基于濕法紡絲涼感纖維的制備及性能研究

遲淑麗，田明偉，曲麗君

(1.青島大學紡織服裝學院，山東青島 266071;2.青島大學國家重點實驗室培育基地，山東青島 266071;3.山東濟南圣泉集團股份有限公司，山東濟南 250204)

?

基于濕法紡絲涼感纖維的制備及性能研究

遲淑麗1,2,3，田明偉1,2,3，曲麗君1,2,3

(1.青島大學紡織服裝學院，山東青島 266071;2.青島大學國家重點實驗室培育基地，山東青島 266071;3.山東濟南圣泉集團股份有限公司，山東濟南 250204)

研究新型涼感纖維的制備方法及性能分析。將食品添加劑木糖醇研碎加入到溶解粘膠纖維所得紡絲液中形成均質溶液，經過小批量濕法紡絲機紡出纖維并研究其性能。通過掃描電子顯微鏡和傅里葉紅外分析光譜表征分析該纖維的表觀形態和內部結構；通過紅外溫度測試儀測試纖維在皮膚熱源狀態下的溫升情況。結果表明：通過掃描電鏡圖能看出添加的木糖醇能均勻分布在粘膠纖維上，證明木糖醇在粘膠纖維中的良好分散性。通過溫度變化情況說明添加木糖醇的粘膠纖維對熱量吸收快，散熱慢。認為：紡出的纖維可應用于夏季涼感纖維制成服裝領域的應用。

粘膠纖維木糖醇濕法紡絲涼感纖維

0　研究背景

服裝面料發展的趨勢是把高科技與時代經濟、文化發展緊密結合，隨著健康化、功能化、低碳化的要求不斷增強，新型保健功能服裝面料必將成為市場的主流[1]。尤其在夏季，涼感纖維制成的紡織品成為熱銷點。研究者大多數通過在紡絲液中添加涼感成分使紡織品具有一定的涼感性。于湖生等人利用薄荷的含有揮發油、薄荷精以及單寧等物質這一特點紡制薄荷粘膠纖維，薄荷粘膠纖維不僅具有普通粘膠纖維吸濕、透氣等優良的服用性能，而且充分發揮了薄荷纖維良好的涼感性能，滿足了人們對功能性紡織品的要求[2]。葉謀錦等人則把天然玉石加入到纖維中，制成差別化新型纖維。該產品具有吸熱慢、散熱快的特點。基于纖維本身屬性，該面料和皮膚接觸時，較普通面料相比溫度可以降低1℃～2℃。若太陽光長時間照射，內外層會產生5℃～6℃的溫差，具有瞬間涼爽的功能， 加工成的服裝具有舒適冰涼、導濕快干等特點[3]。

木糖醇是一種五碳糖醇，為白色晶體或白色粉末狀晶體，是木糖代謝的正常中間產物，廣泛存在于果品，蔬菜，谷類，蘑菇等食物中。木糖醇入口后往往伴有微微的清涼感,這是因為它易溶于水,并在溶解時會吸收一定熱量[4]。目前木糖醇在微生物[5，6]、醫學[7，8]等領域應用廣泛。

目前，尚未見到用食品添加劑木糖醇溶于紡絲液紡制纖維并探索其功能性的報道。木糖醇屬木糖代謝的正常中間產物，將木糖醇應用到纖維素纖維粘膠纖維中，體現環保，低碳理念。本文將采用濕法紡絲制備新型木糖醇粘膠涼感纖維，并對其性能進行測試分析。

1　實驗

1.1材料

粘膠纖維是由濟南圣泉集團有限公司提供，木糖醇(食品添加劑)是由濟南圣泉集團有限公司提供，無水氯化鋰是由中國天津巴斯夫化工有限公司提供，N，N-二甲基乙酰胺(DMac)是在中國上海中國醫藥集團化學試劑有限公司購買，蒸餾水。

1.2方法

1.2.1紡絲工藝

生產工藝路線如圖所示。在常溫狀態下，將5g粘膠纖維剪碎加入100mL DMAc，攪拌半小時放入160℃ 烘箱加熱1小時，加入10 g無水氯化鋰，攪拌1小時，110℃ 加熱3小時，取出靜置24小時，均分三份標為A、B、C。稱取木糖醇0.5 g、1.5 g，分別加入B、C中，將紡絲液分別倒入500mL溶解槽攪拌半小時形成均質溶液。通過過濾器后，進入儲罐，紡絲溶液定量輸送到計量泵，擠壓溶液通過60孔(直徑0.1毫米)的噴絲板，進入蒸餾水凝固浴，經過三道牽伸(拉伸速度分別設定在2.6米/分鐘,3.5米/分鐘,4.8米/分鐘)，60℃干燥，卷繞。

圖1　濕法紡絲工藝過程簡圖及紡絲液、噴絲頭實圖

1.3表征與測量

采用JSM-840型掃描電子顯微鏡對所紡纖維進行表觀結構表征。

采用Nicolet 5700型傅里葉變換紅外光譜儀對所紡纖維進行紅外光譜測試分析。

采用YG001型電子單纖維強力儀測試纖維的斷裂強力和斷裂伸長率。根據ISO 1393—1～1999國際標準(隔距: 10 mm，拉伸速度20 mm/min)進行測試。

采用紅外溫度測試儀測試溫度。

1.3.1測試方法

分別取1g粘膠纖維均勻鋪成半徑為5公分厚度為半公分的圓柱，烘箱90度烘干1小時，在恒溫恒濕(溫度25°C，濕度65%)實驗室測試在皮膚熱源狀態下溫度變化。每間隔2秒計數。

2　結果與討論

2.1纖維的形態結構

纖維掃描電鏡圖見圖2。

圖2(a)(b)不同放大倍數的粘膠纖維電鏡圖(c)(d)木糖醇含量10%粘膠纖維電鏡圖(e)(f)木糖醇含量30%粘膠纖維電鏡圖

從圖1中可以看出，實驗室的濕法紡絲機可以小批量紡制出束纖維，為實驗室內纖維的批量生產奠定了基礎。圖2(a)～(f)是纖維在電鏡下的狀態。圖2(a)(b)中可以看出，由粘膠纖維溶液紡制的纖維表面看起來平滑。而(c)(d)則是木糖醇含量10%的粘膠纖維，由(d)可以看出，粘膠纖維里面均勻分布木糖醇顆粒，但含量較少。(e)(f)則是不同放大倍數的木糖醇含量30%的粘膠纖維，由(f)可以看出，木糖醇小顆粒均勻分布在粘膠纖維上，說明了木糖醇在粘膠纖維中的良好分散性。

2.2紅外分析

不同木糖醇含量粘膠纖維的紅外光譜比較。

圖3　不同木糖醇含量粘膠纖維的紅外光譜

通過測定后紅外光譜如圖3所示。從圖中可以看出，純粘膠纖維和添加木糖醇粘膠纖維的紅外光譜圖沒有明顯的差異。其中各譜峰的指認如下：3450 cm-1為O—H的伸縮振動峰；2900 cm-1為CO2的伸縮振動峰；1642 cm-1為H—O—H的彎曲振動峰；1378cm-1為C—C的骨架振動；1019 cm-1包含有C—O—H彎曲振動；895 cm-1為CH2的面外彎曲振動[9]。對于添加木糖醇的粘膠纖維，木糖醇的分子中具有多個羥基締合OH，伸縮振動在3200 cm-1～3500 cm-1，C—O(H)的強伸縮振動出現在1025 cm-1～1200 cm-1表示醇類樣品；在圖3中此峰明顯增強。出現在850 cm-1～ 890 cm-1之間，振動非常強，實樣品為醇類C—C單鍵的特征吸收峰[10]。

2.3X射線光譜分析

通過測定后X射線光譜如圖4所示，粘膠纖維特征峰出現在2θ=21.84°，2θ=12.92°，正如夏延致等人研究內容中所述[11]。加入木糖醇后，隨著木糖醇濃度的增加，纖維的X射線衍射峰增強，說明纖維內部結晶度增大，或許和纖維強力的降低有一定的關系。

圖4　不同木糖醇含量粘膠纖維的X射線光譜

2.4機械性能

表1　不同木糖醇含量的粘膠纖維機械性能比較

由上表可以看出，添加木糖醇的粘膠纖維比不添加的粘膠纖維斷裂強度低，添加30%木糖醇的粘膠纖維比木糖醇含量為10%的粘膠纖維斷裂強度略有降低，可能是因為加入的木糖醇導致粘膠纖維大分子鏈排列不緊密及結晶度增加所導致。

2.5溫度變化

圖5　不同木糖醇含量粘膠纖維溫度變化曲線

由上圖可以看出，添加木糖醇的粘膠纖維比不添加木糖醇的纖維溫度上升的快。在皮膚狀態下，含量為30%的纖維在測試過程中溫度上升比含量為10%的溫度上升快。添加30%木糖醇與未添加木糖醇的粘膠纖維溫度差可達到3度。這說明在同一熱源下，添加木糖醇含量高的纖維吸熱更多。

3　結論

研究新型涼感纖維的制備方法及性能分析，木糖醇屬木糖代謝的正常中間產物，將木糖醇應用到纖維素纖維粘膠纖維中，體現環保，低碳理念。將食品添加劑木糖醇研碎加入到溶解粘膠纖維所得紡絲液中形成均質溶液，經過小批量濕法紡絲機紡出纖維并對其性能進行研究。通過掃描電子顯微鏡和傅里葉紅外分析光譜表征分析該纖維的表觀形態和內部結構，添加的木糖醇能均勻分布在粘膠纖維上；通過紅外溫度測試儀測試纖維在皮膚熱源狀態下的溫升情況說明添加木糖醇的粘膠纖維對熱量吸收快，散熱慢。通過對其機械性能的測試可以看出，添加木糖醇的粘膠纖維強力稍有下降，但變化不大。紡出的纖維可應用于夏季涼感纖維制成服裝領域的應用。

[1]鄭凱，沈驊．保健紡織品的發展和應用[J]．輕紡工業與科技，2010，39(6)：50-52．

[2]孫海燕, 劉逸新, 于湖生. 薄荷粘膠纖維與普通粘膠纖維針織物性能的對比研究[J]. 山東紡織科技, 2014, 55(6): 55-56.

[3]高兵, 陳國仲, 葉謀錦. 冰爽玉纖維抗紫外線針織服裝面料開發[J]. 針織工業, 2015 (5): 37-40.

[4]段文鋒. 木糖醇[J]. 消費指南, 2012 (1): 37.

[5]楊其義, 趙祥穎, 劉建軍. 響應面法優化木糖醇發酵培養基[J]. 山東輕工業學院學報: 自然科學版, 2013 (2): 34-38.

[6]李良玉, 孫蕊, 李朝陽, 等. 順序式模擬移動色譜純化木糖醇母液[J]. 天然產物研究與開發, 2015, 27(10): 1789-1793.

[7]王捷鵬. 泮托拉唑鈉聯合木糖醇治療上消化道出血的效果[J]. 當代醫學, 2013, 19(18): 83-84.

[8]芳, 葉正良, 蘭淑玲, 等. 注射用益氣復脈 (凍干) 與木糖醇注射液的配伍穩定性研究[J]. 時珍國醫國藥, 2013, 24(5): 1124-1126.

[9]錢微君, 金美菊, 朱軍軍. 粘膠/萊賽爾纖維的二維相關紅外光譜鑒別研究[J]. 現代紡織技術, 2011, 19(4): 37-39.

[10]王吉有, 劉賓, 鄒兆貴, 等. 木糖醇的紅外光譜和拉曼光譜研究[J]. 光散射學報, 2010, 22(3): 288-290.

[11]全鳳玉, 紀全, 孔慶山,等. 無機阻燃粘膠纖維制備及結構性能研究[J]. 青島大學學報:工程技術版, 2008, 23(3):19-22.

Preparation and Property Research on Cool-feeling Fiber Based on Wet Spinning

CHIShu-li1,2,3,TIANMing-wei1,2,3,QULi-jun1,2,3

(1. College of Textile & Clothing, Qingdao University, Qingdao 266071;2. Cultivation Base of State Key Laboratory, State Key Laboratory of Qingdao University, Qingdao 266071;3. Jinan Shengquan Group Co., Ltd, Jinan 250204)

Preparation and property analysis of new cool-feeling fiber were studied. Crushed xylitol, the food additive, was put into spinning solution with dissolved viscose fiber to form a homogeneous solution. Small lots of fibers were spun through wet spinning machine and their properties were investigated. The fiber surface morphology and internal structure were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and Fourier infrared spectroscopy. The rising temperature of fibers under the condition of skin's heat was tested through infrared temperature tester. The results showed that the phenomenon could be watched through scanning electron microscope that xylitol could be evenly distributed in the viscose fiber, which proved that xylitol had good distributive ability in viscose fiber. The temperature changes showed that viscose fibers with xylitol absorbed heat fast and released heat slowly. The conclusion was that the fibers could be applied to field of summer cool-feeling fabric clothing.

viscose fiberxylitolwet spinningcool-feeling fiber

1008-5580(2016)03-0032-04

2016-05-03

國家自然科學基金項目(51273097)。

遲淑麗(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：功能纖維的制備及性能研究。

曲麗君(1964-)，女，博士，教授，博士生導師。

TS102

A