水溶性薄荷-PVA纖維的前期制備

趙艷艷，劉　衛(wèi)，于湖生

(1.青島大學，山東 青島 266071；2.青島市纖維紡織品監(jiān)督檢驗研究院，山東 青島 266061)

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水溶性薄荷-PVA纖維的前期制備

趙艷艷1，劉衛(wèi)2，于湖生1

(1.青島大學，山東 青島 266071；2.青島市纖維紡織品監(jiān)督檢驗研究院，山東 青島 266061)

摘要:文章將薄荷提取物溶液添加到PVA紡絲原液中，依據(jù)濕法紡PVA纖維的工藝制得共混膜，并測試了其相關性能。結(jié)果表明，制得的共混膜的力學性能符合紡絲工藝要求，為紡制水溶性薄荷-PVA纖維提供了參考。

關鍵詞:薄荷提取物；聚乙烯醇；共混膜；力學性能

聚乙烯醇(PVA)是最早用來生產(chǎn)水溶纖維的成纖高聚物[1]，同時，聚乙烯醇具有生物可降解性和生物親和性,對人體無毒無害，是一種良好的生物醫(yī)用高分子材料[2]。因此，水溶性聚乙烯醇纖維在醫(yī)用領域被應用于制作手術衣、帽、圍布、粘紗布、外科敷貼材料等[3]。本文研究了薄荷-PVA共混膜的物理性能及其與紡絲液中薄荷提取物含量的關系，為制備具有天然抗菌、抑炎功能的薄荷-PVA纖維提供依據(jù)。

1　實驗部分

1.1實驗材料及儀器

實驗材料：薄荷提取物，聚乙烯醇,硫酸鈉。

主要儀器：pH50生物顯微鏡，單纖維電子強力儀，NDJ-79型旋轉(zhuǎn)粘度計，電子天平，水浴鍋，溫度計，量筒，燒杯，培養(yǎng)皿。

1.2實驗方法

1.2.1聚乙烯醇溶液的配制

稱取一定質(zhì)量的聚乙烯醇，加入蒸餾水使其在60℃的水浴中溶脹1小時，在90℃～95℃的溫度下充分攪拌直至完全溶解，靜置脫泡，分別制得質(zhì)量分數(shù)為12%、14%、16%、18%的聚乙烯醇溶液。

1.2.2薄荷-聚乙烯醇共混紡絲液的配制

稱取不同量的薄荷提取物配置成溶液，并按照表1中的方案，將薄荷提取物溶液添加到16%的聚乙烯醇溶液中，充分攪拌均勻，靜置一段時間，脫泡備用。

表1紡絲液配制方案

方案編號紡絲液體積(mL)薄荷提取物溶液體積(mL)含薄荷提取物的質(zhì)量(g)A5000B5050.5C5050.75D5051

1.2.3凝固浴的配制

稱取一定量的硫酸鈉，加入蒸餾水配置成40℃的接近飽和溶液，備用。

1.2.4紡絲液的粘度的測定及計算方法

利用NDJ-79型旋轉(zhuǎn)粘度計，根據(jù)溶液的粘度范圍選定合適的測量系統(tǒng)，在不同溫度下，分別測定聚乙烯醇溶液以及薄荷—聚乙烯醇共混紡絲液的儀表讀數(shù)a，對照儀器使用說明書及如下計算公式ηa=ka (k為儀器常數(shù))得到溶液的表觀粘度ηa。

1.2.5共混膜的制備

在玻璃棒兩端纏上細銅絲，將按配制方案制備的共混紡絲液沿一個方向涂抹在玻璃板上，要求涂抹厚度均勻。將玻璃板放入凝固液中，一段時間后取出，放入清水中水洗。最后將膜平展在玻璃板上，自然陰干。

1.2.6共混膜的表觀狀態(tài)表征

將制備好的共混膜，剪出約5 mm×5 mm的面積，制成玻片，在生物顯微鏡下觀察。

1.2.7力學性能的測試

將共混膜剪成30 mm×1 mm 的長條，稱取質(zhì)量，并利用單纖強力儀進行拉伸試驗，測得共混膜的力學性能。

2　實驗結(jié)果與分析

2.1聚乙烯醇溶液的粘度特性

用旋轉(zhuǎn)粘度計測定不同濃度的聚乙烯醇溶液在不同溫度下的粘度值，如圖1所示。

圖1　不同濃度PVA溶液的粘度變化

由圖1可以看出：當溫度從20℃增加到55℃時，各個濃度的PVA溶液的粘度均逐漸下降。這是由于PVA溶液是高分子流體，當溫度升高時，溶液中大分子運動加劇，分子間作用力減弱，使分子間空隙變大，溶液粘度下降；當PVA濃度從12%增加到18%時，隨著濃度的增加，粘度逐漸增大，考慮到共混紡絲液需要適當?shù)恼扯纫约斑m當?shù)哪虠l件，本實驗采用濃度為16%的PVA溶液為紡絲原液。

2.2薄荷-聚乙烯醇共混溶液的粘度特性

根據(jù)以往的實驗經(jīng)驗得知，薄荷提取物以粉末形式添加到紡絲液中，易發(fā)生粉末團聚，不易與紡絲原液充分、均勻地混合。根據(jù)提取物的溶解性，以溶液形式共混，可取得較好地共混效果。因此本實驗選擇的是薄荷提取物以溶液形式添加到紡絲液中，用旋轉(zhuǎn)粘度計測定不同含量的薄荷-PVA共混紡絲液的粘度，如圖2所示。

圖2　不同含量的薄荷-PVA共混溶液的粘度變化

由圖2可以看出：方案B共混紡絲液的粘度小于16%的PVA原液；方案C、D共混溶液的粘度均大于16%的PVA原溶液，并隨著薄荷提取物添加含量的增大，共混溶液的粘度逐漸增大。這是由于加入同體積不同含量的提取物溶液對PVA紡絲原液造成了不同的影響。當溫度從20℃增加到40℃時，薄荷-PVA共混溶液的粘度均逐漸下降，這符合高分子聚合物溶液的性質(zhì)。

2.3共混膜的表觀特征

對按照上述方案制得的膜，利用光學顯微鏡下觀察其表觀特征，在放大640倍下的觀察結(jié)果如圖3所示。

圖3　純PVA膜與三種共混膜的表觀圖

由圖3可以看出：共混膜的外觀均勻度較純PVA膜有所下降，但未有明顯差異，分散均勻度仍較好。隨著薄荷提取物添加含量的增大，共混膜中的顆粒逐漸增加。這說明薄荷提取物與PVA原液共混融合效果較好。

2.4共混膜的力學性能

本實驗測定了各個實驗樣品的基本力學性能，結(jié)果如表2所示。

表2各試樣的基本力學性能測試結(jié)果

試樣1234斷裂強度(cN/dtex)0.380.350.30.295斷裂伸長率(%)168179185203

由表2可以看出，各個方案制備的共混膜斷裂伸長率均較大，是因為沒有經(jīng)過后拉伸處理。與純PVA膜相比，添加了不同含量薄荷提取物的B、C、D共混膜的斷裂強度依次有所減小，而斷裂伸長率依次增大，但影響并不大。這說明薄荷提取物溶液的加入不利于共混膜的強度。這是由于薄荷提取物的添加改變了共混膜的內(nèi)部結(jié)構，并且薄荷提取物是以共混的形式與PVA原液混合在一起，并未發(fā)生反應所致。隨著薄荷提取物添加量的增大，對共混膜的強度影響變大，因此在保證纖維抗菌性能的前提下，薄荷提取物的含量不宜過大。

3　結(jié)論

3.1根據(jù)根據(jù)PVA溶液的流變性能，考慮到共混紡絲液需要適當?shù)恼扯纫约斑m當?shù)哪虠l件等，本實驗選擇了質(zhì)量分數(shù)為16%的PVA溶液作為紡絲原液。

3.2由上述實驗得知，隨著薄荷提取物添加量的增大，共混膜中的顆粒數(shù)逐漸增加，均勻度未發(fā)生明顯變化。可見薄荷提取物溶液與PVA原液可以較好地共混。因此將薄荷提取物加入到PVA溶液中，紡制具有抗菌功能的PVA纖維是可行的。

3.3隨著薄荷提取物添加量的增加，共混膜的強度逐漸減小，斷裂伸長率依次增大。隨著薄荷提取物添加量的增大，對共混膜的強度影響變大，薄荷提取物溶液的加入不利于共混膜的強度。因此在保證纖維抗菌性能的前提下，薄荷提取物的含量不宜過大。

參考文獻：

[1]葉光斗，李守群，徐建軍，等.凝膠紡PVA水溶纖維的結(jié)構性能及應用[J].四川紡織科技，2004(3)：17—20.

[2]鄭化，杜予民，余家會.殼聚糖-聚乙烯醇共混纖維的結(jié)構與性能[J].武漢大學學報(自然科學版)，2000，46(2)：187—190.

[3]薛飛燕.水溶性維綸的性能與應用[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2004(4)：43—44.

收稿日期：2015-10-27

作者簡介：趙艷艷(1989-)，女，山東臨沂人，碩士研究生。

中圖分類號:TS102.5

文獻標識碼:A

文章編號：1009-3028(2016)01-0014-03

Early Preparation of the Water Soluble Mint-PVA Fiber

Zhao Yanyan1，LiuWei2，Yu Husheng1

(1.Qingdao University，Qingdao 266071，China;2.Qingdao Textile Inspection Institute，Qingdao 266061，China)

Abstract:Mint extract solution was mixed with the PVA spinning solution to make the blend membrane and the related properties were tested.The results show that physical properties of the blend membrane meet the requirement of the spinning process, providing the basis for spinning the water soluble mint-PVA fiber .

Key words:mint extract; PVA; blend membrane; mechanical properties