不同基材負離子纖維的性能對比研究

董飛逸,沈蘭萍

(西安工程大學，陜西 西安 710048)

不同基材負離子纖維的性能對比研究

董飛逸,沈蘭萍

(西安工程大學，陜西 西安 710048)

文章選用相同規(guī)格的滌綸基負離子纖維和粘膠基負離子纖維為研究對象，對纖維的形態(tài)結構及各項基本性能指標進行了對比研究。

滌綸基；粘膠基；負離子；形態(tài)結構；基本性能

空氣中的負離子被譽為“健康元素”,人吸入一定濃度的負離子可起到調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)功能,促進血液循環(huán),從而精力充沛、健康長壽[1]。隨著人們物質(zhì)生活和精神生活水平的不斷提高,人們更加追求舒適、健康的生活環(huán)境,對紡織品的衛(wèi)生保健功能也提出了更高的要求[2]。具有抗菌、抗紫外線、遠紅外等保健功能的紡織品應運而生，負離子紡織品作為環(huán)保健康的代名詞也得到了進一步的發(fā)展。

滌綸和粘膠兩種基材的負離子纖維都具有高效持久地釋放負離子的功能，且物理機械性能良好,適用于紡織加工。為了對比兩種負離子纖維的理化性能及負離子釋放能力，現(xiàn)對滌綸基負離子纖維和粘膠基負離子纖維進行對比研究[3]，以期得到兩種基材負離子纖維在力學性能、吸濕性以及耐日曬等性能更為全面的了解，進而為日后負離子功能紡織品的加工技術研究和新產(chǎn)品的開發(fā)提供理論依據(jù)[4]。

1 實驗

1.1 實驗材料

1.67 dtex×38 mm滌綸基負離子纖維和1.67 dtex×38 mm粘膠基負離子纖維，負離子織物(平紋)經(jīng)向密度：189根/10cm，緯向密度：210根/10cm。

1.2 實驗內(nèi)容 儀器及標準

1.2.1 實驗內(nèi)容及儀器

采用場發(fā)射掃描電鏡放大3000倍觀察纖維表面特征。采用YG001型電子纖維強力儀測試纖維的強伸性能。采用Y151型纖維摩擦系數(shù)儀，采用絞盤法(纖維與纖維)測試纖維的耐磨性能。采用YG321型纖維比電阻儀測試纖維的質(zhì)量比電阻。采用XTL熔點儀測試纖維的熱學性能。采用波長為280～313 nm的紫外燈模擬日光照射72 h，結合YG001型電子纖維強力儀測試纖維的耐日曬性能。參照纖維鑒別中的溶解法測試纖維的化學性能。采用IC-1000型負離子檢測儀，對樣品的負離子釋放能力進行了測試。

1.2.2 實驗標準

GB/T14337—1993；GB/T14342—1993《空氣離子測量儀通用規(guī)范》。

2 測試結果與討論

2.1 纖維的形態(tài)特征

將滌綸基負離子纖維和粘膠基負離子纖維在掃描電鏡下放大3000倍觀測到的縱截面形態(tài)如圖1所示。

從圖1中可以看出，滌綸基負離子纖維表面光滑，縱向均勻無條痕，且有一定量大小形狀不一的顆粒即負離子粉體附著在纖維表面；粘膠基負離子纖維縱向平直有連續(xù)不均勻的條紋，且負離子粉體顆粒大多附著在條紋溝壑處。相對于滌綸基負離子纖維縱向表面光滑，粘膠基負離子纖維縱向表面多褶皺、有溝壑是由于其在濕法紡絲過程中強烈的雙擴散造成的。而負離子粉體不同的附著狀態(tài)是由紡絲方法的不同決定的。滌綸基負離子纖維是在聚酯切片中添加能激發(fā)空氣負離子

的礦物質(zhì)微粉，將其制備成可直接加工成負離子纖維的負離子切片，進而進行紡絲加工而制成的[5]；粘膠基負離子纖維則是將能激發(fā)空氣負離子的礦物質(zhì)微粉和活化劑、分散劑均勻配制成乳漿料，按一定比例添加到紡絲液中，經(jīng)過靜態(tài)和動態(tài)混合，使該粉體均勻分散在粘膠中，再進行常規(guī)紡絲制得的[6]。

2.2 纖維的基本性能

圖1 兩種纖維縱截面形態(tài)對照圖

纖維性能滌綸基負離子纖維粘膠基負離子纖維備注細度(dtex)1．671．67GB/T14335—1993長度(mm)3838GB/T14336—1993色澤純白色淺灰色目測斷裂強度(cN/dtex)干態(tài)2．312．11濕態(tài)2．301．24GB/T14337—1993斷裂伸長率(%)干態(tài)10．717．9濕態(tài)10．723．8GB/T14337—1993干強CV值(%)16．417．8GB/T14337—1993摩擦系數(shù)靜態(tài)0．540．31動態(tài)0．420．16絞盤法(纖維與纖維)回潮率(%)0．515標準狀態(tài)下質(zhì)量比電阻(g/cm2)1．7×10143．6×107GB/T14342—1993熱學性質(zhì)有熔點，220℃時纖維軟化，似粘流態(tài)，250℃時，纖維熔融。無熔點，150℃時纖維強度下降，180℃時，纖維開始分解。XTL熔點儀耐日光性強度基本不變，顏色不變強度下降，纖維發(fā)黃30W紫外燈照射72h耐酸性60℃以下強度基本不變?nèi)芙?，有殘余?0℃以上強度迅速下降完全溶解70%H2SO4、37%HCl處理72h耐堿性60℃以下強度下降強度基本不變60℃以上纖維表面水解強度基本不變5%NaOH處理72h耐溶劑性常溫溶脹不溶解80℃溶解不溶解丙酮、苯、苯酚、乙醇、甘油、汽油

2.2.1 力學性能

從表1可以看出，在同一狀態(tài)下，兩種基材負離子纖維的力學性能差異較大，滌綸基負離子纖維的斷裂強度明顯大于粘膠基負離子纖維，而粘膠基負離子纖維的斷裂伸長率卻大于滌綸基負離子纖維；纖維吸濕后，滌綸基負離子纖維的斷裂強度和斷裂伸長率幾乎沒有發(fā)生變化，而粘膠基負離子纖維的斷裂強度和斷裂伸長率分別降低了41.2%和33.0%。筆者認為之所以出現(xiàn)上現(xiàn)象是由于滌綸基負離子纖維的吸濕量很小，而粘膠基負離子纖維吸濕量大，水分子破環(huán)了纖維素分子間的氫鍵[7]。

2.2.2 耐磨性能

測試結果表明，兩種纖維均具有一定的摩擦系數(shù)，且在動態(tài)和靜態(tài)下，滌綸基負離子纖維的摩擦系數(shù)都大于粘膠基負離子纖維的摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)的大小直接影響紡紗過程中纖維之間的抱合力，間接影響紗線的強力。

2.2.3 導電性能

實驗數(shù)據(jù)表明，滌綸基負離子纖維的質(zhì)量比電阻與普通滌綸纖維(去油)接近,該纖維易產(chǎn)生靜電,在紡織加工中應注意加強防靜電措施；粘膠基負離子纖維的質(zhì)量比電阻遠遠小于滌綸基負離子纖維，跟普通粘膠纖維相當，說明該纖維具有良好的抗靜電性能，有利于紡織加工?；爻甭蕼y試結果表明滌綸基負離子纖維的回潮率遠遠小于粘膠基負離子纖維，這與纖維質(zhì)量比電阻的測試結果相符合。

2.2.4 耐干熱性能

從測試結果來看，兩種纖維都具有良好的耐干熱性能，隨著溫度的升高，兩種纖維的斷裂強度均呈下降趨勢，且滌綸基負離子纖維的耐干熱性能較好。滌綸基負離子纖維有熔點，220℃時纖維開始軟化，當溫度達到250℃時發(fā)生熔融；粘膠基負離子纖維沒有熔點，150℃時纖維斷裂強度急劇下降，在溫度達到180℃時纖維開始分解。

2.2.5 耐日曬性能

在波長為280～313 nm的紫外線燈模擬日光照射纖維72 h后，滌綸基負離子纖維的顏色沒有發(fā)生變化，斷裂強度下降了5.66%；粘膠基負離子纖維顏色發(fā)黃，斷裂強度下降了14.72%，該現(xiàn)象說明滌綸基負離子纖維的耐日曬性能優(yōu)于粘膠基負離子纖維。

2.2.6 化學穩(wěn)定性

在60℃以下用70%的硫酸和37%的鹽酸處理兩種纖維72 h，滌綸基負離子纖維的斷裂強度基本不變，而粘膠基負離子纖維發(fā)生溶解，但有少量殘留。當溫度上升至60℃以上時，滌綸基負離子纖維的強力迅速下降，粘膠基負離子纖維則完全溶解。

在60℃以下用5%的苛性鈉溶液處理兩種纖維72 h后，滌綸基負離子纖維斷裂強度明顯下降，而粘膠基負離子纖維斷裂強度基本不變。當溫度上升至60℃以上時，滌綸基負離子纖維表面開始發(fā)生水解，強度急劇下降，此現(xiàn)象稱為“堿剝皮”，而粘膠基負離子纖維的斷裂強度變化不大。

在常溫下，滌綸基負離子纖維在有機溶劑中發(fā)生溶脹，粘膠基負離子纖維不溶于有機溶劑；加熱超過80℃時，滌綸基負離子纖維開始溶解，粘膠基負離子纖維依然不溶。

2.3 負離子釋放能力

滌綸基負離子纖維織物為1#，水洗20次的滌綸基負離子纖維織物為2#，粘膠基負離子纖維織物為3#，水洗20次的粘膠基負離子纖維織物為4#。各試樣的負離子釋放量如表2所示。

表2 不同纖維負離子釋放量的對比

由測試結果可知，兩種基材的負離子織物均具有較好且持久的負離子釋放能力，滌綸基負離子織物的負離子釋放量為680個/cm2,粘膠基負離子纖維的釋放量為800個/cm2，水洗20次后，兩種織物的負離子釋放量減少不明顯，

3 結論

3.1 滌綸基負離子纖維是由含有負離子粉的聚酯切片制成的；粘膠基負離子纖維是直接將負離子粉加入紡絲液中制成的，不同的紡絲方法導致兩種基材負離子纖維外觀形態(tài)的不同。

3.2 通過對兩種纖維主要物理機械性能的比較可知，與粘膠基負離子纖維相比，滌綸基負離子纖維的斷裂強度較大，耐熱性和耐日曬性能較好，且耐酸不耐堿；而粘膠基負離子纖維則具有更好的吸濕性、抗靜電性以及良好的柔軟性和耐溶劑性，且纖維耐堿不耐酸。

3.3 粘膠基負離子織物的負離子釋放能力較滌綸基負離子織物更強，二者的負離子釋放能力均具有良好的耐水洗性和持久性。

[1] 謝躍亭,張瑞文,邵長金.負離子功能粘膠纖維的研制[J]. 天津工業(yè)大學學報,2004,(4):44—47.

[2] 王文淑,呂悅慈,范春祥.負離子纖維的性能及應用[J].天津紡織科技,2004,(4):11—14.

[3] 趙書經(jīng).紡織材料實驗教程[M].北京：中國紡織出版社，2005.

[4] 劉迪,韓光亭,張元明,吳燕.兩種大豆蛋白纖維性能對比研究[J].山東紡織科技,2009,50(2):1—5.

[5] 邱發(fā)貴,李全明,張梅,李秀剛.負離子纖維及其紡織品的研究進展[J].高科技纖維與應用,2008,(3):19—23.

[6] 王連軍,劉方.聚酯負離子纖維的制備及其性能研究[J]. 聚酯工業(yè),2006,(6):14—17.

[7] 高小亮.竹炭改性滌綸的性能及其紡紗工藝探討[J].山東紡織科技，2010，51(6)：16—18.

Comparative Study on Performance of Anion Fiber of Different Base

DongFeiyi,ShenLanping

(Xi′an Polytechnic University, Xi′an 710048，China)

The same size of polyester-base anion fiber and viscose-base anion fiber were chosen to be compared for the study of the morphology structure and the basic performance of the fibers.

polyester-base; viscose-base; anion; morphology structure; basic performance

2015-04-07

董飛逸(1991—)，女，陜西銅川人，碩士研究生。

TS102.6

A

1009-3028(2015)04-0011-04