梳理工藝對阻燃纖維性能的影響

王馨樂，沈蘭萍

（西安工程大學 紡織與材料學院，陜西 西安 710048）

梳理工序能對纖維起到除雜作用，但同時也會對纖維造成各種損傷，本試驗選用芳綸、阻燃粘膠、阻燃維綸、阻燃腈氯綸4種纖維［1］，采用小型蓋板梳理機對其進行梳理，通過調整梳理機的可變參數，改變梳理強度，測試分析不同梳理工藝條件下各阻燃纖維的長度、強力、伸長率、表觀形態和阻燃性能的變化，從而尋找出適合的梳理工藝，最大程度地保護纖維的各項性能。

1 實驗部分

1.1 試驗材料

選用芳綸、阻燃粘膠、阻燃維綸、阻燃腈氯綸4種纖維為試驗原料，其規格如表1所示。

表1 梳理前纖維規格

1.2 試驗方案

試驗設計的梳理方案為（1）變化道夫速度N（道夫電機采用變頻器調速）。（2）改變給棉羅拉與刺輥間齒輪Z的大小，從而改變給棉羅拉與刺輥間的轉速［2］。道夫速度變化、給棉羅拉與刺輥間齒輪Z的變化見表2和表3。

按照試驗方案對4種阻燃纖維進行梳理，對梳理后的條子進行纖維性能測試。

表2 道夫轉速

表3 給棉羅拉與刺輥間轉速與道夫速度關系

1.3 性能測試

測試項目、儀器及測試標準如表4所示。

表4 測試項目、儀器及標準

2 結果和討論

2.1 表觀形態

圖1至圖4分別為阻燃粘膠、阻燃腈氯綸、芳綸、阻燃維綸纖維梳理前后的縱向形態圖。

由圖1（b）可以看出，阻燃粘膠經梳理后纖維縱向存在明顯的斷痕，說明粘膠在梳理過程中被拉斷，這是由于粘膠纖維的結晶度和取向度低，分子鏈間作用力弱，所以纖維易受損斷裂。其縱向形態如圖1（a）所示平直有溝橫，截面呈不規則的鋸齒狀，且截面結構不均一。阻燃腈氯綸梳理后如圖2（b），纖維縱向截面上出現了明顯的痕角，證明纖維在梳理時受到損傷。圖3和圖4可以看出芳綸和阻燃維綸梳理前后形態無明顯變化。

2.2 纖維長度

圖1 粘膠纖維縱向顯微圖

圖2 腈氯綸纖維縱向顯微圖

芳綸、阻燃粘膠、阻燃維綸、阻燃腈氯綸4種纖維梳理后長度的測試結果如表5所示，阻燃纖維長度變化趨勢見圖5。

由表5和圖5可以看出，經梳理后的阻燃粘膠纖維的長度變化率最大，阻燃腈氯綸的長度變化率最小，

圖3 芳綸纖維縱向顯微圖

圖4 維綸纖維縱向顯微圖

說明梳理作用對阻燃粘膠的長度影響最大，腈氯綸最小。這種現象是由于粘膠纖維分子鏈間作用力小，受外力拉伸時，分子鏈或其他結構單元之間的相對滑移容易引起纖維的斷裂；而腈氯綸分子間作用力大，不易拉斷［3］。在道夫慢速和給棉羅拉與刺輥間的轉速最小（Z最小）時粘膠的長度最短，說明梳理強度越大，粘膠被拉斷的可能性越大，粘膠的平均長度越短。

2.3 力學性能

芳綸、阻燃粘膠、阻燃維綸、阻燃腈氯綸4種纖維梳理后平均斷裂強力、伸長率的測試結果如表6所示。

表5 梳理前后纖維長度

表6 梳理前后纖維力學性能

表6可以看出阻燃維綸的平均斷裂強力最大，這是因為維綸具有剛性較大的大分子鏈，使得纖維的力學性能好。芳綸平均斷裂強力次之，是由于其分子的整齊度和對稱度高，剛性大，使得其強力大大提高［4］。阻燃粘膠纖維平均斷裂強力最小，因為在其阻燃處理過程中產生大量均聚物，使纖維強力降低。

由表6的平均斷裂強力變化率結果可知，梳理前后腈氯綸的強力變化率最大，粘膠次之，維綸最小。這是因為阻燃腈氯綸在梳理過程中纖維縱向存在斷裂點，由圖2可以清晰地看出阻燃腈氯綸纖維縱向存在明顯的坑角，是梳理過程中纖維受損形成的，從而影響了纖維的強力。

2.4 阻燃性能

將梳理前后的纖維平鋪熨燙，制成一定規格的無紡布制品進行阻燃性能測試，測試結果如表7所示。

表7 梳理前后纖維阻燃試驗

圖6至圖9分別為阻燃粘膠、阻燃腈氯綸、芳綸、阻燃維綸纖維梳理前后的燃燒結束效果圖。

梳理前的阻燃粘膠纖維網接近火焰不熔不縮，在火焰中輕微燃燒，離開火焰后并未完全燃燒，而經梳理后的粘膠纖維燃燒明顯比梳理前劇烈，纖維網完全燃燒且燃燒更迅速。由試驗現象可知梳理后的粘膠纖維阻燃效果明顯變差，這是由于粘膠本身并不阻燃，在阻燃粘膠的生產過程中靠加入阻燃劑來獲得阻燃能力，在梳理過程中，阻燃劑大量流失，使得其阻燃性能變差。

圖6 阻燃粘膠纖維燃燒效果圖

圖7 阻燃腈氯綸纖維燃燒效果圖

阻燃腈氯綸纖維網接近火焰出現熔縮現象，但離開火焰停止燃燒，梳理前后燃燒現象沒有明顯變化。由于腈氯綸在熔融前已經分解，燃燒時不會形成熔融黏流。腈氯綸在氧化裂解過程中會產生連鎖反應，促使燃燒繼續進行，但同時它又具有很高的成環能力，即使在快速熱解時也不會失去纖維形態，隨熱解深度和炭化率的提高，燃燒性能顯著下降。所以利用其熱解和炭化性能就可以制成阻燃纖維。所以梳理作用對其阻燃性能的影響不會很大。

芳綸纖維網接近火焰不熔不縮，在火焰中燃燒緩慢，離開火焰后立即自熄，殘留物呈黑色灰燼，梳理前后燃燒現象沒有明顯變化。說明芳綸纖維在梳理前后阻燃性能變化很小，這是因為芳綸是一種本質耐熱阻燃纖維，它的阻燃性能主要是來自纖維本身的內部結構，而非阻燃整理。芳綸分子鏈具有共軛效應，使分子結構穩定，耐熱性高，所以梳理作用對芳綸的影響最小。

圖8 芳綸纖維燃燒效果圖

圖9 阻燃維綸纖維燃燒效果圖

阻燃維綸纖維網接近火焰發生熔縮，在火焰中熔融并燃燒，離開火焰后繼續燃燒，殘留物為不規則焦茶色硬塊，經梳理后的維綸纖維網燃燒損毀情況比梳理前嚴重，阻燃效果略差于梳理前。由于維綸大分子上的羥基，經過紡絲、拉伸、熱處理后，纖維產生高取向、高結晶，一部分羥基被納入晶格，成為被束縛的羥基，使纖維的耐熱性能有所提高，經醛化反應又進一步封閉掉一部分位于結構比較疏松的非晶區的自由羥基，致使纖維結構更為緊密，耐熱性變強［5］。所以維綸本身具有一定耐熱性，加上其阻燃整理采用共聚法，使得阻燃性能在梳理后影響不像粘膠那么明顯。

3 結論

（1）阻燃粘膠經梳理后纖維縱向存在明顯的斷痕，其在梳理過程中被拉斷；阻燃腈氯綸經梳理后纖維縱向出現明顯的痕角，證明纖維經梳理后受到損傷；阻燃維綸和芳綸經梳理后表觀形態無明顯變化。

（2）梳理作用對4種阻燃纖維的長度影響作用為：粘膠＞芳綸＞維綸＞腈氯綸。在道夫慢速和給棉羅拉與刺輥間的轉速最小（Z最小）時，梳理作用最劇烈，此時纖維受到的梳理強度最大，纖維發生斷裂致纖維的平均長度最短。

（3）4種阻燃纖維的平均斷裂強力大小為：維綸＞芳綸＞腈氯綸＞粘膠。而經梳理作用后，4種纖維的平均斷裂強力均變小，但阻燃腈氯綸的平均斷裂強力變化率最大，說明梳理作用使其斷裂強力下降最明顯。

（4）經梳理后的阻燃粘膠比梳理前燃燒現象更加劇烈，損毀程度更加明顯，阻燃效果變差；而芳綸、阻燃腈氯綸和阻燃維綸梳理前后的燃燒現象基本相同，梳理作用對其阻燃性能影響不大。

［1］ 馮 倩.阻燃紡織品［J］.中國纖檢，2012，（5）：86-88.

［2］ 李紅燕，張渭源.織物阻燃技術的現狀及發展［J］.毛紡科技，2007，（8）：28-32.

［3］ 姚 穆.紡織材料學［M］.北京：中國紡織出版社，2009.299-303.

［4］ 楊 麗，楊俊玲.阻燃纖維及應用［J］.印染助劑，2006，（185）：46.

［5］ 凌 海.阻燃纖維與紡織品的研究發展概述［J］.廣西紡織科技，2010，（3）：43.