Porel纖維與普通滌綸纖維性能的對比與分析

王 曉

（煙臺南山學(xué)院，山東 煙臺265713）

改性中空滌綸纖維（商品名Porel纖維）是采用南京東華纖維技術(shù)發(fā)展有限公司自主研發(fā)的聚酯改性技術(shù)和中石化最先進(jìn)的化纖紡絲裝置生產(chǎn)，它是針對普通聚酯短纖織物起毛起球、手感粗糙、不吸濕、透汽性差、熱阻效果差等特點(diǎn)而開發(fā)的。

改性中空滌綸纖維與普通的中空滌綸纖維不同地方在于，纖維大分子中引入柔性基團(tuán)，降低了纖維的剛性，手感柔軟滑爽；同時(shí)纖維大分子中引入親水基團(tuán)，水分在纖維表面潤濕、擴(kuò)散速度加快，加上纖維的中空結(jié)構(gòu)和面料中的纖維集合體之間形成多重毛細(xì)管，構(gòu)成一個(gè)優(yōu)良導(dǎo)濕系統(tǒng)，顯著地提高了織物的導(dǎo)濕性。

1 Porel纖維導(dǎo)濕性測試及纖維鑒別

1.1 Porel纖維鑒別

利用Porel纖維與普通滌綸纖維的導(dǎo)濕性差異對二者進(jìn)行鑒別，突出Porel纖維的特性。

1.1.1 顯微鏡觀察法

用顯微鏡觀察纖維截面，Porel纖維為中空結(jié)構(gòu)，纖維截面如圖1所示［1］。纖維的中空管道可以使纖維集合體更加蓬松，空腔提供靜止空氣從而提高了纖維的保暖性。用顯微鏡觀察普通滌綸，纖維無中空結(jié)構(gòu)。

1.1.2 比電阻法

用YG321型纖維比電阻儀測試?yán)w維的比電阻，普通滌綸體積比電阻在108～109Ω·cm；Porel纖維因?yàn)橐肓擞H水基團(tuán)，吸附性提高，回潮率變大，纖維的導(dǎo)電性增強(qiáng)，體積比電阻在107Ω·cm以下。

圖1 porel纖維截面圖

1.1.3 回潮率法

用Y802A型八籃恒溫烘箱測試?yán)w維的回潮率，普通滌綸回潮率0.4%，而Porel纖維的回潮率為0.58%。普通滌綸中缺少親水性基團(tuán)，吸濕能力差，而中空滌綸引入了親水基團(tuán)，吸濕性提高，回潮率變大。

1.2 Porel纖維導(dǎo)濕性測試

利用垂直芯吸法和導(dǎo)濕面積法對Porel纖維和普通滌綸纖維織物的導(dǎo)濕性進(jìn)行測試分析。

1.2.1 垂直芯吸法

垂直芯吸法是測量一定時(shí)間（5min）內(nèi)織物液態(tài)水的芯吸高度，表達(dá)織物的保水能力和液體傳遞能力。

實(shí)驗(yàn)方法：剪取大小為20cm×2.5cm的布樣五塊，布樣上端固定在毛細(xì)效應(yīng)測試儀上，下端自然垂直于水中1cm，水深6cm。因針織物易卷曲不易自然下垂，所以在下端11cm處夾上張力夾從而使布面垂直而不伸長，這樣記錄5min后液體的上升高度（cm），最終結(jié)果取五塊布樣的算術(shù)平均值。

1.2.2 導(dǎo)濕面積法

對試樣進(jìn)行導(dǎo)濕面積測試，將試樣鋪展固定在一圓環(huán)上，在織物反面滴一滴水，測量1min后織物正面的導(dǎo)濕面積S［2］。

根據(jù)以上方法測量的織物各項(xiàng)導(dǎo)濕性能指標(biāo)的結(jié)果如表1所示。

表1 織物導(dǎo)濕指標(biāo)測試結(jié)果

由表1可以看出，2號Porel纖維織物的芯吸高度、芯吸速率和導(dǎo)濕面積明顯高于1號普通滌綸纖維織物。原因是該纖維的中空結(jié)構(gòu)和面料中的纖維集合體之間形成多重毛細(xì)管，構(gòu)成一個(gè)優(yōu)良的導(dǎo)濕系統(tǒng)，顯著地提高了織物的導(dǎo)濕性。同時(shí)由于纖維大分子中引入了親水基團(tuán)，水分在纖維表面潤濕、擴(kuò)散速度加快，所以其織物芯吸高度、芯吸速率和導(dǎo)濕面積較大，導(dǎo)濕能力較好。

2 Porel纖維的物理性能測試

纖維及其制品在紡織加工和使用過程中，都要受到各種類型的外力作用。本節(jié)通過對1.56 tex Porel纖維的物理性能進(jìn)行測試、分析、評價(jià)，為織物性能研究提供依據(jù)。

2.1 拉伸性能測試

2.1.1 試樣的準(zhǔn)備

將試樣放在溫度為20℃，濕度為65%±5%的恒溫恒濕室預(yù)調(diào)濕48h后在恒溫恒濕室進(jìn)行測試。

2.1.2 試驗(yàn)儀器

XQ－2型纖維強(qiáng)度儀。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)參數(shù) 實(shí)驗(yàn)方法

儀器上下夾持器的隔距為20mm；拉伸速度20mm／min；預(yù)加張力為0.75cN／tex，試樣根數(shù)為20根。將短纖兩端用張力夾固定，然后再置于拉伸儀上下夾頭之間固定，給予預(yù)加張力，對纖維進(jìn)行拉伸，直至斷裂，得出了纖維的斷裂強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率以及變異系數(shù)，依次按此方法拉斷20根長絲。

2.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 Porel纖維的力學(xué)性能

2.2 定伸長彈性測試

纖維受拉力作用會產(chǎn)生伸長變形，外力去除后變形的回復(fù)分為三部分，即外力去除后立即回復(fù)的急彈性變形、需等一段時(shí)間才逐漸恢復(fù)的緩彈性變形和不能恢復(fù)的塑性變形。定伸長彈性是指在設(shè)定的伸長值條件下測得的彈性回復(fù)性能。

2.2.1 試樣的準(zhǔn)備和儀器：同2.1.1。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)

儀器上下夾持器的隔距為20mm；拉伸速度20mm／min；預(yù)加張力為0.5cN／tex，定伸長值為10%，試樣根數(shù)20根。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)方法

（1）一次拉伸回復(fù)：將短纖兩端用張力夾固定，然后再置于拉伸儀上下夾頭之間固定，給予預(yù)加張力，對纖維進(jìn)行一次拉伸回復(fù)，停止拉伸并松弛30s，然后回升，當(dāng)應(yīng)力減少到設(shè)定預(yù)加張力時(shí)，測定該回復(fù)值即為纖維的急彈性，回升后再松弛30s，纖維再一次被拉伸，當(dāng)纖維的內(nèi)應(yīng)力為設(shè)定的預(yù)加張力時(shí)，取拉伸值為纖維的緩彈性，急彈性和緩彈性回復(fù)為纖維的總彈性回復(fù)。依次按此方法拉斷20根長絲。

（2）多次拉伸回復(fù)：實(shí)驗(yàn)時(shí)先將試樣拉伸至設(shè)定的定伸長值，然后回升至初始位置，繼續(xù)拉伸多次后停止30s，再返回至夾持距離，停止30s后再次拉伸，直至纖維內(nèi)應(yīng)力與設(shè)定預(yù)加張力相同時(shí)，測定纖維的彈性回復(fù)性能及塑性變形率等。

2.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

圖2、圖3分別為改性中空滌綸纖維的塑性變形率和彈性回復(fù)率隨拉伸次數(shù)的變化圖。

表3 定伸長彈性結(jié)果

圖2 改性中空滌綸纖維塑性變形圖

由圖2、圖3可以看出，定伸長率為10%時(shí)彈性回復(fù)率隨著拉伸次數(shù)增加而減小，塑性變形率則隨著拉伸次數(shù)的增加而變大；在拉伸初期，彈性回復(fù)率的減小量、塑性變形率的增大量都比較大，但是往后變化則變得比較緩和，這是由于纖維在拉伸的時(shí)候，要克服大分子之間的作用力，但是當(dāng)這種作用力被克服后，大分子間的作用力遂減，大分子之間的鍵長、鍵角發(fā)生較大的變形，所以在拉伸的初期變化量比較大，隨著拉伸次數(shù)的增加，大分子變形后的鍵長、鍵角部分會在新的位置形成一定的相互作用，纖維大分子之間作用力增強(qiáng)，所以彈性回復(fù)率的減小量、塑性變形率的增大量變化趨于緩和?？傮w上說，塑性變形率都是隨著拉伸次數(shù)的增加而增大，由于塑性變形率的不斷增加，纖維大分子鏈不斷被破壞，越來越多的主價(jià)鍵或次價(jià)鍵的變形不能回復(fù)到原來的狀態(tài)，因此纖維彈性回復(fù)不斷減小。

圖3 改性中空滌綸纖維彈性回復(fù)率圖

2.3 Porel纖維的物理性能與普通滌綸纖維對比

物理指標(biāo)按纖維線密度大小分為四組：優(yōu)等品、一等品、二等品、三等品四個(gè)等級，其余低于合格品為等外品。根據(jù)國標(biāo)GB／T14464－93滌綸短纖維的有關(guān)分等標(biāo)準(zhǔn)與本課題1.56tex Porel纖維的物理質(zhì)量指標(biāo)測試結(jié)果值如表4所示。

其中，M1—斷裂伸長率中心值；M2—卷曲收縮率中心值；M3—沸水收縮率中心值。

由表4可見，Porel纖維長度偏差率、倍長纖維率、超長纖維含量均達(dá)到了優(yōu)等水平；斷裂強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度變異系數(shù)僅僅能達(dá)到二三等水平，因?yàn)镻orel纖維的中空結(jié)構(gòu)使得纖維應(yīng)力分布不勻，斷裂強(qiáng)度低，變異系數(shù)大；Porel纖維的斷裂伸長率為25.5%、卷曲率為11.0%、卷曲數(shù)為13.9個(gè)／25mm、180℃干熱收縮率為10.8%。

另外，測得Porel纖維的回潮率為0.58%，而普通滌綸的回潮率為0.4%，纖維的吸濕性變好，靜電效應(yīng)減小，服用性能變好，有利于紡織加工，從表4中纖維的體積比電阻變小也可以看出這一點(diǎn)。

表4 滌綸短纖維有關(guān)分等標(biāo)準(zhǔn)和Porel纖維物理質(zhì)量指標(biāo)

3 小結(jié)

Porel纖維因?yàn)橛H水基團(tuán)的引入，導(dǎo)電性能提高，回潮率增加，再加上其具有的中空結(jié)構(gòu)，使得其導(dǎo)濕性能好，Porel纖維長度偏差率、倍長纖維率、超長纖維含量均達(dá)到了優(yōu)等水平，利于紡織加工順利進(jìn)行。

［1］程國磊，陳秀芳，繆麗英.采用Porel纖維開發(fā)貼身穿著舒適性針織物［J］.針織工業(yè)，2013，41（4）：1.

［2］施楣梧，陳運(yùn)能，姚穆.織物濕傳導(dǎo)理論與實(shí)際的研究［J］.西北紡織工學(xué)院學(xué)報(bào)，1990，4（2）：68—80.

［3］王曉.改性中空滌綸針織物導(dǎo)濕保暖性能研究［J］.山東紡織科技，2011，52（5）：54—56.