几种纤维的性能对比

几种纤维的性能对比

目前，受关注、发展迅速、前景广阔的新型纤维主要包括lyocee纤维、obal纤维、大豆蛋白纤维、竹纤维、甲壳素纤维、牛奶蛋白纤维等。目前人们对这些新型纤维性能的认识尚不全面系统,对这些新型纤维产品进行鉴别还没有统一的新标准。本文对这几种纤维的性能和鉴别方法进行了试验和综合分析。16种新纤维的总结1.1环保纤维—Lyocell纤维Lyocell是纤维素纤维的新生代,采用干喷湿法纺丝,生产周期短,溶剂循环使用,生产过程无污染,是典型的绿色环保纤维。Lyocell兼具天然、合成纤维两者优点,其物理机械性能优良,尤其是湿强与湿模量接近于合成纤维,同时具有棉纤维的舒适性、粘胶纤维的悬垂性和色彩鲜艳性、真丝的柔软手感和优雅光泽。1.2织物的性能测试Modal纤维也是新一代再生纤维素纤维,其面料吸湿性能、透气性能、染色性能、尺寸稳定性和抗皱性均优于纯棉织物,手感柔软,悬垂性好,穿着舒适,色泽光亮,有天然的丝光效果。目前Modal纤维已开发出了多种功能性产品。1.3竹纤维的开发我国是大豆蛋白纤维工业化生产的首创国。其原料大豆废粕资源丰富,而且生产过程对环境、人体等无污染。大豆蛋白纤维不仅具有单丝细度小、密度小的1.4竹纤维竹纤维也是我国自行开发研制并产业化的新型再生纤维素纤维,具有许多其他纤维无法比拟的优点,如良好的可纺性、染色性及吸湿放湿性。此外,竹纤维具有较好的天然抗菌、防霉、防蛀和防紫外线的功能,是一种较好的功能性纤维。竹纤维面料最大的优点是舒适凉爽,是夏季服装及床上用品的理想面料。1.5面料佩戴质量的测定牛奶蛋白纤维具有生物保健功能和天然持久抑菌功效,含有多种氨基酸,面料贴身穿着有滋润皮肤的功效,其质地轻盈、柔软,穿着透气、导湿、爽身。它不象其他动物蛋白纤维那样容易霉蛀或老化。1.6生物学及医学超验应用广泛,在一般上应用于养菌业。在功能甲壳素及其衍生物是一类功能多样,用途广泛的天然聚合物,在食品、生物、医药、纺织、印染、废水处理等领域均有应用。尤其是近年来,它的生物相容性、低毒性、生物降解性以及具有许多医学功能和医药作用等性质,使其应用不断扩展。甲壳素纤维可独立纺丝或与其它植物纤维混纺、涂层等,产品都保持着原有独特的理化性能及生物特性,是高档的绿色保健纺织品,具备优异的吸湿性、黏附性、组织亲和性、无免疫抗原性、抗菌促愈性能等。2不同纤维性能的比较作者测试了部分纤维性能并参考了文献,现将各种纤维性能列于表1。3其他处方和方法各种纤维因组成成分及内部结构的差异,其物理机械性质、化学性质、外观形态等方面必然存在差异,我们即利用这些差异来鉴别各种纤维。3.1燃烧双组分纤维燃烧法是利用纤维的化学组成不同、燃烧特征不同来鉴别纤维,通过它可将纤维分成大类,主要有纤维素纤维、蛋白质纤维、合成纤维等,为后续的进一步鉴别提供方向。方法是取纤维少量,用酒精灯燃烧,仔细观察纤维在接近火焰、在火焰中以及离开火焰时的燃烧状态、燃烧气味及最后灰烬等燃烧特征。通过燃烧可知Lyocell、Modal、竹纤维具有类似棉、麻和普通粘胶纤维的燃烧特征,属再生纤维素纤维。而大豆蛋白纤维、牛奶蛋白纤维具有类似毛、蚕丝纤维的燃烧特征,属于蛋白质纤维。甲壳素纤维燃烧特征较特殊,既具有纤维素纤维又具有蛋白质纤维的某些特征。六种纤维燃烧特征见表2,并与常见的棉、普通粘胶、羊毛、蚕丝纤维进行对比。3.2纤维形态特征利用显微镜来观察纤维的纵向和横截面形态,根据形态特征来鉴别纤维。将纤维手扯伸直平行,抽取少量置于载玻片上,滴上蒸馏水,覆以盖玻片,在显微镜下观察纤维纵向形态。采用哈氏切片器,将整理好的适量纤维,嵌于切片器凹槽中,用火棉胶凝固,切出10～30μm的薄片。在显微镜下观察横截面形态。显微镜观察到的六种纤维形态特征列于表3,并与几种常规纤维进行比较。同时利用KYKY-2800型扫描电镜拍摄了部分纤维的SEM像,见图1～3,并将参考文献的SEM像列于图4和图5,以便进一步对照观察。通过本文的实验观察到,大部分新型再生纤维都有各自独特的外观形态特征,利用这些特征可有效地鉴别纤维。3.3i-ki试剂脱色试验利用纤维化学组成不同对一定的着色剂呈现不同的着色反应,作为辅助手段鉴别纤维。本文采用I-KI试剂对六种纤维进行了着色试验,结果见表4。方法:取纤维少量,浸于I-KI着色试剂中至少0.5min,取出清水洗净晾干,观察纤维湿态和干态着色情况。由本试验可知,通过I-KI试剂着色反应能将蛋白质纤维和纤维素纤维分类。而两类纤维中,又能将再生纤维与天然纤维相区别。甲壳素纤维和Modal纤维着色晾干后呈色反应特别,便于鉴别。3.4确定纤维品种特性溶解法是根据纤维在不同的化学溶剂中的溶解特性来确定纤维品种。本文选用了八种溶剂,对六种新型纤维的溶解性能进行了试验,并与几种易混淆的常见纤维进行了对比,结果见表5。3.5lyocell1.45,小豆蛋白纤维,小豆蛋白纤维,小豆蛋白纤维,甲壳素纤维,水曲奇纤维,水湿地权对蚕丝生长的影响用密度梯度管测定纤维密度(g/cm-3),根据密度差异来鉴别纤维。依次为:Lyocell1.52,Modal1.52,大豆蛋白纤维1.29,竹纤维1.32,牛奶蛋白纤维1.24,甲壳素纤维1.45,棉1.54,普通粘胶1.51,羊毛1.32,蚕丝1.36。3.6检测纤维种类及由来利用红外光谱仪测出纤维的红外光谱图,不同种类纤维具有不同的化学基团,在红外光谱图上呈现各自不同的特征吸收谱带,根据特征吸收谱带对应鉴别出纤维的组分,从而判断纤维的种类及名称。或将测出的光谱图与已知纤维光谱图对照鉴别。图6～8列举了几例新型纤维的红外光谱图,由图可见,红外光谱图特征吸收峰竹纤维为3450cm-1,1640-1,1060cm-1;大豆蛋白纤维3400cm-1,2930cm-1,1650cm-1,1540cm-1,1020～1240cm-1;甲壳素纤维3450cm-1,1610cm-1,960cm-1。3.7l断裂强度由表1可见,Lyocell、Modal断裂强度明显高于竹纤维和普通粘胶纤维;甲壳素纤维因具有很多孔隙和裂缝所以强度较低,这些都可作为纤维的辅助鉴别手段。4付款时(1)采用次氯酸钠作溶剂通过燃烧法定性为纤维素纤维;通过显微镜观察纵向形态特征,可快速区别于Modal、竹纤维、甲壳素纤维以及棉和普通粘胶纤维。选用次氯酸钠作溶剂,可进一步区别于其他纤维素纤维,并得到验证。也可进行拉伸性能测试,Lyocell强度显著高于其他所有纤维素纤维。(2)纤维截面形态观察通过燃烧法定性为纤维素纤维;通过显微镜观察纵向形态特征,可快速区别于Lyocell、棉纤维以及甲壳素纤维;通过观察横截面形态,可以粗略判断非竹纤维和普通粘胶纤维;选用75%硫酸常温下观察溶解情况,可区别于竹纤维和粘胶纤维;还可通过测试断裂强度和湿态伸长来排除竹纤维和粘胶纤维。(3)羊毛、蚕丝纤维经过燃烧试验判别其属于蛋白质纤维;经I-KI试剂着色,排除羊毛、蚕丝,并初步与甲壳素纤维相区别。用5%氢氧化钠作溶剂,加热沸腾,大豆蛋白纤维不溶解,牛奶纤维膨润,甲壳素纤维溶解。用二甲基甲酰胺作溶剂,加热沸腾,进一步区别于牛奶纤维。(4)纤维溶解情况观察采用燃烧法判别其属于纤维素纤维;通过显微镜观察纵向形态特征,可快速区别于Lyocell、棉以及甲壳素纤维;用37%盐酸,常温下观察溶解情况,Modal迅速溶解,普通粘胶纤维溶解但比Modal速度稍慢,竹纤维只有部分溶解。用密度梯度管测定密度,竹纤维密度明显低于普通粘胶、Lyocell、Modal和棉。(5)大豆蛋白纤维的形态结构采用燃烧法判定其属于蛋白质纤维;经I-KI试剂着色,排除羊毛、蚕丝,并初步与甲壳素纤维相区别。显微镜下观察纤维形态,牛奶纤维较光滑无微孔,而大豆蛋白纤维不光滑,有不规则凹凸和微孔。用二甲基甲酰胺作溶剂,加热沸腾,牛奶纤维膨润,其他蛋白质纤维无变化,进一步区别于羊毛、蚕丝、甲壳素纤维和大豆蛋白纤维。(6)甲壳素纤维显色纤维观察燃烧特征,既有纤维素纤维不熔不缩、迅速燃烧的特征,又具有蛋白质纤维燃烧的臭味,与其他纤维不同的是,纤维一接触火焰即迅速燃烧成黑色并保持纤维原圈束形状不变,捻之易碎,在火焰中继续燃烧,最后呈少量灰白色灰烬,由此可以初步估计是甲壳素纤维。用显微镜观察,纤维表面有孔隙和裂缝