Dralon细旦异形腈纶纤维的形态结构及性能研究

马 婷，冯爱芬，张永久

(河北科技大学纺织服装学院，河北石家庄 050018)

Dralon细旦异形腈纶纤维的形态结构及性能研究

马 婷，冯爱芬，张永久

(河北科技大学纺织服装学院，河北石家庄 050018)

为了了解Dralon细旦异形腈纶纤维的性能，对所选的Dralon细旦异形腈纶纤维、有光棉型普通腈纶纤维、棉型蓄热散热竹炭腈纶纤维的强伸性能、摩擦性能和吸湿性能进行测试和分析，并用扫描电子显微镜观察三种纤维横截面和纵向形态。结果表明：Dralon细旦腈纶纤维具有哑铃型异形截面；与普通腈纶和竹炭腈纶相比，其强度高、摩擦系数大、吸湿性好。

异形；腈纶；形态结构；强伸性能；摩擦性能；吸湿性能

随着人们生活水平的提高，对服装的要求越来越高，越来越多样化。目前，国外流行的高档面料，大多采用多功能、多组分纤维，具有抗静电、高吸水、抗起球、阻燃、抗菌、导电、抗紫外、香味等功能[1-3]。在腈纶市场上，存在着常规品种已饱和, 而复合、超细旦、异形、抗菌等差别化和功能化品种却需大量进口的现状[4-5]。为此，需要开发功能性腈纶纤维，适应市场上高仿真、高性能功能面料的需求。

Dralon细旦异形腈纶纤维是德国Dralon有限公司研制生产的一种新型腈纶。该纤维具有哑铃(狗骨)形的异形截面，表面及内部都极少微孔，纤维的手感柔软挺爽、覆盖性好、蓬松丰满、输水性强、干爽透气、穿着舒适、易染色、光泽柔和、酷似羊毛，并具有普通腈纶所具有的抗日晒、耐气候性和防霉防蛀等性能[6-7]。Dralon这一细旦异形腈纶纤维的出现，将会打破腈纶在纺织服装应用的局限性，可广泛应用在时装、运动装、工作装、日用品等领域，具有很好的市场前景。

目前对Dralon细旦异形腈纶纤维的性能研究还未见报道。而纤维的性能对纺织和染整加工都有重要影响，所以本研究通过Dralon细旦异形腈纶与竹炭腈纶纤维和普通腈纶纤维的对比试验，分析研究该新型腈纶纤维的性能特点，为其纺织和染整生产加工提供理论依据。

1 实验材料与方法

1.1实验材料

1.44 dtex Dralon细旦异形腈纶纤维(德国Dralon○R有限公司)；1.67 dtex 有光棉型普通腈纶纤维和1.67 dtex 棉型蓄热散热竹炭腈纶纤维(吉林化纤有限公司)。

1.2测试仪器和方法

1.2.1 纤维的微观形态

采用日本Hitachi S450型扫描电镜对三种腈纶纤维进行纵向形态和横截面的观察。将腈纶单丝用导电胶粘在载物台上放入真空箱中，抽成真空，在测试电压15 kV，放大倍数为1 500倍，分辨率为1.0 nm的扫描电子显微镜下进行检测观察。

1.2.2 纤维力学性能测试

纤维在加工和使用中都会受到各种外力作用(如拉伸、弯曲、扭转、压缩、摩擦等)而产生变形，甚至遭到破坏，纤维承受各种外力作用所呈现的特性称为力学性能。测试的纤维力学性能包括纤维断裂强力和纤维摩擦性能。

1.2.2.1 纤维断裂强力

采用的仪器为YG004N型电子单纤维强力仪，拉伸速度为100 mm/min，试样长度根据纤维长度设定，对所选的3种腈纶纤维的断裂强力进行测试。每种纤维测试次数为50次，取平均值。参照国家标准GB/T 14337-2008化学纤维、短纤维拉伸性能试验方法。试样在温度为20 ℃，相对湿度为41%条件下平衡24 h后进行测试。

1.2.2.2 纤维摩擦性能

采用的试验仪器为Y151型纤维摩擦系数测定仪，绞盘法测量[8]，摩擦辊转速为30 rad/min，线速度为75 cm/min，预加张力设为100 mg，测试在标准大气压下进行，每根挂丝重复测定操作2～3次，每个辊轴要测6根丝，选同一种类的5个辊轴供测定30个数值，分别记录，并求出扭力天读数的平均值，根据公式算出摩擦系数。分别计算腈纶纤维与金属棍、纤维与纤维棍、纤维与橡胶辊的摩擦系数。试样在温度为20 ℃，相对湿度为41%条件下平衡24 h后进行测试。

1.2.3 纤维吸湿性能测试

采用Y802A型八篮恒温烘箱，在工作电压220 V，加热功率2.75 kW下对3种腈纶纤维的回潮率进行测试。参照国家标准GB/T 6503-2008 化学纤维回潮率试验方法。每种纤维在室内温度为20 ℃，相对湿度为41%的条件下，平衡24 h后进行箱外冷称重10 g，烘箱内试样暴露处的温度为(110±2) ℃，烘躁时间为2 h。

2 实验结果与分析

2.1纤维的微观形态

实验所选用的3种腈纶纤维在电子显微镜下横截面和纵向形态的SEM图片，如图1-图6所示。

图1 Dralon 细旦腈纶纤维横截面形态Fig.1 Cross-section morphology of Dralon fine denier acrylic fiber

图2 Dralon 细旦腈纶纤维纵面形态Fig.2 Longitudinal surface morphology of Dralon fine denier acrylic fiber

图3 有光普通棉型腈纶纤维横截面形态Fig.3 Cross-section morphology of ordinary light cotton type acrylic fiber

图4 有光普通棉型腈纶纤维纵面形态Fig.4 Longitudinal surface morphology of ordinary light cotton type acrylic fiber

图5 蓄热散热竹炭腈纶纤维横截面形态Fig.5 Cross-section morphology of regenera-tive heat bamboo charcoal acrylic fiber

图6 蓄热散热竹炭腈纶纤维纵面形态Fig.6 Longitudinal surface morphology of regenerative heat bamboo charcoal acrylic fiber

从图1-图6可以看出，Dralon细旦异形腈纶纤维的纵向和横截面形态不同于普通腈纶纤维和蓄热散热竹炭腈纶纤维。Dralon细旦异形腈纶纤维横截面是不规则的，类似于哑铃型，有极少微孔，属异形截面；纵向表面有很多沟槽，略微粗糙。因此，在纺纱过程中，会增大纤维间的抱合力，使纤维间不易滑脱，提高成纱强力。当纤维细度越细，长度越长，纱线表面毛羽就会减少，也可以提高成纱质量。纤维表面沟槽较多，成纱后纱线的导汗透湿透气的能力会得到提高，摩擦性能也会相应提高。Dralon细旦腈纶纤维因其哑铃型截面，纤维集合体中单根纤维之间的排列和圆形截面的腈纶有所不同，不易紧密地聚集在一起，因此纤维间充满着的空气，形成了一个绝缘层，从而使其具有良好的蓬松性﹑覆盖性和保暖性。在相同复盖率和保温效果条件下，就可以少用纤维，减轻了织物的重量，符合现代人对服装轻暖的要求。

2.2纤维力学性能

2.2.1 纤维断裂强力

纤维断裂强力实验结果如表1所示。

表1 纤维拉伸性能

从表1的可以看出，Dralon细旦异形腈纶纤维的断裂强度最大，比普通腈纶纤维的大，但与竹炭腈纶纤维的类似，而断裂伸长率最小，为24.30%。所以，Dralon细旦异形腈纶纤维相对普通腈纶纤维和竹炭腈纶纤维而言略微发脆。

2.2.2 纤维摩擦性能

纺织纤维摩擦性质可用摩擦阻力和摩擦系数表示。摩擦力分静摩擦力和动摩擦力，摩擦力与法向压力的比值，称为摩擦系数，也分静摩擦系数和动摩擦系数。纤维的摩擦性能不仅影响纺、织加工性能，而且影响成品的手感风格。纤维的摩擦还会导致纤维的磨损和变形，产生质量转移、生热和静电现象[9-10]。

实验结果如表2所示。

表2 纤维摩擦系数

由表2可以看出，Dralon细旦异形腈纶纤维间、及其与橡胶辊和金属辊的摩擦系数均比普通腈纶纤维和竹炭腈纶纤维的略大。其原因是Dralon细旦异形腈纶纤维截面形态是狗骨头形，表面相对比较粗糙。

纤维的摩擦系数影响纺纱工艺和成纱质量。纤维间摩擦系数大，特别是静摩擦系数大，纤维间抱合力大,有助于加工过程中纤维的聚集，防止纤维扩散，提高成卷、成网时半制品的成形质量，增加成纱强力[11]。从表2可以看出，所选用的3种腈纶纤维间的静摩擦系数均大于其相应的动摩擦系数，这有利于纤维成卷、加压、防黏等。而且纤维的静、动摩擦系数大小对手感有一定的影响。静摩擦系数大于动摩擦系数，且系数都很大的纤维，纤维的粗糙感越强，且较硬挺；反之，纤维的手感则较柔软、滑爽。另外，静、动摩擦系数的之差也与手感有关。差值越大，纤维手感越粗糙，反之，纤维手感越柔软。Dralon细旦异形腈纶纤维的摩擦系数相对略大，表面比较粗糙，所以手感相对硬挺些，这一点从其拉伸断裂强度和断裂伸长率上也可以证明(见表1)。纤维与纤维棍的摩擦系数介于纤维与金属棍和纤维与橡胶辊之间。Dralon细旦异形腈纶纤维无论动摩擦系数还是静摩擦系数都比普通睛纶纤维和竹炭腈纶纤维大。Dralon细旦睛纶纤维属于异形腈纶，其纺丝方法为干法纺丝，一般干法纺丝比湿法纺丝得到的纤维摩擦系数大[12]，这与纤维截面形态结构有有关。纤维与机件间摩擦系数大，有利于牵伸过程中钳口对须条的握持，但在开松和梳理过程中，因纤维转移困难会形成缠绕性反复打击，从而导致纤维损伤加剧，造成纱线和机件的磨损。因此，为了保证纺纱的顺利进行，应采取适当的措施降低纤维与机件之间的摩擦系数。

2.3纤维吸湿性能

纤维的吸湿性能在纤维的性能测试、纺织加工、商业贸易及纺织品的选择中都需要进行考虑。常通，把纤维材料从大气中吸收水分或向大气放出水分的能力成为吸湿性。纺织材料吸湿高低通常用回潮率表示，纺织材料的回潮率大，表示吸湿性强。

通过测试，所选3种腈纶纤维的回潮率分别为Dralon细旦异形腈纶纤维为2.02%，普通腈纶纤维为1.52%，蓄热散热竹炭腈纶纤维为1.71%。

Dralon细旦异形腈纶纤维的回潮率最大，竹炭腈纶纤维的居中，而通腈纶纤维的最低。这与纤维微观结构有关。由于Dralon细旦异形腈纶纤维为异形截面，所以吸湿性能好。而纤维的吸湿性好，在纺织加工和使用过程中，相对不易产生静电，穿着舒适。

3 结 论

1) Dralon细旦异形腈纶纤维具有哑铃形异形截面，可增加纤维间的抱合力，提高成纱质量、织物的透湿透气性、蓬松度、覆盖性和保暖性。

2)在所选的3种纤维中，Dralon细旦异形腈纶纤维的断裂强度最大，而断裂伸长率最小。

3) Dralon细旦异形腈纶纤维的摩擦系数比普通腈纶纤维和竹炭腈纶纤维的略大，这有利于提高成纱质量，增加纱线强度。

4) Dralon细旦异形腈纶纤维的回潮率比普通腈纶纤维和竹炭腈纶纤维的大，有利于纺织加工，提高穿着舒适性。

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Research on morphology structure and properties of Dralon fine denier profiled acrylic fiber

MA Ting, FENG Aifen, ZHANG Yongjiu

(School of Textiles and Garment, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang Hebei 050018, China)

In order to understand the properties of Dralon fine denier profiled acrylic fiber, the tensile properties, friction properties and hygroscopicity of Dralon fine-denier profiled acrylic fiber, luster cotton-spun acrylic fiber and cotton-type regenerative heat bamboo charcoal acrylic fiber are tested. The cross-sectional and longitudinal morphology of the three kinds of fibers are observed with scanning electron microscope. The results show that Dralon fine denier profiled acrylic fiber has a dumbbell-shaped cross-section, and its tensile strength is higher, its friction coefficients are larger and its moisture absorption property is better than the other two acrylic fibers.

profile; acrylic; morphology; tensile property; friction performance; moisture absorption property

1008-1534(2013)05-0329-04

TS102.52

A

10.7535/hbgykj.2013yx0505

2013-03-08;

2013-04-03

责任编辑：张 军

马 婷(1987-)，女，陕西宝鸡人，硕士研究生，主要从事服装材料性能方面的研究。

冯爱芬教授。E-mail:fengaf774@sohu.com