仿羊絨腈綸短纖維性能的研究

譚家皓，牛家?guī)V，李鳳艷

(天津工業(yè)大學(xué)先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300387)

仿羊絨腈綸短纖維性能的研究

譚家皓，牛家?guī)V*，李鳳艷

(天津工業(yè)大學(xué)先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300387)

對仿羊絨腈綸短纖維和山羊絨的縱向形貌、質(zhì)量比電阻、力學(xué)性能、卷曲性能、吸放濕性能等進(jìn)行了測試，對兩種纖維的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:仿羊絨腈綸短纖維表面光滑;仿羊絨腈綸短纖維的斷裂強(qiáng)度為山羊絨的1.7倍，斷裂功為山羊絨的約2.75倍，山羊絨初始模量較大，約為仿羊絨腈綸短纖維的3倍，山羊絨的卷曲率是仿羊絨腈綸短纖維的1.2倍，吸放濕速率較快;仿羊絨腈綸織物的抗起毛起球性能優(yōu)于山羊絨織物。

聚丙烯腈纖維 仿羊絨 山羊絨 物理性能 形貌

山羊絨細(xì)而柔軟、光澤柔和、舒適高貴但其價(jià)格一直居高不下，且山羊絨產(chǎn)品易起毛起球、易蟲蛀，難以護(hù)理［1］。而仿羊絨腈綸短纖維(簡稱仿羊絨)價(jià)格適中、色澤鮮艷、手感柔軟，其毛型感好、強(qiáng)力高、質(zhì)地輕，松軟且保暖性好［2］，使用該纖維可以降低成本，減少由于過多豢養(yǎng)山羊造成植被過度破壞，產(chǎn)生環(huán)境效益。作者對山羊絨和仿羊絨的力學(xué)性能、摩擦性能、卷曲性能等主要指標(biāo)進(jìn)行測試，并對兩種纖維的性能進(jìn)行了對比分析，以期對仿羊絨紡織品的開發(fā)具有借鑒意義。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試樣

仿羊絨腈綸短纖維:浙江華孚色紡有限公司提供;山羊絨:國產(chǎn)，市購。

1.2 主要儀器與設(shè)備

TM-1000型臺式電子顯微鏡:日本日立公司制;LLY-06E型電子單纖維強(qiáng)力儀:山東萊州市電子儀器有限公司制;YG321型纖維比電阻儀:南通三思機(jī)電科技有限公司制;Y151型摩擦試驗(yàn)儀:常州市第二紡織機(jī)械廠制;YG362A型纖維卷曲彈性儀:太倉紡織儀器廠制;Y171型纖維切斷器:上海第七紡織機(jī)械廠制;M511雙頭織物起毛起球儀:青島山紡儀器有限公司制。

1.3 分析測試

表面形貌:采用TM-1000型臺式電子顯微鏡觀察。在索氏提取器中用丙酮清洗2 h，80℃烘干，利用導(dǎo)電膠固定在試樣臺上進(jìn)行觀察。

回潮率:按GB/T 9995《紡織材料含水率和回潮率的測定 烘箱干燥法》、GB/T 14341《合成短纖維回潮率試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)測定。

摩擦性能:每種纖維各測20根，鐵輥轉(zhuǎn)速30 r/min，夾頭質(zhì)量200 mg，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下測定，實(shí)驗(yàn)中保證纖維在鐵輥上的包角為180°。

卷曲性能:按GB/T 14338《合成短纖維卷曲性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)測定。

長度和線密度:隨機(jī)選取一定數(shù)量的山羊絨，并使每根山羊絨伸直但不伸長，用毫米刻度尺測量長度。然后將這些山羊絨回潮到公定回潮率后用電子天平稱重，計(jì)算線密度。仿羊絨腈綸線密度按GB/T 14335《合成短纖維線密度試驗(yàn)方法》，采用中段稱重法測定;長度按GB/T 14336《合成短纖維長度試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)測定。

比電阻:按GB/T 14342《合成短纖維比電阻試驗(yàn)方法》進(jìn)行測定。

力學(xué)性能:按GB 9997《化學(xué)纖維單纖維斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長的測定》，GB/T 14337《合成短纖維斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)測定。

吸濕性能:將兩種試樣在60℃的烘箱內(nèi)預(yù)烘5 h，然后置于溫度20℃，相對濕度為66.35%的恒溫恒濕室內(nèi)，每隔10 min稱試樣質(zhì)量，直至試樣達(dá)到吸濕平衡，計(jì)算回潮率，實(shí)驗(yàn)過程中盡量使纖維呈蓬松狀態(tài)［3］。

放濕性能:將兩種試樣分別浸沒在盛有水的玻璃干燥器內(nèi)，放置72 h，再置于溫度20℃，相對濕度為66.35%的實(shí)驗(yàn)條件下，每隔10 min稱重，直至達(dá)到放濕平衡，計(jì)算回潮率［3］。

抗起毛起球性能:將兩種散纖維經(jīng)相同的工藝條件織制平紋織物，分別以相同捻度(每10 cm 64捻)純紡，制得相同線密度280 dtex的紗線，經(jīng)緯密度分別為每10 cm 138根×110根。按GB/T 4802.1—1997《紡織品織物起球試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 表面形貌

從圖1可知，仿羊絨腈綸短纖維表面光滑、均一，無鱗片結(jié)構(gòu);山羊絨表面有鱗片結(jié)構(gòu)。

圖1 兩種纖維縱向形貌的電子顯微鏡照片F(xiàn)ig.1 SEM images of longitudinal morphology of two kinds of fibers

2.2 回潮率

實(shí)驗(yàn)測得山羊絨回潮率為14.17%，仿羊絨的回潮率為2.23%，說明山羊絨的回潮率大，吸濕大，吸濕速率較快。這是由于山羊絨分子內(nèi)含有氨基，羧基等親水基團(tuán)，與水分子的親和力較大，能與水分子通過氫鍵結(jié)合，而仿羊絨中含有親水基團(tuán)不多，氰基極性很強(qiáng)，但絕大部分形成規(guī)整排列，水分子很難進(jìn)入，吸濕較差的緣故。因此，對腈綸短纖維進(jìn)行改性，如硫氰酸鈉法研制高吸濕腈綸［4］，提高仿羊絨產(chǎn)品的服用舒適性。

2.3 摩擦性能

從表1可看出:仿羊絨腈綸的動(dòng)態(tài)摩擦因數(shù)大于靜態(tài)摩擦因數(shù);山羊絨逆鱗片摩擦因數(shù)大于順鱗片摩擦因數(shù)，這方面的差異使織物在整理過程中，纖維產(chǎn)生定向摩擦效應(yīng)，氈化收縮，使織物增厚。

表1 纖維的摩擦性能比較Tab.1 Friction properties of fibers

仿羊絨腈綸表面光滑，不存在順、逆鱗片，防縮并具有滑爽手感，為可機(jī)洗提供了條件，可減少山羊絨織物貼身穿著時(shí)產(chǎn)生的刺癢感。

2.4 卷曲性能

從表2可看出，山羊絨的卷曲率(J)是仿羊絨的1.2倍，說明山羊絨卷曲程度更大，卷曲數(shù)和卷曲波深度更大，纖維間的糾纏概率增大，有利于成網(wǎng)、成條，纖維集合體膨松，織物手感膨松柔軟?？蛇m當(dāng)改進(jìn)仿羊絨結(jié)構(gòu)，增加卷曲數(shù)，增加纖維之間的摩擦力和抱合力，提高織物的彈性，改善織物的抗皺性和保暖性。仿羊絨腈綸卷曲回復(fù)率(Jw)較小，說明回復(fù)能力和卷曲牢度較小。

表2 纖維的卷曲彈性Tab.2 Crimp elasticity of fibers

2.5 長度和線密度

從表3可看出，山羊絨平均長度較短，線密度較細(xì)，纖維之間的摩擦力和抱合力較小，纖維端易滑到纖維表面，織物經(jīng)反復(fù)摩擦、搓洗后易起毛起球，但可通過調(diào)節(jié)織物組織設(shè)計(jì)、織物經(jīng)緯密度及紗線種類等方式改善［5］。

表3 纖維的平均長度和線密度Tab.3 Average length and linear density of fibers

2.6 比電阻

實(shí)驗(yàn)測得仿羊絨的質(zhì)量比電阻為28.13 GΩ·g/cm2，山羊絨的質(zhì)量比電阻為6.94 GΩ·g/cm2，即仿羊絨的質(zhì)量比電阻是山羊絨的4.05倍，說明仿羊絨導(dǎo)電能力較差，在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生靜電。一般質(zhì)量比電阻控制在1 GΩ·g/cm2以內(nèi)，若纖維的質(zhì)量比電阻較高，可采取氣體放電、利用空氣電離、提高空氣濕度等方法避免生產(chǎn)中靜電產(chǎn)生的不利影響［6］，并可采用抗靜電劑等處理改善織物沾污性和抗靜電性能，提高產(chǎn)品的舒適性。

2.7 力學(xué)性能

從圖2可看出，仿羊絨的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率的數(shù)值范圍較大，與山羊絨相比，它能夠承受更大的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長，平均斷裂伸長率約為山羊絨的1.48倍，超過50%的斷裂伸長時(shí)，纖維發(fā)生塑型破壞。

圖2 纖維一次拉伸曲線Fig.2 The first drawing curves of cashmere and cashmere imitation

由表4可以看出，仿羊絨腈綸的斷裂強(qiáng)度為山羊絨的約1.7倍，斷裂功為山羊絨的約2.75倍，該纖維堅(jiān)韌程度較大。山羊絨的初始模量約為仿羊絨腈綸的3倍，說明在較小外力作用下較難變形，織物結(jié)構(gòu)相同時(shí)，保形性好。

表4 纖維的力學(xué)性能Tab.4 Mechanical properties of fibers

2.8 吸放濕性能

從圖3可以看出:起始階段，山羊絨曲線斜率較大，吸濕速率較快;隨著時(shí)間增加，仿羊絨先達(dá)到吸濕平衡。

圖3 纖維的吸濕曲線Fig.3 Moisture absorption curves of fiber samples

由圖3還可知，山羊絨的吸濕滯后差更大，吸濕過程中產(chǎn)生的吸濕積分熱高，因此在相同大氣條件下，山羊絨吸濕后所需的散熱時(shí)間長，達(dá)到吸濕平衡所需時(shí)間較長。圖3中纖維初始回潮率為第一次測試后計(jì)算得到。

由圖4可以看出:山羊絨初始放濕速率較大，之后速率減緩，隨著時(shí)間的延長，山羊絨先達(dá)到放濕平衡;山羊絨吸放濕速率快，吸收汗液后，傳遞并散發(fā)至空氣中，很快消除衣著粘附等不適感，穿著舒適性好，仿羊絨需通過后整理提高這方面的性能。

圖4 試樣的放濕曲線Fig.4 Moisture liberation curves of fiber samples

2.9 抗起毛起球性能

實(shí)驗(yàn)測得山羊絨的抗起毛起球?yàn)?～3級，仿羊絨的抗起毛起球?yàn)?級，即說明抗起毛起球性能優(yōu)于山羊絨織物。

3 結(jié)論

a.仿羊絨腈綸短纖維表面光滑，不存在順、逆鱗片結(jié)構(gòu)。

b.仿羊絨腈綸的卷曲率和卷曲回復(fù)率較小，卷曲程度和卷曲牢度較小;能夠承受的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長范圍較大，平均斷裂伸長率和平均斷裂功較大。

c.仿羊絨回潮率很小，吸濕滯后差較小，吸濕積分熱較低，與山羊絨相比，先達(dá)到吸濕平衡，后達(dá)到放濕平衡。

d.仿羊絨織物的抗起毛起球性能優(yōu)于山羊絨織物。

［1］李志剛.羊絨制品開發(fā)新思路［J］.印染，2004，30(2):28－29.

［2］周秋鳳.棉腈仿羊絨后處理工藝探索［J］.上海毛麻科技，1997(1):32－33.

［3］郝新敏，李宏偉，李馨馨.大麻與棉及其混紡紗線吸放濕性能研究［J］.紡織學(xué)報(bào)，2010，31(2):33 －37.

［4］張幼維，趙炯心，葉林珍，等.硫氰酸鈉法高吸濕腈綸的研制［J］.合成纖維工業(yè)，2004，27(1):21 －23.

［5］吳堅(jiān)，趙玉萍，徐魯.腈綸及腈/毛交織物的起毛起球性研究［J］.毛紡科技，2006(11):14－17.

［6］李新玲，張?jiān)鳎獋?超細(xì)羊毛的理化性能研究［J］.山東紡織科技，2011，52(3):1 －4.

Performance of cashmere-like acrylic staple fiber

Tan Jiahao，Niu Jiarong，Li Fengyan
(Key Laboratory of Advanced Textile Composites of Ministry of Education，Tianjin Polytechnic University，Tianjin300387)

The longitudinal morphology，mass specific resistance，mechanical properties，crimp property and moisture absoprtion and liberation properties of cashmere-like acrylic staple fiber and cashmere were measured.The structure and properties of these two kinds of fibers were analyzed.The results showed that the cashmere-like acrylic staple fiber had smooth surface and exhibited the breaking strength about 1.7 time and fracture work about 2.75 time as much as those of cashmere;cashmere had relatively high initial modulus about 3 time and crimp rate 1.2 time as much as those of cashmere-like acrylic staple fiber and relatively high moisture absorption and liberation rate;the cashmere-like acrylic staple fabric was superior to cashmere fabric in pilling resistance.

polyacrylonitrile fiber;cashmere imitation;cashmere;physical properties;morphology

TQ342+.31

A

1001-0041(2012)05-0034-04

2012-02-28;修改稿收到日期:2012-07-17。

譚家皓(1987—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)榧徔棽牧霞凹徔椘饭δ苷?。E-mail:tjh0610110513@163.com。

* 通訊聯(lián)系人。E-mail:niujiarong@tjpu.edu.cn。