梁佳琦 陳慰來 祝國成 龍婷 劉春麗 夏未鋒

摘 要：采用物理方法將竹纖維與雙組份低熔點滌綸按一定比例混合，經(jīng)過開松、梳理、鋪網(wǎng)等工序制備出多層纖維網(wǎng)，利用熱風烘壓方法將多層纖維網(wǎng)制成氈基材料。利用掃描電鏡觀察并表征了竹纖維和復合氈的形態(tài);測試分析了竹纖維的結晶度、官能團結構、纖維直徑及其分布、拉伸斷裂強力性能;對雙組份低熔點滌綸的長度與熔點進行了表征分析;對竹纖維/雙組份低熔點滌綸復合氈的拉伸斷裂強力性能、透氣性與傳熱性能進行了分析評價。結果表明，纖維復合氈的性能與竹纖維的含量相關，斷裂強力與傳熱性能及竹纖維含量呈正相關，透氣性隨著竹纖維含量的增加先變大后變小。

關鍵詞：竹纖維;雙組份低熔點滌綸;復合氈;透氣性;傳熱性

中圖分類號：TS174.5

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2020）01-0014-06

Abstract：Bamboo fiber and two-component low-melting-point polyester were blended in a certain ratio by physical method， a multilayer fiber web was prepared by opening， carding， and lapping， and the multilayer fiber web was made into felt base material with hot air drying and pressing method.The morphology of bamboo fiber and that of composite felt were observed and characterized under scanning electron microscope.The crystallinity， functional group structure， fiber diameter and distribution， and tensile breaking strength of bamboo fiber were tested and analyzed.The length of two-component low-melting-point polyester was measured， and its melting point was characterized and analyzed.The tensile fracture strength， air permeability and heat transfer performance of bamboo fiber/two-component low-melting-point polyester composite felt were analyzed and evaluated.The experimental results show that the performance of fiber composite felt is related to the content of bamboo fiber， and the breaking strength is positively related to heat transfer performance and the content of bamboo fiber.The air permeability increases first and then decreases as the content of bamboo fiber increases.

Key words：bamboo fiber; two-component low-melting-point polyester fiber; composite felt; air permeability; heat transfer

近年來，市場上對復合材料的要求不僅只關注于高的比強度、比模量，好的抗沖擊性能，以及優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，對環(huán)保的要求也越來越高。李貴陽[1]利用再生滌綸和丙綸纖維制備再生滌綸/丙綸纖維復合板材，此類材料側重于研究復合板材的隔音隔熱性能，并且復合板材的原料都是高分子聚合物，原料消耗大，環(huán)境污染嚴重。因此利用天然纖維制備復合氈急需得到開發(fā)。牛海濤[2]利用亞麻纖維與低熔點纖維進行組合制備復合材料，制備的復合材料屬于硬質(zhì)板材材料，透氣性能較差。程遙輝[3]制備的麻纖維/酚醛樹脂復合材料在汽車內(nèi)飾中的應用也僅僅是限于車門內(nèi)飾，起到支撐的作用。王瑞等[4]利用亞麻纖維和低熔點纖維制備熱塑性復合材料，得到在180 ℃溫度下，制作的復合材料具有較好的力學性能。當前的復合材料中天然纖維的選擇以麻纖維為主，例如亞麻、黃麻等。但是傳統(tǒng)的天然纖維已經(jīng)滿足不了現(xiàn)人們對于產(chǎn)品開發(fā)日益增長的需求，因此選用新型天然纖維成為趨勢。竹纖維具有獨特的結構特征[5]，賦予含竹纖維織物良好的透氣性和耐磨性，并且具備抗菌、防臭的功能[6]，成為產(chǎn)業(yè)用紡織品的新寵。隨著環(huán)境保護要求越來越嚴格，化學粘合劑的選擇主要以綠色、環(huán)保為主。低熔點滌綸利用自身作為粘合劑，在180 ℃左右的溫度下進行加工，生產(chǎn)工藝簡化，成為越來越多非織造工藝中復合材料制備的選擇。本文綜合了兩者的優(yōu)點，制備了竹纖維/低熔點滌綸復合氈，并研究評價了其各方面性能。

1 實 驗

1.1 實驗材料與樣品制備

竹纖維與雙組份低熔點滌綸由杭州鼎緣紡織品科技有限公司提供。

竹纖維/低熔點滌綸復合氈試樣為筆者自行研制，樣品制備過程如下：將竹纖維與雙組份低熔點滌綸纖維按照質(zhì)量比30∶70，40∶60，50∶50，60∶40，70∶30混合，經(jīng)過開松、梳理、鋪網(wǎng)等工序形成纖維網(wǎng)，然后將纖維網(wǎng)放入烘箱（型號：DGG-9240B，上海森信實驗儀器有限公司），烘箱溫度控制在（180±3） ℃之間，放置時間4 min，隨后將纖維網(wǎng)從烘箱中取出，對其施加0.4 MPa的壓力，自然冷卻后得到竹纖維/雙組份低熔點滌綸復合氈樣品。

2.3 纖維復合氈的平均米質(zhì)量

制備竹纖維/雙組份低熔點滌綸復合氈時，控制復合氈的厚度為（10±0.2）mm。不同竹纖維含量復合氈的平均米質(zhì)量如表3所示。由表3可知，竹纖維的含量越高，復合氈的面密度越大，這與纖維密度有關。竹纖維的密度大于雙組份低熔點滌綸的密度，因此竹纖維的含量越高，單位面積內(nèi)所含有的竹纖維數(shù)量越多，復合氈的平均米質(zhì)量就會增大。平均米質(zhì)量與產(chǎn)品性能有著直接的關系。

2.4 纖維復合氈傳熱性能

竹纖維含量對纖維復合氈傳熱性能的影響如圖5所示。從圖5可以看出，復合氈的傳熱系數(shù)隨著竹纖維含量的增加而增大。靜止的干空氣具有很好的絕熱性能，但是隨著竹纖維含量的增加，復合氈的面密度逐漸增大，材料的緊實度變大，纖維之間的聯(lián)系更加復雜，纖維氈內(nèi)部的大孔隙逐漸減少，空氣含有量也逐漸減少，復合氈的傳熱系數(shù)逐漸變大，竹纖維含量最多的復合氈的傳熱系數(shù)能達到22.05 W/m2·℃;另外，隨著竹纖維含量的增加，竹纖維的結晶度也會對復合氈的傳熱性能產(chǎn)生一定的影響，結晶度越高，有序排列的部分越多，有序排列的晶格有利于熱振動的傳遞，因此，復合氈的傳熱系數(shù)逐漸變大。

2.5 纖維復合氈透氣性能

圖6是不同竹纖維含量對纖維復合氈透氣性的影響。從圖6可以明顯看出，隨著竹纖維含量的增加，復合氈的透氣性能先增大后減小。材料的透氣性與復合氈的孔隙率有關，當?shù)腿埸c滌綸的含量降低時，在相同的實驗條件下，復合氈中含有的未熔融的滌綸也會下降，未熔融的滌綸與熔融的低熔點滌綸以及竹纖維之間相互粘結，因纖維的粗細不一樣以及粘結狀態(tài)（有點狀粘結，塊狀粘結以及片狀粘結）的差異會形成大小不一的空隙，在一定程度下，熔融的低熔點滌綸占比越多，所能組成的空隙就越多，但當?shù)腿埸c滌綸的含量降低到一定程度時，幾乎能全部融化，片狀粘結狀態(tài)的比例增大，孔隙率就會下降，并且隨著竹纖維含量的增加，竹纖維之間的纏結更加復雜，也會減少復合氈內(nèi)部的空隙，因此透氣性也會隨之下降。復合氈透氣性能最好的是竹纖維與低熔點滌綸的比例為50∶50，每秒透氣量達到885.35 mm。

2.6 纖維復合氈拉伸性能

竹纖維含量對纖維復合氈斷裂強力的影響如圖7所示。由圖7可知，復合氈的斷裂強力隨著竹纖維含量的增加而增大。當?shù)腿埸c滌綸的含量降低到一定程度時，在相同實驗條件下，低熔點纖維幾乎能全部熔融，與竹纖維之間形成片狀粘結，片狀粘結的比例越大，竹纖維之間的粘結力就越大，因此斷裂強力也隨之增加。另外隨著竹纖維含量的增加，表面粗糙的竹纖維之間的纏結更加牢固，復合氈內(nèi)部纖維的滑移更加困難，材料受到的拉伸應力更加均勻，也增加了復合氈的斷裂強力。

2.7 纖維復合氈斷裂伸長率

斷裂伸長率是指試樣在拉伸測試中被拉到斷裂時所測得的伸長對拉伸前試樣長度的百分率，用來評定復合氈的伸長能力。如圖8所示，復合氈的斷裂伸長率總體隨著竹纖維含量的增加而增大。復合氈的斷裂伸長率與竹纖維含量以及低熔點纖維的熔融狀態(tài)有關。當竹纖維含量較低時，低熔點纖維未完全熔融，一部分仍以纖維狀態(tài)存在，復合氈內(nèi)部的固定較松軟，因此在拉伸時，較小的力能引起纖維復合氈的斷裂;當表面粗糙的竹纖維含量較大時，一方面竹纖維之間的纏結更加的穩(wěn)定，另一方面低熔點滌綸完全熔融起到粘結的作用，因此，復合氈內(nèi)部的結構更加較穩(wěn)定，拉伸時不容易引起斷裂，表現(xiàn)為更大的斷裂強力以及更大的斷裂伸長率。70/30竹纖維/低熔點滌綸復合氈的斷裂伸長率達到8.775%。

3 結 論

采用竹纖維與雙組份低熔點滌綸制備復合氈，探究了最佳的實驗條件，簡化了復合氈的工藝流程，并對復合氈的原料以及不同比例的竹纖維/低熔點滌綸復合氈的性能進行評價分析，得到以下結論：

a）竹纖維/低熔點滌綸復合氈的原料竹纖維具有可再生的特點，低熔點滌綸作為粘合劑能夠簡化生產(chǎn)工藝，該復合氈產(chǎn)品具有廣闊的發(fā)展前景;

b）進行不同質(zhì)量比復合氈性能的對比，平均米質(zhì)量隨著竹纖維含量的增加而增大，透氣性隨著竹纖維含量的增加先增大后減小，透氣性能最好的是50%竹纖維含量，每秒透氣量達到885.35 mm，傳熱系數(shù)隨著竹纖維含量的增加而增大，70%竹纖維含量的復合氈的傳熱系數(shù)能達到22.05 W/m2·℃;

c）竹纖維含量最低的復合氈的最大斷裂強力接近100 N，并且隨著竹纖維含量的增加，其斷裂強力增加，其斷裂伸長率總體也在增大。

參考文獻：

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