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Dralon腈綸纖維性能研究

人氣:823發表時間:2018-03-14 09:35:32

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Dralon腈綸纖維(又稱德絨)是德國Dralon公司采用干法紡絲技術制備的一種超細抗起球纖維。目前常規腈綸纖維一般采用濕法紡絲技術制備,紡絲過程具有成形溫度低、紡速低、噴頭輕巧、操作簡單等特點;干法紡絲技術制備腈綸纖維,紡絲過程具有成形條件嚴格、紡速高、溶劑回收簡單、紡絲設備復雜、操作難度大等特點,且其纖維具有結構均勻致密和較好的物理機械性能和染色性能,纖維表面光滑、擁有天然光澤,織物豐滿、保暖效果好。本文測試分析采用干法紡絲技術生產的Dralon腈綸纖維性能,為Dralon腈綸纖維針織產品的開發提供參考。

1 Dralon腈綸纖維生產工藝

腈綸纖維的生產工藝多種多樣,按照紡絲成形技術劃分則可以分為干法紡絲腈綸(簡稱干法腈綸)和濕法紡絲腈綸(簡稱濕法腈綸)兩種。Dralon細旦異形腈綸采用干法紡絲成形技術,其過程是在甬道中進行的,聚合物溶液細流在高溫氣體中蒸發出溶劑后形成腈綸原絲。其紡絲工藝可分為聚合反應、溶解、紡絲、后處理等過程,分析如下:

a.聚合反應,丙烯腈(ACN)與其他單體(例如染料添加劑單體)聚合成聚丙烯腈(PAN);

b.在水洗和干燥后,白色的PAN粉末在二甲基甲酰胺(DMF)中經攪拌和加熱而溶解,然后被過濾;

c.溶液從噴嘴中擠出,形成初生纖維,溶劑(DMF*)在紡絲過程中被熱氣(干紡)從溶液中分離,經過蒸餾回收可重新使用;

d.后處理過程中,初生纖維經水洗、拉伸、卷曲、干燥、上油等工序獲得其特征性能,如強度、伸長率、纖度、膨松性和手感等。

2線密度測試

采用中段切斷稱質量法測量纖維線密度。試驗材料選擇長度為39mmDralon腈綸纖維,從試驗樣品中取出15002000根纖維,在整理和梳理之后用Y171型纖維切斷器切下長為10mm的中段纖維;將中段和兩端切斷的纖維移至標準大氣壓下預處理1h達到水分平衡狀態;用扭力天平分別稱中段和兩端纖維質量,準確到0.02mg,記錄中段纖維總根數。根據式(1)計算纖維線密度,試驗次數為5次,結果取其平均值。

1)式中:Tt為纖維線密度,dtexGf為中段纖維質量,mgL為纖維長度,mmn為纖維根數,根。

Dralon腈綸纖維5次線密度測試結果如下:0.900.880.910.890.88dtex。因此,Dralon腈綸纖維線密度均值為0.892dtex,符合我國細旦纖維定義范圍(0.441.30dtex),同時也符合國際上細旦纖維定義范圍(如歐洲為1.002.40dtex,日本為0.551.10dtex),屬于細旦纖維。

3截面形態

采用光學顯微鏡觀察纖維截面。將哈氏切片法制成的Dralon腈綸纖維切片試樣放在載玻片上,在試樣上滴50%甘油蓋上蓋玻片,用普通生物顯微鏡觀察纖維截面,纖維鏡放大倍數為500倍。Dralon腈綸纖維橫截面形態如圖1所示。

1 Dralon 腈綸纖維橫截面形態

由圖1可知,Dralon纖維截面呈啞鈴形結構。這是因為Dralon腈綸纖維的紡絲原液在甬道內與熱氣流進行熱傳遞,DMF蒸發速度較快,會在紡絲原液表面形成一層表皮,根據流體動力學理論,紡絲原液正面和背面為高速換熱的湍流區,兩側為傳熱速度低的最大邊界區,紡絲原液中的DMF不斷蒸發會選擇阻力較小的兩側進行擴散,導致正面和背面向內側凹陷,故形成橫截面為啞鈴形的Dralon腈綸纖維。雖然濕法紡絲的紡絲原液在凝固浴中也會形成表皮,但由于凝固劑向表皮的擴散,導致表皮不那么致密;并且濕法紡絲的成形條件緩和,皮芯層差距不大,且成絲橫截面與噴絲孔的形狀基本相同。此外,由圖1可知,纖維間比表

面積大、孔隙多,纖維間能儲存靜止空氣,可有效增加纖維的保暖、蓬松和覆蓋性能;異截面的Dralon纖維又具有良好的毛細效應,使產品兼具吸濕排汗和保暖效果。

4吸濕性能

本文在同等條件下分別測試0.9dtexDralon腈綸纖維、濕法紡絲技術生產的0.9dtex日本圓形截面腈綸纖維、金山腈綸廠生產的金山圓形截面腈綸纖維的吸濕性能。參照GB/T65032008《化學纖維回潮率試驗方法》標準,采用Y802A型八籃恒溫烘箱測試纖維回潮率。試樣在溫度20℃、相對濕度65%的條件下平衡24h,選取試樣質量10g,在溫度為110℃的條件下烘燥2h

3種纖維回潮率測試結果為:

Dralon腈綸纖維2.02%;日產腈綸纖維1.85%;金山腈綸纖維1.76%。

由此可知,Dralon腈綸纖維回潮率最大,這與纖維結構特別是橫截面有關,Dralon腈綸纖維截面呈啞鈴形,纖維單絲間存在較大的毛細管區,相比圓形截面的腈綸纖維,擁有較強的水分芯吸能力;Dralon腈綸纖維能夠使人體產生的水分更快地輸出體外,所以吸濕性好;Dralon纖維織物相對其他腈綸纖維不易產生靜電,穿著舒適。

5力學性能

參照GB/T143372008《化學纖維短纖維拉伸性能試驗方法》標準,采用YG004N型電子單纖維強力儀,分別測試0.9dtexDralon細旦異形腈綸纖維、日本腈綸纖維和金山腈綸纖維的斷裂強力。試樣在溫度20℃、相對濕度65%的條件下平衡4h,拉伸速度100mm/min,測試50次,取其平均值,測試結果見表1

1 纖維力學性能測試結果

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由表1可知,Dralon腈綸纖維因在熱的惰性氣流中緩慢形成而不像濕紡纖維那樣接觸凝固浴,其所得纖維截面結構內外均勻致密,因此,Dralon纖維具有良好的物理機械性能;濕紡腈綸纖維內部有空洞、隙縫等,雖然經過嚴格的后續處理如拉伸、致密化等,其物理機械性能仍不如干紡腈綸纖維。故Dralon腈綸纖維的模量和強度較其他兩種腈綸纖維要大,織物挺括性好,具有一定的保形性,織物不易變形。

6摩擦性能

選用Y151型纖維摩擦系數測定儀,采用絞盤法測試,其原理為:用相同質量的張力夾夾住纖維兩端,并懸掛在一個可以轉動的纖維圓輥上;在一端張力夾下施力F,當F值大于等于包壓在纖維輥上的被測纖維靜摩擦力時,纖維失去平衡而滑移,即可測得纖維靜摩擦力;若此時使纖維輥產生旋轉,調節此F值使懸掛體重新達到平衡,則此F值即為該轉速下的動摩擦力。根據Amontons定律的線性表達式,得出摩擦系數關系式如式2)式中:T1為絞盤緊端的纖維張力,mgT0為絞盤松端的纖維張力,mg為纖維與絞盤之間的包角;為纖維與絞盤之間的摩擦系數。

將纖維以180°包圍在絞盤上,纖維表面上的纖維系數可通過式(3)得到。

3)式中:f0為預加張力,mgF為扭力天平讀數,mg

3種纖維摩擦性能測試結果見表2

2 纖維摩擦性能測試結果

由表2可知,無論是靜摩擦系數還是動摩擦系數,Dralon腈綸纖維的摩擦系數均大于濕紡金山腈綸纖維和日本腈綸纖維。這是由于Dralon腈綸纖維橫截面為啞鈴形,縱向有較多溝槽,且纖維縱向截面略微粗糙。纖維靜摩擦力大時,纖維與纖維之間的抱合力大,紡紗過程紡紗過程中纖維成卷、成網時的半制品成形質量,使紗線的強力增加。

7碳排放量

通過對Dralon腈綸纖維及其對比纖維在生產過程中CO2排放量的調查,得出生產1kg合成纖維時CO2的排放量,如圖2所示。

2 生產1 kg 合成纖維時CO2的排放量

從圖2中可以看出,每生產1kg合成纖維,腈綸排放的CO2量最少,而在各種腈綸中,Dralon細旦異形腈綸排放的CO2量是最少的。

Dralon腈綸纖維采用先進的干法紡絲生產技術,其生產過程中碳排放量和消耗水量與濕法紡絲相比都是最少的,符合當今世界大力提倡綠色低碳環保的經濟發展要求,應用前景廣闊。

8結束語

采用干法紡絲制備的Dralon細旦異形腈綸纖維,表面光滑、截面呈啞鈴形,纖維手感柔軟、滑爽、光澤柔和,且纖維蓬松性、覆蓋性較好;其吸濕性能高于濕紡紡絲腈綸,斷裂強度與濕法紡絲腈綸相當,但模量較高;纖維靜摩擦力大,纖維間抱合力大,成紗強力增加;生產1kg合成纖維時,產生的CO2排放量遠小于黏膠、棉以及其他腈綸纖維產品,生產過程節能環保。由此可以推斷,若選用該纖維經賽絡緊密紡紡紗工藝,可以制備毛羽少、條干均勻的針織紗線,適用于針織內衣、T恤、運動裝的產品開發。

來源:針織工業

瑪紗特(改編)

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