大青叶粘胶共混纺丝液的配制及其性能研究

田翠芳

(山东如意科技集团有限公司，山东 济宁 272000)

大青叶粘胶共混纺丝液的配制及其性能研究

田翠芳

(山东如意科技集团有限公司，山东 济宁 272000)

文章中添加大青叶提取物对粘胶纺丝原液的可纺性有一定的影响。试验配制了不同配比的大青叶粘胶共混纺丝液，研究了共混纺丝液的组分、温度与其粘度的关系，从而为共混纺丝液的纺丝工艺提供数据参考。

大青叶粘胶共混纺丝液；配制；可纺性；温度；粘度

1 引言

可纺性是表征纤维纺丝的一个重要参数。材料的可纺性与材料的实际拉伸粘度及材料的分子结构参数有关[1]。

抗菌纺织品的生产方法主要有添加共混法、涂层法和后整理法。涂层法和后整理法虽然处理方便快捷，对抗菌剂要求不高，但纤维和织物的手感、舒适性较差，抗菌耐久性不好。共混改性法对抗菌剂耐酸碱性、与纤维素大分子相容性、共混粘胶原液可纺性等要求都比较高，但纤维和织物手感、舒适性较好，抗菌耐久性好，且不需要特殊的后处理工艺，生产过程和产品的环保性都较涂层法和后整理法好。

添加共混法是在粘胶纤维纺丝前或纺丝过程中将一定量的抗菌剂加入到粘胶原液中，通过纺丝获得抗菌粘胶纤维，有些添加型抗菌改性方法还需要在纺丝成型后的后整理过程中改变一定工艺，从而达到更好的抗菌效果。添加抗菌剂获得抗菌性能的同时，会给纤维结晶度、取向度、表面形态等带来影响，从而进一步对纤维的物理机械性能产生一定影响。因为粘胶纤维的纺丝是在强酸强碱的环境下进行，所以对抗菌剂也有较高的要求，抗菌剂不仅要耐酸、耐碱，还要在粘胶原液中具有比较好的分散性能，否则抗菌剂的合成与抗菌粘胶纤维的制备对可纺性会有一定影响。这些因素都决定了粘胶纤维抗菌剂的选择。

可纺性是表征纤维纺丝的一个重要参数。材料的可纺性与材料的实际拉伸粘度及材料的分子结构参数有关[1]。文中添加的大青叶提取物对粘胶纺丝原液的可纺性有一定的影响。本文采用两种混合方法配置大青叶粘胶共混纺丝液。一种方法是直接将大青叶粉末加入到粘胶纺丝原液中；另一种方法是将大青叶提取物制成水溶液，然后与粘胶纺丝液共混进行纺丝。本文配置了不同配比的大青叶粘胶共混纺丝液，并研究了共混纺丝液的组分、温度与其粘度的关系，从而为共混纺丝液的纺丝工艺提供数据参考。

2 大青叶提取物的溶解度测试

2.1 试验材料及试验仪器

试验材料：大青叶提取物(直接定制，黄色颗粒状固体，无固定形状)，蒸馏水

试验仪器：50 mL烧杯、量杯、玻璃棒、温度计、药匙、DK-98-I型电热恒温水浴锅、FA2004B电子天平。

2.2 试验方法

(1)打开电热恒温水浴锅，将其温度调至20℃；

(2)取一只洁净干燥的50 mL的烧杯，加入10 mL蒸馏水，放到恒温水浴锅中，使烧杯中的水温温度稳定在20℃，然后向烧杯中缓慢加入重量已知的大青叶提取物并用玻璃棒不断搅拌，直到它不再溶解为止，此时用加入大青叶提取物的重量乘以10即为在20℃时大青叶提取物的溶解度；

(3)将水浴锅的温度依次调至30℃、40℃、50℃、60℃，然后依次重复步骤2，这样即可分别求出大青叶提取物在上述不同温度下的溶解度。

2.3 实验结果与讨论

大青叶提取物在不同温度下的溶解度见表1。

表1 大青叶提取物在不同温度下的溶解度

由表1可以看出，大青叶提取物的溶解度较大，且其溶解度随着温度的升高而增大；而大青叶提取物在20℃时的溶解度为170.271 g，远远大于10 g，这说明大青叶提取物极易溶于水。大青叶提取物良好的溶解性则有利于其与粘胶纺丝液共混。

大青叶提取物各温度下的溶解度曲线见图1。

图1 大青叶提取物溶解度曲线

从图1可以看出，此曲线呈上升趋势，说明大青叶提取物溶解度随温度的升高而增大；同时在40℃以下大青叶提取物的溶解度随温度的升高增幅较大。

3 大青叶提取物/粘胶共混纺丝液配制及其性能研究

3.1 大青叶提取物/粘胶共混纺丝液的配制

本文采用两种混合方法配制大青叶/粘胶共混纺丝液。一种方法是将大青叶粉末直接加入到粘胶纺丝原液中；另一种方法是将大青叶粉末溶于蒸馏水中配制成溶液，然后再与粘胶纺丝液共混进行纺丝。

3.1.1 试验材料及试验仪器

试验材料：大青叶提取物，大青叶水溶液(按本文1方法制备)，纯粘胶纺丝液(纤维素含量为8.9%)

试验仪器：大小烧杯(若干)，玻璃棒，FA2004B电子天平，JB90-D型强力电动搅拌机。

3.1.2 试验步骤

第一种混合法的试验步骤为：

(1)用电子天平称取不同质量的大青叶提取物；

(2)将称好的大青叶粉末加入到粘胶纺丝液中，并用电动搅拌机搅拌，直至大青叶提取物均匀的分散于粘胶纺丝液中；

(3)过滤，脱泡，备用。

第二种混合法的试验步骤为：

(1)用电子天平称取20 g的大青叶粉末，将其溶于蒸馏水中，配制成100 mL大青叶水溶液；

(2)按一定的体积比，将大青叶水溶液加入到粘胶纺丝液中，并用电动搅拌器搅拌，直至混合均匀为止；

(3)过滤，脱泡，并备用。

3.1.3 试验方案

共混纺丝液的配比方案见表2，其中S系列为第一种混合方法制得的共混纺丝液，L系列为第二种方法制得的共混纺丝液。

表2 不同配比的共混纺丝液方案

注：此表中所选择的各种方案主要考虑了共混纺丝液的成丝性及大青叶提取物的添加成本。方案S1、S2、S3、S4、S5和方案L1、L2、L3、L4、L5中大青叶提取物的含量分别对应相等。

3.2 大青叶提取物/粘胶共混纺丝液的性能研究

因为普通粘胶生产所采用的温度一般在25℃左右，所以，文中以1℃为间隔测试了20℃～30℃范围内表2中不同实验方案的共混纺丝液的粘度。

3.2.1 试验仪器

NDJ-79型旋转式粘度计，恒速750 rpm。

3.2.2 试验方法

用NDJ-79型旋转式粘度计进行测试，以1℃为间隔测试20℃～30℃区间内纯粘胶纺丝液及不同配比共混纺丝液的粘度。转速选择750 rpm，转子选择8#。

测试步骤：

将被测的大青叶/粘胶共混纺丝液倒入玻璃杯，直到液面高度低于杯口2 cm时，将转片挂钩穿进左旋滚花螺母的孔圈内，随后将塑料环放入玻璃杯测量架内，再将玻璃杯与仪器成45°倾斜，逐渐按入塑料环内。测试时，必须使滚花落幕挂钩保持在液面的上部，然后启动电动机，使转片旋转，当指针稳定后即可读数。若粘度值读数小于10格，应换大一号转片重新实验。

根据计算公式：

共混纺丝液的粘度值=1000+200×刻度读数(mPa·S)

可得各方案的共混纺丝液的粘度值。

3.2.3 试验结果与讨论

如图2、图3、图4是纯粘胶纺丝液和方案中共混纺丝液。

纯粘胶纺丝液及第一种方法配制S系列的共混纺丝液在20℃～30℃温度下的粘度变化规律如图5所示。

由图5可以看出，S系列各个方案配制的共混纺丝液的粘度均比纯粘胶纺丝液的粘度大。在相同温度下，随着大青叶提取物粉末添加量的增大，共混纺丝液的粘度增大，这说明加入大青叶提取物粉末有利于共混纺丝液的粘度的提高。还可以看出，S系列同一方案配制的共混纺丝液的粘度随着温度的升高而降低。

图2 纯粘胶纺丝液

图3 方案S1

图4 方案L1

在20℃～30℃温度下，纯粘胶纺丝液及采用第二种方案配制的L系列共混纺丝液的粘度变化规律如图6所示。

图6 不同温度下L系列共混纺丝液的粘度仪显示值

由图6可以看出，L系列各个方案配制的共混纺丝液的粘度均比纯粘胶纺丝液的粘度小。在相同温度下，随着大青叶提取物水溶液添加比例的增大，共混纺丝液的粘度减小，这说明加入大青叶提取物水溶液使共混纺丝液的粘度降低。此外，由图6还可以看出，L系列同一方案配制的共混纺丝液的粘度随着温度的升高而降低。

综合纯粘胶纺丝液和各实验方案配制的S系列和L系列共混纺丝液的粘度进行对比分析，结果如图7。

图7 不同温度下纯粘胶纺丝液和各共混纺丝液的粘度仪显示值

由图7可以看出，S系列方案配制的共混纺丝液的粘度比纯粘胶纺丝液的粘度大，而L系列方案配制的共混纺丝液的粘度比纯粘胶纺丝液的粘度小。各种方案的共混纺丝液的粘度均随着温度的升高而降低。

这是由于共混纺丝液的粘度是分子进行相对运动时产生的内摩擦，分子间的相互作用越大，流动时表现出来的粘度也越大。溶液粘度的大小主要取决于液体分子间相互作用力的大小。随着温度升高，大分子及大分子链的无规则运动加剧，分子间距及大分子链间距增大，分子间及大分子链间的作用力减小，分子链更易于活动，粘胶分子间的相互作用发生变化，大青叶和粘胶分子之间的相互作用力遭到破坏，同时粘胶分子间的缔合结构被破坏，分子间氢键结构逐渐被破坏，氢键作用被削弱，由氢键形成所引起的分子间作用力也减小；随着温度的升高，热力学能量增加，加剧了粘胶分子链的缠结，使伸展的粘胶分子链逐渐收缩，也导致解缠结点能力大于缠结能力，最终导致粘度随着温度的升高而降低。此外，升高温度，还可以提高粘胶分子链的柔顺性，从而使溶液粘度降低。因此，共混纺丝液的粘度随温度的升高而降低。

因为普通粘胶纤维生产所采用的温度是在25℃左右，所以将各方案共混纺丝液的粘度在25℃时进行对比分析，如图8所示。

图8 25℃时不同实验方案的共混纺丝液的粘度仪显示值

由图8可知，在相同温度25℃下，S系列各方案共混纺丝液的粘度均比纯粘胶纺丝液的粘度大，L系列各共混方案共混纺丝液的粘度均比纯粘胶纺丝液的粘度小。随着大青叶提取物粉末添加量的增大，共混纺丝液的粘度增大，而随着大青叶提取物水溶液在共混纺丝液中添加比例的增加，共混纺丝液的粘度反而减小。因S系列共混膜添加为大青叶提取物粉末，粉末的添加使共混纺丝液分子间相互作用力增强；而L系列共混膜添加为大青叶水溶液，水分子作用，使共混纺丝液内部分子间相互作用力减弱。从而使粘度增强各方案共混纺丝液的粘度从大到小排列依次为：S5>S4>S3>S2>S1>V>L1>L2>L3>L4>L5。

4 结论

4.1 一定条件下，采用第一种方法配制S系列的共混纺丝液(即在纯粘胶纺丝液中直接加入大青叶提取物粉末)，加入大青叶提取物粉末会使共混纺丝液的粘度增大，同时大青叶提取物粉末添加量越大，S系列共混纺丝液的粘度越大。

4.2 一定条件下，采用第二种方法配制L系列共混纺丝液(即在纯粘胶纺丝液中加入大青叶提取物的水溶液)，加入大青叶提取物水溶液会使共混纺丝液的粘度降低，同时大青叶提取物水溶液添加比例越大，L系列共混纺丝液的粘度越小。

4.3 各方案共混纺丝液的粘度随着温度的升高逐渐下降。

4.4 本文中各方案共混纺丝液在25℃时的粘度从大到小顺序依次为：S5>S4>S3>S2>S1>V>L1>L2>L3>L4>L5。

由于方案中共混纺丝液的粘度与纯粘胶纺丝液的粘度越接近越有利于纺丝，因此，从粘度方面考虑，各实验方案的共混纺丝液纺丝性能的优劣顺序为：L1>L2>L3>L4>L5>S1>S2>S3>S4>S5。

[1] 金日光.高分子物理[M].北京：化学工业出版社，2005.

Research on Viscose Blended Folium Spinning Solution Preparation and its Performance

TianCuifang

(Shandong Ruyi Technology Group Co., Ltd., Jining 272000, China)

The extract of Folium Isatidis has a certain influence on the spinnability of viscose spinning solution. In this paper, different proportion of viscose blended Folium spinning solution was prepared. The relationship between the composition and temperature of the blended spinning solution and its viscosity was studied, which provided the data reference for the spinning process of blended spinning solution.

viscose blended folium spinning solution; preparation; spinnability; temperature; viscosity

2016-10-21

田翠芳(1989-)，女，山东济宁人，助理工程师。

TQ340.41

B

1009-3028(2017)01-0049-05