再生纤维素彩色长丝制备及性能研究

张桢 陈艳华

摘 要：用不同颜色的粘胶面料边角料为原料，溶解后纺丝。所用溶剂体系为DMAc/LiCl体系，纺丝方法为湿法纺丝制备一系列彩色长丝。对彩色粘胶面料溶解性能，再生长丝形貌，力学性能进行了测试。废旧彩色粘胶面料具有较好的溶解性，经过湿法纺丝制备的再生彩色长丝保留面料原来的颜色，长丝形貌较均匀，内部结构较好，同时相比于普通服用粘胶，其力学性能有所改善。

关键词：粘胶面料;溶解;彩色长丝;湿法纺丝

中图分类号：TS102.9              文献标识码：B                 文章编号：1674-2346（2021）03-0020-05

0    前言

目前，对于废旧纺织品资源化后的再生利用研究趋势是逐步实现无垃圾排放的循环利用。废旧纺织品中的边角料有多种再循环利用的方式。织物边角料可以制作布艺品，如以废旧纺织边角余料为依托，以手工布贴画为研究对象，探索废旧面料循环再利用的设计新途径;[1]提取的纤维可以生产无纺布，或者替代产业用纤维作为增强基用于生产纤维树脂复合材料;将边角料粉碎成纤维粉末，可以生产隔音板、防震垫等复合材料;[2]也可以利用废棉布作为增强材料。[3]废旧纺织品的开发再利用远不止如此，需要从废旧材料资源化的更深层面和自然生态环境层面去不断研发。以废旧纯棉纺织品为原料制备再生彩色长丝，可省略产品的染色环节，有效降低生产成本，减少水和能源消耗。

1    实验部分

1.1    原料

彩色粘胶面料（来源废旧服装）;N，N-二甲基乙酰胺（DMAc），分析纯（国药集团化学试剂有限公司）;氯化锂（LiCl），分析纯（阿拉丁试剂（上海）有限公司）。

1.2    彩色粘胶面料的清洁解构

将彩色粘胶面料清洗烘干后剪成碎片，碎片面积小于25mm2。

1.3    彩色粘胶面料的溶解

彩色粘胶样品置于一定量的DMAc溶剂中，N2保护，150℃搅拌20min;降温至80℃时加入LiCl，并在此温度下连续搅拌至完全溶解。静置、脱泡即可获得彩色粘胶样品的溶液，纤维素质量分数为3%，LiCl的质量分数为9%。

1.4    纤维素彩色长丝的制备

将彩色粘胶溶液加入计量泵中，设置纺丝工艺参数，以H2O为凝固浴，采用湿法纺丝法制备一系列彩色长丝（如表1所示）。喷丝孔置于凝固浴中深度为45mm，凝固浴的温度为20℃。图1为彩色长丝制备装置示意图。

1.5    纤维素彩色长丝性能测试

形貌观察：S-4800型扫描电子显微镜（日本日立公司）。观察彩色长丝微观形貌。

细度测试：纤维细度综合分析仪，CU-1型（北京和众视野科技有限公司）。每种纤维测量不同位置20次，用平均值法计算出直径。

力学性能测试：单纱强力仪，YM065型（莱州元茂仪器有限公司）。隔距设置参数为500mm，拉伸速度设置参数为500mm/min，预加张力设置参数为10cN，每种纤维测量10次，用平均值法计算单纱强力。

2    结果与讨论

2.1    彩色粘胶面料溶解性能

纤维素的溶解性能列于表2中。从表中可以看出，所有粘胶面料都完全溶解，其中白色、黄色粘胶面料溶解时间较短，不到20min;黄色+红色粘胶面料溶解时间约30min;藏青粘胶面料溶解时间约35min，所用时间最长。纤维素的溶解过程为：溶剂在纤维素分子链间充分均匀渗透，使纤维素分子链间距逐渐加大，发生溶胀，然后逐渐形成分子链分散均匀的纤维素溶液。粘胶面料在染色时一般为提高染色牢度，染深色还需用染料固色剂进行后处理或进行显色处理，导致溶剂渗透纤维素内部所需时间增加，即溶解时间增加。

2.2    再生纤维素彩色长丝形貌

彩色粘胶面料主要成分是纤维素，LiCl/DMAc体系可以将其完全溶解，溶液具有良好的成纤性能，可以通过湿法纺丝制备再生彩色纤维素长丝，如图2所示。

图3为不同颜色粘胶的再生长丝扫描电镜图，从图中可以看出，所有长丝纵截面均有沟槽结构，且沟槽没有明显不同，表观形貌较一致。在初生纤维形成过程中由于表皮直接和凝固浴接触最先进行扩散效应，同时形成一层稍致密的薄膜。该结构将不断的阻碍内部纺丝液和凝固浴的接触，[4]纤维内部不断凝固，有张力牵引着皮层不断向芯层聚集，导致表面出现褶皱状凹痕。

图4为不同颜色粘胶的再生长丝横截面电镜图，从图中可以看出a和b纤维内部结构较c和d纤维疏松。

2.3    再生纤维素彩色长丝直径

表3列出了彩色长丝直径的测量值。从表3中可以看出，直径分布在60～75 m之间，d-藏青色长丝直径相对较粗，73 m左右。

2.4    纤维力学性能分析

从表3和图5中可以看出，再生纤维素彩色长丝的干强为1.3～2.4 cN/dtex，干态断裂伸长率为6%～10%;普通服装、装饰用粘胶长丝的干态强度为1.5～2.0 cN/dtex，干态断裂伸长率为10%～24%。普通粘胶长絲与再生纤维素彩色长丝相比，二者干态强度值接近，再生纤维素彩色长丝干态断裂伸长率比普通粘胶低。力学性能的变化与粘胶面料的色彩有关。彩色粘胶面料溶液中存在染料分子，这些染料分子仍然与纤维素分子之间存在着一定的相互作用，对再生纤维素彩色长丝的力学性能改善仍有贡献，导致再生纤维素彩色长丝具有相对高的干态强度。

3    结论

废旧彩色粘胶面料具有较好的溶解性，经过湿法纺丝制备的再生彩色长丝保留了面料原来的颜色，长丝形貌较均匀，内部结构较好，同时力学性能比普通服用粘胶有所改善。由于再生长丝本身保留了颜色，在后续使用中可省去染色工艺。

参考文献

[1]张峥，王小雷.废旧牛仔服装再设计：装置艺术品"莲"的剖析[J].浙江纺织服装职业技术学院学报，2011（02）：66-69.

[2]吴兴华.服装边角料再生利用的产业链研究[J].集团经济研究，2007（10）：153-154.

[3] ZHANG X，SHEN J，YANG T， et al. Characteristics of poly（lactic acid） reinforced composites with waste cotton[J]. Journal ofPolymer Engineering，2011，31（6-7）：531-537.

[4]赵书琪，陈岳燕，陈艳华.基于废旧粘胶面料的再生纤维素长丝制备及性能研究[J].浙江纺织服装职业技术学院学报，2019， 18（01）：8-12，17.

On the Preparation and Properties of Regenerated Cellulose Colored Filament

ZHANG Zhen     CHEN Yan-hua

（School of Textile，Zhejiang Fashion Institute of Technology，Ningbo，Zhejiang 31211，China）

Abstract： Different colors of viscose fabric scraps were used as raw materials to spin after being dissolved.The solvent system was DMAC /LiCl，and the spinning method was wet spinning to prepare a series of colored filaments.The dissolution property，regenerated filament morphology and mechanical properties of color viscose fabric were tested.The recycled colored filament prepared by wet spinning retains the original color of the fabric. The filament morphology is quite uniform and the internal structure is good.Meanwhile，compared with ordinary viscose，its mechanical properties are improved.

Key words： viscose fabric;dissolution;colored filament;wet spinning

（責任编辑：田    犇）