楊麗月,靳曉晴,楊慶斌

(青島大學(xué)，山東 青島 266071)

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夜光纖維的基本性能研究

楊麗月,靳曉晴,楊慶斌

(青島大學(xué)，山東 青島 266071)

為了充分探究夜光纖維的力學(xué)性能和吸濕性，文章分析對(duì)比了干、濕態(tài)及熱處理后夜光纖維和普通滌綸纖維的力學(xué)性能指標(biāo)和吸放濕平衡回潮率。試驗(yàn)結(jié)果表明，在干、濕狀態(tài)下夜光纖維的斷裂強(qiáng)度都低于滌綸纖維，但其斷裂伸長(zhǎng)率都高于滌綸纖維；一定時(shí)間的熱處理可以增加夜光纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率；夜光纖維的吸濕性較差。該研究為夜光纖維的實(shí)際應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)。

夜光纖維；力學(xué)性能；熱處理；吸放濕性能

目前，普通性能的纖維已不能滿足人們的需求，功能性纖維越來(lái)越受到重視，這就要求纖維的創(chuàng)新和升級(jí)。夜光纖維是一種新型高科技功能纖維，是利用稀土鋁酸鹽夜光材料[1-4]為發(fā)光體，以聚酯樹脂為基體，經(jīng)過(guò)特種紡絲工藝制成的具有夜光性的蓄光型夜光纖維。該纖維只要吸收任何可見光10 min，便能將光能儲(chǔ)存于纖維之中，在黑暗狀態(tài)下持續(xù)發(fā)光10 h以上，并且可以循環(huán)使用。稀土鋁酸鹽夜光材料與其它高能見度材料相比，具有余輝時(shí)間長(zhǎng)、亮度高、無(wú)毒無(wú)害無(wú)放射性、對(duì)環(huán)境和人體絕對(duì)安全的特點(diǎn)[5-7]。蓄能型夜光纖維是以稀土鋁酸鹽夜光材料為主體而生產(chǎn)出的新型夜光纖維，因其具有相對(duì)密度小、強(qiáng)度高、模量高、彈性好等優(yōu)點(diǎn)，以及本身的蓄能夜光性能，受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，具有較好的發(fā)展前景[8-9]。徐長(zhǎng)富等人[10]使用聚丙烯和稀土鋁酸鹽類的發(fā)光材料為原料，進(jìn)行熔融紡絲，成功生產(chǎn)出一種余輝長(zhǎng)、亮度高、可紡性能較好的蓄光型聚丙烯纖維。本文主要研究了夜光纖維在干、濕狀態(tài)下的力學(xué)性能、熱處理后力學(xué)性能以及吸放濕性能，并與普通滌綸纖維進(jìn)行對(duì)比分析，同時(shí)詳細(xì)闡述了夜光纖維在紡織生產(chǎn)與應(yīng)用中的巨大潛力，為以后該纖維的生產(chǎn)與應(yīng)用提供理論參考。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)樣品

試驗(yàn)所用樣品為夜光纖維和滌綸纖維，纖維規(guī)格如表1所示。

表1 纖維規(guī)格

1.2 試驗(yàn)儀器及試驗(yàn)條件

力學(xué)性能：LLY-06型電子單纖維強(qiáng)力儀；試驗(yàn)條件：隔距10 mm，預(yù)加張力50 mg，拉伸速度20 mm/min，試驗(yàn)次數(shù)30，溫度20℃，相對(duì)濕度65%。

熱處理：八籃恒溫烘箱、LLY1-06E型纖維強(qiáng)力儀、冷卻皿；試驗(yàn)條件：烘箱溫度150℃，時(shí)間分別為0.5 h和1.5 h。

吸放濕性能：LLY-33型恒溫恒濕箱，Y802A型八籃恒溫烘箱；試驗(yàn)條件：恒溫恒濕箱設(shè)定溫度20℃，相對(duì)濕度65%；烘箱設(shè)定100℃、烘干2 h。

2 試驗(yàn)結(jié)果和分析

2.1 夜光纖維在常溫干 濕狀態(tài)下的拉伸性能

夜光纖維和滌綸纖維分別在常溫干、濕狀態(tài)下進(jìn)行一次拉伸斷裂性能試驗(yàn)，得到的基本性能指標(biāo)如表2所示。

夜光纖維和滌綸纖維在干態(tài)下的拉伸曲線如圖1所示。

夜光纖維和滌綸纖維在濕態(tài)下的拉伸曲線如圖2所示。

表2 夜光纖維一次拉伸斷裂的基本性能指標(biāo)

圖1 干態(tài)夜光纖維的一次拉伸斷裂曲線

圖2 濕態(tài)夜光纖維的一次拉伸斷裂曲線

由表2、圖1及圖2可知，夜光纖維在干態(tài)情況下的斷裂強(qiáng)度為2.938 cN/dtex，在濕態(tài)下的斷裂強(qiáng)度為2.696 cN/dtex，相比于干態(tài)情況下降了8.9%；濕態(tài)夜光纖維的斷裂伸長(zhǎng)率相比干態(tài)下降了15.32%；滌綸纖維在干態(tài)情況下的斷裂強(qiáng)度為5.281 cN/dtex，在濕態(tài)下的斷裂強(qiáng)度為5.004 cN/dtex，相比于干態(tài)情況下降了5.25%；濕態(tài)滌綸纖維的斷裂伸長(zhǎng)率相比干態(tài)下降了8.81%。干、濕態(tài)夜光纖維的斷裂強(qiáng)度都小于滌綸纖維，干態(tài)夜光纖維的斷裂強(qiáng)度較干態(tài)滌綸纖維小了43.51%，但干、濕態(tài)夜光纖維的斷裂伸長(zhǎng)率都高于干態(tài)滌綸纖維，其干態(tài)斷裂伸長(zhǎng)率較滌綸纖維高了39.44%。

2.2 熱處理性能

夜光纖維和滌綸纖維分別熱處理0.5 h和1.5 h后的一次拉伸斷裂性能試驗(yàn)，得到的基本性能指標(biāo)如表3所示。

表3 夜光纖維熱處理后的一次拉伸斷裂的基本性能指標(biāo)

夜光纖維和滌綸纖維熱處理后的一次拉伸斷裂曲線如圖3所示。

圖3 夜光纖維熱處理后的一次拉伸斷裂曲線

由表3、圖3可知，夜光纖維在熱處理0.5 h后的斷裂強(qiáng)度為3.403 cN/dtex，在熱處理1.5 h后的斷裂強(qiáng)度為3.190 cN/dtex，相比于熱處理0.5 h降低了6.26%；夜光纖維在熱處理1.5 h后的斷裂伸長(zhǎng)率較熱處理0.5 h降低了14.15%；滌綸纖維在熱處理0.5 h后的斷裂強(qiáng)度為5.887 cN/dtex，在熱處理1.5 h后的斷裂強(qiáng)度為5.141 cN/dtex，相比于熱處理0.5 h降低了14.51%；滌綸纖維在熱處理1.5 h后的斷裂伸長(zhǎng)率與熱處理0.5 h時(shí)相近。

2.3 吸放濕性能

夜光纖維和滌綸纖維的吸放濕曲線如圖4、圖5所示。

圖4 夜光纖維吸放濕曲線

圖5 滌綸纖維吸放濕曲線

由圖4、圖5可知，夜光纖維的放濕平衡回潮率為0.80%，吸濕平衡回潮率為0.45%，吸濕滯后值為0.35%；滌綸纖維的放濕平衡回潮率為0.98%，吸濕平衡回潮率為0.86%，吸濕滯后值為0.12%。

3 結(jié)論

本文對(duì)夜光纖維和普通滌綸纖維進(jìn)行了力學(xué)性能試驗(yàn)、熱處理及吸放濕性能試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)兩種纖維的斷裂強(qiáng)度、回潮率等性能的對(duì)比分析，得出：干、濕兩種狀態(tài)下的夜光纖維的斷裂強(qiáng)度都低

于滌綸纖維，但其斷裂伸長(zhǎng)率都高于滌綸纖維；在熱處理后，夜光纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都有小幅度的增加，但隨著熱處理時(shí)間的增加，夜光纖維的斷裂伸長(zhǎng)率下降，因此，在生產(chǎn)中應(yīng)控制熱處理的時(shí)間，減少對(duì)纖維的損傷。夜光纖維的回潮率較小，吸濕性差，生產(chǎn)中可與吸濕性較好的纖維進(jìn)行混紡，提高織物的吸濕效果。本文主要研究了夜光纖維的基本性能，以后研究的重點(diǎn)在對(duì)夜光纖維紡紗及制造工藝的研究，從而擴(kuò)大其織物的性能、風(fēng)格及應(yīng)用領(lǐng)域。

[1] 毛大立，常程康，姜嶺.硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料及其制備方法[P].中國(guó)專利：CN1544576，2004—11—10.

[2] 張俊英，張中太，唐子龍.六鋁酸鹽基熒光粉的發(fā)光性能[J].材料科學(xué)與工藝，2002，10(2)：213—218.

[3] 徐曜，李靖宇，范向梅.新型蓄光材料介紹及應(yīng)用實(shí)踐[J].課外閱讀：中下，2012，(11)：10.

[4] 陳永杰，孫彥彬，邱關(guān)明，等.超長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的研究[J].稀土，2002，23(4)：50—53.[5] Lou Z，Hao J. Cathodoluminescence of Rare-earth-doped Zinc Aluminate Films[J].Thin Solid Films，2004，450(2)：334—340.[6] 翟玉春，張新，李建中，等.堿土金屬鋁酸鹽系列長(zhǎng)余輝磷光體的制備研究[J].中國(guó)稀土學(xué)報(bào)，2003，21(2)：205—208.

[7] 徐為為.稀土硼鋁酸鹽熒光材料的發(fā)光性質(zhì)及其機(jī)理的研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2009.

[8] 李建宇.稀土發(fā)光材料及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社材料科學(xué)與工程出版中心, 2003.

[9] 閆彥紅，葛明橋.稀土夜光纖維產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2008，26(2)：16—19.

[10] 徐長(zhǎng)富，張錦虹，劉欣，等.蓄光型發(fā)光丙綸[J].合成纖維，2003，33(3)：20—21.

Researches on Basic Properties of Luminous Fiber

YangLiyue,JinXiaoqing,YangQingbin

(Qingdao University, Qingdao 266071, China)

In order to explore the mechanical properties and absorbing moisture of luminous fiber, the mechanical properties of luminous fiber and polyester fiber under dry condition, wet condition and heat treated, moisture regain of both kinds of fibers were measured and compared in this paper. The results show that: the breaking strength of luminous fiber is lower than that of polyester fiber both under dry and wet conditions, but its breaking elongation is higher than that of polyester fiber; heat treatment in a certain time can increase the breaking strength and breaking elongation of luminous fiber; the absorbing moisture of luminous fiber was poor. The research can provide some theoretical bases for the practical application of luminous fiber.

luminous fiber; mechanical properties; heat treatment; absorption and desorption properties

2017-04-27

楊麗月(1992—)，女，山東淄博人，碩士研究生。

TS102.5

A

1009-3028(2017)03-0011-03