吸濕發熱功能性黏膠纖維前期制備的研究

王軍偉，于湖生

( 青島大學, 山東 青島 266071)

隨著服裝時裝化的潮流與對舒適性能的追求，新型紡織保暖材料越來越受到人們的青睞，隨著社會前進和人們生活水平的提高，僅靠加減服裝的厚度已不能滿足人們對舒適性的需求，能夠調節溫度的面料成為更高追求，一系列發熱、保溫功能的面料應運而生，開發具有吸濕發熱功能的黏膠纖維具有非常好的經濟效益及市場前景[1]。

黏膠纖維是最早投入工業化生產的化學纖維之一。由于其具有良好的吸濕性，在一般大氣條件下回潮率達到13%左右，是制備吸濕發熱纖維的良好基礎[2]。

本文將吸濕發熱劑添加到黏膠紡絲液中，制得共混紡絲液，并將它制成共混膜，觀察添加劑分散均勻性并測試共混膜的相關性能，對共混紡絲液的可紡絲性能做出評價，為規模化生產具有吸濕發熱功能的黏膠纖維提供依據[3]。

1 實驗

1.1 實驗材料及設備

實驗材料：吸濕發熱劑，黏膠紡絲液(由山東海龍股份有限公司提供)，硫酸，硫酸鋅，硫酸鈉。

實驗設備：溫度計，玻璃棒，量筒，熱水浴鍋，玻璃杯，噴霧器，大小燒杯，濾紙，漏斗，藥匙，電子天平，秒表，載玻片，生物顯微鏡等。

1.2 實驗方法

(1) 取H2SO4110 g，ZnSO415 g，Na2SO4230 g加水配制成1升的凝固浴；

(2)稱取10 g NaOH，放入1 000 mL的大燒杯中加水至1 000 mL，配制成1 L脫硫堿液[4]；

(3)稱取不同質量的吸濕發熱劑添加到50 mL黏膠紡絲液中，實驗方案見表1，按表1實驗方案，將吸濕發熱劑和黏膠紡絲液攪拌均勻，制得共混紡絲液；

(4)取一個小燒杯和載玻片，并固定小燒杯，將載玻片剛好斜放在小燒杯內，用玻璃棒沾取共混紡絲液，滴在載玻片上同時開始計時，測出共混紡絲液從載玻片最上端流到最低端的時間，多次測量以評價各方案共混紡絲液成絲性能的好壞；

(5)將所配的共混紡絲液，用玻璃棒涂抹在載物片上制成厚度均勻的膜，然后將載物片先放入凝固浴(60 ℃)，然后用清水沖洗后再放入氫氧化鈉溶液中，再經過兩次清水沖洗，制得共混膜，將制得的共混膜取出放在塑料薄膜上，蓋上過濾紙，陰干存放；

(6)取一載玻片，滴一滴甘油，將陰干的共混膜放在載玻片上進行顯微鏡觀察，根據吸濕發熱劑的分散均勻度從優到劣分級；

(7)將選擇的共混膜剪成長30 mm，寬3 mm的長條狀，稱取所剪共混膜的重量，并將所剪共混膜利用纖維強力儀進行拉伸試驗，測得共混膜的斷裂強度。

(8)選取兩個保溫玻璃杯，將制得的共混膜按玻璃杯的容積稱取相同的質量，并進行預調濕后，放入到玻璃杯中。在相同的實驗條件下，采用小型噴霧器噴入相同質量的水汽，密封好，并觀察其溫度變化。

實驗方案如表1所示。

表1 實驗方案

2 實驗結果與分析

2.1 吸濕發熱劑分散性

(1)按表1配制的共混紡絲液放置24 h，觀察它們的顏色、成絲性、分散均勻性、沉淀等性質，五種方案制得的共混紡絲液顏色無較大差異，且成絲性良好，分散均勻、無沉淀；

(2)對上述實驗方案制得的共混膜，利用光學顯微鏡觀察其吸濕發熱劑的分散性，圖1、2、3、4、5分別為光學顯微鏡下不同添加量吸濕發熱劑制得的共混膜的照片。 由圖1、2、3、4、5可知，共混紡絲液中吸濕發熱劑分布均勻，五個方案無顯著差異，說明吸濕發熱劑能夠較好的分布于黏膠紡絲液中。

這是由于吸濕發熱劑主要成分屬有機大分子溶液，與黏膠紡絲液能夠較好的相溶在一起，因而能均勻的分布于紡絲液中。

圖1 方案1純黏膠膜生物顯微鏡圖片

圖2 方案2共混膜生物顯微鏡圖片

圖3 方案3共混膜生物顯微鏡圖片

圖4 方案4共混膜生物顯微鏡圖片

圖5 方案5共混膜生物顯微鏡圖片

2.2 共混膜物理性能

測試共混膜的斷裂強力：圖6所示為純黏膠膜與加入不同比例的吸濕發熱劑的黏膠紡絲液所制成的共混膜所對應的拉伸斷裂圖。從圖6可知，隨著吸濕發熱劑添加量的增加，共混膜的拉伸斷裂強力呈現下降的趨勢，說明吸濕發熱劑的添加影響了黏膠內部大分子的結構，使得共混膜的強度有所降低。

圖7所示為純的黏膠膜與共混膜的拉伸斷裂伸長圖。 由圖7曲線可知，隨著吸濕發熱劑添加量的增加，共混膜的斷裂伸長率均稍微有所提高，說明吸濕發熱劑對黏膠纖維拉伸有較小的影響，對后期添加吸濕發熱劑的黏膠紡絲影響不大。這是由于吸濕發熱劑的加入只是以共混的形式與黏膠紡絲液融合在一起，并未發生反應，因而沒有改變黏膠大分子的取向度的原因。

圖6 不同方案的共混膜的斷裂強力

圖7 不同方案的共混膜的拉伸斷裂伸長率

2.3 共混膜的吸濕發熱性能

共混膜的吸濕發熱性能測試結果顯示5種方案的膜，在放入玻璃杯噴灑水汽后溫度均有所上升，5種方案玻璃杯內溫度提升如表2所示。

表2 共混膜吸濕發熱性能表

對比方案1，其余4種方案溫度在2～3 min內均有提高，說明添加入吸濕發熱劑后的黏膠纖維具有了吸濕發熱的功能；相同時間內，方案4溫度提升最高，說明方案4試驗溫度提升效果最佳，方案4的吸濕發熱劑的添加量最佳。

3 結論

(1)不同的吸濕發熱劑添加到紡絲液中制得的共混膜均有吸濕發熱效果，吸濕發熱劑加入8 g/50 mL(紡絲液) 時，溫度提升最高；

(2)加入吸濕發熱劑后，吸濕發熱劑對黏膠纖維內部大分子結構有一定的影響，制得的共混膜的斷裂強度呈現下降的趨勢而斷裂伸長率呈現上升的趨勢；

(3)綜上所述，方案4為較佳方案，根據對分散均勻性、力學性質、吸濕發熱性能的綜合評價，最終確定每升黏膠紡絲液中加入160 g吸濕發熱劑較為適宜。

[1] 胡海波，齊魯.吸濕發熱纖維的開發與應用[J]. 合成纖維，2010，39(3):1.

[2] 賀方明. 吸濕性能優良的黏膠纖維[J].紡織導報，2003(2)：68-69.

[3] 何春菊，奉建，王慶瑞.甲殼素/纖維素共混黏膠纖維的抗菌性能研究[J]. 人造纖維，2003，33(2)：2-5.

[4] 吳培熙，張留城. 聚合物共混改性[M]. 北京: 中國輕工業出版社, 1996:50-60.