仿羊绒腈纶短纤维性能的研究

谭家皓，牛家嵘，李凤艳

(天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室，天津300387)

仿羊绒腈纶短纤维性能的研究

谭家皓，牛家嵘*，李凤艳

(天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室，天津300387)

对仿羊绒腈纶短纤维和山羊绒的纵向形貌、质量比电阻、力学性能、卷曲性能、吸放湿性能等进行了测试，对两种纤维的结构与性能进行了分析。结果表明:仿羊绒腈纶短纤维表面光滑;仿羊绒腈纶短纤维的断裂强度为山羊绒的1.7倍，断裂功为山羊绒的约2.75倍，山羊绒初始模量较大，约为仿羊绒腈纶短纤维的3倍，山羊绒的卷曲率是仿羊绒腈纶短纤维的1.2倍，吸放湿速率较快;仿羊绒腈纶织物的抗起毛起球性能优于山羊绒织物。

聚丙烯腈纤维 仿羊绒 山羊绒 物理性能 形貌

山羊绒细而柔软、光泽柔和、舒适高贵但其价格一直居高不下，且山羊绒产品易起毛起球、易虫蛀，难以护理［1］。而仿羊绒腈纶短纤维(简称仿羊绒)价格适中、色泽鲜艳、手感柔软，其毛型感好、强力高、质地轻，松软且保暖性好［2］，使用该纤维可以降低成本，减少由于过多豢养山羊造成植被过度破坏，产生环境效益。作者对山羊绒和仿羊绒的力学性能、摩擦性能、卷曲性能等主要指标进行测试，并对两种纤维的性能进行了对比分析，以期对仿羊绒纺织品的开发具有借鉴意义。

1 实验

1.1 试样

仿羊绒腈纶短纤维:浙江华孚色纺有限公司提供;山羊绒:国产，市购。

1.2 主要仪器与设备

TM-1000型台式电子显微镜:日本日立公司制;LLY-06E型电子单纤维强力仪:山东莱州市电子仪器有限公司制;YG321型纤维比电阻仪:南通三思机电科技有限公司制;Y151型摩擦试验仪:常州市第二纺织机械厂制;YG362A型纤维卷曲弹性仪:太仓纺织仪器厂制;Y171型纤维切断器:上海第七纺织机械厂制;M511双头织物起毛起球仪:青岛山纺仪器有限公司制。

1.3 分析测试

表面形貌:采用TM-1000型台式电子显微镜观察。在索氏提取器中用丙酮清洗2 h，80℃烘干，利用导电胶固定在试样台上进行观察。

回潮率:按GB/T 9995《纺织材料含水率和回潮率的测定 烘箱干燥法》、GB/T 14341《合成短纤维回潮率试验方法》标准测定。

摩擦性能:每种纤维各测20根，铁辊转速30 r/min，夹头质量200 mg，在标准大气压条件下测定，实验中保证纤维在铁辊上的包角为180°。

卷曲性能:按GB/T 14338《合成短纤维卷曲性能试验方法》标准测定。

长度和线密度:随机选取一定数量的山羊绒，并使每根山羊绒伸直但不伸长，用毫米刻度尺测量长度。然后将这些山羊绒回潮到公定回潮率后用电子天平称重，计算线密度。仿羊绒腈纶线密度按GB/T 14335《合成短纤维线密度试验方法》，采用中段称重法测定;长度按GB/T 14336《合成短纤维长度试验方法》标准测定。

比电阻:按GB/T 14342《合成短纤维比电阻试验方法》进行测定。

力学性能:按GB 9997《化学纤维单纤维断裂强力和断裂伸长的测定》，GB/T 14337《合成短纤维断裂强力及断裂伸长试验方法》标准测定。

吸湿性能:将两种试样在60℃的烘箱内预烘5 h，然后置于温度20℃，相对湿度为66.35%的恒温恒湿室内，每隔10 min称试样质量，直至试样达到吸湿平衡，计算回潮率，实验过程中尽量使纤维呈蓬松状态［3］。

放湿性能:将两种试样分别浸没在盛有水的玻璃干燥器内，放置72 h，再置于温度20℃，相对湿度为66.35%的实验条件下，每隔10 min称重，直至达到放湿平衡，计算回潮率［3］。

抗起毛起球性能:将两种散纤维经相同的工艺条件织制平纹织物，分别以相同捻度(每10 cm 64捻)纯纺，制得相同线密度280 dtex的纱线，经纬密度分别为每10 cm 138根×110根。按GB/T 4802.1—1997《纺织品织物起球试验》标准测定。

2 结果与讨论

2.1 表面形貌

从图1可知，仿羊绒腈纶短纤维表面光滑、均一，无鳞片结构;山羊绒表面有鳞片结构。

图1 两种纤维纵向形貌的电子显微镜照片Fig.1 SEM images of longitudinal morphology of two kinds of fibers

2.2 回潮率

实验测得山羊绒回潮率为14.17%，仿羊绒的回潮率为2.23%，说明山羊绒的回潮率大，吸湿大，吸湿速率较快。这是由于山羊绒分子内含有氨基，羧基等亲水基团，与水分子的亲和力较大，能与水分子通过氢键结合，而仿羊绒中含有亲水基团不多，氰基极性很强，但绝大部分形成规整排列，水分子很难进入，吸湿较差的缘故。因此，对腈纶短纤维进行改性，如硫氰酸钠法研制高吸湿腈纶［4］，提高仿羊绒产品的服用舒适性。

2.3 摩擦性能

从表1可看出:仿羊绒腈纶的动态摩擦因数大于静态摩擦因数;山羊绒逆鳞片摩擦因数大于顺鳞片摩擦因数，这方面的差异使织物在整理过程中，纤维产生定向摩擦效应，毡化收缩，使织物增厚。

表1 纤维的摩擦性能比较Tab.1 Friction properties of fibers

仿羊绒腈纶表面光滑，不存在顺、逆鳞片，防缩并具有滑爽手感，为可机洗提供了条件，可减少山羊绒织物贴身穿着时产生的刺痒感。

2.4 卷曲性能

从表2可看出，山羊绒的卷曲率(J)是仿羊绒的1.2倍，说明山羊绒卷曲程度更大，卷曲数和卷曲波深度更大，纤维间的纠缠概率增大，有利于成网、成条，纤维集合体膨松，织物手感膨松柔软。可适当改进仿羊绒结构，增加卷曲数，增加纤维之间的摩擦力和抱合力，提高织物的弹性，改善织物的抗皱性和保暖性。仿羊绒腈纶卷曲回复率(Jw)较小，说明回复能力和卷曲牢度较小。

表2 纤维的卷曲弹性Tab.2 Crimp elasticity of fibers

2.5 长度和线密度

从表3可看出，山羊绒平均长度较短，线密度较细，纤维之间的摩擦力和抱合力较小，纤维端易滑到纤维表面，织物经反复摩擦、搓洗后易起毛起球，但可通过调节织物组织设计、织物经纬密度及纱线种类等方式改善［5］。

表3 纤维的平均长度和线密度Tab.3 Average length and linear density of fibers

2.6 比电阻

实验测得仿羊绒的质量比电阻为28.13 GΩ·g/cm2，山羊绒的质量比电阻为6.94 GΩ·g/cm2，即仿羊绒的质量比电阻是山羊绒的4.05倍，说明仿羊绒导电能力较差，在生产过程中容易产生静电。一般质量比电阻控制在1 GΩ·g/cm2以内，若纤维的质量比电阻较高，可采取气体放电、利用空气电离、提高空气湿度等方法避免生产中静电产生的不利影响［6］，并可采用抗静电剂等处理改善织物沾污性和抗静电性能，提高产品的舒适性。

2.7 力学性能

从图2可看出，仿羊绒的断裂强度和断裂伸长率的数值范围较大，与山羊绒相比，它能够承受更大的断裂强力和断裂伸长，平均断裂伸长率约为山羊绒的1.48倍，超过50%的断裂伸长时，纤维发生塑型破坏。

图2 纤维一次拉伸曲线Fig.2 The first drawing curves of cashmere and cashmere imitation

由表4可以看出，仿羊绒腈纶的断裂强度为山羊绒的约1.7倍，断裂功为山羊绒的约2.75倍，该纤维坚韧程度较大。山羊绒的初始模量约为仿羊绒腈纶的3倍，说明在较小外力作用下较难变形，织物结构相同时，保形性好。

表4 纤维的力学性能Tab.4 Mechanical properties of fibers

2.8 吸放湿性能

从图3可以看出:起始阶段，山羊绒曲线斜率较大，吸湿速率较快;随着时间增加，仿羊绒先达到吸湿平衡。

图3 纤维的吸湿曲线Fig.3 Moisture absorption curves of fiber samples

由图3还可知，山羊绒的吸湿滞后差更大，吸湿过程中产生的吸湿积分热高，因此在相同大气条件下，山羊绒吸湿后所需的散热时间长，达到吸湿平衡所需时间较长。图3中纤维初始回潮率为第一次测试后计算得到。

由图4可以看出:山羊绒初始放湿速率较大，之后速率减缓，随着时间的延长，山羊绒先达到放湿平衡;山羊绒吸放湿速率快，吸收汗液后，传递并散发至空气中，很快消除衣着粘附等不适感，穿着舒适性好，仿羊绒需通过后整理提高这方面的性能。

图4 试样的放湿曲线Fig.4 Moisture liberation curves of fiber samples

2.9 抗起毛起球性能

实验测得山羊绒的抗起毛起球为2～3级，仿羊绒的抗起毛起球为4级，即说明抗起毛起球性能优于山羊绒织物。

3 结论

a.仿羊绒腈纶短纤维表面光滑，不存在顺、逆鳞片结构。

b.仿羊绒腈纶的卷曲率和卷曲回复率较小，卷曲程度和卷曲牢度较小;能够承受的断裂强力和断裂伸长范围较大，平均断裂伸长率和平均断裂功较大。

c.仿羊绒回潮率很小，吸湿滞后差较小，吸湿积分热较低，与山羊绒相比，先达到吸湿平衡，后达到放湿平衡。

d.仿羊绒织物的抗起毛起球性能优于山羊绒织物。

［1］李志刚.羊绒制品开发新思路［J］.印染，2004，30(2):28－29.

［2］周秋凤.棉腈仿羊绒后处理工艺探索［J］.上海毛麻科技，1997(1):32－33.

［3］郝新敏，李宏伟，李馨馨.大麻与棉及其混纺纱线吸放湿性能研究［J］.纺织学报，2010，31(2):33 －37.

［4］张幼维，赵炯心，叶林珍，等.硫氰酸钠法高吸湿腈纶的研制［J］.合成纤维工业，2004，27(1):21 －23.

［5］吴坚，赵玉萍，徐鲁.腈纶及腈/毛交织物的起毛起球性研究［J］.毛纺科技，2006(11):14－17.

［6］李新玲，张元明，姜伟.超细羊毛的理化性能研究［J］.山东纺织科技，2011，52(3):1 －4.

Performance of cashmere-like acrylic staple fiber

Tan Jiahao，Niu Jiarong，Li Fengyan
(Key Laboratory of Advanced Textile Composites of Ministry of Education，Tianjin Polytechnic University，Tianjin300387)

The longitudinal morphology，mass specific resistance，mechanical properties，crimp property and moisture absoprtion and liberation properties of cashmere-like acrylic staple fiber and cashmere were measured.The structure and properties of these two kinds of fibers were analyzed.The results showed that the cashmere-like acrylic staple fiber had smooth surface and exhibited the breaking strength about 1.7 time and fracture work about 2.75 time as much as those of cashmere;cashmere had relatively high initial modulus about 3 time and crimp rate 1.2 time as much as those of cashmere-like acrylic staple fiber and relatively high moisture absorption and liberation rate;the cashmere-like acrylic staple fabric was superior to cashmere fabric in pilling resistance.

polyacrylonitrile fiber;cashmere imitation;cashmere;physical properties;morphology

TQ342+.31

A

1001-0041(2012)05-0034-04

2012-02-28;修改稿收到日期:2012-07-17。

谭家皓(1987—)，男，硕士研究生，研究方向为纺织材料及纺织品功能整理。E-mail:tjh0610110513@163.com。

* 通讯联系人。E-mail:niujiarong@tjpu.edu.cn。