遲淑麗，田明偉，曲麗君

(1.青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院，山東青島 266071;2.青島大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，山東青島 266071;3.山東濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司，山東濟(jì)南 250204)

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基于濕法紡絲涼感纖維的制備及性能研究

遲淑麗1,2,3，田明偉1,2,3，曲麗君1,2,3

(1.青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院，山東青島 266071;2.青島大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，山東青島 266071;3.山東濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司，山東濟(jì)南 250204)

研究新型涼感纖維的制備方法及性能分析。將食品添加劑木糖醇研碎加入到溶解粘膠纖維所得紡絲液中形成均質(zhì)溶液，經(jīng)過(guò)小批量濕法紡絲機(jī)紡出纖維并研究其性能。通過(guò)掃描電子顯微鏡和傅里葉紅外分析光譜表征分析該纖維的表觀形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)；通過(guò)紅外溫度測(cè)試儀測(cè)試?yán)w維在皮膚熱源狀態(tài)下的溫升情況。結(jié)果表明：通過(guò)掃描電鏡圖能看出添加的木糖醇能均勻分布在粘膠纖維上，證明木糖醇在粘膠纖維中的良好分散性。通過(guò)溫度變化情況說(shuō)明添加木糖醇的粘膠纖維對(duì)熱量吸收快，散熱慢。認(rèn)為：紡出的纖維可應(yīng)用于夏季涼感纖維制成服裝領(lǐng)域的應(yīng)用。

粘膠纖維木糖醇濕法紡絲涼感纖維

0　研究背景

服裝面料發(fā)展的趨勢(shì)是把高科技與時(shí)代經(jīng)濟(jì)、文化發(fā)展緊密結(jié)合，隨著健康化、功能化、低碳化的要求不斷增強(qiáng)，新型保健功能服裝面料必將成為市場(chǎng)的主流[1]。尤其在夏季，涼感纖維制成的紡織品成為熱銷(xiāo)點(diǎn)。研究者大多數(shù)通過(guò)在紡絲液中添加涼感成分使紡織品具有一定的涼感性。于湖生等人利用薄荷的含有揮發(fā)油、薄荷精以及單寧等物質(zhì)這一特點(diǎn)紡制薄荷粘膠纖維，薄荷粘膠纖維不僅具有普通粘膠纖維吸濕、透氣等優(yōu)良的服用性能，而且充分發(fā)揮了薄荷纖維良好的涼感性能，滿(mǎn)足了人們對(duì)功能性紡織品的要求[2]。葉謀錦等人則把天然玉石加入到纖維中，制成差別化新型纖維。該產(chǎn)品具有吸熱慢、散熱快的特點(diǎn)?；诶w維本身屬性，該面料和皮膚接觸時(shí)，較普通面料相比溫度可以降低1℃～2℃。若太陽(yáng)光長(zhǎng)時(shí)間照射，內(nèi)外層會(huì)產(chǎn)生5℃～6℃的溫差，具有瞬間涼爽的功能， 加工成的服裝具有舒適冰涼、導(dǎo)濕快干等特點(diǎn)[3]。

木糖醇是一種五碳糖醇，為白色晶體或白色粉末狀晶體，是木糖代謝的正常中間產(chǎn)物，廣泛存在于果品，蔬菜，谷類(lèi)，蘑菇等食物中。木糖醇入口后往往伴有微微的清涼感,這是因?yàn)樗兹苡谒?并在溶解時(shí)會(huì)吸收一定熱量[4]。目前木糖醇在微生物[5，6]、醫(yī)學(xué)[7，8]等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

目前，尚未見(jiàn)到用食品添加劑木糖醇溶于紡絲液紡制纖維并探索其功能性的報(bào)道。木糖醇屬木糖代謝的正常中間產(chǎn)物，將木糖醇應(yīng)用到纖維素纖維粘膠纖維中，體現(xiàn)環(huán)保，低碳理念。本文將采用濕法紡絲制備新型木糖醇粘膠涼感纖維，并對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試分析。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1材料

粘膠纖維是由濟(jì)南圣泉集團(tuán)有限公司提供，木糖醇(食品添加劑)是由濟(jì)南圣泉集團(tuán)有限公司提供，無(wú)水氯化鋰是由中國(guó)天津巴斯夫化工有限公司提供，N，N-二甲基乙酰胺(DMac)是在中國(guó)上海中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司購(gòu)買(mǎi)，蒸餾水。

1.2方法

1.2.1紡絲工藝

生產(chǎn)工藝路線如圖所示。在常溫狀態(tài)下，將5g粘膠纖維剪碎加入100mL DMAc，攪拌半小時(shí)放入160℃ 烘箱加熱1小時(shí)，加入10 g無(wú)水氯化鋰，攪拌1小時(shí)，110℃ 加熱3小時(shí)，取出靜置24小時(shí)，均分三份標(biāo)為A、B、C。稱(chēng)取木糖醇0.5 g、1.5 g，分別加入B、C中，將紡絲液分別倒入500mL溶解槽攪拌半小時(shí)形成均質(zhì)溶液。通過(guò)過(guò)濾器后，進(jìn)入儲(chǔ)罐，紡絲溶液定量輸送到計(jì)量泵，擠壓溶液通過(guò)60孔(直徑0.1毫米)的噴絲板，進(jìn)入蒸餾水凝固浴，經(jīng)過(guò)三道牽伸(拉伸速度分別設(shè)定在2.6米/分鐘,3.5米/分鐘,4.8米/分鐘)，60℃干燥，卷繞。

圖1　濕法紡絲工藝過(guò)程簡(jiǎn)圖及紡絲液、噴絲頭實(shí)圖

1.3表征與測(cè)量

采用JSM-840型掃描電子顯微鏡對(duì)所紡纖維進(jìn)行表觀結(jié)構(gòu)表征。

采用Nicolet 5700型傅里葉變換紅外光譜儀對(duì)所紡纖維進(jìn)行紅外光譜測(cè)試分析。

采用YG001型電子單纖維強(qiáng)力儀測(cè)試?yán)w維的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率。根據(jù)ISO 1393—1～1999國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(隔距: 10 mm，拉伸速度20 mm/min)進(jìn)行測(cè)試。

采用紅外溫度測(cè)試儀測(cè)試溫度。

1.3.1測(cè)試方法

分別取1g粘膠纖維均勻鋪成半徑為5公分厚度為半公分的圓柱，烘箱90度烘干1小時(shí)，在恒溫恒濕(溫度25°C，濕度65%)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試在皮膚熱源狀態(tài)下溫度變化。每間隔2秒計(jì)數(shù)。

2　結(jié)果與討論

2.1纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)

纖維掃描電鏡圖見(jiàn)圖2。

圖2(a)(b)不同放大倍數(shù)的粘膠纖維電鏡圖(c)(d)木糖醇含量10%粘膠纖維電鏡圖(e)(f)木糖醇含量30%粘膠纖維電鏡圖

從圖1中可以看出，實(shí)驗(yàn)室的濕法紡絲機(jī)可以小批量紡制出束纖維，為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)纖維的批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。圖2(a)～(f)是纖維在電鏡下的狀態(tài)。圖2(a)(b)中可以看出，由粘膠纖維溶液紡制的纖維表面看起來(lái)平滑。而(c)(d)則是木糖醇含量10%的粘膠纖維，由(d)可以看出，粘膠纖維里面均勻分布木糖醇顆粒，但含量較少。(e)(f)則是不同放大倍數(shù)的木糖醇含量30%的粘膠纖維，由(f)可以看出，木糖醇小顆粒均勻分布在粘膠纖維上，說(shuō)明了木糖醇在粘膠纖維中的良好分散性。

2.2紅外分析

不同木糖醇含量粘膠纖維的紅外光譜比較。

圖3　不同木糖醇含量粘膠纖維的紅外光譜

通過(guò)測(cè)定后紅外光譜如圖3所示。從圖中可以看出，純粘膠纖維和添加木糖醇粘膠纖維的紅外光譜圖沒(méi)有明顯的差異。其中各譜峰的指認(rèn)如下：3450 cm-1為O—H的伸縮振動(dòng)峰；2900 cm-1為CO2的伸縮振動(dòng)峰；1642 cm-1為H—O—H的彎曲振動(dòng)峰；1378cm-1為C—C的骨架振動(dòng)；1019 cm-1包含有C—O—H彎曲振動(dòng)；895 cm-1為CH2的面外彎曲振動(dòng)[9]。對(duì)于添加木糖醇的粘膠纖維，木糖醇的分子中具有多個(gè)羥基締合OH，伸縮振動(dòng)在3200 cm-1～3500 cm-1，C—O(H)的強(qiáng)伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在1025 cm-1～1200 cm-1表示醇類(lèi)樣品；在圖3中此峰明顯增強(qiáng)。出現(xiàn)在850 cm-1～ 890 cm-1之間，振動(dòng)非常強(qiáng)，實(shí)樣品為醇類(lèi)C—C單鍵的特征吸收峰[10]。

2.3X射線光譜分析

通過(guò)測(cè)定后X射線光譜如圖4所示，粘膠纖維特征峰出現(xiàn)在2θ=21.84°，2θ=12.92°，正如夏延致等人研究?jī)?nèi)容中所述[11]。加入木糖醇后，隨著木糖醇濃度的增加，纖維的X射線衍射峰增強(qiáng)，說(shuō)明纖維內(nèi)部結(jié)晶度增大，或許和纖維強(qiáng)力的降低有一定的關(guān)系。

圖4　不同木糖醇含量粘膠纖維的X射線光譜

2.4機(jī)械性能

表1　不同木糖醇含量的粘膠纖維機(jī)械性能比較

由上表可以看出，添加木糖醇的粘膠纖維比不添加的粘膠纖維斷裂強(qiáng)度低，添加30%木糖醇的粘膠纖維比木糖醇含量為10%的粘膠纖維斷裂強(qiáng)度略有降低，可能是因?yàn)榧尤氲哪咎谴紝?dǎo)致粘膠纖維大分子鏈排列不緊密及結(jié)晶度增加所導(dǎo)致。

2.5溫度變化

圖5　不同木糖醇含量粘膠纖維溫度變化曲線

由上圖可以看出，添加木糖醇的粘膠纖維比不添加木糖醇的纖維溫度上升的快。在皮膚狀態(tài)下，含量為30%的纖維在測(cè)試過(guò)程中溫度上升比含量為10%的溫度上升快。添加30%木糖醇與未添加木糖醇的粘膠纖維溫度差可達(dá)到3度。這說(shuō)明在同一熱源下，添加木糖醇含量高的纖維吸熱更多。

3　結(jié)論

研究新型涼感纖維的制備方法及性能分析，木糖醇屬木糖代謝的正常中間產(chǎn)物，將木糖醇應(yīng)用到纖維素纖維粘膠纖維中，體現(xiàn)環(huán)保，低碳理念。將食品添加劑木糖醇研碎加入到溶解粘膠纖維所得紡絲液中形成均質(zhì)溶液，經(jīng)過(guò)小批量濕法紡絲機(jī)紡出纖維并對(duì)其性能進(jìn)行研究。通過(guò)掃描電子顯微鏡和傅里葉紅外分析光譜表征分析該纖維的表觀形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，添加的木糖醇能均勻分布在粘膠纖維上；通過(guò)紅外溫度測(cè)試儀測(cè)試?yán)w維在皮膚熱源狀態(tài)下的溫升情況說(shuō)明添加木糖醇的粘膠纖維對(duì)熱量吸收快，散熱慢。通過(guò)對(duì)其機(jī)械性能的測(cè)試可以看出，添加木糖醇的粘膠纖維強(qiáng)力稍有下降，但變化不大。紡出的纖維可應(yīng)用于夏季涼感纖維制成服裝領(lǐng)域的應(yīng)用。

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Preparation and Property Research on Cool-feeling Fiber Based on Wet Spinning

CHIShu-li1,2,3,TIANMing-wei1,2,3,QULi-jun1,2,3

(1. College of Textile & Clothing, Qingdao University, Qingdao 266071;2. Cultivation Base of State Key Laboratory, State Key Laboratory of Qingdao University, Qingdao 266071;3. Jinan Shengquan Group Co., Ltd, Jinan 250204)

Preparation and property analysis of new cool-feeling fiber were studied. Crushed xylitol, the food additive, was put into spinning solution with dissolved viscose fiber to form a homogeneous solution. Small lots of fibers were spun through wet spinning machine and their properties were investigated. The fiber surface morphology and internal structure were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and Fourier infrared spectroscopy. The rising temperature of fibers under the condition of skin's heat was tested through infrared temperature tester. The results showed that the phenomenon could be watched through scanning electron microscope that xylitol could be evenly distributed in the viscose fiber, which proved that xylitol had good distributive ability in viscose fiber. The temperature changes showed that viscose fibers with xylitol absorbed heat fast and released heat slowly. The conclusion was that the fibers could be applied to field of summer cool-feeling fabric clothing.

viscose fiberxylitolwet spinningcool-feeling fiber

1008-5580(2016)03-0032-04

2016-05-03

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51273097)。

遲淑麗(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：功能纖維的制備及性能研究。

曲麗君(1964-)，女，博士，教授，博士生導(dǎo)師。

TS102

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