再生纖維素彩色長絲制備及性能研究

張楨 陳艷華

摘 要：用不同顏色的粘膠面料邊角料為原料，溶解后紡絲。所用溶劑體系為DMAc/LiCl體系，紡絲方法為濕法紡絲制備一系列彩色長絲。對彩色粘膠面料溶解性能，再生長絲形貌，力學(xué)性能進行了測試。廢舊彩色粘膠面料具有較好的溶解性，經(jīng)過濕法紡絲制備的再生彩色長絲保留面料原來的顏色，長絲形貌較均勻，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較好，同時相比于普通服用粘膠，其力學(xué)性能有所改善。

關(guān)鍵詞：粘膠面料;溶解;彩色長絲;濕法紡絲

中圖分類號：TS102.9? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：B? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-2346（2021）03-0020-05

0? ? 前言

目前，對于廢舊紡織品資源化后的再生利用研究趨勢是逐步實現(xiàn)無垃圾排放的循環(huán)利用。廢舊紡織品中的邊角料有多種再循環(huán)利用的方式?？椢镞吔橇峡梢灾谱鞑妓嚻罚缫詮U舊紡織邊角余料為依托，以手工布貼畫為研究對象，探索廢舊面料循環(huán)再利用的設(shè)計新途徑;[1]提取的纖維可以生產(chǎn)無紡布，或者替代產(chǎn)業(yè)用纖維作為增強基用于生產(chǎn)纖維樹脂復(fù)合材料;將邊角料粉碎成纖維粉末，可以生產(chǎn)隔音板、防震墊等復(fù)合材料;[2]也可以利用廢棉布作為增強材料。[3]廢舊紡織品的開發(fā)再利用遠不止如此，需要從廢舊材料資源化的更深層面和自然生態(tài)環(huán)境層面去不斷研發(fā)。以廢舊純棉紡織品為原料制備再生彩色長絲，可省略產(chǎn)品的染色環(huán)節(jié)，有效降低生產(chǎn)成本，減少水和能源消耗。

1? ? 實驗部分

1.1? ? 原料

彩色粘膠面料（來源廢舊服裝）;N，N-二甲基乙酰胺（DMAc），分析純（國藥集團化學(xué)試劑有限公司）;氯化鋰（LiCl），分析純（阿拉丁試劑（上海）有限公司）。

1.2? ? 彩色粘膠面料的清潔解構(gòu)

將彩色粘膠面料清洗烘干后剪成碎片，碎片面積小于25mm2。

1.3? ? 彩色粘膠面料的溶解

彩色粘膠樣品置于一定量的DMAc溶劑中，N2保護，150℃攪拌20min;降溫至80℃時加入LiCl，并在此溫度下連續(xù)攪拌至完全溶解。靜置、脫泡即可獲得彩色粘膠樣品的溶液，纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%，LiCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%。

1.4? ? 纖維素彩色長絲的制備

將彩色粘膠溶液加入計量泵中，設(shè)置紡絲工藝參數(shù)，以H2O為凝固浴，采用濕法紡絲法制備一系列彩色長絲（如表1所示）。噴絲孔置于凝固浴中深度為45mm，凝固浴的溫度為20℃。圖1為彩色長絲制備裝置示意圖。

1.5? ? 纖維素彩色長絲性能測試

形貌觀察：S-4800型掃描電子顯微鏡（日本日立公司）。觀察彩色長絲微觀形貌。

細度測試：纖維細度綜合分析儀，CU-1型（北京和眾視野科技有限公司）。每種纖維測量不同位置20次，用平均值法計算出直徑。

力學(xué)性能測試：單紗強力儀，YM065型（萊州元茂儀器有限公司）。隔距設(shè)置參數(shù)為500mm，拉伸速度設(shè)置參數(shù)為500mm/min，預(yù)加張力設(shè)置參數(shù)為10cN，每種纖維測量10次，用平均值法計算單紗強力。

2? ? 結(jié)果與討論

2.1? ? 彩色粘膠面料溶解性能

纖維素的溶解性能列于表2中。從表中可以看出，所有粘膠面料都完全溶解，其中白色、黃色粘膠面料溶解時間較短，不到20min;黃色+紅色粘膠面料溶解時間約30min;藏青粘膠面料溶解時間約35min，所用時間最長。纖維素的溶解過程為：溶劑在纖維素分子鏈間充分均勻滲透，使纖維素分子鏈間距逐漸加大，發(fā)生溶脹，然后逐漸形成分子鏈分散均勻的纖維素溶液。粘膠面料在染色時一般為提高染色牢度，染深色還需用染料固色劑進行后處理或進行顯色處理，導(dǎo)致溶劑滲透纖維素內(nèi)部所需時間增加，即溶解時間增加。

2.2? ? 再生纖維素彩色長絲形貌

彩色粘膠面料主要成分是纖維素，LiCl/DMAc體系可以將其完全溶解，溶液具有良好的成纖性能，可以通過濕法紡絲制備再生彩色纖維素長絲，如圖2所示。

圖3為不同顏色粘膠的再生長絲掃描電鏡圖，從圖中可以看出，所有長絲縱截面均有溝槽結(jié)構(gòu)，且溝槽沒有明顯不同，表觀形貌較一致。在初生纖維形成過程中由于表皮直接和凝固浴接觸最先進行擴散效應(yīng)，同時形成一層稍致密的薄膜。該結(jié)構(gòu)將不斷的阻礙內(nèi)部紡絲液和凝固浴的接觸，[4]纖維內(nèi)部不斷凝固，有張力牽引著皮層不斷向芯層聚集，導(dǎo)致表面出現(xiàn)褶皺狀凹痕。

圖4為不同顏色粘膠的再生長絲橫截面電鏡圖，從圖中可以看出a和b纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)較c和d纖維疏松。

2.3? ? 再生纖維素彩色長絲直徑

表3列出了彩色長絲直徑的測量值。從表3中可以看出，直徑分布在60～75 m之間，d-藏青色長絲直徑相對較粗，73 m左右。

2.4? ? 纖維力學(xué)性能分析

從表3和圖5中可以看出，再生纖維素彩色長絲的干強為1.3～2.4 cN/dtex，干態(tài)斷裂伸長率為6%～10%;普通服裝、裝飾用粘膠長絲的干態(tài)強度為1.5～2.0 cN/dtex，干態(tài)斷裂伸長率為10%～24%。普通粘膠長絲與再生纖維素彩色長絲相比，二者干態(tài)強度值接近，再生纖維素彩色長絲干態(tài)斷裂伸長率比普通粘膠低。力學(xué)性能的變化與粘膠面料的色彩有關(guān)。彩色粘膠面料溶液中存在染料分子，這些染料分子仍然與纖維素分子之間存在著一定的相互作用，對再生纖維素彩色長絲的力學(xué)性能改善仍有貢獻，導(dǎo)致再生纖維素彩色長絲具有相對高的干態(tài)強度。

3? ? 結(jié)論

廢舊彩色粘膠面料具有較好的溶解性，經(jīng)過濕法紡絲制備的再生彩色長絲保留了面料原來的顏色，長絲形貌較均勻，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較好，同時力學(xué)性能比普通服用粘膠有所改善。由于再生長絲本身保留了顏色，在后續(xù)使用中可省去染色工藝。

參考文獻

[1]張崢，王小雷.廢舊牛仔服裝再設(shè)計：裝置藝術(shù)品"蓮"的剖析[J].浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2011（02）：66-69.

[2]吳興華.服裝邊角料再生利用的產(chǎn)業(yè)鏈研究[J].集團經(jīng)濟研究，2007（10）：153-154.

[3] ZHANG X，SHEN J，YANG T， et al. Characteristics of poly（lactic acid） reinforced composites with waste cotton[J]. Journal ofPolymer Engineering，2011，31（6-7）：531-537.

[4]趙書琪，陳岳燕，陳艷華.基于廢舊粘膠面料的再生纖維素長絲制備及性能研究[J].浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2019， 18（01）：8-12，17.

On the Preparation and Properties of Regenerated Cellulose Colored Filament

ZHANG Zhen? ? ?CHEN Yan-hua

（School of Textile，Zhejiang Fashion Institute of Technology，Ningbo，Zhejiang 31211，China）

Abstract： Different colors of viscose fabric scraps were used as raw materials to spin after being dissolved.The solvent system was DMAC /LiCl，and the spinning method was wet spinning to prepare a series of colored filaments.The dissolution property，regenerated filament morphology and mechanical properties of color viscose fabric were tested.The recycled colored filament prepared by wet spinning retains the original color of the fabric. The filament morphology is quite uniform and the internal structure is good.Meanwhile，compared with ordinary viscose，its mechanical properties are improved.

Key words： viscose fabric;dissolution;colored filament;wet spinning

（責(zé)任編輯：田? ? 犇）