呂 陳, 張 斌, b, 郁崇文, b, 李夢(mèng)珍, 熊 亞

(東華大學(xué) a. 紡織學(xué)院; b. 紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 201620)

N, N-二甲基乙酰胺對(duì)苧麻纖維處理的研究

呂 陳a, 張 斌a, b, 郁崇文a, b, 李夢(mèng)珍a, 熊 亞a

(東華大學(xué) a. 紡織學(xué)院; b. 紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 201620)

為降低苧麻纖維結(jié)晶度, 改善其柔軟性能, 采用N, N-二甲基乙酰胺(DMAc)對(duì)苧麻精干麻進(jìn)行溶脹降晶處理, 并研究了處理工藝對(duì)苧麻纖維的力學(xué)性能與柔軟性能的影響. 結(jié)果表明：隨著DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加、處理時(shí)間的延長(zhǎng)和處理溫度的升高, 苧麻纖維的斷裂強(qiáng)度呈下降趨勢(shì), 斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)呈增大趨勢(shì), 纖維變得柔軟; DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%、處理時(shí)間為2 h、溫度為80 ℃為較佳工藝; 較佳工藝下處理的苧麻纖維表面粗糙且有裂痕, 纖維結(jié)晶度由80.73%降至70.36%; NaOH預(yù)處理可提高DMAc對(duì)苧麻纖維的處理效果, 但NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)宜控制在5%以內(nèi).

苧麻纖維; N, N-二甲基乙酰胺; 柔軟性能

苧麻纖維作為一種天然纖維, 具有涼爽、吸濕透氣和抗菌防蛀等優(yōu)點(diǎn), 是服用面料的優(yōu)質(zhì)原料[1-4]. 然而由于苧麻纖維聚合度大、分子排列規(guī)整緊密、結(jié)晶度高, 其纖維較硬、彈性差, 難染色, 服用時(shí)有刺癢感且易產(chǎn)生折皺[2, 5], 很大程度上限制了苧麻纖維的應(yīng)用. 為了解決苧麻服用時(shí)的缺陷, 改善纖維的柔軟性能, 降低纖維結(jié)晶度是有效途徑之一. 文獻(xiàn)[6-8]分別采用液氨、NMMO (N-甲基嗎啉-N-氧化物)和堿/尿素, 對(duì)苧麻進(jìn)行了溶脹降晶處理, 苧麻纖維的柔軟性能雖然得到一定程度的提高, 但是仍存在結(jié)晶度的降低有限、纖維的損傷大和成本較高等問(wèn)題.

N,N-二甲基乙酰胺(DMAc, 又稱為乙酰二甲胺)是一種極性較強(qiáng)的非質(zhì)子化溶劑, 其熱穩(wěn)定性高、不易水解[9], 分子中含有羰基和氨基, 氫鍵締合能力較強(qiáng). 在高溫條件下,DMAc可以進(jìn)入纖維大分子間, 由于其極性較強(qiáng), 易與羥基形成氫鍵, 破壞纖維素大分子間原有的氫鍵, 從而使得纖維溶脹, 結(jié)晶度降低, 纖維變得柔軟[10-11]. DMAc用于處理纖維時(shí), 常將其與氯化鋰(LiCl)復(fù)配, LiCl/DMAc混合溶液在高溫條件下, 可以溶解纖維素, 并具有較高的穩(wěn)定性[10, 12]. 然而, DMAc單獨(dú)用于處理纖維的研究很少, 尤其是處理苧麻纖維, 至今鮮有報(bào)道. 鑒于此, 本文采用DMAc對(duì)苧麻精干麻進(jìn)行溶脹處理, 研究其對(duì)苧麻纖維力學(xué)性能與柔軟性能的影響.

1 試 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

苧麻精干麻(湖南長(zhǎng)沙瀏陽(yáng)河苧麻紡織公司), 其性能如表1所示; DMAc(分析純, 上海麥克林生化科技有限公司); 氫氧化鈉(化學(xué)純)、鹽酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36%～38%, 分析純), 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司.

表1 苧麻精干麻性能

DK-S16型水浴鍋(上海博迅有限公司); FA2004A型電子天平(上海精天電子儀器有限公司); Y802A型烘箱(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司); XQ-2型單纖維強(qiáng)伸儀(上海新纖儀器公司); Y171B型中段切斷器(常州市第二紡織機(jī)械廠), 刀口寬度為40 mm; JN-B型精密扭力天平(上海良平儀器儀表有限公司); Y331N+型電子單紗捻度儀(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司); TM 3000 型掃描電子顯微鏡(日本日立高科技公司); D/Max-2550 PC型X射線衍射儀(日本理學(xué)株式會(huì)社公司).

1.2 DMAc對(duì)苧麻纖維的處理

將烘干后的精干麻, 在恒溫恒濕室(相對(duì)濕度為(65±2)%, 溫度為(20±1) ℃, 下同)中平衡回潮48 h, 備用. 取一定質(zhì)量的精干麻置于浴比為1∶15 的一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的DMAc溶液中, 水浴升溫至處理要求的溫度, 達(dá)到處理時(shí)間后, 取出苧麻纖維, 水洗, 烘干, 最后置于恒溫恒濕室中平衡回潮48 h, 待用.

1.3 苧麻纖維線密度測(cè)試

根據(jù)文獻(xiàn)[13-14]對(duì)苧麻纖維的線密度進(jìn)行測(cè)試. 將纖維束一端梳理整齊, 用中段切斷器切斷梳理好的纖維, 取一部分放在扭力天平上稱出其質(zhì)量為m, 并計(jì)數(shù)纖維根數(shù)為n. 根據(jù)式(1)計(jì)算相應(yīng)的線密度.

(1)

式中:Nt為纖維線密度, tex;m為束纖維質(zhì)量, g;l為中段切斷器的寬度, m;n為束纖維根數(shù), 根.

1.4 苧麻纖維力學(xué)性能測(cè)試

采用單纖維強(qiáng)力儀測(cè)試?yán)w維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率, 拉伸速度為20 mm/min, 夾距為20 mm, 預(yù)加張力為0.3 cN, 每組試樣測(cè)試200根, 取其平均值.

1.5 苧麻纖維柔軟性能測(cè)試

目前尚無(wú)針對(duì)苧麻纖維柔軟性能的測(cè)試方法, 本文依據(jù)紡織纖維越柔軟, 其彎曲扭轉(zhuǎn)剛性越大的原理, 參照文獻(xiàn)[15]對(duì)苧麻纖維的柔軟性能進(jìn)行測(cè)試, 采用纖維的斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)衡量柔軟性能, 纖維斷裂時(shí)的回轉(zhuǎn)數(shù)越大, 則纖維的柔軟性能越好. 使用電子單紗捻度儀, 測(cè)量苧麻纖維的斷裂回轉(zhuǎn)數(shù). 捻度儀的參數(shù)設(shè)定: 夾持長(zhǎng)度為100 mm, 轉(zhuǎn)速為1 000 r/min, 預(yù)加張力為1.0 cN, 每個(gè)試樣測(cè)試200根纖維, 取其平均值.

1.6 苧麻纖維外觀形貌觀察

取少許苧麻纖維制備樣品, 在掃描電子顯微鏡放大倍數(shù)為1 500倍、加速電壓為 10 kV條件下觀察表面形態(tài).

1.7 X射線衍射(XRD)測(cè)試

采用X射線衍射儀(銅靶, 40 kV, 200 mA, 2θ為5°～60°), 對(duì)未處理的和較佳工藝下處理的苧麻纖維進(jìn)行XRD測(cè)試.

2 結(jié)果與討論

2.1 DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

在處理時(shí)間為3 h、溫度為80 ℃的條件下, DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)(相對(duì)于苧麻纖維的質(zhì)量)分別為10%, 20%, 30%, 40%和50%時(shí), 對(duì)苧麻纖維進(jìn)行處理. 處理后苧麻纖維的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)隨DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化如圖1所示.

(a) 斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率

(b) 斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)圖1 不同DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)下苧麻纖維的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率及斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)Fig.1 Breaking strength, breaking elongation and breaking rotation number of ramie fibers with different mass fraction of DMAc

由圖1(a)可知, 隨著DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加, 苧麻纖維的斷裂強(qiáng)度逐漸降低, 斷裂伸長(zhǎng)率逐漸增加, 之后二者都趨于平衡. DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于40%時(shí), 隨著DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加, 溶液中DMAc分子數(shù)量增加, 有更多的DMAc分子進(jìn)入纖維內(nèi)部破壞氫鍵, 纖維的斷裂強(qiáng)度下降, 斷裂伸長(zhǎng)率增加. 當(dāng)DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 40% 時(shí), DMAc分子進(jìn)入纖維內(nèi)部的難度相對(duì)較大, 分子數(shù)逐漸達(dá)到飽和狀態(tài), 致使DMAc對(duì)纖維的處理效果變化不明顯, 纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率趨于平衡.

由圖1(b)可知, 隨著DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加, 苧麻纖維的斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)呈先增加后減小的趨勢(shì). DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于20%時(shí), 纖維的斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)增加較為明顯, 柔軟性能得到明顯改善; DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0%增加到20%時(shí), 纖維的斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)增加了165次.其原因主要是隨著DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加, 溶液中DMAc的分子數(shù)增加, 進(jìn)入纖維內(nèi)部的分子也增多, 對(duì)氫鍵的破壞作用增強(qiáng), 纖維的斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)增加, 柔軟性能變好. 當(dāng)DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于20%時(shí), 隨著DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加, 斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)減小, 纖維的柔軟性能逐漸減小, 主要原因: 當(dāng)DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20%～40%時(shí), DMAc分子雖然對(duì)纖維仍有較好的溶脹效果, 但此時(shí)纖維受到的損傷越來(lái)越大, 強(qiáng)力逐漸降低, 回轉(zhuǎn)時(shí)易斷裂, 因而纖維的斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)逐漸減小; 當(dāng)DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于40%后, 纖維素大分子中的氫鍵能被破壞的數(shù)量越來(lái)越少, 難度逐漸增加, 同時(shí)由于纖維受到較大損傷, 纖維扭轉(zhuǎn)時(shí)更易斷裂, 故柔軟性能呈下降的趨勢(shì).

綜合考慮斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率與斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)等指標(biāo), 當(dāng)DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí), DMAc對(duì)苧麻纖維的處理效果較好, 此時(shí)纖維的斷裂強(qiáng)度為6.46 cN/dtex, 斷裂伸長(zhǎng)率為3.32%, 斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)為429次, 與未處理的苧麻纖維相比, 斷裂強(qiáng)度下降了18.64%, 斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)分別增加了12.54%和62.50%.

2.2 處理時(shí)間的影響

在DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%、溫度為80 ℃的條件下, 處理時(shí)間分別為1, 2, 3, 4和5 h, 對(duì)苧麻纖維進(jìn)行處理. 處理后苧麻纖維的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)隨處理時(shí)間的變化如圖2所示.

由圖2 (a)可知, 隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng), 苧麻纖維的斷裂強(qiáng)度逐漸降低, 斷裂伸長(zhǎng)率逐漸增加, 2 h后二者的變化都不是很明顯. 當(dāng)處理時(shí)間小于2 h時(shí), 隨處理時(shí)間的增加, 有利于DMAc分子進(jìn)入苧麻纖維內(nèi)部, 對(duì)纖維進(jìn)行充分處理, 纖維素大分子鏈間的氫鍵破壞較為明顯, 導(dǎo)致纖維的斷裂強(qiáng)度下降, 斷裂伸長(zhǎng)率增加. 當(dāng)處理時(shí)間超過(guò)2 h后, 由于DMAc分子進(jìn)入纖維內(nèi)部的難度和破壞氫鍵的難度都漸增, 致使DMAc處理纖維的效果不再明顯, 故斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的變化不再明顯.

(a) 斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率

(b) 斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)圖2 不同處理時(shí)間下苧麻纖維的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)Fig.2 Breaking strength, breaking elongation and breaking rotation number of ramie fibers with different treating time

由圖2 (b)可知, 隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng), 苧麻纖維的斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)逐漸增加, 2 h后趨于平衡趨勢(shì). 在2 h時(shí), 纖維的斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)與未處理的苧麻精干麻相比增加了122次. 當(dāng)處理時(shí)間小于2 h時(shí), 隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng), 更多的DMAc分子進(jìn)入纖維內(nèi)部, 破壞大分子鏈間的氫鍵, 纖維的扭轉(zhuǎn)剛度下降, 斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)增加, 柔軟性能得到明顯改善. 當(dāng)處理時(shí)間超過(guò)2 h后, DMAc處理纖維的效果逐漸減弱, 另外, 由于纖維的損傷漸增, 纖維承受扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)力逐漸降低, 致使纖維的斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)增幅不再明顯, 纖維的柔軟性能變化較小.

綜合考慮斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率與斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)等指標(biāo), 當(dāng)處理時(shí)間為2 h時(shí), DMAc對(duì)苧麻纖維的處理效果較好, 其斷裂強(qiáng)度為6.36 cN/dtex, 斷裂伸長(zhǎng)率為4.12%, 斷裂捻回?cái)?shù)為386次, 與未處理的苧麻纖維相比, 斷裂強(qiáng)度下降了19.99%, 斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)分別增加了39.66%和30.85%.

2.3 處理溫度的影響

在DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%、處理時(shí)間為4 h的條件下, 處理溫度分別為50, 60, 70, 80和90 ℃, 對(duì)苧麻纖維進(jìn)行處理. 處理后苧麻纖維的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)隨溫度的變化如圖3所示.

(a) 斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率

(b) 斷裂回轉(zhuǎn)數(shù) 圖3 不同處理溫度下苧麻纖維的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)Fig.3 Breaking strength, breaking elongation and breaking rotation number of ramie fibers with different treating temperatures

由圖3(a)可知, 隨著溫度的升高, 苧麻纖維的斷裂強(qiáng)度呈逐漸降低趨勢(shì), 斷裂伸長(zhǎng)率呈逐漸增加趨勢(shì). 溫度升高, 溶液中DMAc分子動(dòng)能增加, 運(yùn)動(dòng)加劇, 進(jìn)入纖維內(nèi)部的DMAc分子較多, 對(duì)大分子鏈間氫鍵的破壞作用較大, 致使纖維膨脹, 纖維的斷裂強(qiáng)度下降, 斷裂伸長(zhǎng)率增加. 當(dāng)溫度低于60 ℃時(shí), 纖維的斷裂伸長(zhǎng)率變化不明顯, 這主要是因?yàn)榈蜏貢r(shí), DMAc分子的運(yùn)動(dòng)活性較低, 進(jìn)入纖維內(nèi)部相對(duì)困難; 當(dāng)溫度高于60 ℃, 分子的運(yùn)動(dòng)活性增加, 加大了DMAc分子對(duì)纖維素大分子鏈間氫鍵的破壞, 纖維的斷裂強(qiáng)度降低, 斷裂伸長(zhǎng)率增加. 當(dāng)溫度達(dá)到90 ℃時(shí), 纖維損傷較大, 此時(shí)纖維的斷裂強(qiáng)度為4.52 cN/dtex, 滿足最低的紡紗要求; 若溫度繼續(xù)升高, DMAc分子活性更大, 對(duì)纖維的斷裂強(qiáng)度損傷將更大.

由圖3(b)可知, 隨著溫度的升高, 纖維的斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)呈先增加后減小的趨勢(shì). 在溫度低于80 ℃時(shí), 纖維的斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)隨著溫度的升高而增大, 80 ℃時(shí)斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到最大, 為425次.這主要是因?yàn)闇囟壬? DMAc分子運(yùn)動(dòng)加劇, 易進(jìn)入纖維內(nèi)膨脹纖維, 從而使得苧麻纖維的柔軟性能增加. 溫度高于80 ℃時(shí), DMAc分子對(duì)苧麻纖維的損傷較大, 纖維承受扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)力下降, 從而影響纖維的斷裂回轉(zhuǎn)數(shù), 纖維的柔軟性能呈下降趨勢(shì).

綜合考慮斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)等指標(biāo), 當(dāng)溫度在80 ℃時(shí), DMAc對(duì)苧麻纖維的處理效果較好. 處理溫度80 ℃時(shí), 纖維的斷裂強(qiáng)度雖然降低幅度較大, 但仍為4.55 cN/dtex, 遠(yuǎn)高于紡紗工藝的強(qiáng)度要求, 此外, 纖維的斷裂伸長(zhǎng)率為3.89%, 斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)為425次, 與未處理的苧麻纖維相比, 斷裂強(qiáng)度下降了42.70%, 斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)分別增加了31.86%和60.98%.

綜合上述DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)、處理時(shí)間和溫度等3個(gè)因素, DMAc處理苧麻纖維的較佳工藝為: DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%, 處理時(shí)間為2 h, 溫度為80 ℃.

2.4 SEM形貌分析

圖4為未處理的和在較佳工藝(DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%, 處理時(shí)間為2 h, 溫度為80 ℃, 下同)下經(jīng)DMAc處理后的苧麻精干麻纖維的掃描電子顯微鏡圖.

(a) 未處理的苧麻纖維

(b) 較佳工藝下處理的苧麻纖維 圖4 處理前后苧麻纖維的掃描電子顯微鏡圖 (×1 500)Fig.4 SEM images of the original and optimum treatment ramie fibers (×1 500)

由圖4可知, 未處理的苧麻精干麻纖維表面較為光滑, 處理后的纖維表面變得粗糙, 并且有裂痕. DMAc處理苧麻纖維時(shí), 對(duì)纖維產(chǎn)生溶脹作用, 破壞了纖維內(nèi)的部分結(jié)構(gòu), 致使纖維的表面形貌發(fā)生一定程度的改變, 使纖維表面的豎紋凸顯; 另外, 由于DMAc在溶脹纖維時(shí)對(duì)纖維有一定的損傷, 致使在苧麻纖維表面產(chǎn)生裂痕. 因此, DMAc處理苧麻纖維時(shí), 應(yīng)在提高纖維柔軟性能的同時(shí), 盡可能減少纖維的損傷.

2.5 X射線衍射分析

未處理的和在較佳工藝下經(jīng)DMAc處理后的苧麻精干麻纖維的X射線衍射圖如圖5所示. 由圖5可知, 未處理的苧麻和經(jīng)過(guò)處理烘干后的苧麻纖維在2θ為15°, 16°和24°附近存在明顯的特征峰, 且處理前后苧麻纖維的衍射峰形沒(méi)有發(fā)生明顯的變化, 說(shuō)明在處理后, 苧麻纖維沒(méi)有生成其他類(lèi)型的纖維素[16-17]. 利用Jade 6.0 軟件計(jì)算得到處理前后的苧麻纖維結(jié)晶度分別為80.73% 和70.36%, 處理后苧麻纖維的結(jié)晶度與未處理的相比較下降了12.84%, 表明處理后纖維內(nèi)部的無(wú)定形區(qū)增加, 使得纖維的剛度下降, 柔軟性能增加.

圖5 處理前后苧麻纖維的X射線衍射圖Fig.5 X-ray diffraction spectra of the original and optimum treatment ramie fibers

2.6 NaOH預(yù)處理的影響

為了減少苧麻纖維損傷和提高DMAc的處理效果, 本文嘗試采用NaOH預(yù)處理苧麻纖維, 研究其對(duì)DMAc處理效果的影響. 在20 ℃下, 用質(zhì)量分?jǐn)?shù)(相對(duì)于DMAc溶液的質(zhì)量)分別為1%, 2%, 3%, 4%和5%的NaOH溶液對(duì)苧麻纖維預(yù)處理20 min, 然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的DMAc溶液, 在80 ℃下, 對(duì)苧麻纖維處理 2 h, 測(cè)得的纖維斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)隨著NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化如圖6所示.

(a) 斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率

(b) 斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)圖6 在不同NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)下苧麻纖維的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)Fig.6 Breaking strength, breaking elongation and breaking rotation number of ramie fibers with different mass fractions of NaOH

由圖6(a)可知, 隨著NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加, 苧麻纖維的斷裂強(qiáng)度呈逐漸降低趨勢(shì), 斷裂伸長(zhǎng)率呈逐漸增加的趨勢(shì). NaOH溶液對(duì)纖維素纖維具有較好的溶脹蓬松作用, 使苧麻纖維變得松散, 有利于DMAc分子進(jìn)入纖維內(nèi)部, 破壞大分子鏈間的氫鍵, 促進(jìn)對(duì)纖維的溶脹作用.

由圖6(b)可知, 隨著NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加, 苧麻纖維的斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)呈逐漸增加趨勢(shì). NaOH的預(yù)處理可促使較多的DMAc分子進(jìn)入纖維內(nèi)部, 發(fā)揮DMAc分子的處理效果, NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大, DMAc分子進(jìn)入纖維內(nèi)部越容易, 對(duì)纖維大分子鏈間的氫鍵破壞作用越明顯, 纖維的溶脹效果越好, 故斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)呈增加趨勢(shì), 纖維的柔軟性能改善明顯.

雖然NaOH預(yù)處理可以明顯促進(jìn)DMAc對(duì)纖維柔軟性能的改善, 但也增加了DMAc對(duì)纖維的損傷, 當(dāng)NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí), 纖維的斷裂強(qiáng)度為4.58 cN/dtex, 此時(shí)的強(qiáng)度雖然仍可滿足紡紗要求, 但不宜再低, 故NaOH預(yù)處理時(shí)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)建議控制在5%以內(nèi).

3 結(jié) 論

(1) 隨著DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加、處理時(shí)間的延長(zhǎng)和處理溫度的升高, 苧麻纖維的斷裂強(qiáng)度呈下降趨勢(shì), 斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂回轉(zhuǎn)數(shù)呈增大的趨勢(shì), 纖維變得柔軟.

(2) DMAc對(duì)苧麻纖維處理的較佳工藝: DMAc質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%, 處理時(shí)間為2 h, 溫度為80 ℃; 較佳工藝下處理的苧麻纖維表面粗糙且有裂痕, 纖維的結(jié)晶度由80.73%降至70.36%.

(3) NaOH預(yù)處理可以提高DMAc對(duì)苧麻纖維的處理效果, 但NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)建議控制在5%以內(nèi), 以保證纖維強(qiáng)度的要求.

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(責(zé)任編輯：于冬燕)

Study on the Performance of Ramie Fibers Treated with N, N-dimethylacetamide

LüChena,ZHANGBina, b,YUChongwena, b,LIMengzhena,XIONGYaa

(a. College of Textiles, b. Key Laboratory of Textile Science & Technology, Ministry of Education,Donghua University, Shanghai 201620, China)

N, N-dimethylacetamide(DMAc) was used to swell and reduce the crystallinity of ramie fibers for improving the softening property. The effects of treatment process on the mechanical properties and softening property of ramie fibers were studied. The results show that the breaking strength of the ramie fibers has a decreasing tendency, while the breaking elongation and breaking rotation number have an increasing tendency with the increasing of the DMAc mass fraction, treatment time and temperature, which result in the fiber much softer. The optimum treatment conditions are 20% DMAc mass fraction, 2 h and 80 ℃. The ramie fibers treated in the optimum conditions become rough and have some cracks on their surfaces. The crystallinity of ramie fibers decrease from 80.73% to 70.36%. Although the pretreatment of NaOH could enhance the effect of DMAc to ramie fibers, the mass fraction of NaOH should be limited in 5%.

ramie fibers; N, N-dimethylacetamide; softening property

1671-0444 (2017)02-0198-07

2016-04-14

國(guó)家麻類(lèi)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(CARS-19)

呂 陳(1990—)，女，湖北黃岡人，碩士研究生，研究方向?yàn)槔w維改性與處理. E-mail: lvchen9008@163.com 張 斌(聯(lián)系人)，男，副教授，E-mail: zhangbin@dhu.edu.cn

TS 102.2

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