相對(duì)濕度65%條件下，對(duì)竹炭粘膠短纖維的物理指標(biāo)進(jìn)行測試.

1.2.4 聚合度的測定試驗(yàn)

利用銅氨溶液法對(duì)竹炭粘膠纖維聚合度進(jìn)行測試.

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 竹炭粘膠纖維的微觀結(jié)構(gòu)

竹炭粘膠纖維的縱向和橫向截面照片見圖1、圖2.

竹炭粘膠纖維在本質(zhì)上屬于一種再生纖維素與納米級(jí)竹炭粉共混制成的新型纖維，從其橫截面和縱向電子顯微鏡照片觀察到：竹炭粘膠纖維內(nèi)部存在中空結(jié)構(gòu)并布滿了大量不等的空隙，而且表面有許多溝痕，說明它的形態(tài)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的粘膠纖維相似［4］.竹炭粘膠纖維內(nèi)部存在的大量孔隙［5］使纖維的毛細(xì)效應(yīng)非常強(qiáng)，所以其具有良好的吸濕性、吸水性和透氣性，可以使人體局部濕度下降，感到舒適；而在干燥環(huán)境下，竹炭粘膠纖維又可以把吸入的水分釋放出來，形成一個(gè)溫、濕度良好的小局域空間，因而該纖維具有“空調(diào)纖維”的美譽(yù).

2.2 紅外吸收光譜

圖3所示為竹炭粘膠纖維樣品的紅外光譜圖.

由圖3中不同基團(tuán)的峰值變化可知，竹炭粘膠纖維紅外吸收光譜圖與粘膠纖維紅外吸收光譜圖具有相似的光譜指紋區(qū)，峰位相近，只是竹炭粘膠纖維明顯多出CO2吸收峰，其他特征基本相同.吸收峰的出現(xiàn)可能是由于纖維中竹碳微粉的加入，竹炭的吸附活性結(jié)合了空氣中大量的CO2，在測定過程中出現(xiàn)了明顯的CO2吸收峰.

2.3 竹炭粘膠纖維的物理性能

竹炭粘膠纖維的物理性能指標(biāo)見表1［3］.

圖3 竹炭粘膠纖維的紅外吸收光譜圖

表1 竹炭粘膠纖維的物理性能cN／dtex

由表1可以看出，竹炭粘膠纖維的斷裂強(qiáng)度與粘膠纖維、竹漿纖維相差不多；竹炭粘膠纖維的干、濕伸長率較粘膠纖維低，這是由于竹炭微粉的加入，增加了竹炭粘膠纖維的剛性；三者都具有良好的吸濕性，因?yàn)樗鼈兌紝儆谠偕w維素纖維，分子中含有大量的羥基，且纖維中含有大量的空隙，這些都對(duì)其良好的吸濕性起到了作用；它們的維斷裂濕強(qiáng)都低于斷裂干強(qiáng)，這是因?yàn)樵偕w維素纖維的斷裂是由于分子鏈在外力作用下的滑移引起的，在濕態(tài)的情況下，水分起到了潤滑劑的作用.

2.4 竹炭粘膠纖維的聚合度

由舒茲－布拉施克（Schulz－Blaschke）公式計(jì)算得到竹炭粘膠纖維的聚合度約為380.可以看出，竹炭粘膠纖維的聚合度偏低，這也導(dǎo)致了竹炭粘膠纖維的力學(xué)強(qiáng)度較差.纖維強(qiáng)力是決定紗線強(qiáng)力的根本因素，也是決定紡紗難易程度的重要因素.纖維強(qiáng)力越高，紡紗時(shí)纖維受到的損傷也越小，紡紗越順利.由于竹炭粘膠纖維較差的力學(xué)性能，在用其紡紗時(shí)一定要盡量減少對(duì)纖維的損傷.

3 結(jié) 語

（1）竹炭粘膠纖維是一種新型的功能性再生纖維素纖維，其縱向有明顯的溝槽，邊緣呈鋸齒形，纖維內(nèi)部存在中空結(jié)構(gòu)并布滿了大量不等的空隙，其形態(tài)結(jié)構(gòu)與粘膠纖維類似.

（2）竹炭粘膠纖維的紅外光譜圖與粘膠纖維的光譜圖不完全相同，竹炭微粉的存在使竹炭粘膠纖維具有優(yōu)良的吸附作用.

（3）竹炭粘膠纖維的聚合度較低，竹炭粘膠纖維的斷裂干強(qiáng)和斷裂濕強(qiáng)與粘膠纖維和竹漿纖維相差不多，斷裂濕強(qiáng)低于斷裂干強(qiáng)，干、濕伸長率低于粘膠纖維和竹漿纖維，具有較高的回潮率.

［1］ 謝躍亭，胡雪敏.新型功能性纖維——竹炭黏膠纖維［J］.針織工業(yè)，2005（9）：15－16.

［2］ 張吉升.竹炭纖維的性能及其應(yīng)用［J］.紡織科技進(jìn)展，2010（2）：7－8.

［3］ 劉廣平，張雪晶，李瑞洲，等.竹炭纖維紡紗實(shí)踐［J］.棉紡織技術(shù)，2007（4）：34－36.

［4］ 劉廣平，鄭鳳琴，張海燕，等.竹炭粘膠纖維針織系列產(chǎn)品的研制與開發(fā)［J］.上海紡織科技，2006（9）：52－53.

［5］ 鄭志峰，袁洋春，蔣劍春，等.竹炭制備工藝的比較［J］.生物質(zhì)化學(xué)工程，2010（2）：5－8.

Study on Properties of Bamboo－carbon Viscose Fiber

XIE Yue－ting1，HU Xue－min2，ZHU Zheng－feng3
（1.Xinxiang Bailu Chemical Fiber Co.，Ltd，Xinxiang 453011；2.Hebei University of Science ＆Technology，Shijiazhuang 050018；3.Zhongyuan University of Technology；4.Henan Key Laboratory of Functional Textiles Material，Zhengzhou 450007，China）

Bamboo－carbon viscose fiber is a new type of functional regenerated cellulose fiber.The microstructure of the fiber was observed.A large number of gaps within the fiber and longitudinal grooves on the fiber exist.Infrared spectra study of the fiber shows the obvious CO2absorption，Physical properties found the tensile strength of the bamboo－carbon viscose fiber is lower and the moisture regain is high，the result of the polymerization degree with copper ammonia solution method is 300.

bamboo－carbon viscose fiber；microstructure；infrared spectrum；strength；regain；degree of polymerization

1671－6906（2010）05－0049－03

TS 102.51

A

10.3969／j.issn.1671－6906.2010.05.013

2010－09－07

謝躍亭（1965－），男，河南舞陽人，高級(jí)工程師，碩士.