趙艷艷，劉　衛(wèi)，于湖生

(1.青島大學(xué)，山東 青島 266071；2.青島市纖維紡織品監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山東 青島 266061)

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水溶性薄荷-PVA纖維的前期制備

趙艷艷1，劉衛(wèi)2，于湖生1

(1.青島大學(xué)，山東 青島 266071；2.青島市纖維紡織品監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山東 青島 266061)

摘要:文章將薄荷提取物溶液添加到PVA紡絲原液中，依據(jù)濕法紡PVA纖維的工藝制得共混膜，并測(cè)試了其相關(guān)性能。結(jié)果表明，制得的共混膜的力學(xué)性能符合紡絲工藝要求，為紡制水溶性薄荷-PVA纖維提供了參考。

關(guān)鍵詞:薄荷提取物；聚乙烯醇；共混膜；力學(xué)性能

聚乙烯醇(PVA)是最早用來生產(chǎn)水溶纖維的成纖高聚物[1]，同時(shí)，聚乙烯醇具有生物可降解性和生物親和性,對(duì)人體無毒無害，是一種良好的生物醫(yī)用高分子材料[2]。因此，水溶性聚乙烯醇纖維在醫(yī)用領(lǐng)域被應(yīng)用于制作手術(shù)衣、帽、圍布、粘紗布、外科敷貼材料等[3]。本文研究了薄荷-PVA共混膜的物理性能及其與紡絲液中薄荷提取物含量的關(guān)系，為制備具有天然抗菌、抑炎功能的薄荷-PVA纖維提供依據(jù)。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)材料及儀器

實(shí)驗(yàn)材料：薄荷提取物，聚乙烯醇,硫酸鈉。

主要儀器：pH50生物顯微鏡，單纖維電子強(qiáng)力儀，NDJ-79型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，電子天平，水浴鍋，溫度計(jì)，量筒，燒杯，培養(yǎng)皿。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1聚乙烯醇溶液的配制

稱取一定質(zhì)量的聚乙烯醇，加入蒸餾水使其在60℃的水浴中溶脹1小時(shí)，在90℃～95℃的溫度下充分?jǐn)嚢柚敝镣耆芙?，靜置脫泡，分別制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%、14%、16%、18%的聚乙烯醇溶液。

1.2.2薄荷-聚乙烯醇共混紡絲液的配制

稱取不同量的薄荷提取物配置成溶液，并按照表1中的方案，將薄荷提取物溶液添加到16%的聚乙烯醇溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，靜置一段時(shí)間，脫泡備用。

表1紡絲液配制方案

方案編號(hào)紡絲液體積(mL)薄荷提取物溶液體積(mL)含薄荷提取物的質(zhì)量(g)A5000B5050.5C5050.75D5051

1.2.3凝固浴的配制

稱取一定量的硫酸鈉，加入蒸餾水配置成40℃的接近飽和溶液，備用。

1.2.4紡絲液的粘度的測(cè)定及計(jì)算方法

利用NDJ-79型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，根據(jù)溶液的粘度范圍選定合適的測(cè)量系統(tǒng)，在不同溫度下，分別測(cè)定聚乙烯醇溶液以及薄荷—聚乙烯醇共混紡絲液的儀表讀數(shù)a，對(duì)照儀器使用說明書及如下計(jì)算公式ηa=ka (k為儀器常數(shù))得到溶液的表觀粘度ηa。

1.2.5共混膜的制備

在玻璃棒兩端纏上細(xì)銅絲，將按配制方案制備的共混紡絲液沿一個(gè)方向涂抹在玻璃板上，要求涂抹厚度均勻。將玻璃板放入凝固液中，一段時(shí)間后取出，放入清水中水洗。最后將膜平展在玻璃板上，自然陰干。

1.2.6共混膜的表觀狀態(tài)表征

將制備好的共混膜，剪出約5 mm×5 mm的面積，制成玻片，在生物顯微鏡下觀察。

1.2.7力學(xué)性能的測(cè)試

將共混膜剪成30 mm×1 mm 的長(zhǎng)條，稱取質(zhì)量，并利用單纖強(qiáng)力儀進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測(cè)得共混膜的力學(xué)性能。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1聚乙烯醇溶液的粘度特性

用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定不同濃度的聚乙烯醇溶液在不同溫度下的粘度值，如圖1所示。

圖1　不同濃度PVA溶液的粘度變化

由圖1可以看出：當(dāng)溫度從20℃增加到55℃時(shí)，各個(gè)濃度的PVA溶液的粘度均逐漸下降。這是由于PVA溶液是高分子流體，當(dāng)溫度升高時(shí)，溶液中大分子運(yùn)動(dòng)加劇，分子間作用力減弱，使分子間空隙變大，溶液粘度下降；當(dāng)PVA濃度從12%增加到18%時(shí)，隨著濃度的增加，粘度逐漸增大，考慮到共混紡絲液需要適當(dāng)?shù)恼扯纫约斑m當(dāng)?shù)哪虠l件，本實(shí)驗(yàn)采用濃度為16%的PVA溶液為紡絲原液。

2.2薄荷-聚乙烯醇共混溶液的粘度特性

根據(jù)以往的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)得知，薄荷提取物以粉末形式添加到紡絲液中，易發(fā)生粉末團(tuán)聚，不易與紡絲原液充分、均勻地混合。根據(jù)提取物的溶解性，以溶液形式共混，可取得較好地共混效果。因此本實(shí)驗(yàn)選擇的是薄荷提取物以溶液形式添加到紡絲液中，用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定不同含量的薄荷-PVA共混紡絲液的粘度，如圖2所示。

圖2　不同含量的薄荷-PVA共混溶液的粘度變化

由圖2可以看出：方案B共混紡絲液的粘度小于16%的PVA原液；方案C、D共混溶液的粘度均大于16%的PVA原溶液，并隨著薄荷提取物添加含量的增大，共混溶液的粘度逐漸增大。這是由于加入同體積不同含量的提取物溶液對(duì)PVA紡絲原液造成了不同的影響。當(dāng)溫度從20℃增加到40℃時(shí)，薄荷-PVA共混溶液的粘度均逐漸下降，這符合高分子聚合物溶液的性質(zhì)。

2.3共混膜的表觀特征

對(duì)按照上述方案制得的膜，利用光學(xué)顯微鏡下觀察其表觀特征，在放大640倍下的觀察結(jié)果如圖3所示。

圖3　純PVA膜與三種共混膜的表觀圖

由圖3可以看出：共混膜的外觀均勻度較純PVA膜有所下降，但未有明顯差異，分散均勻度仍較好。隨著薄荷提取物添加含量的增大，共混膜中的顆粒逐漸增加。這說明薄荷提取物與PVA原液共混融合效果較好。

2.4共混膜的力學(xué)性能

本實(shí)驗(yàn)測(cè)定了各個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品的基本力學(xué)性能，結(jié)果如表2所示。

表2各試樣的基本力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果

試樣1234斷裂強(qiáng)度(cN/dtex)0.380.350.30.295斷裂伸長(zhǎng)率(%)168179185203

由表2可以看出，各個(gè)方案制備的共混膜斷裂伸長(zhǎng)率均較大，是因?yàn)闆]有經(jīng)過后拉伸處理。與純PVA膜相比，添加了不同含量薄荷提取物的B、C、D共混膜的斷裂強(qiáng)度依次有所減小，而斷裂伸長(zhǎng)率依次增大，但影響并不大。這說明薄荷提取物溶液的加入不利于共混膜的強(qiáng)度。這是由于薄荷提取物的添加改變了共混膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且薄荷提取物是以共混的形式與PVA原液混合在一起，并未發(fā)生反應(yīng)所致。隨著薄荷提取物添加量的增大，對(duì)共混膜的強(qiáng)度影響變大，因此在保證纖維抗菌性能的前提下，薄荷提取物的含量不宜過大。

3　結(jié)論

3.1根據(jù)根據(jù)PVA溶液的流變性能，考慮到共混紡絲液需要適當(dāng)?shù)恼扯纫约斑m當(dāng)?shù)哪虠l件等，本實(shí)驗(yàn)選擇了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的PVA溶液作為紡絲原液。

3.2由上述實(shí)驗(yàn)得知，隨著薄荷提取物添加量的增大，共混膜中的顆粒數(shù)逐漸增加，均勻度未發(fā)生明顯變化?？梢姳『商崛∥锶芤号cPVA原液可以較好地共混。因此將薄荷提取物加入到PVA溶液中，紡制具有抗菌功能的PVA纖維是可行的。

3.3隨著薄荷提取物添加量的增加，共混膜的強(qiáng)度逐漸減小，斷裂伸長(zhǎng)率依次增大。隨著薄荷提取物添加量的增大，對(duì)共混膜的強(qiáng)度影響變大，薄荷提取物溶液的加入不利于共混膜的強(qiáng)度。因此在保證纖維抗菌性能的前提下，薄荷提取物的含量不宜過大。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉光斗，李守群，徐建軍，等.凝膠紡PVA水溶纖維的結(jié)構(gòu)性能及應(yīng)用[J].四川紡織科技，2004(3)：17—20.

[2]鄭化，杜予民，余家會(huì).殼聚糖-聚乙烯醇共混纖維的結(jié)構(gòu)與性能[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2000，46(2)：187—190.

[3]薛飛燕.水溶性維綸的性能與應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2004(4)：43—44.

收稿日期：2015-10-27

作者簡(jiǎn)介：趙艷艷(1989-)，女，山東臨沂人，碩士研究生。

中圖分類號(hào):TS102.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào)：1009-3028(2016)01-0014-03

Early Preparation of the Water Soluble Mint-PVA Fiber

Zhao Yanyan1，LiuWei2，Yu Husheng1

(1.Qingdao University，Qingdao 266071，China;2.Qingdao Textile Inspection Institute，Qingdao 266061，China)

Abstract:Mint extract solution was mixed with the PVA spinning solution to make the blend membrane and the related properties were tested.The results show that physical properties of the blend membrane meet the requirement of the spinning process, providing the basis for spinning the water soluble mint-PVA fiber .

Key words:mint extract; PVA; blend membrane; mechanical properties