不同基材负离子纤维的性能对比研究

董飞逸,沈兰萍

(西安工程大学，陕西 西安 710048)

不同基材负离子纤维的性能对比研究

董飞逸,沈兰萍

(西安工程大学，陕西 西安 710048)

文章选用相同规格的涤纶基负离子纤维和粘胶基负离子纤维为研究对象，对纤维的形态结构及各项基本性能指标进行了对比研究。

涤纶基；粘胶基；负离子；形态结构；基本性能

空气中的负离子被誉为“健康元素”,人吸入一定浓度的负离子可起到调节神经系统功能,促进血液循环,从而精力充沛、健康长寿[1]。随着人们物质生活和精神生活水平的不断提高,人们更加追求舒适、健康的生活环境,对纺织品的卫生保健功能也提出了更高的要求[2]。具有抗菌、抗紫外线、远红外等保健功能的纺织品应运而生，负离子纺织品作为环保健康的代名词也得到了进一步的发展。

涤纶和粘胶两种基材的负离子纤维都具有高效持久地释放负离子的功能，且物理机械性能良好,适用于纺织加工。为了对比两种负离子纤维的理化性能及负离子释放能力，现对涤纶基负离子纤维和粘胶基负离子纤维进行对比研究[3]，以期得到两种基材负离子纤维在力学性能、吸湿性以及耐日晒等性能更为全面的了解，进而为日后负离子功能纺织品的加工技术研究和新产品的开发提供理论依据[4]。

1 实验

1.1 实验材料

1.67 dtex×38 mm涤纶基负离子纤维和1.67 dtex×38 mm粘胶基负离子纤维，负离子织物(平纹)经向密度：189根/10cm，纬向密度：210根/10cm。

1.2 实验内容 仪器及标准

1.2.1 实验内容及仪器

采用场发射扫描电镜放大3000倍观察纤维表面特征。采用YG001型电子纤维强力仪测试纤维的强伸性能。采用Y151型纤维摩擦系数仪，采用绞盘法(纤维与纤维)测试纤维的耐磨性能。采用YG321型纤维比电阻仪测试纤维的质量比电阻。采用XTL熔点仪测试纤维的热学性能。采用波长为280～313 nm的紫外灯模拟日光照射72 h，结合YG001型电子纤维强力仪测试纤维的耐日晒性能。参照纤维鉴别中的溶解法测试纤维的化学性能。采用IC-1000型负离子检测仪，对样品的负离子释放能力进行了测试。

1.2.2 实验标准

GB/T14337—1993；GB/T14342—1993《空气离子测量仪通用规范》。

2 测试结果与讨论

2.1 纤维的形态特征

将涤纶基负离子纤维和粘胶基负离子纤维在扫描电镜下放大3000倍观测到的纵截面形态如图1所示。

从图1中可以看出，涤纶基负离子纤维表面光滑，纵向均匀无条痕，且有一定量大小形状不一的颗粒即负离子粉体附着在纤维表面；粘胶基负离子纤维纵向平直有连续不均匀的条纹，且负离子粉体颗粒大多附着在条纹沟壑处。相对于涤纶基负离子纤维纵向表面光滑，粘胶基负离子纤维纵向表面多褶皱、有沟壑是由于其在湿法纺丝过程中强烈的双扩散造成的。而负离子粉体不同的附着状态是由纺丝方法的不同决定的。涤纶基负离子纤维是在聚酯切片中添加能激发空气负离子

的矿物质微粉，将其制备成可直接加工成负离子纤维的负离子切片，进而进行纺丝加工而制成的[5]；粘胶基负离子纤维则是将能激发空气负离子的矿物质微粉和活化剂、分散剂均匀配制成乳浆料，按一定比例添加到纺丝液中，经过静态和动态混合，使该粉体均匀分散在粘胶中，再进行常规纺丝制得的[6]。

2.2 纤维的基本性能

图1 两种纤维纵截面形态对照图

纤维性能涤纶基负离子纤维粘胶基负离子纤维备注细度(dtex)1．671．67GB/T14335—1993长度(mm)3838GB/T14336—1993色泽纯白色浅灰色目测断裂强度(cN/dtex)干态2．312．11湿态2．301．24GB/T14337—1993断裂伸长率(%)干态10．717．9湿态10．723．8GB/T14337—1993干强CV值(%)16．417．8GB/T14337—1993摩擦系数静态0．540．31动态0．420．16绞盘法(纤维与纤维)回潮率(%)0．515标准状态下质量比电阻(g/cm2)1．7×10143．6×107GB/T14342—1993热学性质有熔点，220℃时纤维软化，似粘流态，250℃时，纤维熔融。无熔点，150℃时纤维强度下降，180℃时，纤维开始分解。XTL熔点仪耐日光性强度基本不变，颜色不变强度下降，纤维发黄30W紫外灯照射72h耐酸性60℃以下强度基本不变溶解，有残余物60℃以上强度迅速下降完全溶解70%H2SO4、37%HCl处理72h耐碱性60℃以下强度下降强度基本不变60℃以上纤维表面水解强度基本不变5%NaOH处理72h耐溶剂性常温溶胀不溶解80℃溶解不溶解丙酮、苯、苯酚、乙醇、甘油、汽油

2.2.1 力学性能

从表1可以看出，在同一状态下，两种基材负离子纤维的力学性能差异较大，涤纶基负离子纤维的断裂强度明显大于粘胶基负离子纤维，而粘胶基负离子纤维的断裂伸长率却大于涤纶基负离子纤维；纤维吸湿后，涤纶基负离子纤维的断裂强度和断裂伸长率几乎没有发生变化，而粘胶基负离子纤维的断裂强度和断裂伸长率分别降低了41.2%和33.0%。笔者认为之所以出现上现象是由于涤纶基负离子纤维的吸湿量很小，而粘胶基负离子纤维吸湿量大，水分子破环了纤维素分子间的氢键[7]。

2.2.2 耐磨性能

测试结果表明，两种纤维均具有一定的摩擦系数，且在动态和静态下，涤纶基负离子纤维的摩擦系数都大于粘胶基负离子纤维的摩擦系数，摩擦系数的大小直接影响纺纱过程中纤维之间的抱合力，间接影响纱线的强力。

2.2.3 导电性能

实验数据表明，涤纶基负离子纤维的质量比电阻与普通涤纶纤维(去油)接近,该纤维易产生静电,在纺织加工中应注意加强防静电措施；粘胶基负离子纤维的质量比电阻远远小于涤纶基负离子纤维，跟普通粘胶纤维相当，说明该纤维具有良好的抗静电性能，有利于纺织加工。回潮率测试结果表明涤纶基负离子纤维的回潮率远远小于粘胶基负离子纤维，这与纤维质量比电阻的测试结果相符合。

2.2.4 耐干热性能

从测试结果来看，两种纤维都具有良好的耐干热性能，随着温度的升高，两种纤维的断裂强度均呈下降趋势，且涤纶基负离子纤维的耐干热性能较好。涤纶基负离子纤维有熔点，220℃时纤维开始软化，当温度达到250℃时发生熔融；粘胶基负离子纤维没有熔点，150℃时纤维断裂强度急剧下降，在温度达到180℃时纤维开始分解。

2.2.5 耐日晒性能

在波长为280～313 nm的紫外线灯模拟日光照射纤维72 h后，涤纶基负离子纤维的颜色没有发生变化，断裂强度下降了5.66%；粘胶基负离子纤维颜色发黄，断裂强度下降了14.72%，该现象说明涤纶基负离子纤维的耐日晒性能优于粘胶基负离子纤维。

2.2.6 化学稳定性

在60℃以下用70%的硫酸和37%的盐酸处理两种纤维72 h，涤纶基负离子纤维的断裂强度基本不变，而粘胶基负离子纤维发生溶解，但有少量残留。当温度上升至60℃以上时，涤纶基负离子纤维的强力迅速下降，粘胶基负离子纤维则完全溶解。

在60℃以下用5%的苛性钠溶液处理两种纤维72 h后，涤纶基负离子纤维断裂强度明显下降，而粘胶基负离子纤维断裂强度基本不变。当温度上升至60℃以上时，涤纶基负离子纤维表面开始发生水解，强度急剧下降，此现象称为“碱剥皮”，而粘胶基负离子纤维的断裂强度变化不大。

在常温下，涤纶基负离子纤维在有机溶剂中发生溶胀，粘胶基负离子纤维不溶于有机溶剂；加热超过80℃时，涤纶基负离子纤维开始溶解，粘胶基负离子纤维依然不溶。

2.3 负离子释放能力

涤纶基负离子纤维织物为1#，水洗20次的涤纶基负离子纤维织物为2#，粘胶基负离子纤维织物为3#，水洗20次的粘胶基负离子纤维织物为4#。各试样的负离子释放量如表2所示。

表2 不同纤维负离子释放量的对比

由测试结果可知，两种基材的负离子织物均具有较好且持久的负离子释放能力，涤纶基负离子织物的负离子释放量为680个/cm2,粘胶基负离子纤维的释放量为800个/cm2，水洗20次后，两种织物的负离子释放量减少不明显，

3 结论

3.1 涤纶基负离子纤维是由含有负离子粉的聚酯切片制成的；粘胶基负离子纤维是直接将负离子粉加入纺丝液中制成的，不同的纺丝方法导致两种基材负离子纤维外观形态的不同。

3.2 通过对两种纤维主要物理机械性能的比较可知，与粘胶基负离子纤维相比，涤纶基负离子纤维的断裂强度较大，耐热性和耐日晒性能较好，且耐酸不耐碱；而粘胶基负离子纤维则具有更好的吸湿性、抗静电性以及良好的柔软性和耐溶剂性，且纤维耐碱不耐酸。

3.3 粘胶基负离子织物的负离子释放能力较涤纶基负离子织物更强，二者的负离子释放能力均具有良好的耐水洗性和持久性。

[1] 谢跃亭,张瑞文,邵长金.负离子功能粘胶纤维的研制[J]. 天津工业大学学报,2004,(4):44—47.

[2] 王文淑,吕悦慈,范春祥.负离子纤维的性能及应用[J].天津纺织科技,2004,(4):11—14.

[3] 赵书经.纺织材料实验教程[M].北京：中国纺织出版社，2005.

[4] 刘迪,韩光亭,张元明,吴燕.两种大豆蛋白纤维性能对比研究[J].山东纺织科技,2009,50(2):1—5.

[5] 邱发贵,李全明,张梅,李秀刚.负离子纤维及其纺织品的研究进展[J].高科技纤维与应用,2008,(3):19—23.

[6] 王连军,刘方.聚酯负离子纤维的制备及其性能研究[J]. 聚酯工业,2006,(6):14—17.

[7] 高小亮.竹炭改性涤纶的性能及其纺纱工艺探讨[J].山东纺织科技，2010，51(6)：16—18.

Comparative Study on Performance of Anion Fiber of Different Base

DongFeiyi,ShenLanping

(Xi′an Polytechnic University, Xi′an 710048，China)

The same size of polyester-base anion fiber and viscose-base anion fiber were chosen to be compared for the study of the morphology structure and the basic performance of the fibers.

polyester-base; viscose-base; anion; morphology structure; basic performance

2015-04-07

董飞逸(1991—)，女，陕西铜川人，硕士研究生。

TS102.6

A

1009-3028(2015)04-0011-04