维纶基大豆纤维与维纶的鉴别和性能比较

马顺彬 吴佩云

(南通纺织职业技术学院，南通，226007)

维纶基大豆纤维与维纶的鉴别和性能比较

马顺彬 吴佩云

(南通纺织职业技术学院，南通，226007)

采用不同方法对维纶基大豆纤维与维纶进行了鉴别，并对两者的物理性能和化学性能进行了测试与分析。结果表明:用燃烧鉴别法、显微镜观察法、化学溶解法、药品着色法和红外吸收光谱法都能鉴别区分维纶基大豆纤维与维纶;维纶基大豆纤维的干、湿态初始模量和断裂强度小于维纶，而其干、湿态断裂伸长率均大于维纶;在纤维与纤维静摩擦中，维纶基大豆纤维的静摩擦因数和静、动摩擦因数之差Δμ均大于维纶，表明维纶基大豆纤维的抱合力比维纶好，但平滑性比维纶差;维纶基大豆纤维的卷曲率、卷曲弹性回复率和残留卷曲率均大于维纶;维纶基大豆纤维的耐热性比维纶差，而其染色性能比维纶好，且染料的选用范围比较广。

维纶基大豆纤维，维纶，鉴别，性能测试

维纶基大豆纤维是以聚乙烯醇为基体，与大豆蛋白共混纺丝，经缩醛化反应加工而成，含有人体所需的多种氨基酸［1］，与人体肌肤有良好的亲和性。维纶基大豆纤维集天然纤维和化学纤维的优点于一体，有着羊绒般的手感、蚕丝般的光泽、棉纤维的吸湿性和羊毛的保暖性。本文采用燃烧鉴别法、显微镜观察法、化学溶解法、药品着色法和红外吸收光谱法等对维纶基大豆纤维与维纶的鉴别进行了研究，并对两者的物理性能(力学性能、摩擦性能、卷曲弹性等)和化学性能进行了测试与分析，为更好地利用维纶基大豆纤维开发高档内衣和时装提供参考。

1 鉴别

1.1 燃烧鉴别法

燃烧鉴别法是依据纤维接近火焰时、在火焰中和离开火焰后的不同燃烧状态和熔融情况，燃烧时散发的气味以及燃烧剩余物的颜色、形状、硬度等来鉴别纤维的方法。用镊子夹持50～100 mg待鉴别纤维的一端，缓慢地移近火焰，观察纤维在整个燃烧过程中所发生的现象。维纶基大豆纤维和维纶的燃烧特征见表1。

表1 维纶基大豆纤维和维纶的燃烧特征

从表1可以看出，维纶基大豆纤维和维纶的燃烧特征不同，尤其是在残渣形态和燃烧时散发的气味差别较大。

1.2 显微镜观察法

显微镜观察法是利用普通生物显微镜观察纤维纵向和横向截面形态来鉴别纤维的方法。使用Y172型纤维切片器，将纤维切成10～30 μm的横截面薄片，然后利用CU-Ⅰ型纤维细度仪观察纤维的纵向和横向截面形态特征，维纶基大豆纤维和维纶的纵向和横向截面微细结构形态特征见表2和图1。

从维纶基大豆纤维纵向形态可以看出，该结构对纤维的吸水吸湿、导水导湿有一定作用，但对纤维侧向的受力或弯曲影响较大，即耐用性差;不光滑的表面能改变光的吸收、反射、折射和散射，从而影响纤维的光泽性，使其具有一定的光泽，且不会出现“极光”现象;表面不规则的沟槽还影响其摩擦性能和导湿性能。

表2 维纶基大豆纤维和维纶的纵向和横向截面微细结构形态特征比较

图1 维纶基大豆纤维和维纶的纵向和横向截面照片

1.3 化学溶解法

化学溶解法是利用不同纤维在不同化学溶剂、不同温度下的溶解性来鉴别纤维的方法。在试验时，为获得较准确的试验结果，必须严格控制化学试剂的浓度、处理温度和时间。选用6种化学试剂对维纶基大豆纤维和维纶进行溶解试验，结果见表3。

表3 维纶基大豆纤维和维纶在不同化学试剂中的溶解性能

从表3可以看出，在常温下维纶基大豆纤维部分溶解于37%盐酸、98%硫酸和88%甲酸溶液，而维纶在上述三种溶液中常温下即可全部溶解，表明用37%盐酸、98%硫酸和88%甲酸溶液均可将维纶基大豆纤维与维纶进行区分。

1.4 药品着色法

依据未染色的维纶基大豆纤维和维纶对碘—碘化钾(I-KI)溶液在湿态和干态情况下着色反应的差异进行鉴别。用I-KI溶液对维纶基大豆纤维和维纶进行着色试验，结果见表4。

从表4可以看出，用I-KI溶液着色试验可将维纶基大豆纤维与维纶进行区分。

1.5 红外吸收光谱法

根据纤维的红外光谱吸收图谱可以推断出纤维含有的基团、化学键及其数量。利用NicoletiS10型傅里叶红外光谱仪(美国赛默飞世尔科技公司)和iTR附件(晶体板为硒化锌ZnSe)，扫描次数32，分辨率 4 cm－1，波数范围 4 000 ～400 cm－1，镜速0.632 9 cm/s进行测试［2］。维纶基大豆纤维和维纶的红外光谱吸收图谱见图2。

表4 维纶基大豆纤维和维纶着色试验结果

图2 维纶基大豆纤维和维纶的红外光谱吸收图谱

从图2可以看出，维纶基大豆纤维的红外吸收光谱中有氨基酸结构的酰胺特征吸收，如1 643.12 cm－1酰胺(—CH2—CO—NH—)吸收谱带Ⅰ，1 540.91 cm－1酰胺吸收谱带Ⅱ，1 238.13 cm－1酰胺吸收谱带Ⅲ，在2 910.18 cm－1有因—CH3的伸缩振动吸收引起的中强吸收峰;而3 400、1 000和840 cm－1是维纶的三个典型特征谱带，在3 380.75 cm－1有宽而强的由—OH基的伸缩振动吸收所引起的纤维素纤维特征吸收峰，在1 010.56 cm－1处的强吸收和838.92 cm－1处的较弱吸收是C—O—C的伸缩振动。通过分析可知，维纶基大豆纤维的吸收谱带除酰胺吸收谱带Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ外，其余的吸收谱带与维纶相同。

2 物理性能测试

2.1 材料与规格

1.67 dtex×38 mm维纶基大豆纤维(濮阳华康生物化学工程联合集团公司提供)，1.67 dtex×38 mm维纶(南京远华国际贸易有限公司提供)。测试前需按GB/T 6529—2008标准要求进行平衡。

2.2 仪器及参数

维纶基大豆纤维和维纶的测试仪器及参数见表5。测试温度(20±2)℃，相对湿度(65±2)%。

表5 维纶基大豆纤维和维纶的测试仪器及参数

2.3 测试结果

2.3.1 力学性能

纤维在纺织加工和使用过程中，会受到各种外力的作用，因而纤维应具有一定的抵抗外力作用的能力。纤维的强度是纺织品性能得以充分发挥的必要基础，因此纤维的力学性质是最主要的性质，而纤维的强伸性能代表了纤维的基本力学性能［3］。维纶基大豆纤维和维纶的力学性能测试结果见表6。

2.3.2 摩擦性能

纺织纤维的摩擦性能不仅直接影响到纺织加工的顺利进行，而且还关系到纱线以及织物的质量。纺织加工过程中，纺织纤维的摩擦主要是在纤维与纤维、纤维与皮辊、纤维与钢辊之间产生，所以纤维的摩擦因数与纺纱生产中的梳理、牵伸、卷绕等加工工艺关系密切，为了保证纺织加工的顺利进行，纤维与纤维、纤维与皮辊、纤维与钢辊之间必须有足够的摩擦力［4］。维纶基大豆纤维和维纶的摩擦因数见表7。

2.3.3 卷曲性能

为改善纤维的抱合性，增加纤维的蓬松性和弹性，使织物具有良好的外观和保暖性，应将纤维进行化学、物理或机械卷曲变形加工，赋予纤维一定的卷曲度。维纶基大豆纤维和维纶的卷曲性能对比见表8。

2.3.4 热学性能

纺织品后加工和服用性能与纺织纤维的热学性能密切相关。维纶基大豆纤维和维纶的热学性能测试结果见表9。

3 化学性能测试

纤维的化学性质与纤维内部结构密切相关，对纺织后加工特别是染整加工有着较大的影响。维纶基大豆纤维和维纶的化学性能测试结果见表10。

表6 维纶基大豆纤维和维纶的力学性能测试结果

表7 维纶基大豆纤维和维纶的摩擦因数

表8 维纶基大豆纤维和维纶的卷曲性能测试结果

表9 维纶基大豆纤维和维纶的热学性能测试结果

表10 维纶基大豆纤维和维纶的化学性能

4 分析与讨论

4.1 物理性能

(1)纤维的断裂强度和断裂伸长率与纺织加工性能和纺织品的服用性能密切相关。从表6可以看出，维纶基大豆纤维与维纶相似，纤维在润湿后其断裂强度和断裂伸长率均有所下降。维纶基大豆纤维的湿态强度只有干态强度的79.35%，湿态断裂伸长率也只有干态伸长率的77.41%，因而必须严格控制车间温湿度。

(2)从表6可以看出，维纶基大豆纤维的干、湿态初始模量较维纶小，其干态初始模量只有维纶的71.59%，其湿态初始模量只有维纶的74.12%，因而维纶基大豆纤维织物较维纶织物柔软。

(3)从表7可以看出，维纶基大豆纤维的纤维与纤维静摩擦因数及其静、动摩擦因数之差Δμ大于维纶，说明维纶基大豆纤维的抱合力比维纶好，但平滑性比维纶差，这主要是因为纤维表面有不规则的沟槽和海岛状的凹凸以及不连续的细微裂缝，使得纤维与纤维的抱合力增加。

(4)从表7可以看出，维纶基大豆纤维与纤维导辊的动摩擦因数小于静摩擦因数，且纤维与不同材质的辊筒间的摩擦因数亦不同，因而在纺纱过程中可以考虑适当配置不同材质的导纱件以增加纤维抱合力。

(5)在开清工序，从开松性要求考虑，纤维的静摩擦因数以小些为佳，所以维纶基大豆纤维与维纶相比较难开松;从成形优良、防止黏卷的角度考虑，则要求纺织纤维的摩擦抱合性能要好些，尤其是纤维静摩擦因数要大些，维纶基大豆纤维和维纶相比成形优良，不易黏卷。在梳棉工序，要使纤维成条优良、不蓬松和不堵塞喇叭口，必须防止纤维网下坠飘荡，这就要求纺织纤维具有一定的抱合力，具有较大的静摩擦因数，因此维纶基大豆纤维较维纶优越。在并条、粗纱工序，要求纺织纤维平滑性能好，纤维的动、静摩擦因数不能太大，以防止在牵伸过程中出现缠罗拉、缠胶辊现象，在这方面维纶基大豆纤维不如维纶。

(6)从表8可以看出，维纶基大豆纤维的卷曲率比维纶的卷曲率大2.6个百分点，维纶基大豆纤维的卷曲弹性回复率比维纶的卷曲弹性回复率大2.5个百分点，维纶基大豆纤维的残留卷曲率比维纶的残留卷曲率大2.74个百分点，因而维纶基大豆蛋白织物的外观和保暖性比维纶织物好。

(7)从表9可以看出，维纶基大豆纤维的耐热性比维纶差，因而须注意加工的可行性和使用的温度范围，其织物不适宜高温定型和过热煮染工艺。

4.2 化学性能

(1)从表10可以看出，维纶基大豆纤维与维纶都不溶于一般的有机溶剂;I-KI溶液着色后，两者呈现不同颜色。

(2)维纶基大豆纤维是以聚乙烯醇为基体与大豆蛋白共混纺丝经缩醛化反应加工而成，在纤维中含有羟基、氨基、羧基和腈基等极性基团，还有少部分未交联的聚乙烯醇分子上的羟基，可用直接染料、活性染料、弱酸性染料和分散染料等进行染色;维纶中含有亲水性基团羟基和疏水性基团缩醛基，对大多数染料都有不同程度的亲和力，但难以染深色，且染品色泽较暗，易出现“白芯”现象，与维纶基大豆纤维相比，其染色性较差。

5 结论

5.1 鉴别方法

用燃烧鉴别法、显微镜观察法、化学溶解法、药品着色法和红外吸收光谱法都能对维纶基大豆纤维与维纶进行鉴别。

5.2 性能比较

(1)维纶基大豆纤维的干、湿态初始模量和断裂强度小于维纶，其干、湿态断裂伸长率均比维纶大，且两者润湿后断裂强度和断裂伸长率均有所下降。

(2)在纤维与纤维静摩擦中，维纶基大豆纤维的静摩擦因数和静、动摩擦因数之差Δμ均大于维纶，表明维纶基大豆纤维的抱合力比维纶好，但平滑性比维纶差。

(3)维纶基大豆纤维的卷曲率、卷曲弹性回复率和残留卷曲率均大于维纶。

(4)维纶基大豆纤维和维纶均不溶于一般有机溶剂。

(5)维纶基大豆纤维的染色性能比维纶好。

［1］王其，陈磊，王晓.柔丝纤维和大豆纤维性能比较［J］.国际纺织导报，2010(3):8-10.

［2］马顺彬，吴佩云.竹浆纤维与粘胶纤维的鉴别及性能测试［J］.毛纺科技，2010，38(1):42-46.

［3］张毅.大豆蛋白纤维性能探讨［J］.纺织学报，2003，24(2):15-17.

［4］刘迪，韩光亭，张元明，等.两种大豆蛋白纤维性能对比研究［J］.山东纺织科技，2009(2):1-5.

Identification and performance comparison of vinylon-base soybean fiber and PVA fiber

Ma Shunbin，Wu Peiyun
(Nantong Textile Vocational Technology College)

The vinylon-base soybean fiber and PVA fiber were identified by various method，and their mechanical and chemical performances were tested and analyzed.The results show that identification of vinylonbase soybean fiber and PVA fiber could adopt several methods involving flame identifying，microscope observation，chemical dissolution，medical color and infrared radiation spectrum.The dry and wet original modulus and breaking strength of vinylon-base soybean fiber were lower than that of PVA fiber，and its breaking elongation was higher than that of PVA fiber.The static friction factor of vinylon-base soybean fiber and its difference of static friction factor and dynamic friction factor(Δμ)was larger than that of PVA fiber，it means that the cohesion and dyeing property of vinylon-base soybean fiber are better than that of PVA fiber and its smoothness and heat resistant is poorer than that of PVA fiber，and the crimp ratio and elastic crimp recovery as well as residue crimp ratio are larger than that of the latter，and the selection range of dyes applied for the former is more wide.

vinylon-base soybean fiber，PVA fiber，identification，performance test

TQ342+49.07

A

1004－7093(2011)07－0010－06

2011－03－23

马顺彬，男，1978年生，讲师。主要从事纺织专业教学与科研管理工作。