王玉珠，朱涵祺，羅 浩，樊翔宇，徐廣標(biāo)，王府梅

(1.東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620；2.雅瑩集團(tuán)股份有限公司，浙江 嘉興 314011)

牦牛是生活在我國高海拔高寒地區(qū)的特種畜種，青藏高原、青海、四川西北部、新疆等地是主要畜牧地[1]。牦牛絨是牦牛為了抵御高寒地區(qū)以寒冷為主的惡劣生存環(huán)境，在牦牛毛底部長出的一層細(xì)密絨毛。中國的牦牛絨產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的90%以上，在牦牛絨原料上有資源優(yōu)勢。牦牛絨具有天然色澤，且手感滑糯、蓬松柔軟、保暖性強(qiáng)、吸濕性透氣性較好；牦牛絨耐磨性和抗起毛起球性優(yōu)良，這種天然紡織原料在高檔紡織品的應(yīng)用上有較大潛力[2－3]。

牦牛絨纖維與羊毛纖維類似，表面存在角質(zhì)層，即鱗片包覆的那層，主要起到保護(hù)纖維的作用，避免因外界物理、化學(xué)影響造成的內(nèi)層組織損傷。同時由于牦牛絨纖維表面有鱗片，當(dāng)受到外力作用時，方向性摩擦效應(yīng)會導(dǎo)致縮絨現(xiàn)象[4－5]。纖維強(qiáng)度是評定毛絨纖維性能的重要指標(biāo)之一，纖維斷裂強(qiáng)力關(guān)系到生產(chǎn)工藝的具體應(yīng)用，同時也會影響牦牛絨成品的質(zhì)量[6]；同時拉伸性能也會影響牦牛絨纖維的可紡性，拉伸性能越好，則可紡性越高[7]。目前有關(guān)于牦牛絨纖維的文獻(xiàn)研究主要集中在不同產(chǎn)地性別年齡部位對牦牛絨品質(zhì)特性的影響[4，8，9]，牦牛絨纖維脫色工藝[2，10]，與其他纖維混紡對性能的改善[3，11]等方向，對不同顏色牦牛絨拉伸性能沒有系統(tǒng)的評價。

本文針對三種不同色顏色牦牛絨及對比樣(兔絨、駱駝絨、羊毛)，測試它們的形態(tài)結(jié)構(gòu)及拉伸性能，為牦牛絨纖維特性及高檔化應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 試驗

1.1 試樣

采用的樣品是企業(yè)提供的三種牦牛絨，及對比樣兔絨、駱駝絨、羊毛，具體規(guī)格如下表1所示:

表1 纖維試樣規(guī)格參照表

1.2 測試指標(biāo)與方法

1.2.1 掃描電鏡(SEM)測試

采用TM3000型掃描電鏡對牦牛絨纖維及對比樣形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量，樣品用Y171B型纖維切斷器處理至長1cm，通過導(dǎo)電膠粘到電鏡臺上經(jīng)噴金處理后，放于電鏡下測試。

沿軸向鱗片距離采用圖像處理軟件Photoshop對纖維電鏡圖片進(jìn)行測量，用軟件中標(biāo)尺工具和信息面板測量記錄。選取每種纖維中沿軸向鱗片與鱗片間相對均勻的地方，測量四組數(shù)據(jù)取平均值，再根據(jù)SEM圖左下角給定的比例尺換算出每種樣品纖維的沿軸向鱗片距離，單位用微米(μm)表示。如圖1所示:

圖1 軟件測量示例

1.2.2 拉伸性能測試

采用XQ－2型纖維強(qiáng)伸度儀，參照GB/T 13835.5－2009?兔毛纖維試驗方法第5部分:單纖維斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率?[12]。

環(huán)境條件:溫度20℃±4℃，濕度65%±5%。

2 結(jié)果與討論

2.1 形態(tài)結(jié)構(gòu)

幾種纖維SEM照片如圖2(a)—2(f)所示。

從圖2可以看出，三種牦牛絨纖維以及兔絨、駱駝絨、羊毛表面都有鱗片結(jié)構(gòu)，且均附著在纖維表面，但根據(jù)動物毛絨種類的不同存在很大差異。紫絨鱗片較大，與羊毛類似，白絨鱗片較細(xì)密。牦牛絨纖維的鱗片邊緣呈鋸齒狀，服帖于條干，鱗片翹角較小。

圖2 纖維形態(tài)SEM圖

采用Photoshop軟件讀取纖維沿軸向鱗片距離，經(jīng)換算得出:牦牛絨(紫)為11.60μm，牦牛絨(青)為12.67μm，牦牛絨(白)為11.02μm，兔絨為7.58μm，駱駝絨為16.87μm，羊毛為12.87μm。牦牛絨的鱗片間距與羊毛近似且略小于羊毛，是兔絨的約1.6倍、駱駝絨的約0.7倍。三種牦牛絨纖維中，鱗片間距白牦牛絨<紫牦牛絨<青牦牛絨。

2.2 拉伸性能

2.2.1 拉伸曲線

為了更直觀的表示三種牦牛絨纖維及對比樣品的拉伸性能，采用單根曲線代表法[13]選取具有代表性的曲線來表征這六種纖維的拉伸過程。如圖3所示:

圖3 代表性拉伸過程曲線

從圖3可以看出，三種牦牛絨纖維與兔絨、駱駝絨、羊毛纖維拉伸過程的曲線相似，且這6條曲線都有明顯的屈服點(纖維拉伸曲線上，彈性區(qū)和屈服區(qū)的轉(zhuǎn)變點稱為屈服點[14])。作用于纖維上的負(fù)荷在0cN~3cN時，這六種纖維的伸長率大小沒有明顯的差異；隨著負(fù)荷繼續(xù)增大，羊毛和兔絨纖維出現(xiàn)屈服點，隨后這兩種纖維的伸長率急劇增加；負(fù)荷作用在7cN~8cN時，青牦牛絨、白牦牛絨、駱駝絨拉伸曲線有了轉(zhuǎn)折點，隨后這三種纖維伸長率也急劇增加；紫牦牛絨拉伸曲線的屈服點出現(xiàn)在作用負(fù)荷為9.5cN時，是六種纖維中最大的。

2.2.2 結(jié)果分析

拉伸性能測試數(shù)據(jù)經(jīng)整理得到幾種纖維拉伸性能測試結(jié)果，如表2所示:

表2 拉伸性能測試統(tǒng)計表

從表2的斷裂強(qiáng)力數(shù)據(jù)中可以看出，這六種纖維斷裂強(qiáng)力變異系數(shù)(CV值)都較大，表明這幾種纖維斷裂強(qiáng)力的離散性都較大；紫牦牛絨和青牦牛絨的CV值是這六種樣品中相對較小的，比羊毛小，白牦牛絨的CV值比羊毛大，駱駝絨是最大的；牦牛絨斷裂強(qiáng)力的均值在10.19cN~11.85cN，與駱駝絨斷裂強(qiáng)力均值類似，是羊毛的接近2倍，三種牦牛絨纖維中斷裂強(qiáng)力按順序排列為:白牦牛絨10.19cN<青牦牛絨11.85cN<紫牦牛絨13.77cN。

從表2的斷裂伸長率數(shù)據(jù)中可以看出，這六種纖維斷裂伸長率的均值相差不大，都在30%左右；其中白牦牛絨斷裂伸長率均值相對偏小約為28.13%，但CV值非常大，這說明白牦牛絨單纖維之間拉伸性能差異較大，離散性大；三種牦牛絨纖維斷裂伸長率按順序排列為:白牦牛絨28.13%<紫牦牛絨33.28%<青牦牛絨35.41%。

2.2.3 拉伸性能分布

為了更深入了解牦牛絨纖維斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的分布情況，應(yīng)用分組繪制直方圖的方法，把牦牛絨纖維及對比樣的斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的分布情況表達(dá)出來，如圖4和圖5所示。

圖5 幾種纖維斷裂伸長率分布

從圖4中的(a)—(f)可以看出，幾種纖維斷裂強(qiáng)力分布都呈偏正態(tài)分布，其中牦牛絨的分布比較分散，而羊毛、兔絨、駱駝絨的強(qiáng)力分布比較集中，其中羊毛尤甚。紫牦牛絨強(qiáng)力分布在4cN~28cN，主要集中在8cN~16cN，約占64.65%；青牦牛絨強(qiáng)力分布在4cN~28cN，主要集中在6cN~12cN，約占50.52%；白牦牛絨強(qiáng)力分布在2cN~30cN，主要集中在4cN~10cN，約占69.70%；兔絨強(qiáng)力分布在2cN~22cN，主要集中在4cN~8cN，約占69.61%；駱駝絨強(qiáng)力分布在2cN~40cN，主要集中在5cN~10cN，約占37.00%；羊毛強(qiáng)力分布在2cN~24cN，主要集中在4cN~6cN，約占42.71%。

圖4 幾種纖維斷裂強(qiáng)力分布

從圖5中的(a)—(f)可以看出，幾種纖維斷裂伸長率變化規(guī)律比斷裂強(qiáng)力復(fù)雜，變化范圍更大且規(guī)律不明顯，紫牦牛絨、青牦牛絨、兔絨和駱駝絨纖維伸長率分布有一個峰，而白牦牛絨和羊毛纖維伸長率分布有兩個峰，造成這種結(jié)果的原因可能是有絨毛本身差異導(dǎo)致。另外，幾種纖維本身離散性較大，單纖維測試要求的根數(shù)需進(jìn)一步豐富。

3 結(jié)論

幾種纖維都有鱗片結(jié)構(gòu)且貼浮在纖維表面，紫絨鱗片較大，白絨鱗片較細(xì)密，紫絨和青絨鱗片規(guī)整性比白絨要好，白絨鱗片間距最小。牦牛絨斷裂強(qiáng)力的均值在10.19cN~11.85cN，與駱駝絨斷裂強(qiáng)力均值類似，是羊毛的接近2倍，其中紫絨斷裂強(qiáng)力最大，伸長率也比較大。