張小霞，吳虹曉，李 云，王國(guó)和，2

(1.蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州215006；2.現(xiàn)代絲綢國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，江蘇 蘇州 215123)

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負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料的制備及性能

張小霞1，吳虹曉1，李 云1，王國(guó)和1，2

(1.蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州215006；2.現(xiàn)代絲綢國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，江蘇 蘇州 215123)

采用熔噴法制備了負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料，探討了負(fù)離子功能母粒的制備工藝和非織造材料的紡絲工藝，對(duì)負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料進(jìn)行外觀形態(tài)表征，測(cè)試其負(fù)離子發(fā)生能力，抗菌性能以及透濕性能。結(jié)果表明，纖維網(wǎng)中纖維直徑變化范圍為0.1～20μm，纖維的表面有顆粒狀物質(zhì)；當(dāng)樣品平方米質(zhì)量>30g/m2，相對(duì)表面積≥1×10-3時(shí)，其負(fù)離子發(fā)生量>400個(gè)/cm3；A樣品負(fù)離子發(fā)生量為1020個(gè)/cm3，能使空氣清新潔凈；加入納米鈦金粉體后材料抗菌效果好；纖維直徑越小，紡織品平方米質(zhì)量越小，透濕性越好；加入負(fù)離子粉體后紡織品的透濕性變差。

熔噴法；負(fù)離子；聚丙烯；非織造材料；負(fù)離子發(fā)生量；抗菌性

熔噴非織造材料是利用高溫、高速熱氣流將熔融的高聚物熔體經(jīng)牽伸作用形成超細(xì)纖維，通過相互粘合作用紡制而成的。熔噴非織造材料是一種三維網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的材料，適合于吸附材料和醫(yī)療衛(wèi)生用品材料，其優(yōu)點(diǎn)是：孔隙率高，孔隙小且分布均勻，纖維比表面積大，吸附容量高，過濾阻力小等。開發(fā)綠色、功能、智能、服務(wù)型聚丙烯非織造材料是化纖行業(yè)發(fā)展的重要方向之一。負(fù)離子被人們稱為“空氣中的維生素”、“長(zhǎng)壽素”。結(jié)合熔噴法非織造加工工藝，將具有激發(fā)空氣產(chǎn)生負(fù)離子的納米鈦金粉體加入到聚丙烯非織造材料中，使其具有釋放負(fù)離子的特殊性能，制成負(fù)離子聚丙烯非織造材料，這就是本文研究的出發(fā)點(diǎn)。

1 試驗(yàn)材料與儀器

聚丙烯專用料：(切片：湖南盛錦新材料有限公司)

納米鈦金負(fù)離子粉體：(自制)

切片造粒機(jī)(含雙螺桿擠出機(jī)、水槽、風(fēng)干機(jī)和切粒機(jī))：蘇州寶力塑膠有限公司

熔噴紡絲設(shè)備：南通麗洋新材料開發(fā)有限公司，型號(hào)：ROC-MB300

冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡：HITACHI，型號(hào):S4800

空氣離子檢測(cè)儀：日本COM SYSTEM INC，型號(hào)：COM3200PROⅡ

威爾150A生化培養(yǎng)箱：蘇州威爾試驗(yàn)室用品有限公司

手提式不銹鋼蒸汽消毒器：上海三中醫(yī)器械有些公司

無(wú)菌操作箱：加凈集團(tuán)泰安分公司

移液器Thermo：熱電上海公司

渦旋混合器XW-80A：上海琪特分析儀器有限公司

強(qiáng)力攪拌器：上海標(biāo)本模型廠，型號(hào)：JB90-D

全自動(dòng)織物透濕量測(cè)試儀廠家：TEXTEST型號(hào)： FX3150

2 試驗(yàn)

2.1 聚丙烯切片與納米鈦金粉體擠出造粒

將聚丙烯切片與納米鈦金負(fù)離子粉體通過混料機(jī)攪拌混勻后，在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，收集第一遍的負(fù)離子功能母粒，將其通過風(fēng)干機(jī)風(fēng)干后，再次經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)擠出制造納米鈦金負(fù)離子功能母粒。

2.2 負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料的制備

將聚丙烯切片與納米鈦金負(fù)離子功能母粒按一定的比例混合均勻后，通過螺桿擠壓機(jī)制備負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料。

2.3 負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料的外觀形態(tài)表征

將干燥好的負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料，制成樣品后，通過沖擊斷口噴金后，使用冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)，觀察纖維網(wǎng)外觀形態(tài)，納米鈦金負(fù)離子粉體在非織造材料纖維中的分散情況和纖維直徑分布情況。

2.4 負(fù)離子聚丙烯非織造材料負(fù)離子發(fā)生量的測(cè)試

采用COM3200PROⅡ型空氣離子檢測(cè)儀測(cè)試負(fù)離子聚丙烯非織造材料的負(fù)離子發(fā)生量：恒溫恒濕試驗(yàn)室內(nèi)，試樣以水平方式放置于絕緣密閉的測(cè)試倉(cāng)內(nèi)，測(cè)試距離為5cm，相對(duì)表面積不小于1×10-3，試樣靜置900s以上，開始測(cè)試。每次測(cè)試前需對(duì)測(cè)試倉(cāng)進(jìn)行換氣處理，及對(duì)空氣離子檢測(cè)儀校零。試驗(yàn)裝置如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)裝置整體圖

2.5 負(fù)離子聚丙烯非織造材料抗菌性能的測(cè)試

采用GB/T 20944《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)》第1部分：瓊脂平皿擴(kuò)散法，通過往平皿內(nèi)注入兩層瓊脂培養(yǎng)皿，下層為無(wú)菌培養(yǎng)基，上層為接種培養(yǎng)基。試樣放在兩層培養(yǎng)基上，培養(yǎng)一段時(shí)間，根據(jù)培養(yǎng)基和試樣接觸處細(xì)菌繁殖的程度，定性評(píng)定試樣的抗菌性能。

2.6 負(fù)離子聚丙烯非織造材料透濕性能的測(cè)試

采用全自動(dòng)織物透濕量測(cè)試儀測(cè)試負(fù)離子聚丙烯非織造材料的透濕性能。

3 結(jié)果與分析

3.1 聚丙烯切片與納米鈦金擠出造粒的工藝條件

采用熔噴法制備負(fù)離子聚丙烯非織造材料，首先將納米鈦金負(fù)離子粉體與聚丙烯切片均勻混合，通過切片造粒機(jī)雙螺桿擠出造粒，制作成負(fù)離子功能母粒。其中，聚丙烯熔融指數(shù)為1 500g/(10min)，制備納米鈦金負(fù)離子粉體含量為12 %(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的功能母粒，制作4kg的負(fù)離子母粒。負(fù)離子聚丙烯熔噴法母粒配方和雙螺桿二次擠出工藝如表1和表2所示。

表1 負(fù)離子母?；炝吓浞?/p>

表2 雙螺桿二次擠出各區(qū)工藝參數(shù)

3.2 負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料的制備工藝

熔噴法紡絲工藝是一種拉伸工藝，將聚丙烯切片與負(fù)離子功能母粒，按照一定的比例混合，通過熔噴紡絲設(shè)備，制備負(fù)離子聚丙烯非織造材料。將干燥好的聚丙烯切片與負(fù)離子功能母粒，按照納米鈦金粉體含量4%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的比例混合，在一定的工藝條件下進(jìn)行紡絲，制作4種不同規(guī)格的非織造材料，其中A、B、C樣為負(fù)離子聚丙烯非織造材料，O樣為聚丙烯非織造材料，每種制備10 kg的負(fù)離子聚丙烯非織造材料。負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料配方和熔噴紡絲設(shè)備工藝參數(shù)如表3和表4所示。

表3 負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料配方

根據(jù)聚丙烯切片的熱性能和流變性能確定螺桿擠出機(jī)各段的溫度。按表4所示溫度參數(shù)，將熔噴紡絲設(shè)備的各區(qū)溫度調(diào)節(jié)到設(shè)定溫度，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度后需恒溫0.5h。加入聚丙烯切片清洗螺桿擠出機(jī)，去除雜質(zhì)，避免雜質(zhì)的存在造成噴絲口阻塞，影響熔噴試驗(yàn)的進(jìn)行。在設(shè)定加工溫度參數(shù)時(shí)，為了改善熔體的流動(dòng)性，應(yīng)在適當(dāng)范圍內(nèi)提高熔體加工溫度。

表4 熔噴紡絲設(shè)備各區(qū)溫度參數(shù)(℃)

設(shè)置熔噴過程中的空氣動(dòng)力調(diào)節(jié)、接網(wǎng)簾速度、接屏距離、計(jì)量泵轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)，制備負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料。負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料各工藝參數(shù)如表5所示。

表5 各工藝參數(shù)

4種的紡絲工藝共獲得4種規(guī)格的負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料如表6所示。

表6 樣品的規(guī)格

3.3 負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料的微觀結(jié)構(gòu)

采用冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行觀察，當(dāng)放大倍數(shù)為1 100倍如圖2所示?？捎^察到纖維網(wǎng)中超細(xì)纖維纖度不均勻，粗細(xì)不一，直徑變化范圍為0.1～20μm；纖維排列紊亂，相互纏結(jié)，以熱粘合形式結(jié)合，形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；纖維拉伸成絲、點(diǎn)、塊狀缺陷較少，具有良好的微觀形態(tài)。另外從電鏡照片上觀察，熔噴法非織造材料纖維的表面特性比較粗糙，這有利于捕集過濾氣體中的微粒。

圖2 聚丙烯非織造材料放大1100倍的SEM圖

當(dāng)放大倍數(shù)為5 000倍時(shí)，聚丙烯非織造材料和負(fù)離子聚丙烯非織造材料的SEM圖如圖3中a、b所示。比較兩圖可觀察到，未添加納米鈦金負(fù)離子粉體的與添加過納米鈦金負(fù)離子粉體(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%)的非織造材料中，纖維表面呈現(xiàn)出不同的效果。前者纖維表面光滑，后者由于添加了納米鈦金負(fù)離子粉體，能明顯看到纖維表面有顆粒狀物質(zhì)，粒子部分裸露在纖維表面，剩余部分被包埋在聚丙烯材料中。納米鈦金負(fù)離子粉體與聚丙烯高聚物熔體混合時(shí)，會(huì)在熔液中擴(kuò)散、遷移，游離到纖維表面的粉體會(huì)形成顆粒狀凸起，使得纖維表面形成密集的微粒。裸露在纖維表面和包埋在纖維內(nèi)部的納米鈦金負(fù)離子粉體可激發(fā)空氣產(chǎn)生空氣負(fù)離子。

圖3 非織造材料的SEM圖(5 000倍)

3.4 負(fù)離子聚丙烯非織造材料負(fù)離子發(fā)生量的試驗(yàn)結(jié)果與分析

樣品正負(fù)離子發(fā)生量如表7所示。測(cè)試結(jié)果表明，每組測(cè)試結(jié)果的CV值不超過5 %，說明試驗(yàn)的重現(xiàn)性較好，O組由于測(cè)試基數(shù)較小，使得CV值較大，但并不影響測(cè)試結(jié)果的分析。

表7 樣品正負(fù)離子發(fā)生量 單位：/(個(gè)/cm3)

圖4是4種樣品的正負(fù)離子濃度數(shù)據(jù)圖形，負(fù)離子變化規(guī)律為：A>B>C>O。A樣與B樣對(duì)比，A樣產(chǎn)生的負(fù)離子發(fā)生量大于B樣，為1020個(gè)/cm3，說明纖維越細(xì)，紡織品產(chǎn)生的負(fù)離子越多，這是由于纖維直徑越細(xì)，其比表面積越大，裸露在纖維表面的納米鈦金負(fù)離子顆粒越多，接觸的空氣會(huì)越多，激發(fā)更多的空氣產(chǎn)生負(fù)離子；A樣與C樣對(duì)比，A樣產(chǎn)生的負(fù)離子發(fā)生量大于C樣，說明紡織品厚度越大，單位面積的納米鈦金負(fù)離子粉體會(huì)越多，產(chǎn)生的負(fù)離子越多；O樣為未添加納米鈦金負(fù)離子粉體的聚丙烯非織造材料，幾乎不產(chǎn)生負(fù)離子。

圖4 樣品正負(fù)離子發(fā)生量

不同樣品空氣正負(fù)離子發(fā)生量及其評(píng)價(jià)指標(biāo)如表8所示。將表中單極系數(shù)和安倍空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)做成圖5所示，4種規(guī)格的非織造材料單極系數(shù)變化規(guī)律為：O>C>B>A；安倍空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)變化規(guī)律為：A>B>C>O?？諝馇鍧嵍?，A、B樣為A級(jí)，空氣最清潔；C樣為C級(jí)，空氣中等清潔；O樣為D級(jí)，空氣清潔度在允許范圍內(nèi)。A樣單極系數(shù)最小，安倍空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)最大，產(chǎn)生的負(fù)離子濃度遠(yuǎn)高于正離子濃度，有效清除環(huán)境中的雜質(zhì)，使空氣清新潔凈。

表8 不同樣品空氣正負(fù)離子發(fā)生量及其評(píng)價(jià)指標(biāo)

圖5 樣品的單極系數(shù)與安倍空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)CI

當(dāng)負(fù)離子濃度小于250 個(gè)/cm3時(shí)，環(huán)境空氣質(zhì)量較差，會(huì)給人不適的感覺；負(fù)離子濃度在400～1 000個(gè)/cm3時(shí)，環(huán)境空氣質(zhì)量一般；當(dāng)負(fù)離子濃度大于或等于1 000個(gè)/cm3時(shí)，環(huán)境空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良，屬于保健濃度范圍，可通過神經(jīng)體液代謝活動(dòng)起到免疫防御的作用。A樣負(fù)離子濃度為1 020個(gè)/cm3，負(fù)離子濃度高，空氣最清潔，可對(duì)人體起到保健作用；B樣負(fù)離子濃度為590個(gè)/cm3，空氣清潔，可創(chuàng)造出類似于森林風(fēng)景區(qū)的環(huán)境；C樣產(chǎn)生的負(fù)離子濃度為470個(gè)/cm3，空氣清潔度在允許范圍，同樣也能使空氣保持潔凈，可創(chuàng)造出類似于公園里的空氣環(huán)境。O樣為空白樣，不產(chǎn)生負(fù)離子，尚不能起到潔凈空氣效果。

上述分析表明，當(dāng)紡織品中納米鈦金負(fù)離子粉體含量為4 %，樣品平方米質(zhì)量大于30g/m2，測(cè)試相對(duì)表面積不小于1×10-3時(shí)，紡織品的負(fù)離子發(fā)生量將大于400個(gè)/cm3，可形成類似于森林風(fēng)景區(qū)的環(huán)境。

3.5 負(fù)離子聚丙烯非織造材料抗菌性能的結(jié)果與分析

負(fù)離子聚丙烯非織造材料的抗菌性能測(cè)試結(jié)果如表9所示。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20944.1-2007，對(duì)金黃色葡萄球菌的抗菌效果滿足表中“效果好”的要求，說明負(fù)離子聚丙烯熔噴法非織造材料的抗菌性已經(jīng)達(dá)到了國(guó)家對(duì)抗菌紡織品的標(biāo)準(zhǔn)。

表9 試樣抗菌性能測(cè)試結(jié)果

3.6 負(fù)離子聚丙烯非織造材料透濕性能的結(jié)果與分析

四種材料的透濕性測(cè)試結(jié)果如表10和圖6所示。比較A、B、C、O樣透濕率可知，A樣的透濕率大于B樣，說明纖維直徑越小，其透濕性越好；A樣的透濕率大于C樣，說明紡織品平方米質(zhì)量越小，其透濕性越好；加入負(fù)離子粉體后紡織品的透濕率減小。

表10 樣品透濕率

圖6 樣品的透濕率

4 結(jié) 論

采用熔噴法制備四種納米鈦金粉體含量4%

(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的聚丙烯非織造材料，纖維網(wǎng)中纖維直徑變化范圍為0.1～20μm，纖維表面有顆粒狀物質(zhì)，能激發(fā)空氣產(chǎn)生負(fù)離子。經(jīng)負(fù)離子發(fā)生量測(cè)試，當(dāng)樣品平方米質(zhì)量>30g/m2，相對(duì)表面積≥1×10-3時(shí)，其負(fù)離子發(fā)生量>400個(gè)/cm3。添加納米鈦金粉體的材料具有良好的抗菌效果，但紡織品的透濕率有所減小。

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專 利 集 錦(19)

王元蓀

專利名稱：牛奶纖維真絲混紡面料

專利申請(qǐng)?zhí)枺篊N201110142006.9

公開號(hào)：CN102797099A

申請(qǐng)日：2011.05.26

公開日：2012.11.28

申請(qǐng)人：高健

本發(fā)明公開了一種牛奶纖維真絲混紡面料，由經(jīng)紗和緯紗按一定規(guī)律浮沉交織而成，經(jīng)紗和緯紗相互垂直設(shè)置，所述經(jīng)紗采用牛奶纖維紗線，緯紗采用真絲紗線。本發(fā)明提供牛奶纖維真絲混紡面料既有牛奶纖維厚實(shí)、爽滑、懸垂感好的特性，又具有真絲柔中帶韌、光潔艷麗的優(yōu)點(diǎn)，主要用于制作唐裝、旗袍、晚禮服等高級(jí)服裝。

專利名稱：一種Sorona與真絲服裝面料的加工方法

專利申請(qǐng)?zhí)枺篊N201210272018.8

公開號(hào)：CN102797104A

申請(qǐng)日：2012.08.01

公開日：2012.11.28

申請(qǐng)人：勁霸男裝(上海)有限公司

一種Sorona與真絲服裝面料的加工方法，涉及一種針織面料的加工方法。選原材料；拼線；染色絲；織造，得坯布；水洗；成品定型；蒸呢。充分利用Sorona的生態(tài)環(huán)保、優(yōu)良的回彈性等特點(diǎn)，并結(jié)合粘膠良好的吸濕透氣性、易染性、桑蠶絲的順滑手感，使面料具備功能、環(huán)保、高檔的三重概念。加工得到的是針織面料，并非梭織面料。

2016-06-03