【2017年整理】SONIFIER超声波应用于处理纤维样品及研究交联处理对Lyocell纤维抗原纤化性能的影响.docx

交联处理对Lyocell纤维抗原纤化性能的影响 邵惠丽1魏孟媛1，张忆华2，杨革生1， （1. 东华大学 材料科学与工程学院 纤维材料改性国家重点实验室，上海 201620； 2. 上海里奥纤维企业发展有限公司，上海 201419） 摘要：对尚未干燥过的初生 Lyocell 纤维进行交联处理，并分析了各种交联条件下所制得的 Lyocell 纤维的原纤化性能。研究结果表明，交联剂的浓度及浸润时间、碱剂的浓度及处理时间都会对控制最终纤维的原纤化程度产生一定的影响。在研究范围内，当交联剂的体积质量浓度为 40 g/L、浸润时间为 40 min，且碱剂的体积质量浓度为 30 g/L、处理时间为 30 min 时，最终所得 Lyocell 纤维的抗原纤化能力比未处理的普通 Lyocell 纤维提高了约 7 倍，由此表明交联处理是提高 Lyocell 纤维抗原纤化性能的一种有效途径。对纤维微观结构的分析结果进一步表明，经交联处理后，Lyocell 纤维的基纤及基纤聚集束的尺寸减少且含量增加，这是导致纤维抗原纤化能力提高的关键结构原因。 Lyocell 纤维是制备过程无污染的新型绿色纤维素纤维[1-2]，它是以N-甲基吗啉氧化物（NMMO）和水的混合体系为溶剂并通过一种特殊的干喷湿纺工艺制得的。Lyocell纤维不 仅具有再生纤维素纤维手感柔软、悬垂性好、吸湿性优、穿着舒适等特性，而且其力学性能 和化学稳定性可与合成纤维相媲美，弥补了传统再生纤维素纤维强度低、湿模量低和耐碱性 差的不足[3-4]。 但普通Lyocell纤维性能中还有一个显著的特征是易原纤化。原纤化是指纤维和织物在加工使用过程中，在湿态条件及机械外力作用下，纤维劈裂成直径 1～4 μm的微细原纤的现象 [5-6] Lyocell纤维原纤化的产生与其结构有关。Lenz[7]和Mieck[8]等人的研究表明，高结晶和 高取向是纤维发生原纤化的必要但非充分的结构条件，产生原纤化的结构关键在于纤维中基元原纤即基纤（elementary fibril）聚集束（cluster）的排列形式，通常小尺寸、大比例且稳 定的聚集束对抵抗原纤化的产生有利。Lyocell纤维的原纤化特性虽然可以改善纤维的表面状态，使织物获得桃皮绒等特殊的效果，但是该性能也限制了Lyocell在许多方面的应用，例如染成深色的织物会显现霜白的外观，纤维的耐疲劳性也会降低而使其在产业用领域的应用受到一定的制约[9-10]。 近年来，一些研究者开始探索利用交联处理来控制Lyocell纤维的原纤化性能，并采用一 些低甲醛和无甲醛树脂或是多嗪类试剂等交联剂对已干燥过的Lyocell纤维进行处理以降低 本文作者在前期研究中发现[12]，尚未干燥过的湿态初生Lyocell纤维，纤维的原纤化程度[5,11]。结晶结构还未完全形成，可以通过适当的后处理来改变其结构。为此，本文探索通过对直接 从纺丝线上得到的尚未干燥过的初生Lyocell纤维进行交联处理以控制最终纤维的基纤聚集 束微观结构，并初步研究交联工艺条件对Lyocell纤维抗原纤化性能的影响。 1 实验 1.1原料 初生 Lyocell 纤维：湿态，1.85dtex，上海里奥纤维企业发展有限公司提供。 1.2初生 Lyocell 纤维的交联处理 将从 Lyocell 纺丝线上的水洗浴后得到的初生 Lyocell 纤维随即采用如图 1 所示的流程进行交联处理。A、B 和 C 区的温度由自动控温装置进行调节，初生 Lyocell 纤维在 A 区和 B区可分别充分吸附多官能团交联剂和碱剂，再经过 C 区的热蒸汽处理，可促使 Lyocell 纤维与所吸附的交联剂完成交联反应。 1.3 Lyocell 纤维原纤化性能的测试 国内外已有的分析纤维原纤化性能的方法，按照作用应力不同主要有振荡法和湿摩擦值 法两种，此外还有原纤化指数主观评价法、织物洗涤法、洗旧值法、简单着色试验法和显微镜观察法等[8]。相比较而言，振荡法存在难以选定合适的振荡时间、也较难确定原纤化程度 等问题，而湿摩擦值法实验简便且实验过程与纤维或织物的实际使用情况相符，湿摩擦值的 确定也比较客观[13]。所以本文主要采用湿摩擦值法来表征Lyocell纤维原纤化的程度并采用超声波振荡法来加以验证。 1.3.1湿摩擦值法 湿摩擦值法是在湿态条件下对纤维或织物施加一定的摩擦应力，直至其断裂或被磨出洞 时，统计磨断纤维所用的时间或摩擦次数。一般将从开始摩擦至纤维断裂所用的时间定义为 湿摩擦值。湿摩擦值越大，表明原纤越不易从纤维上剥离，纤维的抗原纤化能力就越好。 本文采用的湿摩擦实验装置参见图 2。图中磨辊被润湿的全棉府绸布所包附，被测 Lyocell纤维束在 9.54×10-3 cN/dtex外加负荷作用下与磨辊的接触方式如图所示。