生物基锦纶56和锦纶66织物的吸湿速干性能评价.pdf

现代丝绸科学与技术2024年（第3 9卷）第1期生物基锦纶56 和锦纶6 6 织物的吸湿速干性能评价唐俊松，侯学妮，王祥荣？，钱琴芳1，胡一飞1（1.盛虹集团有限公司，江苏苏州2 1516 8；2.苏州大学纺织与服装工程学院，江苏苏州2 150 2 1）摘要：采用单项组合试验法与动态水分传递法进行测试，分析并比较生物基锦纶56（PA56）和锦纶6 6（PA66）织物的吸湿速干性能。结果表明，PA56织物的吸湿性能优于PA66织物，二者都具有较高的干燥速率。采用单项组合试验法进行评定时，二者都不具有吸湿速干性能；采用动态水分传递法进行评定时，PA56织物具有吸湿速干性能，但不具有吸湿排汗性能，PA66织物不具有吸湿速干性能，也不具有吸湿排汗性能。关键词：生物基锦纶56；吸湿速干；舒适性生物基聚酰胺56（PA56)是一种新型生物基高分子材料，主要由生物基1,5-戊二胺（DN5)和石油基单体已二酸聚合生成，在生产过程中，固体废弃物大大减少，碳排放量降低约2 7%1，因此PA56的应用有助于解决当前社会发展所面临的资源短缺及环境污染等问题 2 。PA56分子中二胺单元的碳原子数为奇数，酰胺基的含量比PA66高，其特殊的结构赋予了PA56纤维强度高、易染色、吸湿性好及弹性好等优点，其本体还具有良好的阻燃性能，极限氧指数达到3 1.0%3 。锦纶面料在运动、户外、军需等领域具有很大的优势 4，保持锦纶面料在运动过程中的舒适性一直是运动服装的研究重点，因此环保型吸湿速干面料的开发是运动服装研究的重要方向之一 5。织物的吸湿速干性能是指当人体产生汗液后，服装面料迅速吸收水分，并将水分移动至织物外表面使其快速挥发，从而保持身体干爽舒适的一项服用性能。具有良好吸湿性能和导湿速干功能的纺织品，被称为吸湿速干功能型纺织品。一般可采用单项组合试验法和动态水分传递法评定织物的吸湿速干性能。单项组合试验法依据GB/T21655.1一2023纺织品吸湿速干性的评定第1部分：单项组合试验法进行，该标准不区分吸湿性和速干性，通过吸水率、滴水扩散时间、干燥速率和芯吸高度4个指标来表征产品的吸湿速干性。动态水分传递法参照GB/T21655.2一2 0 19纺织品吸湿速干性的评定第2 部分：动态水分传递法进行，该方法可以分别评价织物的吸湿速干和吸湿排汗性能，用织物靠近皮肤内表面的最大浸湿半径、水扩散速度、织物内/外表面的浸湿时间、吸水速率4个指标来表征织物的吸湿速干性，用织物外表面的浸湿时间、吸水速率、单向传递指数表征织物的吸湿排汗性，单向导水性能好的织物具有良好的热湿舒适性 6 。本文采用单项组合试验法和动态水分传递法2种测试方法，对PA56织物和PA66织物的吸湿速干性能各项指标进行测试，探讨PA56织物和PA66织物在吸湿速干性能方面的差异，为PA56织物在环保型运动面料领域的应用提供参考。1试验部分1.1材料及仪器织物：生物基PA56织物（7 5.6 g/m），吴江福华织造有限公司；PA66织物（6 2.6 g/m），盛虹集团有限公司。二者均为机织物平纹结构，平方米质量略有差异。试剂：氯化钾（分析纯），江苏强盛功能化学股份有限公司。仪器：RF4008MST型水分扩散测试仪、RF4008WV垂直芯吸高度测试仪，深圳市瑞锋仪器有限公司1.2测试方法根据标准规定，测试在恒温恒湿实验室进行，温8现代丝绸科学与技术2024年（第3 9卷）第1期度为（2 0 士1），相对湿度为（6 5士2）%。1.2.1单项组合试验法(1)吸水率测试裁取3 块尺寸为10 cm10cm的正方形试样，用天平称取试样原始质量后，将试样放人三级水中，待完全吸水后将其自然平展地悬挂，当试样不再滴水时（2 滴水间隔不小于3 0 s），立即称取试样的质量。通过式（1）计算3 块样品的吸水率，并取其平均值。m一moAX100%(1)mo式中：A为吸水率，%；m为试样浸湿并滴水后的质量，g;mo为试样原始质量，g(2）滴水扩散时间裁取3 块尺寸为10 cm10cm的正方形试样，将试样平整地安装在环形夹持器上，使其处于悬空状态。距离织物表面1cm，用滴管以45的角度将1滴(约0.0 5mL)水滴在织物上。观察水滴在织物上的扩散情况，当水滴完全扩散时，对应的时间即为滴水扩散时间。在2 min中仍未完全扩散，停止试验，记录扩散时间为 12 0 S。（3）芯吸高度按照FZ/T01071一2 0 0 8 纺织品毛细效应试验方法中的测试要求，分别裁取织物经向和纬向的试样各3 块，长度不小于2 50 mm，有效宽度为30mm。测试3 0 min时液体芯吸高度的最小值，计算3 块试样的平均值。(4)干燥速率裁取3 块尺寸为10 cm10cm的正方形试样，先称取织物原始质量，用移液枪吸取（0.2 0 士0.0 1）mL的三级水，将其滴在试样中心位置，待水滴被完全吸收后，将试样悬挂于标准大气环境中，每隔（2.0 士0.2）min称取一次质量，直至剩余水分质量降至总加水质量的10%时，停止试验，按式（2)计算每个时刻的水分蒸发量。m;=m 一mi(2)式中：m；为开始计时到某一时刻i的水分蒸发量，g;m为试样滴水润湿后的质量，g；m i 为试样在计时后某一时刻的质量，g。根据式(2)的计算结果，绘制水分蒸发时间与水分蒸发量的关系曲线图，利用最小二乘法进行拟合，求得线性回归方程，方程的斜率即为干燥速率。1.2.2动态水分传递法采用RF4008MST水分扩散测试仪，参照GB/T21655.2一2 0 19纺织品吸湿速干性的评定第2 部分：动态水分传递法的要求，测试2 种织物的水分传递性能，测试液为氯化钾溶液，溶液在2 5条件下电导率为（16.0 士0.2）mS/cm，裁取5块尺寸为（90 士2）mm（90 士2）mm正方形试样，滴水量为（0.2 2 0.0 1）g，测试时间为12 0 s。2结果与讨论2.1单项组合试验法测试结果分析2.1.1织物的吸湿性能分析汗液在织物中的传递主要是水分吸收、移动和排出的过程，对应评价指标为织物的吸湿性、排汗性和速干性。吸湿性是服装面料靠近皮肤表面迅速吸收汗液的性能，在单项组合试验中，吸水率、滴水扩散时间和芯吸高度3 个指标都可以反映织物的吸湿性能7。吸水率数值越大，织物的吸湿性能就越好 8 。滴水扩散时间是指水滴接触织物至完全扩散所需要的时间，可表征织物的吸水能力。芯吸高度是织物毛细效应的指标，它的大小决定着织物吸水速度的快慢，是表征织物导湿能力的一个重要指标 9。PA56织物和PA66织物的吸水率、滴水扩散时间和芯吸高度测试结果见表1。表1PA56织物和PA66织物的吸水率、滴水扩散时间和芯吸高度测试结果芯吸高度/mm样品吸水率/%滴水扩散时间/s经向纬向PA56织物9593.157.348.0PA66织物79120.035.330.4由表1可知，PA56织物的吸水率高于PA66织物，这是因为PA56分子上酰胺基的含量比PA66的多，酰胺基属于亲水性基团，纤维上的亲水基团越多，极性越强，纤维的吸水性能就越好 10 ，因此吸水率较大。研究表明，亲水基团是影响纤维吸湿的最重要因素 11。在第93.1s时，水滴在PA56织物上完全扩散并渗透，而对于PA66织物，当时间达到120s时，水滴还未能完全扩散和渗透，说明PA56比PA66的吸水能力好。PA56织物的经/纬向芯吸高度都明显高于PA66织物，表明PA56织物的芯吸作用较强，吸水速度较快。综合3 个指标分析，可知PA56织物具有较好的吸湿性和导湿性，当人体出汗时，汗液能较快地被PA56织物吸收，与PA66相比较，PA56织物的汗现代丝绸科学与技术92024年（第3 9 卷）第1期液黏着感明显降低，穿着舒适性更好。2.1.2织物水分干燥速率分析织物的干燥速率反映织物吸汗后水分子从织物表面散逸到空气中的快慢程度。PA56织物和PA66织物的水分蒸发时间与水分蒸发量的关系如图1所示。0.240.210.180.150.12PA56织物0.09中PA66织物0.060.0300246810121416水分蒸发时间/min图1PA56织物和PA66织物的水分蒸发时间与蒸发量的关系由图1可知，单位时间内PA66织物的水分蒸发量略高于PA56织物。计算得到PA56织物和PA66织物的干燥速率分别为1.2 1g/h和1.2 7 g/h，说明PA56织物和PA66织物都具有很好的速干性能。PA56分子中的亲水基团较多，织物的吸湿性能比PA66织物好，但在散湿过程中需要更多的能量破坏氢键11，因此单位时间内水分蒸发量比PA66织物略少。另一方面，PA66织物的平方米质量相对较小，也有利于水分蒸发。2.2动态水分传递法测试结果分析2.2.1水分扩散面积分析测试时将溶液滴在待测织物上，模拟汗液在织物上沿3 个方向的传递。测试采用针排及电阻接触的原理，10 0 多个金属传感器分为上下两层，位置一一对应，呈同心圆排列，当含有测试溶液的织物接触到对应的传感器时，传感器的电压发生变化，可以得到织物内液态水的动态传递示意图 12 。图2 为PA56织物和PA66织物水分扩散位置示意图，可以看出，当测试结束后，PA56织物上表面和下表面水分吸收后的扩散面积都比PA66织物大，说明水分在接触到PA56织物后，能迅速在织物的上、下表面扩散，这是因为PA56织物的毛细芯吸效应会促进液体从上表面传到下表面。而PA66织物上、下表面的扩散面积和含水量都较小。2.2.2含水率分析PA56织物和PA66织物的含水率随时间变化水分含量少PA56-上表面PA56-下表面水分含量多PA66-上表面PA66-下表面图2PA56织物和PA66织物水分扩散示意图曲线如图3 所示，可以看出，在10 s后，PA56织物下表面的含水率迅速增加，远远大于上表面，而PA66织物上表面和下表面的含水率相差不大，远远低于PA56织物。说明PA56具有较好的吸湿性和汗液扩散性能。50004000AAAA%/率景3.0002.0001000PA56-上表面+PA56-下表面*PA66-上表面PA66-下表面0020406080100120时间/s图3PA56织物和PA66织物含水率随时间变化曲线2.2.3动态水分传递法测试指标分析表2 为动态水分传递法测试各项指标参数值，其中浸湿时间反映织物的润湿过程的快慢，是织物接触汗液到吸收汗液的时间。吸水速率可以表征织物被汗液浸润后，汗液吸附在织物表面和内部的过程。浸润时间越短，吸水速率越快，织物的吸湿性就越好 13 。由表2 可知，PA56织物和PA66织物在浸润时间上相差不大，浸润过程的快慢由织物上下层间的毛细效应和单向导湿作用决定。PA56织物的吸水速率明显大于PA66织物，这与单项组合试验法测试的结论一致。最大浸润半径和水分扩散速度反映织物中的汗液向外层传递从而蒸发的过程，是表征速干性能的指标。当PA56织物接触液滴后，其优良的吸湿性和毛细效应，使得水分快速传导并在织物下表面扩散，达到2 7.47 mm的浸润半径，与PA66织物相比较，PA56织物的最大浸润半径大，扩散速度快，表明其具有优良的速干性能。下转第2 7 页）10现代丝绸科学与技术2024年（第3 9卷）第1期表2 动态水分传递法测试结果浸湿时间/s吸水速率/(%/s)最大浸润半径/mm扩散速度/(mm/s)单向传递指数水分管理能力样品平均值标准偏差平均值标准偏差平均值标准偏差平均值标准偏差平均值标准偏差平均值标准偏差上4.800.4528.124.7823.911.992.881.13PA565.522.180.570.28下5.601.5230.232.5827.472.446.614.38上4.400.5514.752.0116.594.941.040.65PA660.972.120.200.04下5.202.1715.723.9317.586.821.400.53单向传递指数是指液态水从织物浸水面传递到渗透面的能力，以织物两面吸水量的差值与测试时间之比表示。PA56织物的单向传递指数明显大于PA66织物，表示PA56织物浸水面的水分更多地向渗透面传递，在排汗性能方面优于PA66织物。最大浸润半径、液态水分扩散速度和水分蒸发速率三者具有相关性，如果水分能以较快的速度在织物上扩散，织物的浸润半径就会变大，则对应的干燥速度越快。在动态水分传递法测试中，PA56织物最大浸润半径和扩散速度都比PA66织物大，而单项组合试验法测试中，PA66织物的干燥速率略大于PA56织物，这是因为PA56分子结构上亲水基吸附的水分在散逸过程中需要更多的能量，不容易蒸发。2.3吸湿速干性能评定GB/T21655.1一2 0 2 3 纺织品吸湿速干性的评定第1部分：单项组合试验法中根据指标数据的大小，将吸湿速干性能分成了3 个等级，级别越高，吸湿速干性能越好，如表3 所示。表3单项组合试验法评价等级表吸水率滴水扩散芯吸高度干燥速率评价等级/%时间/s/mm/(g/h)I级，表示具有806800.20吸湿速干性级，表示具有1004900.30较好的吸湿速干性级，表示具有15021100.40优异的吸湿速干性根据2.1节中的测试结果，2 种织物的滴水扩散和芯吸高度均不达标，PA56织物在吸水率和干燥速率上满足标准要求，PA66织物则只有干燥速率参数满足。因此按照GB/T21655.1一2 0 2 3 纺织品吸湿速干性的评定第1部分：单项组合试验法评价，二者都不具有吸湿速干性能。表4为动态水分测试仪测试得到的等级结果（取中值后），GB/T21655.2一2 0 19纺织品吸湿速干性的评定第2 部分：动态水分传递法中规定，织物测试时上、下表面的浸湿时间和吸水速率、下表面最大浸湿半径和液态水扩散速度均大于等于3 级时，织物具有吸湿速干性；当测试下表面的浸湿时间和吸水速率及单向传递指数均大于等于3 级时，具有吸湿排汗性。表4PA56和PA66动态水分传递法测试评级结果浸湿吸水最大浸润扩散单向传递样品时间速率半径速度指数上4353PA562下4355上4235PA662下4232注：织物上表面即为浸水面，织物下表面即为渗透面。由表4可知，PA56织物的上、下表面的浸润时间、吸水速率、最大浸润半径、水分扩散速度均大于等于3 级，因此具有吸湿速干性能。由于PA66织物的吸水速率和下表面的水分扩散速度只有2 级，因此PA66织物不具有吸湿速干性。2 种织物的单向传递指数都只有2 级，因此二者不具有吸湿排汗性。以上结果发现，针对本次试验使用的2 种织物样品，2 种吸湿速干评价方法得到的结论不一致，单项组合试验法新标准中吸湿性和速干性不分开评价，只有4个指标同时满足要求的织物才具有吸湿速干性能；动态水分传递法中，将织物的吸湿速干性能和吸湿排汗性能分开评价。可以看出，2 种测试方法的评价结果有差异，因此需要根据织物的结构特性及使用性能等，选用合适的测试方法，从而更加充分地反映织物的吸湿和速干性能。3结论本文采用单项组合试验法和动态水分传递法，评价PA56织物和PA66织物样品的吸湿速干性能，得到以下结论：(1)单项组合试验法测试结果表明，PA56织物的吸水率和芯吸高度数值比PA66高，说明PA56具收稿日期：2 0 2 4-0 1-1 5上接第1 0 页）收稿日期：2 0 2 3-0 9-0 4现代丝绸科学与技术2024年（第3 9 卷）第1 期27(a)黑白线稿(b）彩色效果图(c)样机效果一(d)样机效果二(e）样机效果三图3丝巾造型款式二梦回冲浪里绘作品中的因子特征并进行原创性设计，在创造图案和色彩等视觉审美价值的同时，也能更好地展示出其历史底蕴与文化内涵，赋予丝巾新的美学和艺术价值。参考文献：1享郭丽，王嘉新.传统云肩纹样在现代丝巾设计中的创新应用 J.化纤与纺织技术，2 0 2 2,5 1（1 0）：1 5 7-1 5 9.2刘春晓，单筱秋，张毅.丝巾设计中的唐代团案动物纹样创新 JJ.丝绸，2 0 2 0,5 7（4)：1 1 2-1 1 8.有较好的吸湿性和导湿性，当人体出汗时，PA56织物的汗液黏着感明显较低，穿着舒适性较好。PA56织物和PA66织物都具有较好的速干性能。（2)动态水分传递法测试结果表明，PA56织物的吸水速率、浸润半径、水分扩散速度和单向传递指数都优于PA66织物。（3）按照GB/T21655.1一2 0 2 3 纺织品吸湿速干性的评定第1 部分：单项组合试验法评定，PA56织物和PA66织物都不具有吸湿速干性能；按照GB/T21655.2一2 0 1 9 纺织品吸湿速干性的评定第2 部分：动态水分传递法评定，PA56织物具有吸湿速干性，而不具有吸湿排汗性，PA66织物既不具有吸湿速干性，也不具有吸湿排汗性。PA56织物有应用于吸湿速干功能型面料领域的潜力。参考文献：1陈建新，马海燕，成晓燕，等.生物基PA56的研究进展JI.合成纤维工业，2 0 2 1，44（6）：5 3-5 6.2董奎勇，杨婷婷，王学利，等.生物基聚酯与聚酰胺纤维的研发进展.纺织学报，2 0 2 0，41（1）：1 7 4-1 8 3.3张炼.从装饰纹样走向图像时代一现代丝巾纹样风格的演变历程及价值观念的重构 J.世界美术，2 0 1 8（4)：1 1 3-1 1 7.4王教庆，任艳博.基于青年女性消费群体的纺织类文创产品设计 J.染整技术，2 0 2 3，45（2）：48-5 6.5王虹.桃花坞年画主题的丝巾图案设计 J.丝网印刷，2 0 2 2（1）：41-45.6祝梦秋.浅析爱马仕丝巾的图案设计J.中国民族博览，2 0 1 7(8):170-171.7陶均璨.唯美人美景不可负一日本浮世绘艺术初探 J.艺术品，2 0 1 8（7）：6 0-6 5.8付佳烨.浅析浮世绘版画的艺术美感及其文化内涵.戏剧之家,2 0 2 0(1 4）：1 2 8.9有书至美，唐丽丽.浮世美人绘M.武汉：华中科技大学出版社,2 0 2 1:1 4-2 0,1 9 8-1 9 9.10杨柠语.浮世绘之美人画&役者绘J.海洋世界，2 0 1 5(1 0)：5 8-5 9.11潘力.浮世绘 M.长沙：湖南美术出版社，2 0 2 0：1 3 0-1 5 0.1 2 戚明.浮世瑰宝中国美术馆藏日本浮世绘概说 J.艺术品，2020(12):38-43.13刘夜.歌川广重：名所江户百景 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