孟金鳳 孟家光 王 建 韓婭紅

1. 西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西 西安 710048；2. 寶雞金健數(shù)碼針紡有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721000

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聚酯基椰炭纖維及其混紡紗的基本性能研究*

孟金鳳1孟家光1王 建2韓婭紅1

1. 西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西 西安 710048；2. 寶雞金健數(shù)碼針紡有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721000

介紹一種新型功能保健纖維——聚酯基椰炭纖維及其混紡紗，通過對形態(tài)結(jié)構(gòu)、強(qiáng)力、捻度、含濕量、耐酸堿等方面的性能測試與分析，為聚酯基椰炭纖維更好地應(yīng)用到功能性面料及服裝中提供數(shù)據(jù)參考。

聚酯基椰炭纖維，混紡紗，性能測試

椰炭是將椰子外殼的纖維質(zhì)加熱到1200℃后制成的一種活性炭，它是生產(chǎn)功能纖維的優(yōu)異原料[1]。將椰炭研磨成椰炭粉(粒徑在0.5μm以下)，再使用硅表面活性劑對椰炭粉進(jìn)行處理，在高溫下與聚酯切片混熔制得椰炭母粒，然后椰炭母粒與聚酯切片混合，利用傳統(tǒng)聚酯紡絲工藝便可制得椰炭改性聚酯纖維(下文簡稱“聚酯基椰炭纖維”)[2-4]。通常，聚酯基椰炭纖維中椰炭粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%～3%。

作為一種新型功能保健纖維，聚酯基椰炭纖維不僅擁有良好的吸濕、快干等服用性能，還具有吸附消臭、釋放負(fù)離子等生物功效[5-6]。為了將聚酯基椰炭纖維更好地應(yīng)用于保健針織產(chǎn)品，本文對聚酯基椰炭纖維及其混紡紗的性能進(jìn)行了測試與分析，以期能滿足人們對功能保健紡織品日益增長的需求[7]。

1 試驗(yàn)

1.1 材料

聚酯基椰炭纖維單纖線密度為1.67dtex；滌綸單纖線密度為1.67dtex；聚酯基椰炭纖維混紡紗由聚酯基椰炭纖維與精梳棉按質(zhì)量比50∶50混紡而成，線密度為18.46tex。

1.2 測試方法

1.2.1 纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)

使用日本NeoScope JCM-5000型尼康臺(tái)式掃描電鏡，觀察聚酯基椰炭纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)。

1.2.2 單纖強(qiáng)伸性能

使用YG004E型電子單纖強(qiáng)力機(jī)，于干態(tài)、預(yù)加張力0.4cN、夾頭間隔10mm、拉伸速率20mm/min的條件下，測試聚酯基椰炭纖維和滌綸的單纖斷裂強(qiáng)度與斷裂伸長率。每項(xiàng)各測試30次，取平均值。

1.2.3 混紡紗性能

1.2.3.1 強(qiáng)伸性

利用YG020A型電子單紗強(qiáng)力儀，于拉伸速度500mm/min、上下夾頭間隔500mm、預(yù)加張力15cN 的條件下，測試聚酯基椰炭纖維混紡紗的強(qiáng)伸性。測試25次，結(jié)果取平均值。

1.2.3.2 條干均勻度

利用YG131型條干均勻度試驗(yàn)機(jī)，于紗速50m/min、 測試時(shí)間20min條件下，測試聚酯基椰炭纖維混紡紗的棉結(jié)、粗節(jié)、細(xì)節(jié)及CV值，用以衡量紗線的條干均勻度[8-9]。每項(xiàng)指標(biāo)各測試10次，取平均值。

1.2.3.3 捻度

利用Y331A型捻度儀，采用退捻加捻法測試聚酯基椰炭纖維混紡紗捻度。設(shè)置夾持長度為250mm、 限位長度為4mm。分別通過式(1)和式(2)計(jì)算得到特?cái)?shù)制紗線實(shí)際捻度和捻度不勻率：

(1)

(2)

1.2.3.4 含濕量

采用JA3003A型電子天平和DHG-9075A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，測試聚酯基椰炭纖維混紡紗含濕量。烘箱設(shè)定溫度為(105±3)℃，含水率和回潮率計(jì)算式：

(3)

(4)

1.2.3.5 耐酸堿性

利用pHS-25型數(shù)字式pH計(jì)、水浴鍋，以及HCl、Na2CO3和NaOH，對聚酯基椰炭纖維混紡紗于不同的溫度下進(jìn)行不同酸堿度的處理，處理時(shí)間30min，使用YG020A型電子單紗強(qiáng)力儀測試其斷裂強(qiáng)力。

1.2.3.6 耐熱性

采用DHG-9075A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、JA3003N型電子天平及水浴鍋，對聚酯基椰炭纖維混紡紗進(jìn)行耐熱性測試。先將一組紗線分別放入80、90和100℃的水浴鍋中，浸泡30min后進(jìn)行強(qiáng)度及收縮率測試，并對燒杯中水的顏色進(jìn)行觀察；再將另一組紗線依次放入170～250℃的干燥箱中，30s 后進(jìn)行強(qiáng)度測試，觀察紗線收縮和顏色變化。

2 測試結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)結(jié)構(gòu)

聚酯基椰炭纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)如圖1所示，可以看出：聚酯基椰炭纖維橫截面為四葉形，縱向有較深的溝槽，且表面有不規(guī)則的椰炭顆粒及裂縫。這些都賦予了聚酯基椰炭纖維面料良好的透氣性和吸濕、導(dǎo)濕性。

2.2 單纖強(qiáng)伸性能

聚酯基椰炭纖維和滌綸的單纖強(qiáng)伸性能列于表1。 從表1可以看出：聚酯基椰炭纖維的單纖斷裂強(qiáng)度稍低于滌綸，這是因?yàn)樵诰埘セ坷w維合成過程中加入了椰炭母粒，從而導(dǎo)致聚酯基椰炭纖維應(yīng)力分布不均勻；但聚酯基椰炭纖維的單纖斷裂伸長率又稍高于滌綸，纖維成紗后延伸性有所改善，可承受針織紗線在前期準(zhǔn)備和編織過程中受到的張力和彎曲扭轉(zhuǎn)作用。

表1 單纖強(qiáng)伸性能比較

圖1 聚酯基椰炭纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)

2.3 混紡紗性能

2.3.1 強(qiáng)伸性、條干均勻度、捻度及含濕量

聚酯基椰炭纖維混紡紗強(qiáng)伸性、條干均勻度、捻度及含濕量測試結(jié)果見表2，可以看出：聚酯基椰炭纖維混紡紗的強(qiáng)伸性都較好，能滿足針織紗線在編織成圈過程中對良好強(qiáng)力和較好延伸性的要求；但條干均勻度較低，成紗質(zhì)量較差，這會(huì)直接影響針織面料的質(zhì)量；捻度和捻度不勻率也都達(dá)到了針織用紗的要求(通常，精紡毛紗捻度不勻率不大于8%，

粗紡毛紗捻度不勻率不大于10%[10]，捻度過大和過小都會(huì)影響針織物的服用性能)；含水率和回潮率都較低，聚酯基椰炭纖維混紡紗回潮率(2.4%)比棉紗(8.5%)低得多，但仍高于滌綸(0.4%)，這一方面與混紡紗中含有50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的棉纖維，另一方面與聚酯基椰炭纖維橫截面呈四葉形、縱向有較深的溝槽有關(guān)。

表2 聚酯基椰炭纖維混紡紗強(qiáng)伸性、條干 均勻度、捻度及含濕量測試結(jié)果

2.3.2 耐酸堿性

聚酯基椰炭纖維混紡紗耐酸堿性測試結(jié)果如表3所示。酸性條件下，混紡紗斷裂強(qiáng)力波動(dòng)不大，這說明酸對聚酯基椰炭纖維混紡紗損傷不大，纖維耐酸性較好；堿性條件下，混紡紗斷裂強(qiáng)力降低明顯，這說明堿對聚酯基椰炭纖維混紡紗的損傷較大，纖維耐堿性較差。且100℃時(shí)，混紡紗斷裂強(qiáng)力隨pH值的增大下降較快，這與聚酯基椰炭纖維混紡紗在強(qiáng)堿中酯鍵被水解有關(guān)。

表3 聚酯基椰炭纖維混紡紗耐酸堿性測試結(jié)果

2.3.3 耐熱性

聚酯基椰炭纖維混紡紗耐熱性測試結(jié)果如表4所示，可以看出：聚酯基椰炭纖維混紡紗在80、90、100℃的熱水中都有一些變化，燒杯中的水變?yōu)榈S色，這與混紡紗中棉纖維所含的一些雜質(zhì)、棉籽殼等被除去有關(guān)，但是聚酯基椰炭纖維混紡紗的強(qiáng)度、收縮率變化很小，這表明混紡紗耐濕熱性較好；耐干熱性方面，聚酯基椰炭纖維混紡紗經(jīng)170～190℃烘干處理30s后，強(qiáng)度只是稍有下降，210～230℃處理30s后才開始出現(xiàn)收縮，同時(shí)伴有燒焦的氣味，顏色發(fā)生變化，這說明紗線耐干熱較好。

表4 聚酯基椰炭纖維混紡紗的耐熱性

3 結(jié)語

通過對聚酯基椰炭纖維及其混紡紗的各項(xiàng)性能測試可知：聚酯基椰炭纖維表面有較深的縱向溝槽及不規(guī)則的椰炭顆粒，同時(shí)四葉形的異形橫截面結(jié)構(gòu)令纖維具有了極強(qiáng)的吸附能力；相較于滌綸，該纖維單纖強(qiáng)度略低，但延伸性較好；聚酯基椰炭纖維混紡紗的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長都較好，但條干均勻度較差，捻度適中，能滿足針織用紗的要求；同時(shí)，聚酯基椰炭纖維混紡紗的含水率和回潮率都較低，耐堿性較差，耐酸性較好，耐熱性較好。聚酯基椰炭纖維可用于運(yùn)動(dòng)等功能保健針織品的開發(fā)。

[1] 朱樹平.椰炭纖維的性能與應(yīng)用[J].針織工業(yè)，2012(4)：36-37.

[2] 郭萌萌，孟家光，韓婭紅.椰炭改性聚酯纖維混紡針織物的染色工藝[J].針織工業(yè)，2013(6)：48-51.

[3] 占海華，周建紅．四種針織用功能纖維[J]．針織工業(yè)，2009(10)：29-30．

[4] 李歡，孟家光，楊凡．新型功能纖維———椰炭纖維[J]．產(chǎn)業(yè)用紡織品，2010，28(10)：44-45．

[5] 韓學(xué)掙，張寶華，張本孟，等.椰炭Vilof/棉/Richcel混紡面料的開發(fā)[J].棉紡織技術(shù)，2010，38(12)：792-794[6] 韓婭紅，孟家光，李靜. 椰炭纖維及其在針織上的應(yīng)用[J].針織工業(yè)，2011(9)：14-16.

[7] 呂偉元．功能性纖維介紹(五)[J]．產(chǎn)業(yè)用紡織品，2008，26(11)：43-44．

[8] 陳玉國，王杏.基于形態(tài)學(xué)和PDE的紗線條干均勻度檢測方法[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，31(4):404-406.[9] 陶家杰，張一心．紗線條干均勻度測試的發(fā)展現(xiàn)狀[J]．紡織科技進(jìn)展，2010(5)：52-54.

[10] 徐紅，叢新婷．緯編針織產(chǎn)品質(zhì)量控制[M]．北京：中國紡織出版社，2008：10．

Study on the basic properties of coconut carbon modified polyester fiber and blended yarn

MengJinfeng1,MengJiaguang1,WangJian2,HanYahong1

1. School of Textiles and Materials, Xi’an Polytechnic University，Xi’an 710048，China;2. Baoji Jinjian Digital Knitting Limited Liability Company, Baoji 721000,China

A new kind of health protection fibers—coconut carbon modified polyester fibers and its blended yarns were presented. By testing and analysing the properties of morphological structure, strength, twist, moisture content, acid and alkali resistance, reference data for the development of coconut carbon modified polyester fibers functional fabric and garment were provided.

coconut carbon modified polyester fiber，blended yarn，property test

*陜西省“13115”科技創(chuàng)新工程重大科技專項(xiàng)資金項(xiàng)目(2008ZDK-27)

2015-03-01

孟金鳳，女，1988生，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)榧徔椥虏牧?、新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用

孟家光，E-mail：mengjiaguang@126.com

TS184.9

A

1004-7093(2016)03-0017-04