聚酯纖維/滌綸導(dǎo)電纖維定量分析研究

文/林本術(shù) 鄭明通 鄭少明 江珊珊

聚酯纖維是合成纖維中的一個(gè)重要品種。它是以精對(duì)苯二甲酸（PTA）或?qū)Ρ蕉姿岫柞ィ―MT）和乙二醇（EG）為原料經(jīng)酯化或酯交換和縮聚反應(yīng)而制得的成纖高聚物——聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET），經(jīng)紡絲和后處理制成的纖維。聚酯纖維在紡織和工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，但是聚酯纖維的疏水性和絕緣性導(dǎo)致其在干燥環(huán)境下容易積累靜電，靜電放電不僅對(duì)人體有害，而且會(huì)成為可燃?xì)怏w或粉塵的點(diǎn)火源引起爆炸和火災(zāi)。為防止靜電引起各種災(zāi)害，如何賦予聚酯纖維導(dǎo)電性能成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

導(dǎo)電纖維是一種通過(guò)電子傳導(dǎo)和電暈放電而消除靜電的功能性纖維，通常是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（20℃、65%相對(duì)濕度）下，比電阻在107Ω·cm以下的纖維。目前在紡織品中應(yīng)用比較廣泛的導(dǎo)電纖維有錦綸和滌綸兩種。一般加的量很少，0.5%～1.0%左右即可有效地改善織物的抗靜電性能。

聚酯纖維和滌綸導(dǎo)電纖維具有相同的化學(xué)性質(zhì)，采用常規(guī)的溶解法無(wú)法對(duì)聚酯纖維/滌綸導(dǎo)電纖維進(jìn)行定量分析。但是在外觀上滌綸導(dǎo)電纖維縱面中間有一道黑色；錦綸導(dǎo)電纖維縱面兩邊邊緣是黑色。因此本文討論采用物理法（橫截面）定量分析聚酯纖維/滌綸導(dǎo)電纖維混紡織物中滌綸導(dǎo)電纖維含量的可行性。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)儀器

數(shù)字化纖維細(xì)度分析儀（CU）、哈氏切片器、雙刀片、鑷子等。

1.2 試驗(yàn)試劑

火棉膠、液體石蠟。

1.3 試驗(yàn)樣品

選用導(dǎo)電纖維設(shè)計(jì)值為0.5%的聚酯纖維/滌綸樣品5塊。編號(hào)為1～5。

1.4 試驗(yàn)方法

參照標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01101—2008 《紡織品 纖維含量的測(cè)定物理法》[1]。

（1）纖維橫截面制備

在試樣中隨機(jī)取適量纖維整理平行成束狀，放入哈氏切片器中，切去露出的纖維，轉(zhuǎn)動(dòng)適當(dāng)?shù)目潭?，涂上火棉膠，待試樣凝固后，切取適當(dāng)厚度的纖維切片放置在滴有液體石蠟的載玻片上，蓋上蓋玻片，供橫截面面積測(cè)量試驗(yàn)用。

（2）纖維縱截面制備

將試樣整理成平行束狀，用纖維切片器切取合適長(zhǎng)度約0.4mm的短纖維，將短纖維移至表面皿中，加入適量的液體石蠟，充分混合成稠密的懸浮液。將適量懸浮液移至載玻片上，使其均勻展開(kāi)，蓋上蓋玻片。每個(gè)試樣中抽取的纖維總數(shù)不少于1500根。

（3）纖維橫截面面積的測(cè)定

將制備的試樣放在顯微鏡載物臺(tái)上，顯微鏡調(diào)到合適的放大倍數(shù)，使顯示器上的纖維圖像直徑大500～1000倍，選擇圖像分析軟件中正確的標(biāo)尺和圖像采集功能。調(diào)節(jié)顯微鏡焦距，使顯示器上的圖像清晰，用視頻攝像頭采集圖像。使用鼠標(biāo)完成圖像凍結(jié)、面積測(cè)量等程序，將橫截面面積測(cè)量結(jié)果儲(chǔ)存于圖像分析軟件系統(tǒng)。移動(dòng)載物臺(tái)，選擇另一圖像清晰的界面繼續(xù)測(cè)量面積。利用檢測(cè)系統(tǒng)軟件的統(tǒng)計(jì)計(jì)算功能自動(dòng)計(jì)算每種纖維的橫截面面積平均值，單位為平方微米（μm2）。

圖1 混紡織物縱截面

圖2 混紡織物橫截面

由圖1混紡織物的縱截面可看出，導(dǎo)電纖維的中部呈現(xiàn)出一條黑色條紋，因此可以判定該樣品中的導(dǎo)電纖維為滌綸導(dǎo)電纖維。由圖2混紡織物橫截面可看出，導(dǎo)電纖維的橫截面有清晰的孔洞，與其他纖維的截面有明顯的區(qū)別。

2 結(jié)果與討論

導(dǎo)電纖維的含量計(jì)算公式如式（1）和（2）所示。

式中：Pi為第i組分纖維的質(zhì)量含量，%；Ni為第i組分纖維的計(jì)數(shù)測(cè)量根數(shù)；di2第i組分纖維的直徑平方的平均值；ρi為導(dǎo)電纖維的密度，1.368g/cm3；Si為第i組分纖維的橫截面面積平均值，μm2。

采用物理法測(cè)定導(dǎo)電纖維的質(zhì)量百分率及含量偏差對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表1，其中設(shè)計(jì)值為企業(yè)的投料質(zhì)量百分比。

表1 導(dǎo)電纖維含量結(jié)果對(duì)比

根據(jù)GB/T 29862—2013 《紡織品纖維含量的標(biāo)識(shí)》[2]規(guī)定，當(dāng)某種纖維含量≤10%時(shí)，纖維含量偏差值為±3%，同時(shí)當(dāng)某種纖維含量≤3%時(shí)，實(shí)際含量不得為0。由表1導(dǎo)電纖維含量結(jié)果的對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，采用物理法所得到的結(jié)果都在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所允許的偏差范圍內(nèi)。

文中的數(shù)據(jù)及論述是整體科研項(xiàng)目中的一部分，該結(jié)果是根據(jù)其他基礎(chǔ)數(shù)據(jù)所得到的結(jié)論，設(shè)計(jì)值是實(shí)際的投料重量比，測(cè)試值是該檢測(cè)方法的實(shí)測(cè)值，因此該組數(shù)據(jù)可以驗(yàn)證該種試驗(yàn)方法的可靠性，實(shí)際檢測(cè)工作中使用該方法取得了很好的效果。

3 結(jié)論

（1）通過(guò)混紡織物的縱向和橫截面圖可以清晰分辨出導(dǎo)電纖維的溝槽，從而將導(dǎo)電纖維與聚酯纖維進(jìn)行有效的區(qū)分，確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）使用物理法所得導(dǎo)電纖維的含量與設(shè)計(jì)值偏差極小，采用物理法定量分析聚酯纖維/滌綸導(dǎo)電纖維織物結(jié)果是真實(shí)可信的。