珍珠纖維結(jié)構(gòu)與性能的研究

顧金丹，薛少林，閆 婷(, )

1 珍珠纖維性能及結(jié)構(gòu)測試[3-8]

1.1 紅外光譜測試

測試儀器為NICOLET5700傅立葉紅外光譜儀，測試試樣為珍珠纖維。

1.2 纖維的外觀及結(jié)構(gòu)測試

試驗儀器為Y172型纖維切片器及生物顯微鏡。試樣為珍珠纖維。并需準(zhǔn)備單面刀片、載玻片、蓋光片、火棉膠、甘油、擦鏡頭紙等。

1.3 纖維細度的測試

試驗儀器為Y171型纖維切斷器(10 mm)和扭力天平(稱量25 mg及10 mg各一架)。試樣為珍珠纖維兩組。并需備有限制絨板、梳針(稀針10針/cm，密針20針/cm)，一號夾子、壓板、鑷子和小鋼尺)。

用中段稱重法測定珍珠纖維的細度。每份試樣測定兩次，兩次測定結(jié)果的分特數(shù)，差值超過平均數(shù)的5%，須從珍珠纖維中取樣重復(fù)測定一次。第三次測定結(jié)果和前兩次測定結(jié)果的差值，如果等于或小于平均數(shù)的5%，則取三次測定結(jié)果平均值。如果有一差值大于5%，則取差值等于或小于5%的兩次測定結(jié)果平均值。如果差值均大于5%,應(yīng)檢查原因，重新取樣測定。

1.4 纖維長度的測試

Y171-2型纖維切斷器和扭力天平。試樣為珍珠纖維。黑絨板，小鋼尺，一號夾子，梳子，鑷子及壓板等用具。計算纖維的平均長度Lm。

1.5 纖維回潮率的測試

試驗儀器為Y802A型八籃恒溫烘燥箱、天平。取三個試樣，每個試樣重量為10 g。

1.6 單纖強力性能的測試

測試儀器為YG004E型電子單纖維強力儀。試樣為珍珠纖維。并需要準(zhǔn)備黑絨板、梳子和張力夾等用具。

1.7 纖維化學(xué)性能的測試

測試試劑為鹽酸溶液、雙氧水、氫氧化鈉溶液、亞硫酸氫鈉溶液、乙醇。試樣為珍珠纖維。測試儀器為YG004E型電子單纖維強力儀、干燥箱。并需準(zhǔn)備天平、鋁盒、燒杯、玻璃棒、量筒等用具。

1.7.1耐酸堿性測試

配制濃度為11%的稀鹽酸溶液100 mL兩份，濃度為4.5%的氫氧化鈉溶液100 mL兩份。然后將纖維放入這兩份溶液中，進行反應(yīng)。開始計時，待其中一個試樣反應(yīng)30 min，另一個試樣反應(yīng)60 min后，分別將經(jīng)過酸堿處理后的纖維拿出來，經(jīng)過多次水洗，洗干凈后放入干燥箱，烘燥干后，測試其強力，并記錄之，比較它的強力變化。

1.7.2耐氧化劑測試

配制濃度分別為10%、20%的雙氧水溶液各100 mL，將纖維放入兩種濃度的雙氧水中，進行反應(yīng)。開始計時，反應(yīng)半小時后，將經(jīng)過氧化處理后的纖維拿出來，經(jīng)過多次水洗。洗干凈后放入干燥箱，烘燥干后，測試其強力，并記錄之，比較它的強力變化。

1.7.3耐還原劑測試

配制濃度分別為10%、20%的亞硫酸氫鈉溶液各100 mL，將纖維放入兩種濃度的亞硫酸氫鈉溶液中，進行反應(yīng)。開始計時，反應(yīng)半小時后，將經(jīng)過還原處理后的纖維拿出來，經(jīng)過多次水洗。洗干凈后放入干燥箱，烘燥干后，測試其強力，并記錄之，比較它的強力變化。

1.7.4耐一般有機溶液測試

取有機溶液乙醇200 mL，將珍珠纖維放入有機溶液中，觀察其反應(yīng)。若纖維在試劑中無明顯反應(yīng)，再將燒杯放在石棉網(wǎng)上加熱20min，在此期間繼續(xù)觀察其反應(yīng)。

2 珍珠結(jié)構(gòu)及性能測試結(jié)果與分析

2.1 紅外光譜測試結(jié)果及分析

紅外光譜圖見圖1所示。

圖1 珍珠纖維的紅外光譜

珍珠纖維圖譜特征峰明顯，其中，1 723 cm-1處的羰基C=O伸縮振動，1 239.4 cm-1和1 093.7 cm-1處的C—O—C伸縮振動，共同表明了酯類的存在。1 239.4 cm-1和1 093.7 cm-1處強度相似的兩個強峰是對苯二甲酸的特征峰。在700～900 cm-1有豐富的吸收峰，說明存在苯環(huán)。724 cm-1處是對位雙取代苯環(huán)上氫的面外彎曲振動吸收，也是對苯二甲酸基團的另一個證據(jù)。873.2 cm-1處的譜帶屬于芳環(huán)上兩個相鄰的C—H面外彎曲振動，1 015.1 cm-1為苯環(huán)上CH鍵的面內(nèi)彎曲。1 341.2 cm-1歸屬于CH2的面外搖擺。而滌綸的特征譜帶為1 700 cm-1、720 cm-1和1 230 cm-1。從一定程度上也說明了珍珠纖維是在滌綸的基礎(chǔ)上加入了一些珍珠粉體紡絲加工而成。特征峰值有所偏移，應(yīng)該是加入了珍珠粉體的緣故。另外，在3 432.4 cm-1出現(xiàn)了一個寬峰，是—OH，這可能是由于測試時，試樣未完全干燥所致[9]。

2.2 顯微鏡外觀及結(jié)構(gòu)測試結(jié)果及分析

纖維縱、橫截面照片分別見圖2(a)、(b)。從圖2(a)[1]和(b)[1]可以看出，珍珠纖維的橫截面呈橢圓形，其上均勻分布著珍珠粉體，結(jié)構(gòu)密實無孔洞；縱向比較光滑，表面均勻分布有微小的突起物，是乳白色的珍珠粉粒。珍珠纖維的這種形態(tài)結(jié)構(gòu)對其強伸性，回潮率，摩察系數(shù)和表面比電阻等性能有一定的影響。

圖2 珍珠纖維縱、橫向結(jié)構(gòu)

2.3 纖維細度測試結(jié)果及分析

第一次實驗：

珍珠纖維束中段重量：G=2.2 mg；纖維根數(shù)：n=1342；根據(jù)公式(2-1)得 Nm=6 100；根據(jù)公式(2-2)得Ndt=1.64 dtex

第二次實驗：

珍珠纖維束中段重量：G=2.1 mg；纖維根數(shù)：n=1 260；根據(jù)公式(2-1)得 Nm=6 000；根據(jù)公式(2-2)得Ndt=1.67dtex

所以珍珠纖維的細度為(1.64+1.67)/2=1.655 dtex

纖維的細度與紡織加工及紗布質(zhì)量關(guān)系密切。在粗細相同的紗線中，纖維越細，紗線截面中的纖維根數(shù)越多，纖維與纖維之間的接觸面積大，纖維之間抱合好，拉斷紗線時，纖維不易滑脫，成紗強度高。纖維越細，紗條的理論不勻越低，紗線條干均勻。細纖維的抗彎、抗扭剛度小，紗中毛羽數(shù)量少，紗表面光潔，手感柔軟，加工成的織物光澤柔和，懸垂性好。由以上計算結(jié)果可知珍珠纖維的細度較小，宜制作內(nèi)衣織物和薄織物。

2.4 纖維的長度測試結(jié)果及分析

珍珠纖維的長度測試結(jié)果見表1。

表1 珍珠纖維長度測試結(jié)果

實驗證明，珍珠纖維的長度較棉纖維的長，則纖維與纖維的接觸長度較長，當(dāng)紗線受外力作用時纖維就不易脫落，這時紗線中因受拉而滑落的纖維較少，故成紗強度較高。

2.5 纖維的回潮率測試結(jié)果及分析

珍珠纖維的回潮率測試結(jié)果見表2。

表2 珍珠纖維回潮率測試結(jié)果

由表2可知，與滌綸纖維相比珍珠纖維的回潮率較高，改善了滌綸吸濕性低的特點。這是由于珍珠纖維的結(jié)構(gòu)形態(tài)所決定。雖然結(jié)構(gòu)密實無孔洞，沿縱向比較光滑，但珍珠纖維素表面均勻分布有微小的突起物，正是由于這些微小的突起物，所以使得纖維具有良好的吸濕性。吸濕排汗,穿著涼爽,因此適合加工內(nèi)衣產(chǎn)品。

2.6 纖維的拉伸強力測試結(jié)果及分析

纖維細度為1.66 dtex的珍珠纖維，測試次數(shù)10次，拉伸速度20.00 mm/min，附加張力0.4 cN，夾距為20 mm。珍珠纖維的拉伸強力測試結(jié)果見表3。

2.7 化學(xué)性能的測試結(jié)果及分析

珍珠纖維經(jīng)11%鹽酸處理后的結(jié)果見表4，經(jīng)4.5%氫氧化鈉處理后的結(jié)果見表5，經(jīng)10%、20%雙氧水處理后的結(jié)果見表6，經(jīng)10%、20%亞硫酸氫鈉處理后的結(jié)果見表7。

2.8 化學(xué)性能測試結(jié)果的分析

纖維化學(xué)性能測試結(jié)果的分析見表8。

3 結(jié)論

通過對珍珠纖維物理機械性能、化學(xué)性能、纖維的回潮率、細度及其微觀結(jié)構(gòu)的測試與分析，進一步弄清了其性能和結(jié)構(gòu)上的特點。通過分析得出：

表3 珍珠纖維拉伸性能變化

表4 珍珠纖維經(jīng)11%的鹽酸溶液處理后拉伸性能變化

表5 珍珠纖維經(jīng)4．5%的氫氧化鈉溶液處理后拉伸性能變化

表6 珍珠纖維經(jīng)10% 20%的雙氧水處理后拉伸性能的變化

表7 珍珠纖維經(jīng)10% 20%亞硫酸氫鈉處理后拉伸性能的變化

(1)珍珠纖維主要以碳、氫、氧元素為主，它的成分決定了它作為服用產(chǎn)品的環(huán)保性能，既對人體無任何傷害，垃圾處理時又不會對環(huán)境造成污染。

(2)珍珠纖維的橫截面呈橢圓形，其上均勻分布著珍珠粉體，結(jié)構(gòu)密實無孔洞；縱向比較光滑，表面均勻分布有微小的突起物，是乳白色的珍珠粉粒。加入珍珠粉后纖維內(nèi)部及表面均勻分布著珍珠納米微粒，纖維手感光滑涼爽，外觀亮麗。

表8 珍珠纖維化學(xué)性能測試結(jié)果的分析

(3)珍珠纖維具有較好的拉伸性能、以及光滑的纖維表面，很柔軟，適合做貼身衣物。

(4)珍珠纖維在酸堿溶液下強度下降,耐還原性較好。

(5)不溶于乙醇一般有機溶劑。

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