夜光纖維的基本性能研究

楊麗月,靳曉晴,楊慶斌

(青島大學，山東 青島 266071)

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夜光纖維的基本性能研究

楊麗月,靳曉晴,楊慶斌

(青島大學，山東 青島 266071)

為了充分探究夜光纖維的力學性能和吸濕性，文章分析對比了干、濕態(tài)及熱處理后夜光纖維和普通滌綸纖維的力學性能指標和吸放濕平衡回潮率。試驗結果表明，在干、濕狀態(tài)下夜光纖維的斷裂強度都低于滌綸纖維，但其斷裂伸長率都高于滌綸纖維；一定時間的熱處理可以增加夜光纖維的斷裂強度和斷裂伸長率；夜光纖維的吸濕性較差。該研究為夜光纖維的實際應用提供了一定的理論基礎。

夜光纖維；力學性能；熱處理；吸放濕性能

目前，普通性能的纖維已不能滿足人們的需求，功能性纖維越來越受到重視，這就要求纖維的創(chuàng)新和升級。夜光纖維是一種新型高科技功能纖維，是利用稀土鋁酸鹽夜光材料[1-4]為發(fā)光體，以聚酯樹脂為基體，經過特種紡絲工藝制成的具有夜光性的蓄光型夜光纖維。該纖維只要吸收任何可見光10 min，便能將光能儲存于纖維之中，在黑暗狀態(tài)下持續(xù)發(fā)光10 h以上，并且可以循環(huán)使用。稀土鋁酸鹽夜光材料與其它高能見度材料相比，具有余輝時間長、亮度高、無毒無害無放射性、對環(huán)境和人體絕對安全的特點[5-7]。蓄能型夜光纖維是以稀土鋁酸鹽夜光材料為主體而生產出的新型夜光纖維，因其具有相對密度小、強度高、模量高、彈性好等優(yōu)點，以及本身的蓄能夜光性能，受到國內外的廣泛關注，具有較好的發(fā)展前景[8-9]。徐長富等人[10]使用聚丙烯和稀土鋁酸鹽類的發(fā)光材料為原料，進行熔融紡絲，成功生產出一種余輝長、亮度高、可紡性能較好的蓄光型聚丙烯纖維。本文主要研究了夜光纖維在干、濕狀態(tài)下的力學性能、熱處理后力學性能以及吸放濕性能，并與普通滌綸纖維進行對比分析，同時詳細闡述了夜光纖維在紡織生產與應用中的巨大潛力，為以后該纖維的生產與應用提供理論參考。

1 試驗

1.1 試驗樣品

試驗所用樣品為夜光纖維和滌綸纖維，纖維規(guī)格如表1所示。

表1 纖維規(guī)格

1.2 試驗儀器及試驗條件

力學性能：LLY-06型電子單纖維強力儀；試驗條件：隔距10 mm，預加張力50 mg，拉伸速度20 mm/min，試驗次數(shù)30，溫度20℃，相對濕度65%。

熱處理：八籃恒溫烘箱、LLY1-06E型纖維強力儀、冷卻皿；試驗條件：烘箱溫度150℃，時間分別為0.5 h和1.5 h。

吸放濕性能：LLY-33型恒溫恒濕箱，Y802A型八籃恒溫烘箱；試驗條件：恒溫恒濕箱設定溫度20℃，相對濕度65%；烘箱設定100℃、烘干2 h。

2 試驗結果和分析

2.1 夜光纖維在常溫干 濕狀態(tài)下的拉伸性能

夜光纖維和滌綸纖維分別在常溫干、濕狀態(tài)下進行一次拉伸斷裂性能試驗，得到的基本性能指標如表2所示。

夜光纖維和滌綸纖維在干態(tài)下的拉伸曲線如圖1所示。

夜光纖維和滌綸纖維在濕態(tài)下的拉伸曲線如圖2所示。

表2 夜光纖維一次拉伸斷裂的基本性能指標

圖1 干態(tài)夜光纖維的一次拉伸斷裂曲線

圖2 濕態(tài)夜光纖維的一次拉伸斷裂曲線

由表2、圖1及圖2可知，夜光纖維在干態(tài)情況下的斷裂強度為2.938 cN/dtex，在濕態(tài)下的斷裂強度為2.696 cN/dtex，相比于干態(tài)情況下降了8.9%；濕態(tài)夜光纖維的斷裂伸長率相比干態(tài)下降了15.32%；滌綸纖維在干態(tài)情況下的斷裂強度為5.281 cN/dtex，在濕態(tài)下的斷裂強度為5.004 cN/dtex，相比于干態(tài)情況下降了5.25%；濕態(tài)滌綸纖維的斷裂伸長率相比干態(tài)下降了8.81%。干、濕態(tài)夜光纖維的斷裂強度都小于滌綸纖維，干態(tài)夜光纖維的斷裂強度較干態(tài)滌綸纖維小了43.51%，但干、濕態(tài)夜光纖維的斷裂伸長率都高于干態(tài)滌綸纖維，其干態(tài)斷裂伸長率較滌綸纖維高了39.44%。

2.2 熱處理性能

夜光纖維和滌綸纖維分別熱處理0.5 h和1.5 h后的一次拉伸斷裂性能試驗，得到的基本性能指標如表3所示。

表3 夜光纖維熱處理后的一次拉伸斷裂的基本性能指標

夜光纖維和滌綸纖維熱處理后的一次拉伸斷裂曲線如圖3所示。

圖3 夜光纖維熱處理后的一次拉伸斷裂曲線

由表3、圖3可知，夜光纖維在熱處理0.5 h后的斷裂強度為3.403 cN/dtex，在熱處理1.5 h后的斷裂強度為3.190 cN/dtex，相比于熱處理0.5 h降低了6.26%；夜光纖維在熱處理1.5 h后的斷裂伸長率較熱處理0.5 h降低了14.15%；滌綸纖維在熱處理0.5 h后的斷裂強度為5.887 cN/dtex，在熱處理1.5 h后的斷裂強度為5.141 cN/dtex，相比于熱處理0.5 h降低了14.51%；滌綸纖維在熱處理1.5 h后的斷裂伸長率與熱處理0.5 h時相近。

2.3 吸放濕性能

夜光纖維和滌綸纖維的吸放濕曲線如圖4、圖5所示。

圖4 夜光纖維吸放濕曲線

圖5 滌綸纖維吸放濕曲線

由圖4、圖5可知，夜光纖維的放濕平衡回潮率為0.80%，吸濕平衡回潮率為0.45%，吸濕滯后值為0.35%；滌綸纖維的放濕平衡回潮率為0.98%，吸濕平衡回潮率為0.86%，吸濕滯后值為0.12%。

3 結論

本文對夜光纖維和普通滌綸纖維進行了力學性能試驗、熱處理及吸放濕性能試驗，通過對兩種纖維的斷裂強度、回潮率等性能的對比分析，得出：干、濕兩種狀態(tài)下的夜光纖維的斷裂強度都低

于滌綸纖維，但其斷裂伸長率都高于滌綸纖維；在熱處理后，夜光纖維的斷裂強度和斷裂伸長率都有小幅度的增加，但隨著熱處理時間的增加，夜光纖維的斷裂伸長率下降，因此，在生產中應控制熱處理的時間，減少對纖維的損傷。夜光纖維的回潮率較小，吸濕性差，生產中可與吸濕性較好的纖維進行混紡，提高織物的吸濕效果。本文主要研究了夜光纖維的基本性能，以后研究的重點在對夜光纖維紡紗及制造工藝的研究，從而擴大其織物的性能、風格及應用領域。

[1] 毛大立，常程康，姜嶺.硅酸鹽長余輝發(fā)光材料及其制備方法[P].中國專利：CN1544576，2004—11—10.

[2] 張俊英，張中太，唐子龍.六鋁酸鹽基熒光粉的發(fā)光性能[J].材料科學與工藝，2002，10(2)：213—218.

[3] 徐曜，李靖宇，范向梅.新型蓄光材料介紹及應用實踐[J].課外閱讀：中下，2012，(11)：10.

[4] 陳永杰，孫彥彬，邱關明，等.超長余輝發(fā)光材料的研究[J].稀土，2002，23(4)：50—53.[5] Lou Z，Hao J. Cathodoluminescence of Rare-earth-doped Zinc Aluminate Films[J].Thin Solid Films，2004，450(2)：334—340.[6] 翟玉春，張新，李建中，等.堿土金屬鋁酸鹽系列長余輝磷光體的制備研究[J].中國稀土學報，2003，21(2)：205—208.

[7] 徐為為.稀土硼鋁酸鹽熒光材料的發(fā)光性質及其機理的研究[D].長春：吉林大學，2009.

[8] 李建宇.稀土發(fā)光材料及其應用[M].北京：化學工業(yè)出版社材料科學與工程出版中心, 2003.

[9] 閆彥紅，葛明橋.稀土夜光纖維產品開發(fā)與應用[J].產業(yè)用紡織品，2008，26(2)：16—19.

[10] 徐長富，張錦虹，劉欣，等.蓄光型發(fā)光丙綸[J].合成纖維，2003，33(3)：20—21.

Researches on Basic Properties of Luminous Fiber

YangLiyue,JinXiaoqing,YangQingbin

(Qingdao University, Qingdao 266071, China)

In order to explore the mechanical properties and absorbing moisture of luminous fiber, the mechanical properties of luminous fiber and polyester fiber under dry condition, wet condition and heat treated, moisture regain of both kinds of fibers were measured and compared in this paper. The results show that: the breaking strength of luminous fiber is lower than that of polyester fiber both under dry and wet conditions, but its breaking elongation is higher than that of polyester fiber; heat treatment in a certain time can increase the breaking strength and breaking elongation of luminous fiber; the absorbing moisture of luminous fiber was poor. The research can provide some theoretical bases for the practical application of luminous fiber.

luminous fiber; mechanical properties; heat treatment; absorption and desorption properties

2017-04-27

楊麗月(1992—)，女，山東淄博人，碩士研究生。

TS102.5

A

1009-3028(2017)03-0011-03