吸濕發(fā)熱功能性黏膠纖維前期制備的研究

王軍偉，于湖生

( 青島大學(xué), 山東 青島 266071)

隨著服裝時裝化的潮流與對舒適性能的追求，新型紡織保暖材料越來越受到人們的青睞，隨著社會前進(jìn)和人們生活水平的提高，僅靠加減服裝的厚度已不能滿足人們對舒適性的需求，能夠調(diào)節(jié)溫度的面料成為更高追求，一系列發(fā)熱、保溫功能的面料應(yīng)運而生，開發(fā)具有吸濕發(fā)熱功能的黏膠纖維具有非常好的經(jīng)濟效益及市場前景[1]。

黏膠纖維是最早投入工業(yè)化生產(chǎn)的化學(xué)纖維之一。由于其具有良好的吸濕性，在一般大氣條件下回潮率達(dá)到13%左右，是制備吸濕發(fā)熱纖維的良好基礎(chǔ)[2]。

本文將吸濕發(fā)熱劑添加到黏膠紡絲液中，制得共混紡絲液，并將它制成共混膜，觀察添加劑分散均勻性并測試共混膜的相關(guān)性能，對共混紡絲液的可紡絲性能做出評價，為規(guī)?；a(chǎn)具有吸濕發(fā)熱功能的黏膠纖維提供依據(jù)[3]。

1 實驗

1.1 實驗材料及設(shè)備

實驗材料：吸濕發(fā)熱劑，黏膠紡絲液(由山東海龍股份有限公司提供)，硫酸，硫酸鋅，硫酸鈉。

實驗設(shè)備：溫度計，玻璃棒，量筒，熱水浴鍋，玻璃杯，噴霧器，大小燒杯，濾紙，漏斗，藥匙，電子天平，秒表，載玻片，生物顯微鏡等。

1.2 實驗方法

(1) 取H2SO4110 g，ZnSO415 g，Na2SO4230 g加水配制成1升的凝固??；

(2)稱取10 g NaOH，放入1 000 mL的大燒杯中加水至1 000 mL，配制成1 L脫硫堿液[4]；

(3)稱取不同質(zhì)量的吸濕發(fā)熱劑添加到50 mL黏膠紡絲液中，實驗方案見表1，按表1實驗方案，將吸濕發(fā)熱劑和黏膠紡絲液攪拌均勻，制得共混紡絲液；

(4)取一個小燒杯和載玻片，并固定小燒杯，將載玻片剛好斜放在小燒杯內(nèi)，用玻璃棒沾取共混紡絲液，滴在載玻片上同時開始計時，測出共混紡絲液從載玻片最上端流到最低端的時間，多次測量以評價各方案共混紡絲液成絲性能的好壞；

(5)將所配的共混紡絲液，用玻璃棒涂抹在載物片上制成厚度均勻的膜，然后將載物片先放入凝固浴(60 ℃)，然后用清水沖洗后再放入氫氧化鈉溶液中，再經(jīng)過兩次清水沖洗，制得共混膜，將制得的共混膜取出放在塑料薄膜上，蓋上過濾紙，陰干存放；

(6)取一載玻片，滴一滴甘油，將陰干的共混膜放在載玻片上進(jìn)行顯微鏡觀察，根據(jù)吸濕發(fā)熱劑的分散均勻度從優(yōu)到劣分級；

(7)將選擇的共混膜剪成長30 mm，寬3 mm的長條狀，稱取所剪共混膜的重量，并將所剪共混膜利用纖維強力儀進(jìn)行拉伸試驗，測得共混膜的斷裂強度。

(8)選取兩個保溫玻璃杯，將制得的共混膜按玻璃杯的容積稱取相同的質(zhì)量，并進(jìn)行預(yù)調(diào)濕后，放入到玻璃杯中。在相同的實驗條件下，采用小型噴霧器噴入相同質(zhì)量的水汽，密封好，并觀察其溫度變化。

實驗方案如表1所示。

表1 實驗方案

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 吸濕發(fā)熱劑分散性

(1)按表1配制的共混紡絲液放置24 h，觀察它們的顏色、成絲性、分散均勻性、沉淀等性質(zhì)，五種方案制得的共混紡絲液顏色無較大差異，且成絲性良好，分散均勻、無沉淀；

(2)對上述實驗方案制得的共混膜，利用光學(xué)顯微鏡觀察其吸濕發(fā)熱劑的分散性，圖1、2、3、4、5分別為光學(xué)顯微鏡下不同添加量吸濕發(fā)熱劑制得的共混膜的照片。 由圖1、2、3、4、5可知，共混紡絲液中吸濕發(fā)熱劑分布均勻，五個方案無顯著差異，說明吸濕發(fā)熱劑能夠較好的分布于黏膠紡絲液中。

這是由于吸濕發(fā)熱劑主要成分屬有機大分子溶液，與黏膠紡絲液能夠較好的相溶在一起，因而能均勻的分布于紡絲液中。

圖1 方案1純黏膠膜生物顯微鏡圖片

圖2 方案2共混膜生物顯微鏡圖片

圖3 方案3共混膜生物顯微鏡圖片

圖4 方案4共混膜生物顯微鏡圖片

圖5 方案5共混膜生物顯微鏡圖片

2.2 共混膜物理性能

測試共混膜的斷裂強力：圖6所示為純黏膠膜與加入不同比例的吸濕發(fā)熱劑的黏膠紡絲液所制成的共混膜所對應(yīng)的拉伸斷裂圖。從圖6可知，隨著吸濕發(fā)熱劑添加量的增加，共混膜的拉伸斷裂強力呈現(xiàn)下降的趨勢，說明吸濕發(fā)熱劑的添加影響了黏膠內(nèi)部大分子的結(jié)構(gòu)，使得共混膜的強度有所降低。

圖7所示為純的黏膠膜與共混膜的拉伸斷裂伸長圖。 由圖7曲線可知，隨著吸濕發(fā)熱劑添加量的增加，共混膜的斷裂伸長率均稍微有所提高，說明吸濕發(fā)熱劑對黏膠纖維拉伸有較小的影響，對后期添加吸濕發(fā)熱劑的黏膠紡絲影響不大。這是由于吸濕發(fā)熱劑的加入只是以共混的形式與黏膠紡絲液融合在一起，并未發(fā)生反應(yīng)，因而沒有改變黏膠大分子的取向度的原因。

圖6 不同方案的共混膜的斷裂強力

圖7 不同方案的共混膜的拉伸斷裂伸長率

2.3 共混膜的吸濕發(fā)熱性能

共混膜的吸濕發(fā)熱性能測試結(jié)果顯示5種方案的膜，在放入玻璃杯噴灑水汽后溫度均有所上升，5種方案玻璃杯內(nèi)溫度提升如表2所示。

表2 共混膜吸濕發(fā)熱性能表

對比方案1，其余4種方案溫度在2～3 min內(nèi)均有提高，說明添加入吸濕發(fā)熱劑后的黏膠纖維具有了吸濕發(fā)熱的功能；相同時間內(nèi)，方案4溫度提升最高，說明方案4試驗溫度提升效果最佳，方案4的吸濕發(fā)熱劑的添加量最佳。

3 結(jié)論

(1)不同的吸濕發(fā)熱劑添加到紡絲液中制得的共混膜均有吸濕發(fā)熱效果，吸濕發(fā)熱劑加入8 g/50 mL(紡絲液) 時，溫度提升最高；

(2)加入吸濕發(fā)熱劑后，吸濕發(fā)熱劑對黏膠纖維內(nèi)部大分子結(jié)構(gòu)有一定的影響，制得的共混膜的斷裂強度呈現(xiàn)下降的趨勢而斷裂伸長率呈現(xiàn)上升的趨勢；

(3)綜上所述，方案4為較佳方案，根據(jù)對分散均勻性、力學(xué)性質(zhì)、吸濕發(fā)熱性能的綜合評價，最終確定每升黏膠紡絲液中加入160 g吸濕發(fā)熱劑較為適宜。

[1] 胡海波，齊魯.吸濕發(fā)熱纖維的開發(fā)與應(yīng)用[J]. 合成纖維，2010，39(3):1.

[2] 賀方明. 吸濕性能優(yōu)良的黏膠纖維[J].紡織導(dǎo)報，2003(2)：68-69.

[3] 何春菊，奉建，王慶瑞.甲殼素/纖維素共混黏膠纖維的抗菌性能研究[J]. 人造纖維，2003，33(2)：2-5.

[4] 吳培熙，張留城. 聚合物共混改性[M]. 北京: 中國輕工業(yè)出版社, 1996:50-60.