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复合功能性竹浆纤维的开发与研究

 胡致祯

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   竹浆纤维以竹材为原料,经制浆加工制成竹浆粕,之后经粘胶纤维生产工艺而制得,目前已广泛应用于服装、床上用品、装饰布等领域。

 

    远红外线是波长为4~l 000µm的电磁波,其中波长为8~15µm的远红外线具有保暖、消炎镇静、改善人体循环、增强新陈代谢、消除疲劳恢复体力、辅助医疗等功能。负离子是指空气中带负电的粉尘粒子以及大气电离产生的O2-O2- (H2O)n和水化羟基离子(H3O2)-等。负离子具有消除人体疲劳、活化细胞、增强免疫力,改善睡眠和皮肤干燥等症状。

 

    结合竹浆纤维的特性及应用领域,对其添加发射远红外线、释放负离子等功能,生产复合功能性竹浆纤维,将有助于竹浆纤维附加值的提高及应用领域的拓展。

 

2生产工艺及存在问题

    生产功能性纤维的方法主要有涂层法和共混法两种, 涂层法是指将功能材料超微粉体、分散剂、粘合剂等配成分散液,在纤维生产的后处理过程中涂敷于纤维表面制成功能性纤维。采用涂层法生产功能性纤维的工艺路线较短、操作简单、生产成本低,但所制纤维手感发硬、耐洗涤性差。共混法是指将功能性材料的超微粉体在粘胶纤维生产过程中混入,使功能性材料植入纤维内部而使纤维获得功能性。共混法生产的纤维在外表上和普通纤维基本没有区别,经多次使用洗涤后仍具有较强的功能性,从根本上解决了涂层法功能性纤维功能不持久的缺点。

    远红外负离子功能材料一般为电气石、麦饭石、蛋白石、竹炭等无机材料,由于此类材料结构中存在非对称性的电荷,其电荷中心不重合,所形成的偶极矩分子中的原子受到环境中能量的激发,产生压电效应和热电效应而辐射远红外线,同时形成电场,高压电荷使电场中的空气发生电离,被击中的电子附着于附近的水和氧分子使其转化为空气负离子。

 

    由于此类材料的粉体粒径相对较小,在使用时易团聚形成大颗粒,混入粘胶后会影响纤维的生产过程,使纤维发射远红外线和释放负离子的功能减弱。同时纤维颜色一般发灰或发黑,手感发硬,强度相对较低,严重影响了其在下游产品中的应用。因此对功能性粉体提出以下要求:

 

    (1)结合粘胶纤维生产中的过滤材料孔径、喷丝头孔径、成品纤维直径、纤维强度等因素,功能材料的粒径理论上应小于5 µm;

 

    (2)有良好的分散性及和纤维素良好的相容性;

 

    (3)颜色最好为白色或浅色;

 

    (4)有较高的远红外法向发射率和负离子释放功能。

 

    竹浆粕由于反应性能差、灰铁含量高等缺点,在纤维生产中造成粘胶内在质量差,粘胶中未完全溶解的粘胶粒子数量多,造成过滤困难,影响了竹浆纤维的纺丝成形,从而使纤维的各项常规质量指标均低于其它浆种纤维。如果在竹浆纤维生产过程中混入功能性粉体,对粘胶过滤、纺丝及纤维质量势必造成更大影响,从而使规模化生产难以进行。提高粘胶的内在质量、功能性材料粒子的充分分散以及纤维的纺丝成形质量成为复合功能性竹浆纤维制备过程中的三大难点。

 

3试验

    JL--1155激光粒径测试仪;

    纤维常规指标检验依据GB/T 14463--93;

    远红外法向发射率检验依据FZ/T64010--2000;

    负离子浓度检验依据SFJJ--QWX25--2006;

    抑菌性金黄色葡萄球菌检验依据JIS L 1902--2002。

 

    结合对功能性助剂的要求,选用由台湾华林公司提供的白竹炭浆液,该浆液是由平均粒径0.2~0.4µm的白竹炭颗粒组成,在水中加分散剂形成悬浮状的浆液,白度为69%。

 

3.3.1  白竹炭浆液混胶后对粘胶质量的影响

    为了确定白竹炭浆液对粘胶各项指标性能的影响,检测正常粘胶和混有白竹炭浆液的粘胶在熟成中各项指标的变化并进行对比。试验中白竹炭的加入量为3.5%。

 

    (1)白竹炭浆液混入粘胶后对粘胶熟成度的影响

    白竹炭浆液为水的稀分散液,混入粘胶后对粘胶的粘度会产生一定影响。粘胶粘度的变化使粘胶的凝固性能发生改变,影响

 

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