聚酯纤维/涤纶导电纤维定量分析研究

文/林本术 郑明通 郑少明 江珊珊

聚酯纤维是合成纤维中的一个重要品种。它是以精对苯二甲酸（PTA）或对苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇（EG）为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物——聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），经纺丝和后处理制成的纤维。聚酯纤维在纺织和工业领域中的应用非常广泛，但是聚酯纤维的疏水性和绝缘性导致其在干燥环境下容易积累静电，静电放电不仅对人体有害，而且会成为可燃气体或粉尘的点火源引起爆炸和火灾。为防止静电引起各种灾害，如何赋予聚酯纤维导电性能成为近年来的研究热点。

导电纤维是一种通过电子传导和电晕放电而消除静电的功能性纤维，通常是指在标准状态（20℃、65%相对湿度）下，比电阻在107Ω·cm以下的纤维。目前在纺织品中应用比较广泛的导电纤维有锦纶和涤纶两种。一般加的量很少，0.5%～1.0%左右即可有效地改善织物的抗静电性能。

聚酯纤维和涤纶导电纤维具有相同的化学性质，采用常规的溶解法无法对聚酯纤维/涤纶导电纤维进行定量分析。但是在外观上涤纶导电纤维纵面中间有一道黑色；锦纶导电纤维纵面两边边缘是黑色。因此本文讨论采用物理法（横截面）定量分析聚酯纤维/涤纶导电纤维混纺织物中涤纶导电纤维含量的可行性。

1 试验

1.1 试验仪器

数字化纤维细度分析仪（CU）、哈氏切片器、双刀片、镊子等。

1.2 试验试剂

火棉胶、液体石蜡。

1.3 试验样品

选用导电纤维设计值为0.5%的聚酯纤维/涤纶样品5块。编号为1～5。

1.4 试验方法

参照标准FZ/T 01101—2008 《纺织品 纤维含量的测定物理法》[1]。

（1）纤维横截面制备

在试样中随机取适量纤维整理平行成束状，放入哈氏切片器中，切去露出的纤维，转动适当的刻度，涂上火棉胶，待试样凝固后，切取适当厚度的纤维切片放置在滴有液体石蜡的载玻片上，盖上盖玻片，供横截面面积测量试验用。

（2）纤维纵截面制备

将试样整理成平行束状，用纤维切片器切取合适长度约0.4mm的短纤维，将短纤维移至表面皿中，加入适量的液体石蜡，充分混合成稠密的悬浮液。将适量悬浮液移至载玻片上，使其均匀展开，盖上盖玻片。每个试样中抽取的纤维总数不少于1500根。

（3）纤维横截面面积的测定

将制备的试样放在显微镜载物台上，显微镜调到合适的放大倍数，使显示器上的纤维图像直径大500～1000倍，选择图像分析软件中正确的标尺和图像采集功能。调节显微镜焦距，使显示器上的图像清晰，用视频摄像头采集图像。使用鼠标完成图像冻结、面积测量等程序，将横截面面积测量结果储存于图像分析软件系统。移动载物台，选择另一图像清晰的界面继续测量面积。利用检测系统软件的统计计算功能自动计算每种纤维的横截面面积平均值，单位为平方微米（µm2）。

图1 混纺织物纵截面

图2 混纺织物横截面

由图1混纺织物的纵截面可看出，导电纤维的中部呈现出一条黑色条纹，因此可以判定该样品中的导电纤维为涤纶导电纤维。由图2混纺织物横截面可看出，导电纤维的横截面有清晰的孔洞，与其他纤维的截面有明显的区别。

2 结果与讨论

导电纤维的含量计算公式如式（1）和（2）所示。

式中：Pi为第i组分纤维的质量含量，%；Ni为第i组分纤维的计数测量根数；di2第i组分纤维的直径平方的平均值；ρi为导电纤维的密度，1.368g/cm3；Si为第i组分纤维的横截面面积平均值，µm2。

采用物理法测定导电纤维的质量百分率及含量偏差对比，结果见表1，其中设计值为企业的投料质量百分比。

表1 导电纤维含量结果对比

根据GB/T 29862—2013 《纺织品纤维含量的标识》[2]规定，当某种纤维含量≤10%时，纤维含量偏差值为±3%，同时当某种纤维含量≤3%时，实际含量不得为0。由表1导电纤维含量结果的对比可发现，采用物理法所得到的结果都在国家标准所允许的偏差范围内。

文中的数据及论述是整体科研项目中的一部分，该结果是根据其他基础数据所得到的结论，设计值是实际的投料重量比，测试值是该检测方法的实测值，因此该组数据可以验证该种试验方法的可靠性，实际检测工作中使用该方法取得了很好的效果。

3 结论

（1）通过混纺织物的纵向和横截面图可以清晰分辨出导电纤维的沟槽，从而将导电纤维与聚酯纤维进行有效的区分，确保试验结果的准确性。

（2）使用物理法所得导电纤维的含量与设计值偏差极小，采用物理法定量分析聚酯纤维/涤纶导电纤维织物结果是真实可信的。