尼龍56纖維的結(jié)構(gòu)與性能測試分析*

鄧沁蘭，梁 冬，鄭燕純，盧承德

（廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 佛山528041）

分析測試

尼龍56纖維的結(jié)構(gòu)與性能測試分析*

鄧沁蘭，梁 冬，鄭燕純，盧承德

（廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 佛山528041）

通過試驗(yàn)測試分析了尼龍56纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu) 、燃燒性、卷縮彈性、沸水收縮率、回潮率、吸放濕性能、強(qiáng)伸度、保溫性、比電阻、耐酸堿性和溶解性等；得出尼龍56纖維具有卷縮彈性好，尺寸穩(wěn)定性好，吸濕快干，機(jī)械性能好，耐酸堿性一般，保溫性較差的結(jié)論。

尼龍56纖維；結(jié)構(gòu)；性能；測試；分析

尼龍是最重要的5大材料之一，在軍事裝備、汽車、紡織等多個(gè)領(lǐng)域有著重要的用途[1]。尼龍56是聚己二酸戊二胺的簡稱，由己二酸和戊二胺合成而來。2011年，上海凱賽技術(shù)有限公司研究了從淀粉中發(fā)酵制備出了戊二胺，通過生物法使得二元胺的質(zhì)量和價(jià)格滿足了尼龍聚合的質(zhì)量要求?？偤笄诓寇娦柩b備研究所聯(lián)合遼寧恒星化工集團(tuán)等有關(guān)單位在尼龍56聚合、改性、紡絲等方面進(jìn)行大量研究，在世界上首次生產(chǎn)了尼龍56短纖和長絲，并制成了相應(yīng)服裝；初步解決了尼龍56纖維聚合、紡絲的工藝難題，同時(shí)在尼龍纖維混紡紡紗及其紡織品加工方面取得了突破，為生物基尼龍纖維的生產(chǎn)及開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，生物基尼龍56纖維有望作為先進(jìn)的紡織材料應(yīng)用于服裝及產(chǎn)業(yè)紡織品[2]。還可以把尼龍56用在軍事裝備上，例如：沖鋒衣、降落傘、救生衣等[3]。本實(shí)驗(yàn)分析測試了尼龍56的形態(tài)結(jié)構(gòu)及各項(xiàng)性能。

1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

1.1材料

尼龍56纖維 （優(yōu)纖科技 （丹東）有限公司）。

1.2 設(shè)備

生物顯微鏡 （上海光學(xué)儀器一廠），哈氏切片器 （萊州市電子儀器有限公司），烘箱 （耐美特工業(yè)設(shè)備有限公司），分析天平 （上海衡諾電子衡器有限公司），纖維強(qiáng)伸度儀 （常州市天祥紡織儀器有限公司），纖維比電阻儀 （昆山廣測儀器設(shè)備有限公司）。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 尼龍56纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)

纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)決定了纖維的性能特點(diǎn)，利用顯微鏡對纖維切片及縱向進(jìn)行攝影，并進(jìn)一步對纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究[4]。PA56形態(tài)結(jié)構(gòu)見圖1。

從圖1可以看出，尼龍56纖維橫截面呈三角形，纖維的截面形狀與紡絲孔形狀有關(guān)，三角形的纖維可以用于仿真絲綢的織造。尼龍56纖維的縱向平滑，沒有溝槽。

圖1尼龍56纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)

2.2 尼龍56纖維的燃燒性能

用鑷子夾住一小束纖維，慢慢移進(jìn)火焰，仔細(xì)觀察纖維近火焰時(shí)、在火焰中以及離開火焰時(shí)煙的顏色、燃燒的速度以及燃燒后灰燼的特征[5]。

通過試驗(yàn)觀察到，尼龍56纖維在靠近火焰時(shí)熔融收縮，接近火焰時(shí)繼續(xù)燃燒，收縮熔融成膠狀，散發(fā)出特殊氣味，離開火焰時(shí)會立即熄滅，有灰色煙。燃燒后灰燼為棕黃色硬塊，用手指可捻碎。

2.3 尼龍56纖維的卷縮彈性

變形絲的生產(chǎn)是通過變形技術(shù)，將表面平滑、伸直的長絲賦予永久的卷曲，使絲束呈卷曲狀態(tài)，具有一定的膨松性和彈性。變形絲的卷曲特性通常是通過卷曲收縮率的測定進(jìn)行評定的[6]。

通過試驗(yàn)測得的尼龍56纖維的卷縮彈性結(jié)果見表1。

表1 78 dtex/24 f尼龍56纖維的卷縮彈性

由表1可以看出，尼龍56纖維的卷縮伸長率為2.35%，卷縮彈性回復(fù)率為80.0%。在負(fù)荷一定時(shí)，尼龍56纖維的彈性回復(fù)率較大，耐用性能好。這與纖維大分子的結(jié)晶度和取向度有關(guān)系，纖維大分子的結(jié)晶度和取向度高，纖維的彈性回復(fù)率就比較好[4]。

2.4 尼龍56纖維的沸水收縮率

纖維在松弛狀態(tài)下，于100℃沸水中所測得的濕熱收縮率稱為沸水收縮率。其數(shù)值大小，可以一定長度的纖維在沸水中的收縮量來表示。沸水收縮率是纖維熱收縮性的重要指標(biāo)，它反映了纖維在紡織加工和服用過程中受熱處理時(shí)的尺寸穩(wěn)定性[4]。

通過試驗(yàn)測得的尼龍56纖維的沸水收縮率結(jié)果見圖2。

圖2 尼龍56纖維的沸水收縮率

由圖2可以看出，在100℃沸水中，尼龍56纖維煮的時(shí)間越長，沸水收縮率越小，并趨于穩(wěn)定，其數(shù)值大致在9%，說明尼龍56纖維的尺寸穩(wěn)定性良好，顯示具有很好的織造和服用性能。

2.5 尼龍56纖維的吸放濕性能

纖維的吸放濕性能，與纖維的化學(xué)組成、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)等有直接關(guān)系，是影響紡織工藝加工、織物服用舒適性及其它力學(xué)性能的一項(xiàng)重要特性[4]。

纖維回潮率是表示紡織材料吸濕程度的指標(biāo)。以材料中所含水分重量占干燥材料重量的百分?jǐn)?shù)表示。紡織材料的吸濕對于紡織品穿著舒適性以及其他的物理機(jī)械性能都有明顯的影響[4]。

通過試驗(yàn)測得的尼龍56纖維的回潮率結(jié)果見表2和圖3。

由表2和圖3可以看出，尼龍56的回潮率為3.57%，吸濕性好，其抗靜電能力強(qiáng)，穿著的舒適性和功能性比較好。

表2 尼龍56纖維的回潮率

圖3 尼龍56纖維的回潮率

通過試驗(yàn)測得尼龍56纖維的干燥含水率結(jié)果見圖4。

圖4 尼龍56纖維的干燥含水率

由圖4可以得出，尼龍56纖維的干燥含水率超過2%，干燥速率快，容易達(dá)到放濕平衡。

由上述試驗(yàn)得出結(jié)論，尼龍56纖維具有良好的吸濕快干特性，可提高纖維織物的服用性能。具有能夠迅速吸走人體汗液并及時(shí)揮發(fā)的功能的紡織品將會深受消費(fèi)者的喜愛，將會有廣闊的市場發(fā)展前景。

2.6 尼龍56纖維的強(qiáng)伸度

纖維材料在使用中會受到拉伸、彎曲、壓縮、摩擦和扭轉(zhuǎn)作用，產(chǎn)生不同的變形。紡織纖維的機(jī)械性能是纖維品質(zhì)檢驗(yàn)中的重要內(nèi)容，而纖維的拉伸斷裂性能是其力學(xué)性能中最為重要的，它與紡紗織造以及紡織品的服用性能有密切的關(guān)系[4]。

利用纖維強(qiáng)伸度儀測得尼龍56纖維的強(qiáng)伸度結(jié)果見表3。

由表3可以看出，尼龍56纖維具有優(yōu)良的機(jī)械性能，說明尼龍56纖維對紡織品加工有很好的作用。

表3 78 dtex/24 f尼龍56纖維的強(qiáng)伸度

2.7 尼龍56纖維的比電阻

纖維比電阻是描述纖維導(dǎo)電性能的一個(gè)指標(biāo)。測量化學(xué)纖維比電阻的大小是判斷纖維的導(dǎo)電性和預(yù)測纖維的可紡性的一種有效的方法[4]。

在—定電場下，電流通過隨機(jī)排列的纖維集合體時(shí)，以單位線密度 (tex)流過的電流所呈現(xiàn)出的電阻稱為質(zhì)量比電阻[4]。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，利用纖維比電阻儀測得尼龍56纖維的質(zhì)量比電阻為3.90×109Ω·㎝。尼龍56的回潮率大，吸濕性好，質(zhì)量比電阻越小，纖維越導(dǎo)電。

2.8 尼龍56纖維的保溫性

保溫性是服裝的重要功能之一，如今保溫纖維越來越受到人們的喜愛。

通過試驗(yàn)測得尼龍56纖維的保溫性結(jié)果見表4。

表4 尼龍56纖維的保溫性

由表4可以看出，尼龍56纖維在沸水中，只是隔了10 min，溫度直線下降，與空白實(shí)驗(yàn)相比差距不大，說明尼龍56纖維的保溫性差。

2.9 尼龍56纖維的溶解性

尼龍56纖維對酸、堿、有機(jī)溶劑等化學(xué)試劑的穩(wěn)定性不同[4]。試驗(yàn)測得尼龍56纖維在不同的化學(xué)試劑及不同溫度下的溶解情況見表5。

表5 尼龍56纖維的溶解性

由表5可以看出，尼龍56纖維在氫氧化鈉和二甲基甲酰胺中不容易溶解；但是在硫酸中較易溶解，說明尼龍56纖維不耐硫酸，不能作耐酸材料使用。這是因?yàn)樵诹蛩嶂校猃埓蠓肿由系孽０锋I會發(fā)生斷裂。

2.10 尼龍56的耐酸堿性

由于尼龍纖維分子結(jié)構(gòu)中存在較多的酰胺鍵，容易發(fā)生水解，而酸是水解反應(yīng)的催化劑，因此尼龍纖維對酸不穩(wěn)定。不恰當(dāng)?shù)乃嵝詶l件可能使纖維的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使纖維受到損傷，力學(xué)性能變差[4]。

尼龍56纖維的耐酸性試驗(yàn)條件見表6。尼龍56纖維的耐堿性試驗(yàn)條件見表7。

表6 尼龍56纖維的耐酸性試驗(yàn)條件

表7 尼龍56纖維的耐堿性試驗(yàn)條件

不同的酸性、堿性處理?xiàng)l件下尼龍56纖維的強(qiáng)度損失結(jié)果分別見圖5、圖6。

由表6和圖5可以看出，尼龍56纖維的耐酸性與醋酸量、溫度和時(shí)間有相關(guān)性，在醋酸質(zhì)量濃度1.8 g/L時(shí)、98℃下處理90 min，纖維強(qiáng)度損失達(dá)到最大值。

圖5 不同酸性處理?xiàng)l件下尼龍56纖維的強(qiáng)度損失

圖6 不同堿性處理?xiàng)l件下尼龍56纖維的強(qiáng)度損失

由表7和圖6可以看出，尼龍56纖維的耐堿性與燒堿質(zhì)量濃度、溫度和時(shí)間有相關(guān)性。在燒堿質(zhì)量濃度為250 g/L時(shí)、室溫下處理5 min，纖維強(qiáng)度損失達(dá)到最大值。

由此得出尼龍56纖維的耐酸堿性一般的結(jié)論。

3 結(jié)論

（1）尼龍56纖維縱向平滑，沒有溝槽；橫截面呈三角形。

（2）尼龍56纖維接近火焰時(shí)燃燒，收縮熔融成膠狀，散發(fā)出特殊氣味，離開火焰時(shí)會立即熄滅，有灰煙。燃燒后灰燼為棕黃色硬塊，用手指可捻碎。

（3）尼龍56纖維的卷縮伸長率為2.35%，卷縮彈性回復(fù)率為80.0%。在負(fù)荷一定時(shí)，尼龍56纖維的彈性回復(fù)率較大，耐用性能好。

（4）尼龍56纖維的沸水收縮率大致在9%左右，體現(xiàn)了尼龍56纖維的尺寸穩(wěn)定性良好。

（5）尼龍56纖維具有良好的吸濕快干特性，可以提高纖維織物的服用性能。

（6）尼龍56纖維的斷裂強(qiáng)度大，說明了尼龍56纖維對紡織品加工有很好的作用。

（7）尼龍56纖維的回潮率大，吸水性好，質(zhì)量比電阻越小，纖維越導(dǎo)電。

（8）尼龍56纖維的保溫性能差。

（9）尼龍56纖維在氫氧化鈉和二甲基甲酰胺中不容易溶解；但是在硫酸中較易溶解，說明尼龍56纖維不耐硫酸，不能作耐酸材料使用。

（10）尼龍56纖維的耐酸堿性一般。在醋酸質(zhì)量濃度為1.8g/L時(shí)、98℃下處理90 min，纖維強(qiáng)度損失達(dá)到最大值；在燒堿質(zhì)量濃度為20 g/L時(shí)、室溫下處理5 min，纖維強(qiáng)度損失達(dá)到最大值。

[1] 于維才.尼龍56的物理性能及可紡性探析 [J].聚酯工業(yè)，2014（1）:38-39.

[2] 王學(xué)利.生物基聚己二酸戊二胺聚合物與長絲性能研究 [J].合成纖維，2015，44（9）：1-5.

[3] 李蒙蒙.生物基纖維尼龍PA56染色性能及產(chǎn)品開發(fā)研究進(jìn)展 [J].染料與染色，2016，53（5）:25-30.

[4] 霍才新.紡織材料基礎(chǔ) [M].北京：中國紡織出版社，2012.

[5] 邢聲遠(yuǎn).紡織新材料及其識別 [M].北京：中國紡織出版社，2002.

[6] 中華人民共和國建設(shè)部國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布.合成纖維變形絲卷縮性試驗(yàn)方法 [M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

Keywords:Nylon 56 fiber,structure,performance,test,analysis

STRUCTURE AND PERFORMANCE TEST ANALYSIS OF NYLON 56 FIBER

DENG Qin-lan,LIANG Dong,ZHENG Yan-chun,LU Cheng-de
(Guangdong Institute of Technologies,Foshan Guangdong 528041,China)Abstract:Analyzed the morphological structure,combustibility,crimp elasticity,boiling water shrinkage,effect degree of regain,moisture absorption and desorption properties,strength and elongation,thermal insulation,specific resistance,acid and alkali resistance,solubility and other properties of nylon 56 fiber by experiment.Results demonstrated that,nylon 56 fiber had excellent quality in crimp elasticity,dimensional stability,moisture absorption quick drying and mechanical property,but ordinary and weak performance in the ability of acid and alkali resistance and thermal insulation.

TS101.921

B

10.3969／j.issn.1672-500x.2017.03.009

1672-500X(2017)03-0042-05

2017-08-29

鄧沁蘭 （1964-），女，廣東河源人，副教授。主要從事紡織新材料及新技術(shù)等方面的教學(xué)和研究工作。

2015年廣東省公益研究與能力建設(shè)專項(xiàng)基金項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：2015A020215039