幾種纖維的性能對(duì)比

幾種纖維的性能對(duì)比

目前，受關(guān)注、發(fā)展迅速、前景廣闊的新型纖維主要包括lyocee纖維、obal纖維、大豆蛋白纖維、竹纖維、甲殼素纖維、牛奶蛋白纖維等。目前人們對(duì)這些新型纖維性能的認(rèn)識(shí)尚不全面系統(tǒng),對(duì)這些新型纖維產(chǎn)品進(jìn)行鑒別還沒有統(tǒng)一的新標(biāo)準(zhǔn)。本文對(duì)這幾種纖維的性能和鑒別方法進(jìn)行了試驗(yàn)和綜合分析。16種新纖維的總結(jié)1.1環(huán)保纖維—Lyocell纖維Lyocell是纖維素纖維的新生代,采用干噴濕法紡絲,生產(chǎn)周期短,溶劑循環(huán)使用,生產(chǎn)過程無(wú)污染,是典型的綠色環(huán)保纖維。Lyocell兼具天然、合成纖維兩者優(yōu)點(diǎn),其物理機(jī)械性能優(yōu)良,尤其是濕強(qiáng)與濕模量接近于合成纖維,同時(shí)具有棉纖維的舒適性、粘膠纖維的懸垂性和色彩鮮艷性、真絲的柔軟手感和優(yōu)雅光澤。1.2織物的性能測(cè)試Modal纖維也是新一代再生纖維素纖維,其面料吸濕性能、透氣性能、染色性能、尺寸穩(wěn)定性和抗皺性均優(yōu)于純棉織物,手感柔軟,懸垂性好,穿著舒適,色澤光亮,有天然的絲光效果。目前Modal纖維已開發(fā)出了多種功能性產(chǎn)品。1.3竹纖維的開發(fā)我國(guó)是大豆蛋白纖維工業(yè)化生產(chǎn)的首創(chuàng)國(guó)。其原料大豆廢粕資源豐富,而且生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境、人體等無(wú)污染。大豆蛋白纖維不僅具有單絲細(xì)度小、密度小的1.4竹纖維竹纖維也是我國(guó)自行開發(fā)研制并產(chǎn)業(yè)化的新型再生纖維素纖維,具有許多其他纖維無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),如良好的可紡性、染色性及吸濕放濕性。此外,竹纖維具有較好的天然抗菌、防霉、防蛀和防紫外線的功能,是一種較好的功能性纖維。竹纖維面料最大的優(yōu)點(diǎn)是舒適涼爽,是夏季服裝及床上用品的理想面料。1.5面料佩戴質(zhì)量的測(cè)定牛奶蛋白纖維具有生物保健功能和天然持久抑菌功效,含有多種氨基酸,面料貼身穿著有滋潤(rùn)皮膚的功效,其質(zhì)地輕盈、柔軟,穿著透氣、導(dǎo)濕、爽身。它不象其他動(dòng)物蛋白纖維那樣容易霉蛀或老化。1.6生物學(xué)及醫(yī)學(xué)超驗(yàn)應(yīng)用廣泛,在一般上應(yīng)用于養(yǎng)菌業(yè)。在功能甲殼素及其衍生物是一類功能多樣,用途廣泛的天然聚合物,在食品、生物、醫(yī)藥、紡織、印染、廢水處理等領(lǐng)域均有應(yīng)用。尤其是近年來,它的生物相容性、低毒性、生物降解性以及具有許多醫(yī)學(xué)功能和醫(yī)藥作用等性質(zhì),使其應(yīng)用不斷擴(kuò)展。甲殼素纖維可獨(dú)立紡絲或與其它植物纖維混紡、涂層等,產(chǎn)品都保持著原有獨(dú)特的理化性能及生物特性,是高檔的綠色保健紡織品,具備優(yōu)異的吸濕性、黏附性、組織親和性、無(wú)免疫抗原性、抗菌促愈性能等。2不同纖維性能的比較作者測(cè)試了部分纖維性能并參考了文獻(xiàn),現(xiàn)將各種纖維性能列于表1。3其他處方和方法各種纖維因組成成分及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異,其物理機(jī)械性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、外觀形態(tài)等方面必然存在差異,我們即利用這些差異來鑒別各種纖維。3.1燃燒雙組分纖維燃燒法是利用纖維的化學(xué)組成不同、燃燒特征不同來鑒別纖維,通過它可將纖維分成大類,主要有纖維素纖維、蛋白質(zhì)纖維、合成纖維等,為后續(xù)的進(jìn)一步鑒別提供方向。方法是取纖維少量,用酒精燈燃燒,仔細(xì)觀察纖維在接近火焰、在火焰中以及離開火焰時(shí)的燃燒狀態(tài)、燃燒氣味及最后灰燼等燃燒特征。通過燃燒可知Lyocell、Modal、竹纖維具有類似棉、麻和普通粘膠纖維的燃燒特征,屬再生纖維素纖維。而大豆蛋白纖維、牛奶蛋白纖維具有類似毛、蠶絲纖維的燃燒特征,屬于蛋白質(zhì)纖維。甲殼素纖維燃燒特征較特殊,既具有纖維素纖維又具有蛋白質(zhì)纖維的某些特征。六種纖維燃燒特征見表2,并與常見的棉、普通粘膠、羊毛、蠶絲纖維進(jìn)行對(duì)比。3.2纖維形態(tài)特征利用顯微鏡來觀察纖維的縱向和橫截面形態(tài),根據(jù)形態(tài)特征來鑒別纖維。將纖維手扯伸直平行,抽取少量置于載玻片上,滴上蒸餾水,覆以蓋玻片,在顯微鏡下觀察纖維縱向形態(tài)。采用哈氏切片器,將整理好的適量纖維,嵌于切片器凹槽中,用火棉膠凝固,切出10～30μm的薄片。在顯微鏡下觀察橫截面形態(tài)。顯微鏡觀察到的六種纖維形態(tài)特征列于表3,并與幾種常規(guī)纖維進(jìn)行比較。同時(shí)利用KYKY-2800型掃描電鏡拍攝了部分纖維的SEM像,見圖1～3,并將參考文獻(xiàn)的SEM像列于圖4和圖5,以便進(jìn)一步對(duì)照觀察。通過本文的實(shí)驗(yàn)觀察到,大部分新型再生纖維都有各自獨(dú)特的外觀形態(tài)特征,利用這些特征可有效地鑒別纖維。3.3i-ki試劑脫色試驗(yàn)利用纖維化學(xué)組成不同對(duì)一定的著色劑呈現(xiàn)不同的著色反應(yīng),作為輔助手段鑒別纖維。本文采用I-KI試劑對(duì)六種纖維進(jìn)行了著色試驗(yàn),結(jié)果見表4。方法:取纖維少量,浸于I-KI著色試劑中至少0.5min,取出清水洗凈晾干,觀察纖維濕態(tài)和干態(tài)著色情況。由本試驗(yàn)可知,通過I-KI試劑著色反應(yīng)能將蛋白質(zhì)纖維和纖維素纖維分類。而兩類纖維中,又能將再生纖維與天然纖維相區(qū)別。甲殼素纖維和Modal纖維著色晾干后呈色反應(yīng)特別,便于鑒別。3.4確定纖維品種特性溶解法是根據(jù)纖維在不同的化學(xué)溶劑中的溶解特性來確定纖維品種。本文選用了八種溶劑,對(duì)六種新型纖維的溶解性能進(jìn)行了試驗(yàn),并與幾種易混淆的常見纖維進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果見表5。3.5lyocell1.45,小豆蛋白纖維,小豆蛋白纖維,小豆蛋白纖維,甲殼素纖維,水曲奇纖維,水濕地權(quán)對(duì)蠶絲生長(zhǎng)的影響用密度梯度管測(cè)定纖維密度(g/cm-3),根據(jù)密度差異來鑒別纖維。依次為:Lyocell1.52,Modal1.52,大豆蛋白纖維1.29,竹纖維1.32,牛奶蛋白纖維1.24,甲殼素纖維1.45,棉1.54,普通粘膠1.51,羊毛1.32,蠶絲1.36。3.6檢測(cè)纖維種類及由來利用紅外光譜儀測(cè)出纖維的紅外光譜圖,不同種類纖維具有不同的化學(xué)基團(tuán),在紅外光譜圖上呈現(xiàn)各自不同的特征吸收譜帶,根據(jù)特征吸收譜帶對(duì)應(yīng)鑒別出纖維的組分,從而判斷纖維的種類及名稱?；?qū)y(cè)出的光譜圖與已知纖維光譜圖對(duì)照鑒別。圖6～8列舉了幾例新型纖維的紅外光譜圖,由圖可見,紅外光譜圖特征吸收峰竹纖維為3450cm-1,1640-1,1060cm-1;大豆蛋白纖維3400cm-1,2930cm-1,1650cm-1,1540cm-1,1020～1240cm-1;甲殼素纖維3450cm-1,1610cm-1,960cm-1。3.7l斷裂強(qiáng)度由表1可見,Lyocell、Modal斷裂強(qiáng)度明顯高于竹纖維和普通粘膠纖維;甲殼素纖維因具有很多孔隙和裂縫所以強(qiáng)度較低,這些都可作為纖維的輔助鑒別手段。4付款時(shí)(1)采用次氯酸鈉作溶劑通過燃燒法定性為纖維素纖維;通過顯微鏡觀察縱向形態(tài)特征,可快速區(qū)別于Modal、竹纖維、甲殼素纖維以及棉和普通粘膠纖維。選用次氯酸鈉作溶劑,可進(jìn)一步區(qū)別于其他纖維素纖維,并得到驗(yàn)證。也可進(jìn)行拉伸性能測(cè)試,Lyocell強(qiáng)度顯著高于其他所有纖維素纖維。(2)纖維截面形態(tài)觀察通過燃燒法定性為纖維素纖維;通過顯微鏡觀察縱向形態(tài)特征,可快速區(qū)別于Lyocell、棉纖維以及甲殼素纖維;通過觀察橫截面形態(tài),可以粗略判斷非竹纖維和普通粘膠纖維;選用75%硫酸常溫下觀察溶解情況,可區(qū)別于竹纖維和粘膠纖維;還可通過測(cè)試斷裂強(qiáng)度和濕態(tài)伸長(zhǎng)來排除竹纖維和粘膠纖維。(3)羊毛、蠶絲纖維經(jīng)過燃燒試驗(yàn)判別其屬于蛋白質(zhì)纖維;經(jīng)I-KI試劑著色,排除羊毛、蠶絲,并初步與甲殼素纖維相區(qū)別。用5%氫氧化鈉作溶劑,加熱沸騰,大豆蛋白纖維不溶解,牛奶纖維膨潤(rùn),甲殼素纖維溶解。用二甲基甲酰胺作溶劑,加熱沸騰,進(jìn)一步區(qū)別于牛奶纖維。(4)纖維溶解情況觀察采用燃燒法判別其屬于纖維素纖維;通過顯微鏡觀察縱向形態(tài)特征,可快速區(qū)別于Lyocell、棉以及甲殼素纖維;用37%鹽酸,常溫下觀察溶解情況,Modal迅速溶解,普通粘膠纖維溶解但比Modal速度稍慢,竹纖維只有部分溶解。用密度梯度管測(cè)定密度,竹纖維密度明顯低于普通粘膠、Lyocell、Modal和棉。(5)大豆蛋白纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)采用燃燒法判定其屬于蛋白質(zhì)纖維;經(jīng)I-KI試劑著色,排除羊毛、蠶絲,并初步與甲殼素纖維相區(qū)別。顯微鏡下觀察纖維形態(tài),牛奶纖維較光滑無(wú)微孔,而大豆蛋白纖維不光滑,有不規(guī)則凹凸和微孔。用二甲基甲酰胺作溶劑,加熱沸騰,牛奶纖維膨潤(rùn),其他蛋白質(zhì)纖維無(wú)變化,進(jìn)一步區(qū)別于羊毛、蠶絲、甲殼素纖維和大豆蛋白纖維。(6)甲殼素纖維顯色纖維觀察燃燒特征,既有纖維素纖維不熔不縮、迅速燃燒的特征,又具有蛋白質(zhì)纖維燃燒的臭味,與其他纖維不同的是,纖維一接觸火焰即迅速燃燒成黑色并保持纖維原圈束形狀不變,捻之易碎,在火焰中繼續(xù)燃燒,最后呈少量灰白色灰燼,由此可以初步估計(jì)是甲殼素纖維。用顯微鏡觀察,纖維表面有孔隙和裂縫