聚酯基椰炭纤维及其混纺纱的基本性能研究*

孟金凤 孟家光 王 建 韩娅红

1. 西安工程大学纺织与材料学院，陕西 西安 710048；2. 宝鸡金健数码针纺有限责任公司，陕西 宝鸡 721000



聚酯基椰炭纤维及其混纺纱的基本性能研究*

孟金凤1孟家光1王 建2韩娅红1

1. 西安工程大学纺织与材料学院，陕西 西安 710048；2. 宝鸡金健数码针纺有限责任公司，陕西 宝鸡 721000

介绍一种新型功能保健纤维——聚酯基椰炭纤维及其混纺纱，通过对形态结构、强力、捻度、含湿量、耐酸碱等方面的性能测试与分析，为聚酯基椰炭纤维更好地应用到功能性面料及服装中提供数据参考。

聚酯基椰炭纤维，混纺纱，性能测试

椰炭是将椰子外壳的纤维质加热到1200℃后制成的一种活性炭，它是生产功能纤维的优异原料[1]。将椰炭研磨成椰炭粉(粒径在0.5μm以下)，再使用硅表面活性剂对椰炭粉进行处理，在高温下与聚酯切片混熔制得椰炭母粒，然后椰炭母粒与聚酯切片混合，利用传统聚酯纺丝工艺便可制得椰炭改性聚酯纤维(下文简称“聚酯基椰炭纤维”)[2-4]。通常，聚酯基椰炭纤维中椰炭粉质量分数为2%～3%。

作为一种新型功能保健纤维，聚酯基椰炭纤维不仅拥有良好的吸湿、快干等服用性能，还具有吸附消臭、释放负离子等生物功效[5-6]。为了将聚酯基椰炭纤维更好地应用于保健针织产品，本文对聚酯基椰炭纤维及其混纺纱的性能进行了测试与分析，以期能满足人们对功能保健纺织品日益增长的需求[7]。

1 试验

1.1 材料

聚酯基椰炭纤维单纤线密度为1.67dtex；涤纶单纤线密度为1.67dtex；聚酯基椰炭纤维混纺纱由聚酯基椰炭纤维与精梳棉按质量比50∶50混纺而成，线密度为18.46tex。

1.2 测试方法

1.2.1 纤维形态结构

使用日本NeoScope JCM-5000型尼康台式扫描电镜，观察聚酯基椰炭纤维的形态结构。

1.2.2 单纤强伸性能

使用YG004E型电子单纤强力机，于干态、预加张力0.4cN、夹头间隔10mm、拉伸速率20mm/min的条件下，测试聚酯基椰炭纤维和涤纶的单纤断裂强度与断裂伸长率。每项各测试30次，取平均值。

1.2.3 混纺纱性能

1.2.3.1 强伸性

利用YG020A型电子单纱强力仪，于拉伸速度500mm/min、上下夹头间隔500mm、预加张力15cN 的条件下，测试聚酯基椰炭纤维混纺纱的强伸性。测试25次，结果取平均值。

1.2.3.2 条干均匀度

利用YG131型条干均匀度试验机，于纱速50m/min、 测试时间20min条件下，测试聚酯基椰炭纤维混纺纱的棉结、粗节、细节及CV值，用以衡量纱线的条干均匀度[8-9]。每项指标各测试10次，取平均值。

1.2.3.3 捻度

利用Y331A型捻度仪，采用退捻加捻法测试聚酯基椰炭纤维混纺纱捻度。设置夹持长度为250mm、 限位长度为4mm。分别通过式(1)和式(2)计算得到特数制纱线实际捻度和捻度不匀率：

(1)

(2)

1.2.3.4 含湿量

采用JA3003A型电子天平和DHG-9075A型电热恒温鼓风干燥箱，测试聚酯基椰炭纤维混纺纱含湿量。烘箱设定温度为(105±3)℃，含水率和回潮率计算式：

(3)

(4)

1.2.3.5 耐酸碱性

利用pHS-25型数字式pH计、水浴锅，以及HCl、Na2CO3和NaOH，对聚酯基椰炭纤维混纺纱于不同的温度下进行不同酸碱度的处理，处理时间30min，使用YG020A型电子单纱强力仪测试其断裂强力。

1.2.3.6 耐热性

采用DHG-9075A型电热恒温鼓风干燥箱、JA3003N型电子天平及水浴锅，对聚酯基椰炭纤维混纺纱进行耐热性测试。先将一组纱线分别放入80、90和100℃的水浴锅中，浸泡30min后进行强度及收缩率测试，并对烧杯中水的颜色进行观察；再将另一组纱线依次放入170～250℃的干燥箱中，30s 后进行强度测试，观察纱线收缩和颜色变化。

2 测试结果与分析

2.1 形态结构

聚酯基椰炭纤维形态结构如图1所示，可以看出：聚酯基椰炭纤维横截面为四叶形，纵向有较深的沟槽，且表面有不规则的椰炭颗粒及裂缝。这些都赋予了聚酯基椰炭纤维面料良好的透气性和吸湿、导湿性。

2.2 单纤强伸性能

聚酯基椰炭纤维和涤纶的单纤强伸性能列于表1。 从表1可以看出：聚酯基椰炭纤维的单纤断裂强度稍低于涤纶，这是因为在聚酯基椰炭纤维合成过程中加入了椰炭母粒，从而导致聚酯基椰炭纤维应力分布不均匀；但聚酯基椰炭纤维的单纤断裂伸长率又稍高于涤纶，纤维成纱后延伸性有所改善，可承受针织纱线在前期准备和编织过程中受到的张力和弯曲扭转作用。

表1 单纤强伸性能比较

图1 聚酯基椰炭纤维形态结构

2.3 混纺纱性能

2.3.1 强伸性、条干均匀度、捻度及含湿量

聚酯基椰炭纤维混纺纱强伸性、条干均匀度、捻度及含湿量测试结果见表2，可以看出：聚酯基椰炭纤维混纺纱的强伸性都较好，能满足针织纱线在编织成圈过程中对良好强力和较好延伸性的要求；但条干均匀度较低，成纱质量较差，这会直接影响针织面料的质量；捻度和捻度不匀率也都达到了针织用纱的要求(通常，精纺毛纱捻度不匀率不大于8%，

粗纺毛纱捻度不匀率不大于10%[10]，捻度过大和过小都会影响针织物的服用性能)；含水率和回潮率都较低，聚酯基椰炭纤维混纺纱回潮率(2.4%)比棉纱(8.5%)低得多，但仍高于涤纶(0.4%)，这一方面与混纺纱中含有50%(质量分数)的棉纤维，另一方面与聚酯基椰炭纤维横截面呈四叶形、纵向有较深的沟槽有关。

表2 聚酯基椰炭纤维混纺纱强伸性、条干 均匀度、捻度及含湿量测试结果

2.3.2 耐酸碱性

聚酯基椰炭纤维混纺纱耐酸碱性测试结果如表3所示。酸性条件下，混纺纱断裂强力波动不大，这说明酸对聚酯基椰炭纤维混纺纱损伤不大，纤维耐酸性较好；碱性条件下，混纺纱断裂强力降低明显，这说明碱对聚酯基椰炭纤维混纺纱的损伤较大，纤维耐碱性较差。且100℃时，混纺纱断裂强力随pH值的增大下降较快，这与聚酯基椰炭纤维混纺纱在强碱中酯键被水解有关。

表3 聚酯基椰炭纤维混纺纱耐酸碱性测试结果

2.3.3 耐热性

聚酯基椰炭纤维混纺纱耐热性测试结果如表4所示，可以看出：聚酯基椰炭纤维混纺纱在80、90、100℃的热水中都有一些变化，烧杯中的水变为淡黄色，这与混纺纱中棉纤维所含的一些杂质、棉籽壳等被除去有关，但是聚酯基椰炭纤维混纺纱的强度、收缩率变化很小，这表明混纺纱耐湿热性较好；耐干热性方面，聚酯基椰炭纤维混纺纱经170～190℃烘干处理30s后，强度只是稍有下降，210～230℃处理30s后才开始出现收缩，同时伴有烧焦的气味，颜色发生变化，这说明纱线耐干热较好。

表4 聚酯基椰炭纤维混纺纱的耐热性

3 结语

通过对聚酯基椰炭纤维及其混纺纱的各项性能测试可知：聚酯基椰炭纤维表面有较深的纵向沟槽及不规则的椰炭颗粒，同时四叶形的异形横截面结构令纤维具有了极强的吸附能力；相较于涤纶，该纤维单纤强度略低，但延伸性较好；聚酯基椰炭纤维混纺纱的断裂强度和断裂伸长都较好，但条干均匀度较差，捻度适中，能满足针织用纱的要求；同时，聚酯基椰炭纤维混纺纱的含水率和回潮率都较低，耐碱性较差，耐酸性较好，耐热性较好。聚酯基椰炭纤维可用于运动等功能保健针织品的开发。

[1] 朱树平.椰炭纤维的性能与应用[J].针织工业，2012(4)：36-37.

[2] 郭萌萌，孟家光，韩娅红.椰炭改性聚酯纤维混纺针织物的染色工艺[J].针织工业，2013(6)：48-51.

[3] 占海华，周建红．四种针织用功能纤维[J]．针织工业，2009(10)：29-30．

[4] 李欢，孟家光，杨凡．新型功能纤维———椰炭纤维[J]．产业用纺织品，2010，28(10)：44-45．

[5] 韩学挣，张宝华，张本孟，等.椰炭Vilof/棉/Richcel混纺面料的开发[J].棉纺织技术，2010，38(12)：792-794[6] 韩娅红，孟家光，李静. 椰炭纤维及其在针织上的应用[J].针织工业，2011(9)：14-16.

[7] 吕伟元．功能性纤维介绍(五)[J]．产业用纺织品，2008，26(11)：43-44．

[8] 陈玉国，王杏.基于形态学和PDE的纱线条干均匀度检测方法[J].辽宁师范大学学报，2008，31(4):404-406.[9] 陶家杰，张一心．纱线条干均匀度测试的发展现状[J]．纺织科技进展，2010(5)：52-54.

[10] 徐红，丛新婷．纬编针织产品质量控制[M]．北京：中国纺织出版社，2008：10．

Study on the basic properties of coconut carbon modified polyester fiber and blended yarn

MengJinfeng1,MengJiaguang1,WangJian2,HanYahong1

1. School of Textiles and Materials, Xi’an Polytechnic University，Xi’an 710048，China;2. Baoji Jinjian Digital Knitting Limited Liability Company, Baoji 721000,China

A new kind of health protection fibers—coconut carbon modified polyester fibers and its blended yarns were presented. By testing and analysing the properties of morphological structure, strength, twist, moisture content, acid and alkali resistance, reference data for the development of coconut carbon modified polyester fibers functional fabric and garment were provided.

coconut carbon modified polyester fiber，blended yarn，property test

*陕西省“13115”科技创新工程重大科技专项资金项目(2008ZDK-27)

2015-03-01

孟金凤，女，1988生，在读硕士研究生，研究方向为纺织新材料、新工艺、新技术、新产品的开发和应用

孟家光，E-mail：mengjiaguang@126.com

TS184.9

A

1004-7093(2016)03-0017-04