彭 蕙，毛 寧，覃小紅

(東華大學(xué)a. 紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; b. 紡織學(xué)院，上海201620)

科技迅速發(fā)展的同時(shí)，人們對(duì)服飾品質(zhì)的要求也越來(lái)越高，不僅追求款式新穎，而且對(duì)織物的舒適性有較高要求。棉纖維憑借良好的透氣性、吸濕性以及舒適的手感，成為選擇服飾時(shí)的首選面料。但是棉纖維導(dǎo)濕性能差，導(dǎo)致織物上容易存留汗液，粘黏皮膚。棉纖維吸收汗液也會(huì)產(chǎn)生溶脹，阻塞纖維之間的氣孔，影響人體與外界環(huán)境之間的熱濕轉(zhuǎn)化，不但影響舒適性，還會(huì)產(chǎn)生濕冷感，容易引發(fā)感冒。因此，為了滿足人們對(duì)穿著舒適性的需求，探究棉織物導(dǎo)濕性是未來(lái)的一個(gè)重要方向。

棉纖維分子結(jié)構(gòu)中的親水基團(tuán)羥基，使得棉纖維具有優(yōu)良的吸濕性，但也導(dǎo)致毛細(xì)管效應(yīng)較弱，使得棉纖維的導(dǎo)濕性能較差。為使棉織物獲得一定的導(dǎo)濕性，目前主要有以下幾種辦法：一是對(duì)棉纖維進(jìn)行疏水整理或化學(xué)結(jié)構(gòu)上的改變[1]；二是將棉纖維與導(dǎo)濕性能好的纖維紗線進(jìn)行混紡或合股[2-4]；三是設(shè)計(jì)特殊的織物組織結(jié)構(gòu)[5-6]；四是對(duì)織物進(jìn)行整理，以形成織物兩側(cè)的濕度梯度[7-8]。但這些方式依然存在較多缺陷。

部分學(xué)者從纖維的親疏水性出發(fā)制備皮芯結(jié)構(gòu)紗線[9-10]，這是提升棉纖維導(dǎo)濕性的重要手段。纖維的親疏水性能是織物導(dǎo)濕性能的決定因素之一，纖維親水性好，液態(tài)水在纖維間更易潤(rùn)濕擴(kuò)散，但纖維親水性過(guò)高，則會(huì)使纖維吸附過(guò)多的水分，并難以將其傳輸?shù)娇椢锿鈱?。高吸濕性纖維遇到液態(tài)水會(huì)發(fā)生溶脹，從而減少纖維間的空隙，影響水的傳遞[11]。Wang等[12]研究發(fā)現(xiàn)，織物的親疏水整理對(duì)其水汽的傳導(dǎo)影響很小，但是對(duì)液態(tài)水的傳導(dǎo)有很大影響，因此汗液傳導(dǎo)取決于織物的芯吸能力。

汗液傳導(dǎo)的一個(gè)重要影響因素是單向?qū)裥?，是指人體出汗后，汗液并不完全在織物內(nèi)表面擴(kuò)散，而是通過(guò)織物內(nèi)外層之間的差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)，使織物從內(nèi)層到外層不斷導(dǎo)出液態(tài)水分，并在織物外表面快速蒸發(fā)，最終使汗液從外表面排出，從而保持織物內(nèi)層的相對(duì)干爽[13]。單向?qū)窨椢锏闹苽浞椒ㄖ饕谢瘜W(xué)法與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)法[14]，可從原料選擇[15-16]、編織方式[17]以及染整改性[18]等方面著手。

相比一般直徑的纖維，微納米纖維的直徑更小、長(zhǎng)徑比更高、比表面積更大，因此具有更高的表面能和表面活性，表現(xiàn)出小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)[19]。微納米纖維成紗時(shí)，小尺寸效應(yīng)可使紗線內(nèi)部形成眾多極細(xì)的毛細(xì)管，毛細(xì)管數(shù)量增加、壓力上升，將會(huì)增強(qiáng)芯吸效應(yīng)[20-21]；紗線外層較大的比表面積和表面能可使纖維吸附更多的水分子，同時(shí)也使水分能夠更快擴(kuò)散蒸發(fā)。但目前，國(guó)內(nèi)外結(jié)合傳統(tǒng)纖維與微納米纖維來(lái)提升紗線導(dǎo)濕性的研究很少，本文就棉纖維的良好吸濕性與微納米纖維獨(dú)特的吸濕、導(dǎo)濕性能，進(jìn)行微納米纖維包覆棉纖維的包芯紗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并探究外層不同親疏水性的微納米纖維對(duì)包芯紗導(dǎo)濕性的影響。

制備微納米纖維的方法有微乳液法、自組裝法、拉伸法、模板合成法及靜電紡絲法等[22]。其中靜電紡絲技術(shù)能夠連續(xù)制備聚合物微納米纖維，其原料來(lái)源廣、纖維尺度可控，同時(shí)能連續(xù)成紗，且制造速度快、設(shè)備簡(jiǎn)單[23]。國(guó)際上已有諸多方法制備取向連續(xù)的微納米纖維紗線[24-27],本文利用對(duì)噴牽引式靜電紡絲技術(shù)[28]制備不同親疏水性的微納米纖維/棉纖維包芯紗。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

原料：聚丙烯腈(polyacrylonitrile， PAN)粉末，平均相對(duì)分子質(zhì)量為75 000，上海化學(xué)纖維集團(tuán)；聚氯乙烯(polyvinylchloride， PVC)粉末，平均相對(duì)分子質(zhì)量為80 000，上?；瘜W(xué)纖維集團(tuán)；N,N-二甲基甲酰胺(dimethyl formamide， DMF)，分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；棉線，線密度14.5 tex +14.5 tex，東莞正宇有限公司。

1.2 試樣制備

1.2.1 紡絲液的制備

稱(chēng)取一定量的PAN粉末與DMF溶液放置于燒杯中，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的PAN/DMF溶液，將溶液放在磁力攪拌器上，常溫中速攪拌12 h，靜置以待使用。

稱(chēng)取一定量的PVC粉末與DMF溶液放置于燒杯中，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%的PVC/DMF溶液，將溶液放在磁力攪拌器上，常溫中速攪拌12 h，靜置以待使用。

1.2.2 PAN微納米纖維/棉纖維包芯紗和PVC微納米纖維/棉纖維包芯紗制備

利用筆者課題組自主改進(jìn)的靜電紡絲裝置制備2種包芯紗，該靜電紡絲裝置主要包括：芯紗供應(yīng)裝置、噴頭及供液裝置、高壓電源、空心金屬桿、金屬圓靶及旋轉(zhuǎn)收集裝置。從芯紗供給裝置的可旋轉(zhuǎn)供紗輥上牽引出棉紗，通過(guò)張力裝置后從金屬圓靶的中心孔洞引入射流噴射區(qū)域，再通過(guò)空心金屬桿的中心孔洞牽出。其主要紡紗過(guò)程如圖1所示，紡絲參數(shù)如表1所示。

圖1 靜電紡絲過(guò)程Fig.1 Electrospinning process

表1 紡絲參數(shù)

兩個(gè)帶有相反電荷的噴絲口呈對(duì)稱(chēng)放置，與空心金屬桿和金屬圓靶方向垂直。當(dāng)噴絲口噴出聚合物溶液，溶液中的溶劑揮發(fā)后留下微納米纖維細(xì)絲?？招慕饘贄U尖端和金屬圓靶圓周的鋒利邊緣誘導(dǎo)出的高密度電荷作用，促使帶電的聚合物細(xì)絲在電場(chǎng)力作用下抽長(zhǎng)拉細(xì)，并沿著空心金屬桿尖端和金屬圓靶搭接，待微納米纖維成膜較穩(wěn)定后使金屬圓靶旋轉(zhuǎn)，以對(duì)微納米纖維束進(jìn)行加捻。加捻形成的紡紗三角錐促使微納米纖維取向并緊密地包覆在棉紗上，形成微納米纖維包裹棉纖維的復(fù)合包芯紗,再牽引出包芯紗卷繞在軸上進(jìn)行收集[28]。紡紗過(guò)程中通過(guò)保持紡絲液流量不變來(lái)控制成紗的混合比例，利用金屬圓靶轉(zhuǎn)速不變來(lái)控制捻度，得到結(jié)構(gòu)相同的一定線密度的微納米纖維包芯紗。

1.2.3 PAN微納米纖維/棉纖維包芯紗和PVC微納米纖維/棉纖維包芯紗織物的織造

以棉紗為經(jīng)紗，以棉紗、PAN微納米纖維/棉纖維包芯紗(下文簡(jiǎn)稱(chēng)PAN包芯紗)和PVC微納米纖維/棉纖維包芯紗(下文簡(jiǎn)稱(chēng)PVC包芯紗)分別為緯紗，織造平紋機(jī)織物空白樣和試驗(yàn)樣，具體上機(jī)參數(shù)如表2所示。

表2 上機(jī)參數(shù)

1.3 形貌表征

分別制取PAN包芯紗、PVC包芯紗、包芯紗/棉紗織物樣品，并對(duì)上述樣品表面進(jìn)行噴金處理，采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察棉紗、PAN包芯紗和PVC包芯紗樣品的表面形態(tài)。

1.4 微納米纖維直徑測(cè)量

根據(jù)測(cè)得的SEM圖像，運(yùn)用Photoshop軟件進(jìn)行比例尺對(duì)比測(cè)量，得出包芯紗表面PAN纖維與PVC纖維的直徑分布情況。

1.5 紗線強(qiáng)力測(cè)試

利用XL-1A型紗線強(qiáng)伸度儀分別測(cè)量棉紗、PAN微納米纖維/棉纖維包芯紗和PVC微納米纖維/棉纖維包芯紗的單紗強(qiáng)力。

1.6 織物經(jīng)緯密測(cè)量

利用織物密度鏡測(cè)得織物的經(jīng)密為420根/10 cm和緯密為400根/10 cm。

1.7 織物導(dǎo)濕性能測(cè)試

1.7.1 織物接觸角測(cè)試

采用OCA15EC型接觸角測(cè)試儀對(duì)2種純微納米纖維膜(PAN微納米纖維膜、PVC微納米纖維膜)和3種織物(純棉織物、PAN包芯紗/棉紗織物、PVC包芯紗/棉紗織物)進(jìn)行水接觸角測(cè)試，分別記錄2種微納米纖維膜的水接觸角以及3種織物在0和5 s時(shí)的水接觸角。

1.7.2 織物液態(tài)水分管理性能測(cè)試

將預(yù)調(diào)濕試樣放入液態(tài)水分管理儀的下傳感器上，接觸皮膚面朝上，將NaCl溶液(電導(dǎo)率為(16.0±0.2) mS/cm)滴在織物上表面的中心位置，儀器的上下傳感器分別測(cè)量試樣上下表面在各環(huán)形內(nèi)的動(dòng)態(tài)水分變化情況。測(cè)試時(shí)間為120 s，測(cè)試完成后經(jīng)儀器系統(tǒng)自身計(jì)算，得到上下表面環(huán)形水分分布圖、上下表面水分含量-時(shí)間變化曲線和10個(gè)指數(shù)，即里層和面層浸濕時(shí)間、里層和面層吸水速率、里層和面層最大浸濕半徑、里層和面層液態(tài)水分?jǐn)U散速度、單向傳遞指數(shù)以及液態(tài)水動(dòng)態(tài)傳遞綜合指數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 PAN包芯紗與PVC包芯紗的SEM圖分析

2.1.1 紗線軸向外觀表征

PAN包芯紗表面形態(tài)及微納米纖維直徑分布如圖2所示。圖2(a)顯示，包芯紗表面是微納米纖維，且紗線頭尾端顯示2種纖維的直徑存在差異。就紗線主干而言，最外層表面有少部分纖維貼服稍雜亂，大多數(shù)纖維沿軸向并帶一定捻度包裹在棉纖維表面，整根紗線表面較為光滑。圖2(b)顯示，紗線外層PAN微納米纖維排列整齊且光滑，毛羽浮絲較少，制得的纖維細(xì)度較均勻，取向性較好。圖2(b)右上角直徑分布圖顯示，纖維主體直徑差異較小，集中分布在350～500 nm，平均直徑為400 nm。

(a) PAN包芯紗

(b) 包芯紗表面的PAN微納米纖維

PVC包芯紗表面形態(tài)及微納米纖維直徑分布如圖3所示。圖3(a)顯示，PVC包芯紗的表面有少量串珠，但不影響纖維整體的包裹性和取向性，對(duì)整個(gè)包芯紗的皮芯結(jié)構(gòu)影響也很小。圖3(b)顯示，少數(shù)微納米纖維間產(chǎn)生黏連，纖維細(xì)度略微不勻，這是由此類(lèi)材料射流拉伸不穩(wěn)定所引起的，但多數(shù)纖維的表面還是光滑伸直的，排列也較為整齊。圖3(b)右上角直徑分布圖顯示，纖維直徑落差較大，為300～1 000 nm，其中較粗部分纖維是由紡絲過(guò)程中未拉伸開(kāi)所導(dǎo)致，多數(shù)纖維直徑集中在300～600 nm，直徑為500 nm的纖維數(shù)量最多，纖維平均直徑為609 nm。

綜合來(lái)看，試驗(yàn)制得的2種包芯紗外觀成形良好，外層的微納米纖維直徑都在幾百納米，且緊密包覆于內(nèi)層棉紗上。2種包芯紗的表面形態(tài)和包芯結(jié)構(gòu)是一致的，外層微納米纖維的直徑差異也較小。

(a) PVC包芯紗

(b) 包芯紗表面的PVC微納米纖維

2.1.2 紗線徑向截面表征

PAN包芯紗和PVC包芯紗的截面SEM圖如圖4所示。由圖4可知，2種包芯紗最外圍處極細(xì)的微納米纖維緊密結(jié)合在一起，而芯紗部分棉纖維間的排列則相對(duì)松散，由此確定微納米纖維緊密結(jié)合成膜并包覆在中心較松散的棉紗周?chē)Ｆ蛹喤c芯紗間存在一界面分隔處，這有利于內(nèi)層粗纖維與外層細(xì)纖維在水分傳遞過(guò)程中形成差動(dòng)效應(yīng)，從而促進(jìn)水分的傳遞。相對(duì)整根紗線來(lái)說(shuō)，微納米纖維層的厚度較小，一層微納米纖維近似于一根棉纖維的直徑，因此基本不改變整根紗線的直徑。結(jié)合紗線軸向與徑向SEM圖可知，制得的包芯紗結(jié)構(gòu)基本符合試驗(yàn)預(yù)期。

(a) PAN包芯紗截面SEM圖

(b) PVC包芯紗截面SEM圖

2.2 PAN包芯紗和PVC包芯紗強(qiáng)力分析

利用XL-1A型紗線強(qiáng)伸度儀測(cè)量純棉紗、PAN包芯紗和PVC包芯紗的單紗強(qiáng)力，測(cè)試曲線如圖5所示。

圖5 單紗強(qiáng)力比較Fig.5 Single yarn strength comparison

由圖5可知，微納米纖維的包裹對(duì)棉紗的拉伸斷裂特征無(wú)明顯影響。多次測(cè)量得到紗線強(qiáng)力的平均值，即純棉紗為341.0 cN，PAN包芯紗為365.9 cN, PVC包芯紗為355.8 cN。PAN包芯紗和PVC包芯紗的強(qiáng)力均大于純棉紗，說(shuō)明微納米纖維的加入提高了紗線的強(qiáng)力。此外，PAN微納米纖維和PVC微納米纖維在棉纖維表面的取向排列，有效改善了棉紗中的弱結(jié)，提高了紗線總強(qiáng)力。PAN包芯紗外層的微納米纖維的取向性和均勻性均優(yōu)于PVC包芯紗，因此PAN微納米纖維的加入對(duì)棉紗強(qiáng)力的提升比PVC微納米纖維大。由此可知，微納米纖維的加入能夠增強(qiáng)棉紗強(qiáng)力，并且于織造有利。

2.3 PAN包芯紗/棉紗織物與PVC包芯紗/棉紗織物SEM圖分析

包芯紗/棉紗織物的SEM圖如圖6所示。由圖6(a)和(c)可知，PAN包芯紗/棉紗織物與PVC包芯紗/棉紗織物的經(jīng)紗(棉紗)與緯紗(微納米纖維包芯紗)存在明顯差異，表現(xiàn)為經(jīng)紗纖維排列松散，尾部突出，使得紗線條干較差，而緯紗結(jié)構(gòu)較為緊密，外層微納米纖維的包裹使紗線條干較均勻，且表面幾乎無(wú)毛羽。圖6(b)和(d)顯示，織物表面微納米纖維基本伸直平行，說(shuō)明織造過(guò)程中對(duì)其形態(tài)破壞較少，且其與經(jīng)紗中的棉纖維有著截然不同的形態(tài)。觀察到圖6(d)中PVC織物緯紗表面有少量串珠，這是由纖維成形過(guò)程中拉伸不穩(wěn)定所致，但成形良好的微納米纖維數(shù)量遠(yuǎn)多于串珠，因此可忽略其對(duì)織物導(dǎo)濕性能的影響。

由圖6(b)和(d)還可知，棉纖維直徑約為18.2 μm，與微納米纖維直徑0.4和0.6 μm相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)，即2種纖維的毛細(xì)管等效半徑差距亦很大。由毛細(xì)管的附加壓強(qiáng)公式[29]可知，毛細(xì)管等效半徑越小，毛細(xì)管中的附加壓強(qiáng)越大，而微納米纖維的毛細(xì)管等效半徑遠(yuǎn)小于棉纖維，因此微納米纖維間的芯吸效應(yīng)遠(yuǎn)強(qiáng)于棉纖維，水分在微納米纖維間的流動(dòng)更快。同時(shí)，在徑向即在微納米纖維層與棉纖維層的接觸界面，纖維的直徑差異將形成空隙梯度，形成差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)，引導(dǎo)水分的流動(dòng)。

(a) PAN包芯紗/棉紗織物

(b) PAN包芯紗/棉紗織物經(jīng)緯紗交界處

(c) PVC包芯紗/棉紗織物

(d) PVC包芯紗/棉紗織物經(jīng)緯紗交界處

2.4 織物導(dǎo)濕性能分析

2.4.1 織物水接觸角分析

純PAN微納米纖維膜、純PVC微納米纖維膜、純棉織物、PAN包芯紗/棉紗織物和PVC包芯紗/棉紗織物的水接觸角測(cè)試結(jié)果如圖7所示。從圖7(a)和(b)可看出，純PAN微納米纖維膜的水接觸角為36.6°，表現(xiàn)出親水性，純PVC微納米纖維膜的水接觸角為133.8°，表現(xiàn)出疏水性。圖7(c)、(d)、(e)是3種織物在0和5 s時(shí)的水接觸角。在織物剛接觸水滴(即0 s)時(shí)，3種織物的水接觸角大小關(guān)系為純棉織物(142.7°)>PVC包芯紗/棉紗織物(142.2°)>PAN包芯紗/棉紗織物(136.7°)，即接觸水滴瞬間，PAN包芯紗/棉紗織物的瞬時(shí)浸潤(rùn)性強(qiáng)于另外2種織物，而PVC包芯紗/棉紗織物與純棉織物的水接觸角相差無(wú)幾，說(shuō)明緯紗表面存在的微納米纖維結(jié)構(gòu)增大了親水性PAN織物的初始吸濕速率，而對(duì)疏水性PVC織物影響不大。5 s后，純棉織物水接觸角為96.6°，PAN包芯紗/棉紗織物水接觸角為92.2°，PVC包芯紗/棉紗織物水接觸角為129.3°，表明水滴在織物表面的初步浸潤(rùn)過(guò)程中，織物中緯紗的微納米纖維包芯結(jié)構(gòu)能略微加速其在親水性PAN織物表面的潤(rùn)濕過(guò)程，而PVC織物由于其緯紗表面微納米纖維的疏水性，減緩了水滴滲透進(jìn)織物的過(guò)程。由此可見(jiàn)，當(dāng)織物緯紗表面存在由微納米纖維形成的極細(xì)孔徑通道時(shí)，織物對(duì)水分的傳遞作用是由微納米纖維的性質(zhì)來(lái)決定的。

(a) 純PAN微納米纖維膜

(b) 純PVC微納米纖維膜

(c) 純棉織物

(d) PAN包芯紗/棉紗織物

(e) PVC包芯紗/棉紗織物

2.4.2 織物液態(tài)水分管理性能分析

3種織物(純棉織物、PAN包芯紗/棉紗織物和PVC包芯紗/棉紗織物)在120 s內(nèi)的液態(tài)水分管理儀測(cè)試圖像如圖8所示。圖8反映了織物的水分傳輸能力，包括織物上下表面吸水率隨時(shí)間變化的曲線，以及有效潤(rùn)濕的直觀圖，其中黑色部分是沒(méi)有潤(rùn)濕的部分，藍(lán)色區(qū)域顯示了織物的吸水區(qū)域，且顏色越深、面積越大表示水分含量越多。

(a) 純棉紗織物

(b) PAN包芯紗/棉紗織物

(c) PVC包芯紗/棉紗織物

圖8(a)顯示，純棉紗織物上表面有潤(rùn)濕，下表面有極少量的水分滲透，表明大多數(shù)水應(yīng)是停留在上表面或是被棉纖維吸收溶脹。圖8(b)顯示，在22 s左右PAN包芯紗/棉紗織物上表面的水分迅速滲透到了下表面，織物上表面幾乎無(wú)水分殘留，下表面含水量較大，且含水面積較大。圖8(c)顯示，PVC包芯紗/棉紗織物的上表面水分含量一直處于較高水平，且下表面無(wú)水分，表明沒(méi)有水滲透過(guò)織物，由此可知PVC微納米纖維的疏水特性使得大多數(shù)水停留在織物上層。試驗(yàn)結(jié)果表明，水分在織物中滲透?jìng)鲗?dǎo)時(shí)，相對(duì)于純棉紗織物，親水性PAN包芯紗能加速水分傳輸，而疏水性PVC包芯紗會(huì)阻礙水分傳輸。

表3列出了對(duì)應(yīng)于圖8水分傳遞曲線的3種織物的水分傳輸數(shù)據(jù)，通過(guò)6個(gè)參數(shù)分析了每種織物上下表面的潤(rùn)濕性和水分傳輸能力。其中，單向傳遞指數(shù)和液態(tài)水動(dòng)態(tài)傳遞綜合指數(shù)代表織物的整體水分單向傳輸能力，研究表明，這兩項(xiàng)指數(shù)越大，表示水分的單向傳輸能力越強(qiáng)。由表3可知：PAN包芯紗/棉紗織物中的上表面無(wú)水分，表明液態(tài)水均已滲透進(jìn)織物，且織物下表面的吸濕速率很快，液態(tài)水動(dòng)態(tài)傳遞綜合指數(shù)最優(yōu)；PVC包芯紗/棉紗織物上表面的潤(rùn)濕時(shí)間和吸收速率均略小于純棉織物，說(shuō)明緯紗中存在的疏水性PVC微納米纖維阻礙了水分在織物表面的潤(rùn)濕，使其上表面吸濕速率降低，同時(shí)使水分沿經(jīng)紗方向集聚。相比純棉織物，PVC包芯紗/棉紗織物加速了水在織物內(nèi)部的擴(kuò)散，并且其液態(tài)水?dāng)U散速率大于純棉織物，而且也沒(méi)有水滲透過(guò)織物。

3種織物性能測(cè)試結(jié)果對(duì)應(yīng)的液態(tài)水分管理性能評(píng)級(jí)如表4所示，其中5.0級(jí)為最優(yōu)。

表3 織物液態(tài)水分管理性能測(cè)試結(jié)果

表4 織物液態(tài)水分管理性能評(píng)級(jí)

由表4可知，PAN包芯紗/棉紗織物上表面的液態(tài)水潤(rùn)濕時(shí)間與吸收速率評(píng)級(jí)均低于另2種織物。這是由于織物中的棉纖維分子結(jié)構(gòu)中含有大量氫鍵，有利于吸收擴(kuò)散水分；而PAN包芯紗/棉紗織物中的緯紗由PAN微納米纖維包裹在棉紗表面而制成，表面親水的微納米纖維能迅速吸水，并沿紗線徑向的皮芯層間空隙傳遞，同時(shí)織物經(jīng)紗(棉紗)與緯紗(包芯紗)間存在差動(dòng)毛細(xì)管效應(yīng)，緯紗表層的微納米纖維產(chǎn)生更大的毛細(xì)壓力并從經(jīng)紗中吸水，使得織物吸收的水分大多迅速沿織物緯紗徑向傳遞，在織物層面鋪展較慢，從而形成織物上表面潤(rùn)濕時(shí)間長(zhǎng)、吸濕速率較低的特點(diǎn)。因此，PAN包芯紗/棉紗織物的液態(tài)水單向傳遞指數(shù)與液態(tài)水動(dòng)態(tài)傳遞綜合指數(shù)表現(xiàn)最佳，分別為5.0級(jí)和4.5級(jí)，即織物具有良好的單向?qū)衲芰?，且差?dòng)毛細(xì)效應(yīng)使液態(tài)水不可逆地從棉纖維層自動(dòng)流向PAN微納米纖維層排出。PVC包芯紗/棉紗織物緯紗表面的PVC微納米纖維形成疏水性微孔，使大量水流向親水性的棉紗經(jīng)紗，對(duì)液態(tài)水在織物中的傳輸沒(méi)有起到很好的引導(dǎo)作用。綜上可知，親水性PAN包芯紗的包芯結(jié)構(gòu)能有效改善紗線的導(dǎo)濕性能，并能夠賦予織物單向?qū)裥?，疏水性PVC包芯紗的包芯結(jié)構(gòu)對(duì)液態(tài)水在織物中的傳遞無(wú)積極作用。

3 結(jié)論與展望

(1) 本文利用改進(jìn)的靜電紡絲裝置，通過(guò)控制靜電紡絲參數(shù)，制備了連續(xù)且條干較均勻的PAN包芯紗和PVC包芯紗。對(duì)2種包芯紗進(jìn)行SEM圖觀察與直徑測(cè)量，發(fā)現(xiàn)制得的PAN微納米纖維與PVC微納米纖維成形良好，直徑分布在幾百納米級(jí)，且PAN微納米纖維的直徑分布更集中。同時(shí)微納米纖維與芯紗在截面上形成明顯直徑差異界面層。

(2) 通過(guò)對(duì)2種包芯紗與純棉紗進(jìn)行強(qiáng)力測(cè)量發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)力大小順序?yàn)镻AN包芯紗>PVC包芯紗>純棉紗。利用2種包芯紗/棉紗織物和純棉紗織物進(jìn)行水接觸角和液態(tài)水分管理測(cè)試后發(fā)現(xiàn)：相比純棉紗織物，5 s后PAN包芯紗/棉紗織物的水接觸角最小，PVC包芯紗/棉紗織物的水接觸角最大；PAN包芯紗/棉紗織物液態(tài)水單向傳遞性能提高了4級(jí)，PVC包芯紗/棉紗織物對(duì)液態(tài)水傳遞無(wú)積極作用。

(3) 親水性PAN包芯紗能夠有效改善紗線的導(dǎo)濕性能，并賦予其織物單向?qū)裥?，疏水性PVC包芯紗對(duì)紗線的導(dǎo)濕性能無(wú)明顯改善。

(4) 不同于傳統(tǒng)的改性與編織結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，微納米纖維包芯紗織物充分利用了微納米纖維極細(xì)的直徑帶來(lái)的特殊結(jié)構(gòu)效應(yīng)，且操作方便簡(jiǎn)單。親水性PAN包芯紗/棉紗織物可為導(dǎo)濕排汗速干服裝的開(kāi)發(fā)提供一種新思路，疏水性PVC包芯紗也可應(yīng)用于防水面料或其他方面的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。