珍珠纤维结构与性能的研究

顾金丹，薛少林，闫 婷(, )

1 珍珠纤维性能及结构测试[3-8]

1.1 红外光谱测试

测试仪器为NICOLET5700傅立叶红外光谱仪，测试试样为珍珠纤维。

1.2 纤维的外观及结构测试

试验仪器为Y172型纤维切片器及生物显微镜。试样为珍珠纤维。并需准备单面刀片、载玻片、盖光片、火棉胶、甘油、擦镜头纸等。

1.3 纤维细度的测试

试验仪器为Y171型纤维切断器(10 mm)和扭力天平(称量25 mg及10 mg各一架)。试样为珍珠纤维两组。并需备有限制绒板、梳针(稀针10针/cm，密针20针/cm)，一号夹子、压板、镊子和小钢尺)。

用中段称重法测定珍珠纤维的细度。每份试样测定两次，两次测定结果的分特数，差值超过平均数的5%，须从珍珠纤维中取样重复测定一次。第三次测定结果和前两次测定结果的差值，如果等于或小于平均数的5%，则取三次测定结果平均值。如果有一差值大于5%，则取差值等于或小于5%的两次测定结果平均值。如果差值均大于5%,应检查原因，重新取样测定。

1.4 纤维长度的测试

Y171-2型纤维切断器和扭力天平。试样为珍珠纤维。黑绒板，小钢尺，一号夹子，梳子，镊子及压板等用具。计算纤维的平均长度Lm。

1.5 纤维回潮率的测试

试验仪器为Y802A型八篮恒温烘燥箱、天平。取三个试样，每个试样重量为10 g。

1.6 单纤强力性能的测试

测试仪器为YG004E型电子单纤维强力仪。试样为珍珠纤维。并需要准备黑绒板、梳子和张力夹等用具。

1.7 纤维化学性能的测试

测试试剂为盐酸溶液、双氧水、氢氧化钠溶液、亚硫酸氢钠溶液、乙醇。试样为珍珠纤维。测试仪器为YG004E型电子单纤维强力仪、干燥箱。并需准备天平、铝盒、烧杯、玻璃棒、量筒等用具。

1.7.1耐酸碱性测试

配制浓度为11%的稀盐酸溶液100 mL两份，浓度为4.5%的氢氧化钠溶液100 mL两份。然后将纤维放入这两份溶液中，进行反应。开始计时，待其中一个试样反应30 min，另一个试样反应60 min后，分别将经过酸碱处理后的纤维拿出来，经过多次水洗，洗干净后放入干燥箱，烘燥干后，测试其强力，并记录之，比较它的强力变化。

1.7.2耐氧化剂测试

配制浓度分别为10%、20%的双氧水溶液各100 mL，将纤维放入两种浓度的双氧水中，进行反应。开始计时，反应半小时后，将经过氧化处理后的纤维拿出来，经过多次水洗。洗干净后放入干燥箱，烘燥干后，测试其强力，并记录之，比较它的强力变化。

1.7.3耐还原剂测试

配制浓度分别为10%、20%的亚硫酸氢钠溶液各100 mL，将纤维放入两种浓度的亚硫酸氢钠溶液中，进行反应。开始计时，反应半小时后，将经过还原处理后的纤维拿出来，经过多次水洗。洗干净后放入干燥箱，烘燥干后，测试其强力，并记录之，比较它的强力变化。

1.7.4耐一般有机溶液测试

取有机溶液乙醇200 mL，将珍珠纤维放入有机溶液中，观察其反应。若纤维在试剂中无明显反应，再将烧杯放在石棉网上加热20min，在此期间继续观察其反应。

2 珍珠结构及性能测试结果与分析

2.1 红外光谱测试结果及分析

红外光谱图见图1所示。

图1 珍珠纤维的红外光谱

珍珠纤维图谱特征峰明显，其中，1 723 cm-1处的羰基C=O伸缩振动，1 239.4 cm-1和1 093.7 cm-1处的C—O—C伸缩振动，共同表明了酯类的存在。1 239.4 cm-1和1 093.7 cm-1处强度相似的两个强峰是对苯二甲酸的特征峰。在700～900 cm-1有丰富的吸收峰，说明存在苯环。724 cm-1处是对位双取代苯环上氢的面外弯曲振动吸收，也是对苯二甲酸基团的另一个证据。873.2 cm-1处的谱带属于芳环上两个相邻的C—H面外弯曲振动，1 015.1 cm-1为苯环上CH键的面内弯曲。1 341.2 cm-1归属于CH2的面外摇摆。而涤纶的特征谱带为1 700 cm-1、720 cm-1和1 230 cm-1。从一定程度上也说明了珍珠纤维是在涤纶的基础上加入了一些珍珠粉体纺丝加工而成。特征峰值有所偏移，应该是加入了珍珠粉体的缘故。另外，在3 432.4 cm-1出现了一个宽峰，是—OH，这可能是由于测试时，试样未完全干燥所致[9]。

2.2 显微镜外观及结构测试结果及分析

纤维纵、横截面照片分别见图2(a)、(b)。从图2(a)[1]和(b)[1]可以看出，珍珠纤维的横截面呈椭圆形，其上均匀分布着珍珠粉体，结构密实无孔洞；纵向比较光滑，表面均匀分布有微小的突起物，是乳白色的珍珠粉粒。珍珠纤维的这种形态结构对其强伸性，回潮率，摩察系数和表面比电阻等性能有一定的影响。

图2 珍珠纤维纵、横向结构

2.3 纤维细度测试结果及分析

第一次实验：

珍珠纤维束中段重量：G=2.2 mg；纤维根数：n=1342；根据公式(2-1)得 Nm=6 100；根据公式(2-2)得Ndt=1.64 dtex

第二次实验：

珍珠纤维束中段重量：G=2.1 mg；纤维根数：n=1 260；根据公式(2-1)得 Nm=6 000；根据公式(2-2)得Ndt=1.67dtex

所以珍珠纤维的细度为(1.64+1.67)/2=1.655 dtex

纤维的细度与纺织加工及纱布质量关系密切。在粗细相同的纱线中，纤维越细，纱线截面中的纤维根数越多，纤维与纤维之间的接触面积大，纤维之间抱合好，拉断纱线时，纤维不易滑脱，成纱强度高。纤维越细，纱条的理论不匀越低，纱线条干均匀。细纤维的抗弯、抗扭刚度小，纱中毛羽数量少，纱表面光洁，手感柔软，加工成的织物光泽柔和，悬垂性好。由以上计算结果可知珍珠纤维的细度较小，宜制作内衣织物和薄织物。

2.4 纤维的长度测试结果及分析

珍珠纤维的长度测试结果见表1。

表1 珍珠纤维长度测试结果

实验证明，珍珠纤维的长度较棉纤维的长，则纤维与纤维的接触长度较长，当纱线受外力作用时纤维就不易脱落，这时纱线中因受拉而滑落的纤维较少，故成纱强度较高。

2.5 纤维的回潮率测试结果及分析

珍珠纤维的回潮率测试结果见表2。

表2 珍珠纤维回潮率测试结果

由表2可知，与涤纶纤维相比珍珠纤维的回潮率较高，改善了涤纶吸湿性低的特点。这是由于珍珠纤维的结构形态所决定。虽然结构密实无孔洞，沿纵向比较光滑，但珍珠纤维素表面均匀分布有微小的突起物，正是由于这些微小的突起物，所以使得纤维具有良好的吸湿性。吸湿排汗,穿着凉爽,因此适合加工内衣产品。

2.6 纤维的拉伸强力测试结果及分析

纤维细度为1.66 dtex的珍珠纤维，测试次数10次，拉伸速度20.00 mm/min，附加张力0.4 cN，夹距为20 mm。珍珠纤维的拉伸强力测试结果见表3。

2.7 化学性能的测试结果及分析

珍珠纤维经11%盐酸处理后的结果见表4，经4.5%氢氧化钠处理后的结果见表5，经10%、20%双氧水处理后的结果见表6，经10%、20%亚硫酸氢钠处理后的结果见表7。

2.8 化学性能测试结果的分析

纤维化学性能测试结果的分析见表8。

3 结论

通过对珍珠纤维物理机械性能、化学性能、纤维的回潮率、细度及其微观结构的测试与分析，进一步弄清了其性能和结构上的特点。通过分析得出：

表3 珍珠纤维拉伸性能变化

表4 珍珠纤维经11%的盐酸溶液处理后拉伸性能变化

表5 珍珠纤维经4．5%的氢氧化钠溶液处理后拉伸性能变化

表6 珍珠纤维经10% 20%的双氧水处理后拉伸性能的变化

表7 珍珠纤维经10% 20%亚硫酸氢钠处理后拉伸性能的变化

(1)珍珠纤维主要以碳、氢、氧元素为主，它的成分决定了它作为服用产品的环保性能，既对人体无任何伤害，垃圾处理时又不会对环境造成污染。

(2)珍珠纤维的横截面呈椭圆形，其上均匀分布着珍珠粉体，结构密实无孔洞；纵向比较光滑，表面均匀分布有微小的突起物，是乳白色的珍珠粉粒。加入珍珠粉后纤维内部及表面均匀分布着珍珠纳米微粒，纤维手感光滑凉爽，外观亮丽。

表8 珍珠纤维化学性能测试结果的分析

(3)珍珠纤维具有较好的拉伸性能、以及光滑的纤维表面，很柔软，适合做贴身衣物。

(4)珍珠纤维在酸碱溶液下强度下降,耐还原性较好。

(5)不溶于乙醇一般有机溶剂。

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