雷枋喜

（上饒幼兒師范高等專(zhuān)科學(xué)校，江西 上饒 334000）

醋青纖維是由醋酸纖維素和聚丙烯腈以分子的形式結(jié)合而成的新纖維，完美融合了聚丙烯腈纖維延展性好、膨松、保溫性能高的優(yōu)點(diǎn)和醋脂纖維優(yōu)異的吸濕性和抗靜電性。醋青纖維的物理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和基本的化學(xué)性能與其后續(xù)的編織工藝和產(chǎn)品的涂層性能密切相關(guān)。本研究針對(duì)醋青纖維的主要組成結(jié)構(gòu)（橫截面、縱向形貌、分子構(gòu)成、結(jié)晶結(jié)構(gòu)等）、水回收率、導(dǎo)電性、力學(xué)性能等進(jìn)行測(cè)量和討論，進(jìn)一步改進(jìn)醋青纖維，并為醋青纖維性能方面的研發(fā)提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)方法

以我國(guó)目前生產(chǎn)的最新醋青纖維作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，生產(chǎn)廠家源于黑龍江省化纖集團(tuán)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要是將醋青纖維剪斷成顆粒狀，然后通過(guò)傅里葉掃描儀進(jìn)行紅外光譜掃描，掃描次數(shù)要超過(guò)26次，傅里葉掃描時(shí)的分辨率要達(dá)到4 cm-1，主要掃描在醋青纖維的磨斷處。應(yīng)用傅里葉紅外光譜掃描之后，要采用X-射線衍射儀對(duì)之前的實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)而得到醋青纖維衍射圖譜，X-射線衍射儀的準(zhǔn)確測(cè)量范圍在4°~40°。在此基礎(chǔ)上，采用電子掃描顯微鏡仔細(xì)觀察醋青纖維被剪斷的分裂處，觀察其橫截面和縱向的紋理特點(diǎn)。根據(jù)教育處制定的《化學(xué)纖維 回潮率試驗(yàn)方法》（GB/T 6503—2008），本實(shí)驗(yàn)選取烘箱來(lái)對(duì)醋青纖維進(jìn)行回潮率的測(cè)定。根據(jù)教育處制定的《化學(xué)纖維 短纖維拉伸性能試驗(yàn)方法》（GB/T 14337—2008），采用電子纖維拉力對(duì)醋青纖維進(jìn)行拉伸性實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)不斷重復(fù)15次，數(shù)據(jù)處理后得到平均值。使用比電阻儀器測(cè)量醋青纖維的比電阻率，再測(cè)定醋青纖維的回溫率，通過(guò)烘干方法，將醋青纖維從環(huán)境溫度快速升溫到750 ℃，觀察升溫速率。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本結(jié)構(gòu)

2.1.1 基礎(chǔ)分子結(jié)構(gòu)

圖1 為醋青纖維與其他兩種不同纖維的傅里葉紅外光譜圖，可以看出，醋青纖維在3 350 cm-1處出現(xiàn)了一個(gè)很強(qiáng)的吸收峰，這個(gè)吸收峰是由—OH引起的，屬于—OH的特殊峰。在2 892cm-1處出現(xiàn)的吸收峰則是由甲基和乙基結(jié)構(gòu)引起的，這個(gè)吸收峰出現(xiàn)是由碳?xì)滏I引起的振幅縮動(dòng)造成的。圖中顯示的樹(shù)脂纖維來(lái)看，其紅外光譜具有以下明顯的吸收峰：在3 500~3 700 cm-1處存在一個(gè)氫氧鍵共振引起的吸收峰，在1 600~1 700 cm-1處存在一個(gè)由碳氧雙鍵引起的吸收峰，在1 200~1 300 cm-1處存在一個(gè)由甲基基團(tuán)引起的吸收峰，這與之前醋青纖維的吸收峰存在某些相似點(diǎn)，并且在700~800 cm-1、400~500 cm-1處出現(xiàn)了具有很強(qiáng)碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)的吸收峰作為樹(shù)脂纖維素的主結(jié)構(gòu)峰。將樹(shù)脂纖維結(jié)構(gòu)與醋青纖維結(jié)構(gòu)的傅里葉紅外光譜放在一起觀察可以發(fā)現(xiàn)，二者在3 350、3 000 cm-1處的吸收峰值特點(diǎn)相近[1]。

與此同時(shí)，2 300 cm-1醋青纖維出現(xiàn)的吸收峰是由碳氮三鍵共振引起的，由于三鍵的穩(wěn)固性，電子跳動(dòng)能力弱，共振效果更好。在1 800 cm-1處出現(xiàn)的吸收峰主要是由碳氧雙鍵共振而得，其中，1 300 cm-1處存在的吸收峰主要是由碳氧單鍵共振所得，碳氧單鍵由于共用電子少，沒(méi)有三鍵作用力強(qiáng)，因此，振動(dòng)效果沒(méi)有三鍵共振好。通過(guò)參考醋青纖維的紅外波譜結(jié)構(gòu)可以看出纖維中存在的主要紅外波數(shù)，例如從圖2中可以看出，聚丙乙烯腈綸纖維的紅外光譜具有以下特征吸收峰：在1 550~1 555 cm-1處存在碳?xì)涔舱褚鸬奈辗澹? 800~1 900 cm-1處存在碳氧雙鍵共振引起的特征峰，效果比較明顯。2 350~2 450 cm-1處存在腈基特有的—C≡N特征峰，在2 995~3 034 cm-1處存在由一個(gè)碳?xì)鋯捂I引起的特征峰，而在3 200~3 700 cm-1處存在氮?dú)涔舱褚鸬奶卣鞣?，這在以前很罕見(jiàn)。紅外光譜顯示，在2 300~2 400 cm-1附近出現(xiàn)一個(gè)類(lèi)肩峰，這與上文講述的碳氮三鍵所引起的特征峰相似，因?yàn)檫@是由碳氮三鍵在傅里葉紅外光譜掃描過(guò)程中根據(jù)自身的紅外光譜中形成碳?xì)滏I并且伸長(zhǎng)振蕩引起的，與2 300 cm-1醋青纖維所掃描出來(lái)的峰形相似[2]。對(duì)比圖1~2可知，除碳?xì)滏I的延長(zhǎng)振動(dòng)所引起的吸收峰在2 800 cm-1處顯現(xiàn)出來(lái)，并且碳氧鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰在1 300 cm-1處顯示外，其他方面與樹(shù)脂纖維的特征峰相似。

圖1 醋青纖維紅外光譜

圖2 聚丙烯腈纖維紅外光標(biāo)準(zhǔn)譜

2.1.2 結(jié)晶結(jié)構(gòu)

根據(jù)醋青纖維掃描得出的X-射線衍射曲線可以看出，醋青纖維在衍射曲線中存在一個(gè)20°的衍射角，這個(gè)衍射角是由氰基表征出來(lái)的特征峰，屬于一種晶面的衍射結(jié)構(gòu)，并且在30°附近存在一個(gè)彌散峰，峰值很弱，表示其結(jié)晶結(jié)構(gòu)與聚丙烯腈類(lèi)似，存在可以深入研究的準(zhǔn)晶區(qū)和非晶區(qū)。

2.1.3 形態(tài)結(jié)構(gòu)

醋青纖維橫截面近乎圓形，很難收集醋青纖維，從而保留了普通聚丙烯腈纖維具有的膨松柔軟的特點(diǎn)。纖維的縱向表面有顯著的縱向條紋狀凹槽條紋圖案，內(nèi)部有一些類(lèi)似于聚丙烯腈纖維形態(tài)的微孔。

2.2 物理性能

2.2.1 水回收率

水回收率反映了纖維吸收和釋放水分的能力，即回潮率。資料顯示，一般市面上普遍存在的聚丙烯腈纖維的實(shí)際水回收率為2.00%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)，醋酸纖維的實(shí)際水回收率為2.50%，明顯高于市面上一般的聚丙烯腈纖維。這是由于醋酸纖維的水回收率高（實(shí)際水回收率為7.40%），再與聚丙烯腈合成醋青纖維，才使醋青纖維具有較高的水回收率。因此，醋青纖維的水回收率有所提高。

2.2.2 導(dǎo)電性

將纖維電阻率測(cè)試儀用于測(cè)試醋青纖維的電阻率。在纖維加工過(guò)程中，ρm含量偏高的纖維很容易出現(xiàn)靜電現(xiàn)象，對(duì)纖維后續(xù)的加工會(huì)產(chǎn)生不良影響。一般來(lái)說(shuō)，ρm小于107較好，大于109則應(yīng)采取抗靜電措施。測(cè)定醋青纖維樣品的電壓、質(zhì)量和電阻，并帶入公式計(jì)算，得出普通醋青纖維的電阻率為1.452×109Ω·g/cm2，而質(zhì)量較高的醋青纖維電阻率為5.180×107Ω·g/cm2[3]。因此，醋青纖維的質(zhì)量比電阻低于普通聚丙烯腈纖維，抗靜電性能較聚丙烯腈纖維顯著提高。

2.2.3 力學(xué)性能

由以往的實(shí)驗(yàn)可知，普通的聚丙烯腈纖維具備的抗斷裂能力可以達(dá)到2.300 cN/dtex，而一般的斷裂延伸率可以達(dá)到40.35%。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)可以測(cè)得，醋青纖維的平均抗斷裂強(qiáng)度為1.781 cN/dtex，斷裂延伸率為50.25%，遠(yuǎn)超一般的聚丙烯腈纖維。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以證明，醋青纖維的斷裂延伸率和力學(xué)性能等比傳統(tǒng)的聚丙烯腈纖維強(qiáng)。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，醋青纖維的橫斷截面幾乎為圓形，縱向形態(tài)表面有明顯的橫裝條紋凹槽；與普通的聚丙烯腈纖維相比，醋青纖維具有更高的水回收率和較高的吸濕性；纖維斷裂強(qiáng)度比聚丙烯腈纖維小，但斷裂延伸率高；醋青纖維的力學(xué)性能遠(yuǎn)超一般的聚丙烯腈纖維，具有體積小和優(yōu)良的抗靜電性能，可以作為服裝的改良工藝，并且能合理地提高纖維的耐磨性。