珍珠纖維結構與性能的研究

顧金丹，薛少林，閆 婷(, )

1 珍珠纖維性能及結構測試[3-8]

1.1 紅外光譜測試

測試儀器為NICOLET5700傅立葉紅外光譜儀，測試試樣為珍珠纖維。

1.2 纖維的外觀及結構測試

試驗儀器為Y172型纖維切片器及生物顯微鏡。試樣為珍珠纖維。并需準備單面刀片、載玻片、蓋光片、火棉膠、甘油、擦鏡頭紙等。

1.3 纖維細度的測試

試驗儀器為Y171型纖維切斷器(10 mm)和扭力天平(稱量25 mg及10 mg各一架)。試樣為珍珠纖維兩組。并需備有限制絨板、梳針(稀針10針/cm，密針20針/cm)，一號夾子、壓板、鑷子和小鋼尺)。

用中段稱重法測定珍珠纖維的細度。每份試樣測定兩次，兩次測定結果的分特數(shù)，差值超過平均數(shù)的5%，須從珍珠纖維中取樣重復測定一次。第三次測定結果和前兩次測定結果的差值，如果等于或小于平均數(shù)的5%，則取三次測定結果平均值。如果有一差值大于5%，則取差值等于或小于5%的兩次測定結果平均值。如果差值均大于5%,應檢查原因，重新取樣測定。

1.4 纖維長度的測試

Y171-2型纖維切斷器和扭力天平。試樣為珍珠纖維。黑絨板，小鋼尺，一號夾子，梳子，鑷子及壓板等用具。計算纖維的平均長度Lm。

1.5 纖維回潮率的測試

試驗儀器為Y802A型八籃恒溫烘燥箱、天平。取三個試樣，每個試樣重量為10 g。

1.6 單纖強力性能的測試

測試儀器為YG004E型電子單纖維強力儀。試樣為珍珠纖維。并需要準備黑絨板、梳子和張力夾等用具。

1.7 纖維化學性能的測試

測試試劑為鹽酸溶液、雙氧水、氫氧化鈉溶液、亞硫酸氫鈉溶液、乙醇。試樣為珍珠纖維。測試儀器為YG004E型電子單纖維強力儀、干燥箱。并需準備天平、鋁盒、燒杯、玻璃棒、量筒等用具。

1.7.1耐酸堿性測試

配制濃度為11%的稀鹽酸溶液100 mL兩份，濃度為4.5%的氫氧化鈉溶液100 mL兩份。然后將纖維放入這兩份溶液中，進行反應。開始計時，待其中一個試樣反應30 min，另一個試樣反應60 min后，分別將經(jīng)過酸堿處理后的纖維拿出來，經(jīng)過多次水洗，洗干凈后放入干燥箱，烘燥干后，測試其強力，并記錄之，比較它的強力變化。

1.7.2耐氧化劑測試

配制濃度分別為10%、20%的雙氧水溶液各100 mL，將纖維放入兩種濃度的雙氧水中，進行反應。開始計時，反應半小時后，將經(jīng)過氧化處理后的纖維拿出來，經(jīng)過多次水洗。洗干凈后放入干燥箱，烘燥干后，測試其強力，并記錄之，比較它的強力變化。

1.7.3耐還原劑測試

配制濃度分別為10%、20%的亞硫酸氫鈉溶液各100 mL，將纖維放入兩種濃度的亞硫酸氫鈉溶液中，進行反應。開始計時，反應半小時后，將經(jīng)過還原處理后的纖維拿出來，經(jīng)過多次水洗。洗干凈后放入干燥箱，烘燥干后，測試其強力，并記錄之，比較它的強力變化。

1.7.4耐一般有機溶液測試

取有機溶液乙醇200 mL，將珍珠纖維放入有機溶液中，觀察其反應。若纖維在試劑中無明顯反應，再將燒杯放在石棉網(wǎng)上加熱20min，在此期間繼續(xù)觀察其反應。

2 珍珠結構及性能測試結果與分析

2.1 紅外光譜測試結果及分析

紅外光譜圖見圖1所示。

圖1 珍珠纖維的紅外光譜

珍珠纖維圖譜特征峰明顯，其中，1 723 cm-1處的羰基C=O伸縮振動，1 239.4 cm-1和1 093.7 cm-1處的C—O—C伸縮振動，共同表明了酯類的存在。1 239.4 cm-1和1 093.7 cm-1處強度相似的兩個強峰是對苯二甲酸的特征峰。在700～900 cm-1有豐富的吸收峰，說明存在苯環(huán)。724 cm-1處是對位雙取代苯環(huán)上氫的面外彎曲振動吸收，也是對苯二甲酸基團的另一個證據(jù)。873.2 cm-1處的譜帶屬于芳環(huán)上兩個相鄰的C—H面外彎曲振動，1 015.1 cm-1為苯環(huán)上CH鍵的面內彎曲。1 341.2 cm-1歸屬于CH2的面外搖擺。而滌綸的特征譜帶為1 700 cm-1、720 cm-1和1 230 cm-1。從一定程度上也說明了珍珠纖維是在滌綸的基礎上加入了一些珍珠粉體紡絲加工而成。特征峰值有所偏移，應該是加入了珍珠粉體的緣故。另外，在3 432.4 cm-1出現(xiàn)了一個寬峰，是—OH，這可能是由于測試時，試樣未完全干燥所致[9]。

2.2 顯微鏡外觀及結構測試結果及分析

纖維縱、橫截面照片分別見圖2(a)、(b)。從圖2(a)[1]和(b)[1]可以看出，珍珠纖維的橫截面呈橢圓形，其上均勻分布著珍珠粉體，結構密實無孔洞；縱向比較光滑，表面均勻分布有微小的突起物，是乳白色的珍珠粉粒。珍珠纖維的這種形態(tài)結構對其強伸性，回潮率，摩察系數(shù)和表面比電阻等性能有一定的影響。

圖2 珍珠纖維縱、橫向結構

2.3 纖維細度測試結果及分析

第一次實驗：

珍珠纖維束中段重量：G=2.2 mg；纖維根數(shù)：n=1342；根據(jù)公式(2-1)得 Nm=6 100；根據(jù)公式(2-2)得Ndt=1.64 dtex

第二次實驗：

珍珠纖維束中段重量：G=2.1 mg；纖維根數(shù)：n=1 260；根據(jù)公式(2-1)得 Nm=6 000；根據(jù)公式(2-2)得Ndt=1.67dtex

所以珍珠纖維的細度為(1.64+1.67)/2=1.655 dtex

纖維的細度與紡織加工及紗布質量關系密切。在粗細相同的紗線中，纖維越細，紗線截面中的纖維根數(shù)越多，纖維與纖維之間的接觸面積大，纖維之間抱合好，拉斷紗線時，纖維不易滑脫，成紗強度高。纖維越細，紗條的理論不勻越低，紗線條干均勻。細纖維的抗彎、抗扭剛度小，紗中毛羽數(shù)量少，紗表面光潔，手感柔軟，加工成的織物光澤柔和，懸垂性好。由以上計算結果可知珍珠纖維的細度較小，宜制作內衣織物和薄織物。

2.4 纖維的長度測試結果及分析

珍珠纖維的長度測試結果見表1。

表1 珍珠纖維長度測試結果

實驗證明，珍珠纖維的長度較棉纖維的長，則纖維與纖維的接觸長度較長，當紗線受外力作用時纖維就不易脫落，這時紗線中因受拉而滑落的纖維較少，故成紗強度較高。

2.5 纖維的回潮率測試結果及分析

珍珠纖維的回潮率測試結果見表2。

表2 珍珠纖維回潮率測試結果

由表2可知，與滌綸纖維相比珍珠纖維的回潮率較高，改善了滌綸吸濕性低的特點。這是由于珍珠纖維的結構形態(tài)所決定。雖然結構密實無孔洞，沿縱向比較光滑，但珍珠纖維素表面均勻分布有微小的突起物，正是由于這些微小的突起物，所以使得纖維具有良好的吸濕性。吸濕排汗,穿著涼爽,因此適合加工內衣產品。

2.6 纖維的拉伸強力測試結果及分析

纖維細度為1.66 dtex的珍珠纖維，測試次數(shù)10次，拉伸速度20.00 mm/min，附加張力0.4 cN，夾距為20 mm。珍珠纖維的拉伸強力測試結果見表3。

2.7 化學性能的測試結果及分析

珍珠纖維經(jīng)11%鹽酸處理后的結果見表4，經(jīng)4.5%氫氧化鈉處理后的結果見表5，經(jīng)10%、20%雙氧水處理后的結果見表6，經(jīng)10%、20%亞硫酸氫鈉處理后的結果見表7。

2.8 化學性能測試結果的分析

纖維化學性能測試結果的分析見表8。

3 結論

通過對珍珠纖維物理機械性能、化學性能、纖維的回潮率、細度及其微觀結構的測試與分析，進一步弄清了其性能和結構上的特點。通過分析得出：

表3 珍珠纖維拉伸性能變化

表4 珍珠纖維經(jīng)11%的鹽酸溶液處理后拉伸性能變化

表5 珍珠纖維經(jīng)4．5%的氫氧化鈉溶液處理后拉伸性能變化

表6 珍珠纖維經(jīng)10% 20%的雙氧水處理后拉伸性能的變化

表7 珍珠纖維經(jīng)10% 20%亞硫酸氫鈉處理后拉伸性能的變化

(1)珍珠纖維主要以碳、氫、氧元素為主，它的成分決定了它作為服用產品的環(huán)保性能，既對人體無任何傷害，垃圾處理時又不會對環(huán)境造成污染。

(2)珍珠纖維的橫截面呈橢圓形，其上均勻分布著珍珠粉體，結構密實無孔洞；縱向比較光滑，表面均勻分布有微小的突起物，是乳白色的珍珠粉粒。加入珍珠粉后纖維內部及表面均勻分布著珍珠納米微粒，纖維手感光滑涼爽，外觀亮麗。

表8 珍珠纖維化學性能測試結果的分析

(3)珍珠纖維具有較好的拉伸性能、以及光滑的纖維表面，很柔軟，適合做貼身衣物。

(4)珍珠纖維在酸堿溶液下強度下降,耐還原性較好。

(5)不溶于乙醇一般有機溶劑。

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