服裝紡織用吸濕發(fā)熱粘膠纖維制備方法與性能研究

錢建忠

摘要：隨著社會(huì)民眾物質(zhì)生活水平的不斷提高和氣候變化的多樣，人們對(duì)服裝的材料要求越來(lái)越高，新型保暖材料的誕生滿足了人們對(duì)服裝材料的需求，使其越來(lái)越受到社會(huì)民眾的關(guān)注，吸濕發(fā)熱粘膠纖維不僅具有良好的保暖性能，同時(shí)還兼具著節(jié)能效果。文章將對(duì)服裝紡織用吸濕發(fā)熱粘膠纖維制備的方法與性能進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：服裝紡織;吸濕發(fā)熱粘膠纖維;制備方法：性能研究

中圖分類號(hào)：TQ432

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2019）08-0005-03

在服裝逐漸時(shí)尚化的浪潮下，人們?cè)诓粩嘧非笫孢m性的同時(shí)，也在考慮服裝的時(shí)尚化，新型紡織保暖材料能夠最大限度的滿足人們對(duì)服裝的需求。研究的核心內(nèi)容是尋找合適的吸濕發(fā)熱添加劑的使用量，能夠保證共混液能夠充分滿足紡絲生產(chǎn)需求，根據(jù)紡織企業(yè)的生產(chǎn)工藝來(lái)獲得適合的紡絲參數(shù)值，期望達(dá)到良好的吸濕發(fā)熱效果，因此生產(chǎn)出具有吸濕發(fā)熱效果更優(yōu)的面料。

1 吸濕發(fā)熱粘膠纖維的制備工藝

在確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康那疤嵯拢褂猛扔昧康牡膲A纖維素，按照實(shí)驗(yàn)設(shè)定的條件，進(jìn)行物料的混合制備出符合實(shí)驗(yàn)要求的混紡絲液，經(jīng)過(guò)仿真生產(chǎn)流程最后制備出吸濕發(fā)熱粘膠纖維。制備工藝流程如圖l所示。

2 制取共混紡絲液

2.1 配制符合要求的吸濕發(fā)熱劑

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抽取的共混紡絲，測(cè)出共吸濕發(fā)熱劑的質(zhì)量百分比，制備出吸濕發(fā)熱劑溶液。

2.2 制取粘膠原液

2.2.1 配制定量的堿纖維

將漿粕置于一定PH值的堿液中，通過(guò)反應(yīng)制得堿纖維素。通過(guò)加壓的方式將殘留的的堿液擠出堿纖維素，同時(shí)對(duì)堿纖維進(jìn)行粉碎，使其成為絮狀。

2.2.2 制備纖維素磺酸酯

將二硫化碳與絮狀堿纖維進(jìn)行反應(yīng)，制得纖維素磺酸酯。

2.2.3 溶解纖維素磺酸酯

將纖維素磺酸酯投入到弱堿溶液中，通過(guò)反應(yīng)制得粘膠，這一生產(chǎn)工藝被稱為溶解。其化學(xué)原理是在磺酸酯內(nèi)部實(shí)現(xiàn)水分子與氫氧化鈉的擴(kuò)散。首先使磺酸酯膨脹，擴(kuò)大分子間距離，然后溶脹到一定程度后即可形成具有溶解性能的粘膠，得到粘性液體稱之為粘膠原液。

2.2.4 制成老成的纖維素

將制備成功的的堿纖維素放置在空氣中進(jìn)行暴露，通過(guò)氧化反應(yīng)使纖維內(nèi)部的分子鏈發(fā)生斷裂，這樣可以對(duì)粘膠的黏度進(jìn)行調(diào)整，這樣可以使生產(chǎn)過(guò)程更加簡(jiǎn)易。而本文所述的將吸濕加熱劑加入到堿纖維中，并未出現(xiàn)粘膠粘度的變化，并且還出現(xiàn)了異常波動(dòng)，因此必須控制好堿纖維的氧化程度。

2.2.5 紡前制備黏膠

為了保證紡絲的正常進(jìn)行，需要對(duì)粘膠溶液進(jìn)行如下處理。

①過(guò)濾，將粘膠中的雜質(zhì)除去，由于粘膠中的雜質(zhì)的存在會(huì)造成紡絲的噴絲孔堵塞，進(jìn)而影響紡絲的困難和成品的質(zhì)量，粘膠需要經(jīng)過(guò)多次過(guò)濾;②脫泡，這一步的主要作用是降低粘膠中氣泡對(duì)紡絲的影響，避免斷頭的發(fā)生;③熟成，根據(jù)吸濕發(fā)熱粘膠的特性，需要在生產(chǎn)過(guò)程中注意控制溫度，在特定的時(shí)間內(nèi)使粘膠處于穩(wěn)定狀態(tài)，以此來(lái)制得性能優(yōu)良的粘膠紡絲液。

2.3 配制共混紡絲液

通過(guò)對(duì)5種實(shí)驗(yàn)方案的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，共混膜放人到玻璃杯中進(jìn)行灑水后，溫度有明顯的變化，方案4溫度變化更大，吸濕發(fā)熱劑的添加量最為合適，因此選擇方案4。接下來(lái)將纖維原液和吸濕發(fā)熱劑同時(shí)放入到溶解機(jī)中，按照方案4進(jìn)行配比，進(jìn)行攪拌，確保兩者能夠充分混合，在常溫下，完成過(guò)濾、脫泡等操作，制得質(zhì)量較好的共混紡絲液，實(shí)驗(yàn)方案對(duì)比的具體參數(shù)如表l所示。

2.4 成型

在紡絲過(guò)程中，通常情況下需要進(jìn)行凝固浴，實(shí)現(xiàn)固化成型。纖維素主要是由水、氫氧化鈉和纖維構(gòu)成。將噴絲頭與黏膠進(jìn)行分離然后經(jīng)過(guò)凝固浴，纖維素磺酸酯將會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)。由于硫酸鹽和硫酸的存在，會(huì)發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，進(jìn)而出現(xiàn)纖維素磺酸鈉的析出。粘膠纖維成型的過(guò)程中主要需要硫酸鋅、硫酸鈉和硫酸三種物質(zhì)。在纖維成型過(guò)程中，凝固浴物料配比直接影響配比效果，根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：硫酸含量為70-85ml/L;硫酸鈉含量為270-320g/L;硫酸鋅含量為15-20g/L。在紡絲過(guò)程中，需要將共混紡絲液經(jīng)過(guò)凝固浴，使得纖維素磺酸醋呈現(xiàn)出絲條狀態(tài)，然后進(jìn)行水解反應(yīng)形成水化纖維素。需要注意的是分解和凝固是同時(shí)進(jìn)行的，但是反應(yīng)程度有所差異。共混紡絲液經(jīng)過(guò)噴絲孔時(shí)，由于收到力的作用，會(huì)出現(xiàn)細(xì)流狀態(tài)。在這一過(guò)程中凝固浴組成成分與細(xì)流成分都呈現(xiàn)出分散狀態(tài)，這樣一來(lái)會(huì)出現(xiàn)一定量的再生纖維。

3 紡絲的后續(xù)加工工作

3.1紡絲工藝的指標(biāo)

對(duì)吸濕發(fā)熱粘膠纖維的試紡是采用普通粘膠生產(chǎn)工藝來(lái)進(jìn)行加工生產(chǎn)的，同時(shí)還要對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，具體參數(shù)如表2所示。

3.2 后續(xù)加工

吸濕發(fā)熱劑是一種微黃色透明狀液體，而制成后的的共混膜呈現(xiàn)出無(wú)色透明，因此共混纖維只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的水洗，其他生產(chǎn)過(guò)程只需按照傳統(tǒng)工藝進(jìn)行即可，具體為打包、拉伸、烘干、水洗、上油、脫硫和酸洗。經(jīng)過(guò)一系列處理后，必須進(jìn)行水洗，這樣能夠徹底清除殘留化學(xué)藥劑和雜質(zhì)。由于硫能夠吸附在纖維表面使其發(fā)黃，質(zhì)感也較差，同時(shí)在后續(xù)處理工作中，容易對(duì)工作人員的健康產(chǎn)生影響。所以，脫硫是必要的成產(chǎn)工序，主要目的是徹底清除難容于水的硫。而酸洗的主要目的是將難溶于堿性溶液的物質(zhì)進(jìn)行清除，避免出現(xiàn)纖維質(zhì)量問(wèn)題。上油的主要目的是提高纖維的抗靜電屬性。

4 產(chǎn)品的性能測(cè)試

4.1 表面狀態(tài)

經(jīng)過(guò)離子噴金鍍膜，對(duì)吸濕發(fā)熱粘膠纖維的表面形態(tài)進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)：其縱向溝槽分布十分規(guī)則，深度較為明顯，表面積也較大。所以，吸濕發(fā)熱粘膠纖維能夠充分吸收水汽，具有良好的吸濕發(fā)熱的性能。

4.2 橫截特性

將纖維切片置于載玻片上，蓋上玻片后，使用特殊工具壓緊蓋玻片，除去氣泡，同時(shí)利用顯微鏡進(jìn)行觀察拍照。經(jīng)過(guò)顯微鏡觀察后發(fā)現(xiàn)：吸濕發(fā)熱粘膠纖維的橫截面呈現(xiàn)鋸齒狀，而且輪廓較為清晰。

4.3 力學(xué)特性

經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，將試樣的長(zhǎng)度確定為15mm，預(yù)加張力為200eN。經(jīng)過(guò)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)：吸濕發(fā)熱粘膠纖維的抗斷裂能力明顯下降，但是延展性卻有所提高，初始模量也未發(fā)生明顯變化。造成這種情況的主要原因是在粘膠紡絲液中加入了聚丙烯酸鈉，造成了吸濕發(fā)熱粘膠纖維分子結(jié)構(gòu)的變化，同時(shí)也出現(xiàn)結(jié)晶能力下降，經(jīng)過(guò)反應(yīng)之后，對(duì)于纖維分子內(nèi)部的氫鍵形成也產(chǎn)生了一定影響，施加外力后，纖維分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化，進(jìn)而造成了伸長(zhǎng)率增加和抗斷裂能力減弱。

4.4 取向度和結(jié)晶度

在滯留時(shí)間為0.13s、電流為300mA、電壓為45kV以及步寬為0.03度的工藝條件下，將纖維粉碎至粉末狀，以此來(lái)檢測(cè)纖維的結(jié)晶度。粘膠劑與吸濕發(fā)熱劑都屬于高分子結(jié)構(gòu)，兩者混合后，纖維的各項(xiàng)指數(shù)均發(fā)生了變化，以結(jié)晶度為依據(jù)繪制XRD曲線，從中發(fā)現(xiàn)吸濕發(fā)熱粘膠纖維的結(jié)晶度有所下降，但是未對(duì)纖維整體質(zhì)量造成影響，取向度也未發(fā)生明顯變化，造成這種現(xiàn)象的主要原因是采用濕法紡絲工藝進(jìn)行生產(chǎn)的。

4.5 吸濕能力

在測(cè)試吸濕發(fā)熱粘膠纖維的回潮率時(shí)運(yùn)用箱外冷稱法來(lái)獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)。相當(dāng)一部分纖維在吸濕后將會(huì)發(fā)生明顯變化，而且吸濕能力決定著纖維的吸濕發(fā)熱性能。紡織材料的含濕量即是回潮率，基于此對(duì)各種纖維進(jìn)行回潮率檢測(cè)。經(jīng)過(guò)檢測(cè)后，吸濕發(fā)熱粘膠纖維的回潮率較高，因此可以斷定吸濕發(fā)熱劑可以提高纖維的吸濕性能。

4.6 纖維的吸濕發(fā)熱特性

在檢測(cè)纖維吸濕發(fā)熱特性時(shí)需要利用燒杯、微型噴霧器和溫度計(jì)等實(shí)驗(yàn)器具。在實(shí)驗(yàn)中選擇39纖維，利用密封裝置將纖維密封在燒杯中。然后進(jìn)行加熱，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)吸濕發(fā)熱粘膠纖維和實(shí)驗(yàn)對(duì)比對(duì)象在吸收水分后，溫度皆發(fā)生了相應(yīng)的變化。同時(shí)，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間的加熱后，吸濕發(fā)熱粘膠纖維吸收的熱量較高。在2-3min之內(nèi)，其溫度可上升3.5℃，因此可以斷定吸濕發(fā)熱粘膠纖維的具有較好的吸濕發(fā)熱能力。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行纖維對(duì)比實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，吸濕發(fā)熱粘膠纖維的的各種屬性與傳統(tǒng)的纖維屬性有較大的差別。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)顯示纖維素與吸濕發(fā)熱劑并未分離，在常溫條件下，吸濕發(fā)熱粘膠纖維地抗斷裂強(qiáng)度較小，同時(shí)回潮率較其他纖維較高。總而言之，吸濕發(fā)熱粘膠纖維的各項(xiàng)性能基本良好。

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