粘膠功能性紡織纖維的特性測試與分析_圖文

1、粘膠功能型紡織纖維的特性測試與分析韓曉建,張曉麗,黃晨,何銀地(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)蠶業(yè)絲綢系,安徽合肥230036摘要:通過對粘膠紡織功能型纖維進行微觀結(jié)構(gòu)的電鏡測試、熱失重圖譜分析等,探討了它們在受到等離子刻蝕條件下的微觀結(jié)構(gòu)差異,以探求粘膠纖維在受到物理、化學(xué)的處理后,其纖維的性能變化。研究結(jié)果表明,粘膠纖維在經(jīng)過兩種方法處理后,除保持本身優(yōu)良的特性以外,還具備很好的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及結(jié)晶度,有著較好的服用性能。關(guān)鍵詞:粘膠;功能性纖維;結(jié)構(gòu);性能中圖分類號:TS1011921文獻標(biāo)識碼:B 文章編號:1001-7003(200212-0044-03Test and Analysis about th

2、e Characteristics of Functional Viscose FiberH AN X iao 2jian ,ZH AN G X iao 2li ,HUAN G Chen ,He Y in 2de (Sericultur &Silk Dep.Anhui Agriculture University ,Anhui 230036,China Abstract :Through testing the microstructure of functional viscose fiber with electron microscope and therm ogravimetr

3、y ,it is discussed the changes appearing in its microstructure after being eroded by plasma ,and investigated the properties changes of this fiberthe after the physical and chemical treatment.The results show that after the treatment ,the viscose fiber can not only maintain its own g ood characteris

4、tics ,but als o have fine aggregating structure ,crystallinity and wearability.K ey words :viscose ;functional fiber ;structure ;property收稿日期:2002-05-15作者簡介:韓曉建,男,1979年生,碩士研究生,主要從事紡織纖維性能的研究。1前言隨著市場經(jīng)濟的繁榮發(fā)展和人民生活水平的提高,人們對紡織服裝提出新的要求,新型特種功能性纖維的不斷推出順應(yīng)了市場的需求。它的問世為織造、成衣、家紡的新品開發(fā)提供了廣闊的空間。纖維的性能,相應(yīng)取決于纖維所具有的結(jié)構(gòu)。纖

5、維結(jié)構(gòu)和性能是一個事物的兩個方面,從內(nèi)在本質(zhì)方面講是結(jié)構(gòu),而從結(jié)構(gòu)反映到外部,則成為我們直接或間接能感受到的,并能得以利用的性能。纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是決定纖維結(jié)構(gòu)的主要因素。本文主要針對粘膠纖維進行抗紫外線和阻燃功能性化學(xué)、物理處理后,觀察其內(nèi)部微觀形態(tài)的變化情況,探索它們在經(jīng)過一系列加工后的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)以及聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和性能的變化規(guī)律,并和處理前的普通纖維進行外部形態(tài)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的比較,這將為研制和開發(fā)新型功能性纖維材料提供科學(xué)依據(jù),以期開發(fā)出具有獨特風(fēng)格的新產(chǎn)品。2實驗材料與方法211實驗材料臺化阻燃粘膠纖維:1167dtex (115D ×33mm ,BR ;臺化抗紫外線粘膠纖維:116

6、7dtex (115D ×33mm ,BR ;臺化普通粘膠纖維:1167dtex (115D ×33mm ,BR 。212實驗方法21211等離子體處理儀器:北京儀器廠光學(xué)多層鍍膜機DM D 2450型,鐘罩尺寸為450mm ×520mm 。工作條件:極限真空小于等于66616×10-6Pa(5×10-6托,抽氣時間小于等于60min (13313×10-5Pa 。21212纖維微觀結(jié)構(gòu)測試儀器:日本產(chǎn)S 2520型掃描式電子顯微鏡。測試條件:恒溫20,相對濕度65%;離子刻蝕電壓1kV ,電流8mA ,時間20min ,再作電導(dǎo)處理

7、;采用哈氏切片器切取纖維樣品,用火棉膠固定。21213纖維差動熱分析測試儀器:美國PE 公司DE LT A SERIES 7系列TG A 27型熱分析儀。44絲綢SI LK 2002年第12期測試條件:纖維樣品用量24mg ,溫度范圍30730,升溫速率20/min ,高純氮氣氣氛,流量40m L/min ,環(huán)境溫度20,相對濕度70%,試樣制成粉末。3測試結(jié)果與分析311粘膠系列纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)31111粘膠系列纖維的微觀、截面形態(tài)圖1為粘膠系列纖維的縱向形態(tài),圖中顯示粘膠纖維的縱向為不規(guī)則的鋸齒形,表面有平行于纖維軸向的條紋,經(jīng)物理化學(xué)的變性處理后,纖維均有變粗的趨勢,但表面比普通粘膠纖維光滑

8、平整 。圖1粘膠系列纖維的縱向形態(tài)圖2為粘膠系列纖維的橫截面形態(tài)。觀察圖2(3,能夠明顯地看出普通粘膠纖維的皮芯層結(jié)構(gòu),在每個不規(guī)則鋸齒形截面的周圍,都有薄薄的皮層。這個皮層結(jié)構(gòu)組織是很細密的,由取向性較好的晶粒組成,而在芯層結(jié)構(gòu)內(nèi)也能看到較大的晶粒,它們則處在取向性差的非結(jié)晶性基質(zhì)里面。從圖2(2照片中可證實,抗紫外線的粘膠纖維是在普通的粘膠纖維內(nèi)混入陶瓷粉的結(jié)果,對圖2進行比較可見,陶瓷粉的存在使得截面中的氣泡空隙面積也相應(yīng)地減小,從截面的不規(guī)則程度也能推算出抗紫外粘膠纖維的皮芯層凝固速度差別最小,而阻燃的粘膠纖維的差別最大,所以其芯層內(nèi)的晶粒也是最大的,球狀空泡的存在最為明顯 。圖2粘膠

9、系列纖維的截面形態(tài)31112在離子刻蝕條件下粘膠系列纖維的形態(tài)根據(jù)松村初太郎的研究表明,離子刻蝕處理可以反映出纖維的原纖構(gòu)造。通過對粘膠纖維進行離子刻蝕處理后發(fā)現(xiàn),粘膠纖維原纖的直徑大小在01040106m 之間,并在纖維表面呈現(xiàn)出均勻的顆粒狀特征,反映出纖維原纖由于受離子的刻蝕轟擊,纖維表面的弱結(jié)構(gòu)被均勻剝離,纖維耐刻蝕能力差通過這一方法充分得以體現(xiàn)。從圖3(1阻燃的粘膠纖維截面上能清晰地看到均勻分布的似水珠狀的透明體,另外明顯可見其網(wǎng)絡(luò)空隙的存在,飽滿性的提高。這主要是由于纖維內(nèi)部弱結(jié)構(gòu)的變化,改變了纖維原纖耐離子刻蝕的程度,加大了離子刻蝕過程中原纖的剝離,所以原纖直徑變小,纖維的截面微觀

10、空隙明顯變大,且其縱面的“坑坑洼洼”程度較為顯著。比較圖2(2和圖3(2,可以清晰地看到雖然抗紫外粘膠纖維刻蝕得很均勻,效果很好,但還是掩蓋不了顆粒狀的陶瓷粉的存在,說明它們是不受刻蝕影響的 。圖3粘膠系列纖維的離子刻蝕截面形態(tài)從圖4可見,阻燃的粘膠纖維刻蝕的效果最好,表面分裂現(xiàn)象很明顯,其邊緣也變得更加皺碎,并能夠明顯地看到刻蝕的坑坑洼洼的表面。而抗紫外粘膠纖維刻蝕的效果略有遜色,但是其刻蝕剝離的白色物質(zhì)是呈軸向排列的 。圖4粘膠系列纖維的刻蝕縱向形態(tài)312粘膠系列纖維的熱失重分析對粘膠系列纖維進行熱失重測試可知,各種干態(tài)纖維材料比熱相差不大,但50起到最后分解它542002年第12期絲綢S

11、I LK 們所吸收的熱量差別卻很明顯,估計是和它們的吸濕率有較大差異的關(guān)系。因為水的比熱比普通的纖維材料大23倍,當(dāng)帶有水分的粘膠纖維等天然再生纖維與熱體材料接觸時,會吸收較多的熱量。從圖5可知,阻燃型粘膠纖維在受到勻速升溫的加熱條件下,出現(xiàn)了兩個峰,一個是吸熱點,一個是放熱點,即出現(xiàn)了明顯的二次結(jié)晶現(xiàn)象,當(dāng)阻燃粘膠纖維的差動熱分析曲線在下降到一定程度后,有一個緩沖,然后再繼續(xù)迅速下降,這一現(xiàn)象說明了在熱失重處理時,阻燃粘膠纖維吸收了一定的熱量開始分解蒸發(fā),到一定溫度時,內(nèi)部的分解蒸發(fā)緩慢,部分分子再次重組結(jié)晶,這一現(xiàn)象穩(wěn)定了一段時間后,隨著溫度的升高,所吸收的熱量又作為提供它分解蒸發(fā)的熱量,

12、使得它的重量進入二次銳減過程。這可從它的吸熱量數(shù)值中反映出來,也正印證了研制阻燃纖維的目的,就是使纖維(或織物具有不燃性或難燃性,減少熱分解可燃氣體的生成,阻礙燃燒過程的基本反應(yīng),這主要是由于阻燃劑單體的加入,部分改變了粘膠纖維的結(jié)構(gòu)構(gòu)成,使它的聚合度和結(jié)晶度得到了提高所致。因為在開始的時候阻燃型粘膠纖維不軟化,不熔解,也不分解,在246198267193開始放熱,然后在268184275140開始吸收,實現(xiàn)了先放熱,后吸熱這一過程,先前的放熱使得纖維內(nèi)部的熱量降低,同時使得纖維外部形成熱團的氛圍,在分解的同時,阻擋熱量的進入,阻礙了吸熱的繼續(xù),有效阻止熱分解的進行。對應(yīng)于圖6,抗紫外線的加工

13、工藝使得纖維內(nèi)部的結(jié)晶度大為增加,結(jié)構(gòu)較為緊密,所以僅在302165369137才開始進行熱失重現(xiàn)象,較普通粘膠纖維的吸熱開始點299145344126有所推遲,可是在311109吸熱蒸發(fā)的速度為最大,反而較普通未變性的早先了1102,且吸熱量較普通粘膠纖維的有所增加,這是纖維取向度降低導(dǎo)致的,同時陶瓷粉加入使得纖維的導(dǎo)熱系數(shù)大大增加,即它的散熱效果比較好也是一個因素 。圖5 阻燃粘膠纖維的熱失重分析圖6 抗紫外線粘膠纖維熱失重分析圖7普通粘膠纖維的熱失重分析4結(jié)論(1從粘膠特種功能性纖維的電鏡照片比較可以看出,在阻燃粘膠纖維里面有氣泡,具有較明顯的光滑平整縱向結(jié)構(gòu)。抗紫外線粘膠纖維是在一般的

14、粘膠纖維里面混入陶瓷粉的結(jié)果,使得截面里面的氣泡空隙面積也相應(yīng)減小,并反應(yīng)出它的皮芯層凝固速度差別最小,而阻燃粘膠纖維的皮芯層凝固速度差別是最大的,其芯層里面的晶粒也是最大,球狀空泡的存在也最為明顯。(2在粘膠系列纖維中,阻燃粘膠纖維刻蝕的效果最好,而抗紫外粘膠纖維刻蝕的效果略有遜色,但是其刻蝕剝離的白色物質(zhì)是呈軸向排列的。(3經(jīng)熱失重分析后發(fā)現(xiàn),阻燃粘膠纖維在受到勻速升溫的加熱條件下,出現(xiàn)了兩個峰,一個是放熱點,一個是吸熱點,在246198267193開始放熱,然后在268184275140開始吸收,實現(xiàn)了先放熱,后吸熱這一過程,達到了研制阻燃功能性纖維的目的。參考文獻:1周奧佳.21世紀(jì)纖維發(fā)展