醋青纖維性能測試與分析

安 莉 李海瓊 李鳳艷

(天津工業(yè)大學，天津，300386)

醋青纖維是由腈綸前驅體與醋酸纖維在分子級水平上相結合得到的一種新型纖維[1]，集合了天然纖維素和腈綸的特點，具有強力較高、結實耐磨、吸濕性高、不易起毛起球和起靜電等優(yōu)點[2-3]。競爭日益激烈的市場對于高檔腈綸材料服裝的需求越來越大，各種方式改性的腈綸也日益受到廣泛關注，這種新型纖維的出現必然會推動新型纖維面料的發(fā)展。

目前，國內已經開始對醋青纖維紗線進行產品開發(fā)。本文以醋青纖維為研究對象，對纖維力學性能、摩擦性能、微觀結構等進行了測試，并與腈綸進行比較與分析，期望可為該類新型纖維產品的開發(fā)提供一定的理論指導和數據支持。

1 試驗部分

1.1 原料

醋青纖維規(guī)格35 mm×1.21 dtex，腈綸規(guī)格35 mm×1.45 dtex。

1.2 纖維表征及性能測試

1.2.1纖維微觀結構測試

使用Phenom proX型飛納臺式掃描電鏡，觀察纖維的縱向微觀形態(tài)。測試前對纖維進行噴金處理。采用Nicolet iS50型傅立葉紅外光譜儀，測試醋青纖維和腈綸的紅外光譜圖。測試波數范圍為4 000 cm-1～400 cm-1，分辨率為4 cm-1。

1.2.2力學性能

根據GB/T 14337—2008《化學纖維 短纖維拉伸性能試驗方法》，采用YM-06A型電子單纖維強力儀測試纖維力學性能。測試條件：夾持隔距20 mm，測試速度10 mm/min，預加張力0.12 cN/dtex。測試50次，結果取平均值。

1.2.3摩擦因數

分別采用水和抗靜電劑處理醋青纖維和腈綸，然后在Y151型纖維摩擦系數測試儀(常州德普紡織科技有限公司)上，測試纖維的動、靜摩擦因數。預加張力為0.157 cN/dtex，金屬輥轉速為30 r/min。纖維的動、靜摩擦因數計算公式見式(1)。

u=0.733[log10f0-log10(f0-M)]

(1)

式中：u為纖維動或靜摩擦因數，f0為張力夾頭質量(156.8 mg)，M為表盤指針讀數。

2 結果與討論

2.1 纖維微觀形態(tài)

圖1為醋青纖維和腈綸掃描電鏡照片。

(a)醋青纖維

圖1 纖維的微觀表面形態(tài)

如圖1所示，醋青纖維和腈綸表面縱向均有一定數量的溝槽結構，且醋青纖維表面溝槽結構更多。醋青纖維的這種細微溝槽可以看作毛細管，毛細管效應使它具有良好的芯吸性能[4-5]。因此預測，醋青纖維在吸濕性能上優(yōu)于腈綸。

2.2 纖維紅外光譜圖

圖2為醋青纖維和腈綸的紅外光譜圖測試結果。由于醋青纖維是在腈綸分子上引進醋酸纖維素的羥基從而改善其性能，為便于分析與比較，圖中還列出了醋酸纖維的紅外光譜圖。

如圖2所示，醋酸纖維中存在的特征吸收峰包括3 485 cm-1、1 730 cm-1、1 270 cm-1處，分別由—OH伸縮振動、酯羰基C=O伸縮振動和乙酰酯鍵引起的[6]；醋青纖維與腈綸紅外光譜圖基本相似，在2 230 cm-1、1 440 cm-1、1 225 cm-1處分別出現特征吸收峰，不同的是，將700 cm-1～1 100 cm-1處的光譜圖放大(見圖2中右側放大圖)后發(fā)現，醋青纖維在1 020 cm-1附近有小的吸收峰，對應于醋酸纖維的特征吸收峰位置，認為這是纖維合成過程中，聚丙烯腈與醋酸共聚物的產物所引起的[7]。

圖2 醋青纖維和腈綸的紅外光譜圖

2.3 纖維力學性能

纖維在紡織加工和紡織品使用過程中會受到各種各樣的外力作用而發(fā)生變形，其抵抗外力的能力十分重要。因此，我們對醋青纖維和腈綸的力學性能進行測試，結果如下。

纖維名稱 醋青纖維 腈綸

斷裂強度

/cN·dtex-13.55±1.33 3.65±1.52

斷裂功

/cN·mm 16.92±6.37 14.98±7.21

斷裂伸長率

/% 32.38±4.94 23.28±11.04

彈性模量

/cN·dtex-170.25±24.79 73.54±20.69

可以看出，與腈綸相比，醋青纖維的斷裂強度與腈綸接近，但斷裂伸長率略高，約高出28.1%；醋青纖維彈性模量略低于腈綸。當其他條件相同時，纖維的彈性模量越大，織物越硬挺；反之，越柔軟。因此說明醋青纖維較腈綸在小負荷作用下更容易變形，預期醋青纖維的織物手感更加柔軟。

2.4 纖維摩擦因數

纖維的摩擦力會影響纖維的梳理、牽伸、卷繞等工藝，并且也會影響紗線和面料的質量。通過測試并比較纖維的摩擦性能可預測纖維的可紡性和紡織品的服用性。為綜合考慮回潮和靜電等因素，分別選擇水和抗靜電劑(自制)作為溶劑，用噴壺噴灑纖維多次并確保每次噴灑量保持一致的前提下，研究了噴灑不同次數溶劑后，纖維放置不同時間后的靜摩擦因數和動摩擦因數，結果如圖3所示。其中，腈綸的靜摩擦因數為0.37，動摩擦因數為 0.26 ；醋青纖維的靜摩擦因數為0.27，動摩擦因數為0.21。

(a)水對醋青纖維的處理

(b)水對腈綸的處理

(c)抗靜電劑對醋青纖維的處理

(d)抗靜電劑對腈綸的處理

圖3 不同溶劑處理對兩種纖維摩擦性能的影響

由圖3可知，未用溶劑處理纖維時，腈綸的靜、動摩擦因數都大于醋青纖維；在使用水處理纖維時，腈綸的靜、動摩擦因數都有所減小，而醋青纖維的靜摩擦因數減少，動摩擦因數有增大趨勢;在噴灑水2次處理腈綸并密封15 min時，其靜、動摩擦因數差值最小。在相同條件下，由圖3可知，醋青纖維的靜、動摩擦因數差值也是最小的；在使用抗靜電劑處理纖維時，腈綸的靜、動摩擦因數有減小的趨勢，而醋青纖維的靜、動摩擦因數均呈現先減少后緩慢增大的趨勢；在噴灑抗靜電劑2次處理腈綸并密封15 min時，其靜、動摩擦因數差值最小，但靜、動摩擦因數的變化沒有相同情況下溶劑為水的變化明顯。通過觀察水、抗靜電劑在不同條件下對醋青纖維的摩擦性能的影響可以預測，水對腈綸、醋青纖維的摩擦性能影響比抗靜電劑的大[8]。

試驗結果表明，水和抗靜電劑對醋青纖維和腈綸的靜、動摩擦因數影響很大，特別是腈綸。總體來講，腈綸的靜摩擦因數較大，不利于成紗，易引起靜電，為紗線、紡織品加工帶來麻煩。因此，通過對腈綸的分子水平改性得到的醋青纖維在防靜電性能上得到了改善。

3 結論

(1)醋青纖維具有較好的吸濕性，與普通腈綸相比，在紡紗過程中不易起靜電。

(2)醋青纖維斷裂強度與腈綸相近，但是斷裂伸長率較高，纖維手感柔軟。

(3)根據醋青纖維的性能測試結果可以預見，醋青纖維織物將會在吸濕性、尺寸穩(wěn)定性、防靜電性和耐磨性等方面具有優(yōu)勢。