Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)及性能研究

馬 婷，馮愛芬，張永久

(河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院，河北石家莊 050018)

Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)及性能研究

馬 婷，馮愛芬，張永久

(河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院，河北石家莊 050018)

為了了解Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維的性能，對(duì)所選的Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維、有光棉型普通腈綸纖維、棉型蓄熱散熱竹炭腈綸纖維的強(qiáng)伸性能、摩擦性能和吸濕性能進(jìn)行測(cè)試和分析，并用掃描電子顯微鏡觀察三種纖維橫截面和縱向形態(tài)。結(jié)果表明：Dralon細(xì)旦腈綸纖維具有啞鈴型異形截面；與普通腈綸和竹炭腈綸相比，其強(qiáng)度高、摩擦系數(shù)大、吸濕性好。

異形；腈綸；形態(tài)結(jié)構(gòu)；強(qiáng)伸性能；摩擦性能；吸濕性能

隨著人們生活水平的提高，對(duì)服裝的要求越來(lái)越高，越來(lái)越多樣化。目前，國(guó)外流行的高檔面料，大多采用多功能、多組分纖維，具有抗靜電、高吸水、抗起球、阻燃、抗菌、導(dǎo)電、抗紫外、香味等功能[1-3]。在腈綸市場(chǎng)上，存在著常規(guī)品種已飽和, 而復(fù)合、超細(xì)旦、異形、抗菌等差別化和功能化品種卻需大量進(jìn)口的現(xiàn)狀[4-5]。為此，需要開發(fā)功能性腈綸纖維，適應(yīng)市場(chǎng)上高仿真、高性能功能面料的需求。

Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維是德國(guó)Dralon有限公司研制生產(chǎn)的一種新型腈綸。該纖維具有啞鈴(狗骨)形的異形截面，表面及內(nèi)部都極少微孔，纖維的手感柔軟挺爽、覆蓋性好、蓬松豐滿、輸水性強(qiáng)、干爽透氣、穿著舒適、易染色、光澤柔和、酷似羊毛，并具有普通腈綸所具有的抗日曬、耐氣候性和防霉防蛀等性能[6-7]。Dralon這一細(xì)旦異形腈綸纖維的出現(xiàn)，將會(huì)打破腈綸在紡織服裝應(yīng)用的局限性，可廣泛應(yīng)用在時(shí)裝、運(yùn)動(dòng)裝、工作裝、日用品等領(lǐng)域，具有很好的市場(chǎng)前景。

目前對(duì)Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維的性能研究還未見報(bào)道。而纖維的性能對(duì)紡織和染整加工都有重要影響，所以本研究通過(guò)Dralon細(xì)旦異形腈綸與竹炭腈綸纖維和普通腈綸纖維的對(duì)比試驗(yàn)，分析研究該新型腈綸纖維的性能特點(diǎn)，為其紡織和染整生產(chǎn)加工提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

1.44 dtex Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維(德國(guó)Dralon○R有限公司)；1.67 dtex 有光棉型普通腈綸纖維和1.67 dtex 棉型蓄熱散熱竹炭腈綸纖維(吉林化纖有限公司)。

1.2測(cè)試儀器和方法

1.2.1 纖維的微觀形態(tài)

采用日本Hitachi S450型掃描電鏡對(duì)三種腈綸纖維進(jìn)行縱向形態(tài)和橫截面的觀察。將腈綸單絲用導(dǎo)電膠粘在載物臺(tái)上放入真空箱中，抽成真空，在測(cè)試電壓15 kV，放大倍數(shù)為1 500倍，分辨率為1.0 nm的掃描電子顯微鏡下進(jìn)行檢測(cè)觀察。

1.2.2 纖維力學(xué)性能測(cè)試

纖維在加工和使用中都會(huì)受到各種外力作用(如拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)、壓縮、摩擦等)而產(chǎn)生變形，甚至遭到破壞，纖維承受各種外力作用所呈現(xiàn)的特性稱為力學(xué)性能。測(cè)試的纖維力學(xué)性能包括纖維斷裂強(qiáng)力和纖維摩擦性能。

1.2.2.1 纖維斷裂強(qiáng)力

采用的儀器為YG004N型電子單纖維強(qiáng)力儀，拉伸速度為100 mm/min，試樣長(zhǎng)度根據(jù)纖維長(zhǎng)度設(shè)定，對(duì)所選的3種腈綸纖維的斷裂強(qiáng)力進(jìn)行測(cè)試。每種纖維測(cè)試次數(shù)為50次，取平均值。參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14337-2008化學(xué)纖維、短纖維拉伸性能試驗(yàn)方法。試樣在溫度為20 ℃，相對(duì)濕度為41%條件下平衡24 h后進(jìn)行測(cè)試。

1.2.2.2 纖維摩擦性能

采用的試驗(yàn)儀器為Y151型纖維摩擦系數(shù)測(cè)定儀，絞盤法測(cè)量[8]，摩擦輥轉(zhuǎn)速為30 rad/min，線速度為75 cm/min，預(yù)加張力設(shè)為100 mg，測(cè)試在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下進(jìn)行，每根掛絲重復(fù)測(cè)定操作2～3次，每個(gè)輥軸要測(cè)6根絲，選同一種類的5個(gè)輥軸供測(cè)定30個(gè)數(shù)值，分別記錄，并求出扭力天讀數(shù)的平均值，根據(jù)公式算出摩擦系數(shù)。分別計(jì)算腈綸纖維與金屬棍、纖維與纖維棍、纖維與橡膠輥的摩擦系數(shù)。試樣在溫度為20 ℃，相對(duì)濕度為41%條件下平衡24 h后進(jìn)行測(cè)試。

1.2.3 纖維吸濕性能測(cè)試

采用Y802A型八籃恒溫烘箱，在工作電壓220 V，加熱功率2.75 kW下對(duì)3種腈綸纖維的回潮率進(jìn)行測(cè)試。參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6503-2008 化學(xué)纖維回潮率試驗(yàn)方法。每種纖維在室內(nèi)溫度為20 ℃，相對(duì)濕度為41%的條件下，平衡24 h后進(jìn)行箱外冷稱重10 g，烘箱內(nèi)試樣暴露處的溫度為(110±2) ℃，烘躁時(shí)間為2 h。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1纖維的微觀形態(tài)

實(shí)驗(yàn)所選用的3種腈綸纖維在電子顯微鏡下橫截面和縱向形態(tài)的SEM圖片，如圖1-圖6所示。

圖1 Dralon 細(xì)旦腈綸纖維橫截面形態(tài)Fig.1 Cross-section morphology of Dralon fine denier acrylic fiber

圖2 Dralon 細(xì)旦腈綸纖維縱面形態(tài)Fig.2 Longitudinal surface morphology of Dralon fine denier acrylic fiber

圖3 有光普通棉型腈綸纖維橫截面形態(tài)Fig.3 Cross-section morphology of ordinary light cotton type acrylic fiber

圖4 有光普通棉型腈綸纖維縱面形態(tài)Fig.4 Longitudinal surface morphology of ordinary light cotton type acrylic fiber

圖5 蓄熱散熱竹炭腈綸纖維橫截面形態(tài)Fig.5 Cross-section morphology of regenera-tive heat bamboo charcoal acrylic fiber

圖6 蓄熱散熱竹炭腈綸纖維縱面形態(tài)Fig.6 Longitudinal surface morphology of regenerative heat bamboo charcoal acrylic fiber

從圖1-圖6可以看出，Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維的縱向和橫截面形態(tài)不同于普通腈綸纖維和蓄熱散熱竹炭腈綸纖維。Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維橫截面是不規(guī)則的，類似于啞鈴型，有極少微孔，屬異形截面；縱向表面有很多溝槽，略微粗糙。因此，在紡紗過(guò)程中，會(huì)增大纖維間的抱合力，使纖維間不易滑脫，提高成紗強(qiáng)力。當(dāng)纖維細(xì)度越細(xì)，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，紗線表面毛羽就會(huì)減少，也可以提高成紗質(zhì)量。纖維表面溝槽較多，成紗后紗線的導(dǎo)汗透濕透氣的能力會(huì)得到提高，摩擦性能也會(huì)相應(yīng)提高。Dralon細(xì)旦腈綸纖維因其啞鈴型截面，纖維集合體中單根纖維之間的排列和圓形截面的腈綸有所不同，不易緊密地聚集在一起，因此纖維間充滿著的空氣，形成了一個(gè)絕緣層，從而使其具有良好的蓬松性﹑覆蓋性和保暖性。在相同復(fù)蓋率和保溫效果條件下，就可以少用纖維，減輕了織物的重量，符合現(xiàn)代人對(duì)服裝輕暖的要求。

2.2纖維力學(xué)性能

2.2.1 纖維斷裂強(qiáng)力

纖維斷裂強(qiáng)力實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 纖維拉伸性能

從表1的可以看出，Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維的斷裂強(qiáng)度最大，比普通腈綸纖維的大，但與竹炭腈綸纖維的類似，而斷裂伸長(zhǎng)率最小，為24.30%。所以，Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維相對(duì)普通腈綸纖維和竹炭腈綸纖維而言略微發(fā)脆。

2.2.2 纖維摩擦性能

紡織纖維摩擦性質(zhì)可用摩擦阻力和摩擦系數(shù)表示。摩擦力分靜摩擦力和動(dòng)摩擦力，摩擦力與法向壓力的比值，稱為摩擦系數(shù)，也分靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)。纖維的摩擦性能不僅影響紡、織加工性能，而且影響成品的手感風(fēng)格。纖維的摩擦還會(huì)導(dǎo)致纖維的磨損和變形，產(chǎn)生質(zhì)量轉(zhuǎn)移、生熱和靜電現(xiàn)象[9-10]。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 纖維摩擦系數(shù)

由表2可以看出，Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維間、及其與橡膠輥和金屬輥的摩擦系數(shù)均比普通腈綸纖維和竹炭腈綸纖維的略大。其原因是Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維截面形態(tài)是狗骨頭形，表面相對(duì)比較粗糙。

纖維的摩擦系數(shù)影響紡紗工藝和成紗質(zhì)量。纖維間摩擦系數(shù)大，特別是靜摩擦系數(shù)大，纖維間抱合力大,有助于加工過(guò)程中纖維的聚集，防止纖維擴(kuò)散，提高成卷、成網(wǎng)時(shí)半制品的成形質(zhì)量，增加成紗強(qiáng)力[11]。從表2可以看出，所選用的3種腈綸纖維間的靜摩擦系數(shù)均大于其相應(yīng)的動(dòng)摩擦系數(shù)，這有利于纖維成卷、加壓、防黏等。而且纖維的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)大小對(duì)手感有一定的影響。靜摩擦系數(shù)大于動(dòng)摩擦系數(shù)，且系數(shù)都很大的纖維，纖維的粗糙感越強(qiáng)，且較硬挺；反之，纖維的手感則較柔軟、滑爽。另外，靜、動(dòng)摩擦系數(shù)的之差也與手感有關(guān)。差值越大，纖維手感越粗糙，反之，纖維手感越柔軟。Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維的摩擦系數(shù)相對(duì)略大，表面比較粗糙，所以手感相對(duì)硬挺些，這一點(diǎn)從其拉伸斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率上也可以證明(見表1)。纖維與纖維棍的摩擦系數(shù)介于纖維與金屬棍和纖維與橡膠輥之間。Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維無(wú)論動(dòng)摩擦系數(shù)還是靜摩擦系數(shù)都比普通睛綸纖維和竹炭腈綸纖維大。Dralon細(xì)旦睛綸纖維屬于異形腈綸，其紡絲方法為干法紡絲，一般干法紡絲比濕法紡絲得到的纖維摩擦系數(shù)大[12]，這與纖維截面形態(tài)結(jié)構(gòu)有有關(guān)。纖維與機(jī)件間摩擦系數(shù)大，有利于牽伸過(guò)程中鉗口對(duì)須條的握持，但在開松和梳理過(guò)程中，因纖維轉(zhuǎn)移困難會(huì)形成纏繞性反復(fù)打擊，從而導(dǎo)致纖維損傷加劇，造成紗線和機(jī)件的磨損。因此，為了保證紡紗的順利進(jìn)行，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┙档屠w維與機(jī)件之間的摩擦系數(shù)。

2.3纖維吸濕性能

纖維的吸濕性能在纖維的性能測(cè)試、紡織加工、商業(yè)貿(mào)易及紡織品的選擇中都需要進(jìn)行考慮。常通，把纖維材料從大氣中吸收水分或向大氣放出水分的能力成為吸濕性。紡織材料吸濕高低通常用回潮率表示，紡織材料的回潮率大，表示吸濕性強(qiáng)。

通過(guò)測(cè)試，所選3種腈綸纖維的回潮率分別為Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維為2.02%，普通腈綸纖維為1.52%，蓄熱散熱竹炭腈綸纖維為1.71%。

Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維的回潮率最大，竹炭腈綸纖維的居中，而通腈綸纖維的最低。這與纖維微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。由于Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維為異形截面，所以吸濕性能好。而纖維的吸濕性好，在紡織加工和使用過(guò)程中，相對(duì)不易產(chǎn)生靜電，穿著舒適。

3 結(jié) 論

1) Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維具有啞鈴形異形截面，可增加纖維間的抱合力，提高成紗質(zhì)量、織物的透濕透氣性、蓬松度、覆蓋性和保暖性。

2)在所選的3種纖維中，Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維的斷裂強(qiáng)度最大，而斷裂伸長(zhǎng)率最小。

3) Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維的摩擦系數(shù)比普通腈綸纖維和竹炭腈綸纖維的略大，這有利于提高成紗質(zhì)量，增加紗線強(qiáng)度。

4) Dralon細(xì)旦異形腈綸纖維的回潮率比普通腈綸纖維和竹炭腈綸纖維的大，有利于紡織加工，提高穿著舒適性。

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Research on morphology structure and properties of Dralon fine denier profiled acrylic fiber

MA Ting, FENG Aifen, ZHANG Yongjiu

(School of Textiles and Garment, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang Hebei 050018, China)

In order to understand the properties of Dralon fine denier profiled acrylic fiber, the tensile properties, friction properties and hygroscopicity of Dralon fine-denier profiled acrylic fiber, luster cotton-spun acrylic fiber and cotton-type regenerative heat bamboo charcoal acrylic fiber are tested. The cross-sectional and longitudinal morphology of the three kinds of fibers are observed with scanning electron microscope. The results show that Dralon fine denier profiled acrylic fiber has a dumbbell-shaped cross-section, and its tensile strength is higher, its friction coefficients are larger and its moisture absorption property is better than the other two acrylic fibers.

profile; acrylic; morphology; tensile property; friction performance; moisture absorption property

1008-1534(2013)05-0329-04

TS102.52

A

10.7535/hbgykj.2013yx0505

2013-03-08;

2013-04-03

責(zé)任編輯：張 軍

馬 婷(1987-)，女，陜西寶雞人，碩士研究生，主要從事服裝材料性能方面的研究。

馮愛芬教授。E-mail:fengaf774@sohu.com