[看]纯海藻酸盐纤维的性能.pdf

第3 0 卷第8 期2 0 0 9 年8 月纺织学报J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c hV 0 1 3 0A u g N o 82 0 0 9文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1(2 0 0 9)0 8 0 0 1 3-0 4纯海藻酸盐纤维的性能刘越1，朱平1 2，马佳娜1(1 绍兴文理学院，浙江绍兴3 1 2 0 0 0；2 青岛大学，山东青岛2 6 1 0 3 1)摘要对经湿法纺丝制备的纯海藻酸盐纤维的相关物理机械性能和化学性能进行测试分析。结果表明：纯海藻酸盐纤维具有较高回潮率和较好吸水性，且具有一定的自阻燃性。纯海藻酸盐纤维的耐热性较差。加热至1 l O 时，纤维开始发黄，而且强度下降明显，说明纤维不适宜进行高温处理。纤维的耐酸性能和耐碱性能都较差，在室温、弱酸溶液中虽不溶胀，但对强度的影响很大。纯海藻酸盐纤维的耐盐性也较差，遇含有钠离子的盐溶液易发生溶胀甚至全部溶解。关键词海藻酸盐纤维；物理性能；化学性能；阻燃性中国分类号：T S1 7 4 3文献标志码：AP r o p e r t i e so fa l g i n a t ef i b e rL I UY u e l，Z H UP i n 9 1 一，M AJ i a n a l(1 s J l 咖U n s e r s t y，s I|咖，Z h e j a 增3 1 2 0 0 0，G h m a；2 Q f r 培如踟啪，Q 帕d a o，鼬彻面昭2 6 1 0 3 1，吼讹)A b s t r a c tT h ep h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so fa l g i n a t ef i b e rm a d ef r o mw e ts p i n n i n gw e r et e s t e d T h er e s u l t ss h o wt h a ta l g i n a t ef i b e rh a sg o o dm o i s t u r er e g a i n，w a t e ra b s o r p t i o n，a n df l a m er e t a r d a n tp r o p e r t y，b u tp o o rh e a tr e s i s t a n c e A st h e f i b e rt u r n sy e l l o w i n ga n ds i g n i f i c a n tl o s s o fs t r e n g t hr e d u c t i o nw h e nh e a t i n gt o11 0。i ti sn o ts u i t a b l ef o rh i s h-t e m p e r a t u r et r e a t m e n t A l g i n a t ef i b e rh a sp o o rr e s i s t a n c et oa c i da n da l k a l i A l t h o u g ht h ef i b e ri sn o ts w o l l e ni nm i l da c i ds o l u t i o na tl o o mt e m p e r a t u r e，i th a sg r e a ti m p a c to ni t ss t r e n g t h I na d d i t i o n，t h es a l tr e s i s t a n c eo fa l g i n a t ef i b e ri sa l s op o o r，i tt e n d ss w o l l e no re v e nc o m p l e t e l yd i s s o l v e di nt h ep r e s e n c eo fs a l t ys o l u t i o nc o n t a i n i n gs o d i u mi o n s K e yw o r d sa l g i n a t ef i b e r；p h y s i c a lp r o p e r t y；c h e m i c a lp r o p e r t y；f l a m er e t a r d a n tp r o p e r t y纯海藻酸盐纤维是以褐藻提取的海藻酸钠为主要原料，经湿法纺丝制得的一种可生物降解纤维。在纤维凝固成形过程中，发生了N a+一C a 2+离子交换反应刁】。相关研究资料q 1 表明，纯海藻酸盐纤维具有优异的吸水性、易去除性、成胶阻塞性、生物相容性以及可降解吸收等性能，特别适用于医用纱布、敷料等，是一种有发展前景的新型产业用纺织材料。本文将对纯海藻酸盐纤维的物理机械性能、耐热性、耐酸碱性、吸湿性以及燃烧性能等进行系统的研究，以期对纯海藻酸盐纤维进行深入了解，为纯海藻酸盐纤维的开发提供依据。1实验1 1 实验材料纯海藻酸盐纤维，自制；H C I、乙酸、如S O、N a O H、N a：C 0 3、N a C l 以及N a 2 S 0 4 均为分析纯。1 2 实验仪器1 0 1 A-2 B 型八篮烘箱，南通宏大实验仪器有限公司；U J 0 6 型电子单纤维强力仪，莱州市电子仪器有限公司；X D 1 型纤维细度仪，上海利浦应用科学技术研究所；F A 2 1 0 4 S 型电子天平，上海精密科学仪器有限公司；H H S-4 型电热恒温水浴锅，上海天平收稿日期：2 0 0 8 0 9 1 7修回日期,2 0 0 9 一o l 0 4作者简介：刘越(1 9 6 5 一)，男，教授，学士。主要研究方向为功能纤雏厦纺织品的功能性整理。E-m i l：l i u y u e 8 4 6 1 6 3 咖。万方数据万方数据1 4 纺织学报第3 0 卷仪器厂；8 0 2 型离心机，上海手术器械厂；恒温恒湿实验室，上海源知制冷空调科技有限公司。1 3 物理机械性能测试1 3 I 线密度及不匀率标准大气条件(温度2 0，湿度6 5，下同)下用X D I 型纤维细度仪测试，测试时预加张力为0 2c N，上下刀片距离2 0n l m，测3 0 组，取其平均值。1 3 2 力学性能标准大气条件下用L L Y 0 6 型电子单纤维强力仪测试，测试时纤维夹持长度为1 0m m，拉伸速度为8n u n r a i n，测试5 0 组，取其平均值。1 3 3 回潮率在温度2 0，相对湿度6 5 的条件下将纤维放置2 4h，称量，然后在1 0 5o C 用八篮烘箱干燥3h，再用天平测其质量，要求前后2 次称量的差异不超过0 0 5 时称取其质量作为纤维干重，取3 次平均值。计算纤维的回潮率：回潮率：三；旦1 0 0 L，0式中：G 为试样烘前质量，g；G。为试样烘干质量，g。1 3 4 吸水性准确称取一定量的纤维，室温下用去离子水浸泡6h，使之充分吸收水分，取出挤干后在8 0 2 型离心机上以35 0 0r m i n 的速率脱水5m i n，取出后迅速称量，取3 次平均值。计算纤维吸水率：吸水率：毕1 0 0 e W0式中：W。为样品吸水前的质量，g；形为甩干后的质量，g。1 3 S 燃烧性将纤维放在打火机火焰上，观察并记录纯海藻酸盐纤维接近火焰、离开火焰以及燃烧后的灰烬形态、燃烧气味等。1 3 6 耐热性将烘箱温度调至8 0，待箱内温度稳定后，将3 份纯海藻酸盐纤维同时放入，分别在1 0、3 0、6 0m i n取出，测定其强伸性能。将烘箱温度分别调至1 0 0、1 1 0、1 2 0、1 3 0 按同样的方法测定不同温度下纯海藻酸盐纤维的强伸性能。1 4 化学性能测试将H A c、H C l 和H 2 S 0 4 分别用蒸馏水稀释至2 和5，各取6 0m L 放人烧杯中，分别测试在室温和6 0 条件下纤维经5、1 0m i n 酸处理后的溶胀情况。若不溶胀，取出纤维洗净风干后测其强伸性能。耐碱性的测试方法同耐酸性实验，测试纤维对N a O H、N a：C 0 3 的耐受性。耐盐性的测试方法也同耐酸性实验，测试纤维对N a C l、N a 2 S O。的耐受性。2 结果与讨论2 1 物理机械性能分析2 1 1 纤维的线密度及不匀率测试表明，纯海藻酸盐纤维的线密度为1 8 8d t e x；线密度不匀率为5 9 3。2 1 2 纤维力学性能纯海藻酸盐纤维力学性能的测试结果见表l。表1 纯海藻酸盐纤维力学性能T a b 1M e c h a n i c a lp r o p e r t yo fa l g i n a t ef i b e r2 1 3 纤维回潮率及吸水性测试结果表明，纯海藻酸盐纤维回潮率较高(2 4 2 1)，比棉纤维(7)和羊毛纤维(1 6)都高，达到粘胶纤维(2 4)回潮率的上限。吸水率达2 2 1，为其自身质量的2 2 倍，这与纤维大分子链中存在大量的一C O O 一、一O H 等吸湿性基团有关。高吸湿率的宏观表现就是有很好的吸水性，故海藻酸盐纤维特别适合在医用敷料方面应用H。o。从临床角度而言，医用敷料吸收大量的伤口渗出物可以使换绷带的间隔延长，减少换绷带的次数。同时也减少了伤口渗出物对健康组织的浸渍作用，对伤口的愈合有一定的促进作用。2 1 4 纤维燃烧性能纯海藻酸盐纤维燃烧性能测试结果：接近火焰，不缩不熔；在火焰中，缓慢燃烧；离开火焰，不燃；灰烬形态，灰白色；燃烧气味，烧纸味。海藻酸盐纤维在火焰中燃烧缓慢，离开火焰即熄灭，说明自身具有一定的阻燃性。海藻酸盐纤维阻燃性与其分子结构中的一c O O H以及分子间(内)含有的金属钙离子有很大的关系。一方面，纤维上一C o o H 与一O H 在加热时脱水环化，有可能提高纤维热裂解温度和炭化程度，抑制热裂解万方数据万方数据第8 期刘越等：纯海藻酸盐纤维的性能1 5的进程并减少可燃性气体的产生；另一方面，纤维大分子链通过钙离子交联环化，并与金属离子形成螯合结构，从而改变了纤维分子结构，在燃烧时可能生成C a O 和C a C O，沉淀在纤维表面，在凝聚相和火焰之间形成屏障，隔绝氧气，阻止可燃性气体的扩散，这些因素都有可能减缓纤维的燃烧过程训。2 1 5 纤维的耐热性能纯海藻酸盐纤维在温度为8 0、1 0 0、1 1 0、1 2 0、1 3 0，时间分别为1 0、3 0、6 0m i n 条件下处理后的强伸性能见表2。表2 不同条件处理后纯海藻酸盐纤维的断裂强度和断裂伸长率T a b 2B r e a k i n gs t r e n g t ha n de l o n g a t i o no fa l g i n a t ef i b e ra td i f f e r e n tc o n d i t i o n温度时间，m i n1 03 06 0断裂强度断裂伸断裂强度断裂伸断裂强度断裂伸(c N d t e x。)长率，(e N&e x“)长率(c N d t e x“)长率实验数据表明，在相同处理温度下，随着处理时间的延长，纯海藻酸盐纤维的断裂强度逐步降低；在的断裂强度也表现出逐步降低的趋势。另一明显的现象就是，与时间的延长相比较，温度的增加对纤维断裂强度的影响更明显(每度温度对降强的影响为一0 0 0 98c N d t e x，而时间对降强的影响每分钟为一0 0 0 35c N d t e x)，纤维强度最低时只有未处理时的7 1 6。从纤维的断裂伸长率数据看，总体趋势趋于减小但变化没有断裂强度值明显。从纤维外观上看，在加热到1 1 0 时，纤维开始发黄，表明纯海藻酸盐纤维的耐热性相对较差，不适宜做较长时间的高温处理。2 2 化学性能分析2 2 1 纤维的耐酸碱性纯海藻酸盐纤维在不同种类和浓度酸、碱溶液中的变化情况见表3、4。可以看出，纯海藻酸盐纤维不耐强酸，室温条件下，在强酸溶液中会发生溶胀，在弱酸溶液中虽不会溶胀，但当弱酸温度达到6 0，纯海藻酸盐纤维会发生轻微溶胀。其原因可能是在酸性条件下，H+可能与纤维中的部分c a 2+发生交换，导致原先呈鏊合结构的大分子链因为H+的进入而解体，使纤维发生部分溶胀，强度降低。纯海藻酸盐纤维的耐碱性更差，当酸溶液温度为6 0 时，纯海藻酸盐纤维处于溶胀状态，但在相同条件的碱溶液中则处于完全溶胀状态。这可能是由于纤维的离子交换性。即纤维中的钙离子与碱溶液中的钠处理时间相同时，随着温度的提高，纯海藻酸盐纤维离子发生交换，形成可溶性的海藻酸钠所致。表3 酸对海藻酸盐纤维外观形态的影响T a b 3I n f l u e n c eo fa c i do na l g i n a t ef i b e r Sa p p e a r a n c e表4 碱对海藻酸盐纤维外观形态的影响T a b 4I n f l u e l l c eo fa l k a l io na l g i n a t ef i b e r sa p p e a r a n c e为进一步检验纤维的耐酸性，室温下用5 的C H，C O O H 对纯海藻酸盐纤维处理一定时间，然后测试其力学性能，结果如表5 所示。可以看到，即使是经弱酸处理，纯海藻酸盐纤维的强度变化也非常明显，处理5m i n 后，强度约为原来的5 0。纤维强度在前2 0I I I i n 下降的非常快，后1 5m i n 的变化趋缓，表明H+与纤维中的C a 2+交换趋于平衡。表5 醋酸处理后纯海藻酸盐纤维的力学性能T a b 5M e c h a n i c a lp r o p e r t yo fa i g i n a t ef i b e rt r e a t e dw i t ha c e t i ca c i d万方数据万方数据1 6 纺织学报第3 0 卷2 2 2 纤维的耐盐性耐盐性实验结果表明，纤维在含有钠离子的盐溶液中即使低温、短时间也易发生溶解，原因即如前所述的发生离子交换所致。这一性能使纯海藻酸盐纤维较为适合用作医用辅料。3结论1)纯海藻酸盐纤维具有较高回潮率和较好吸水性，适合于制备医用敷料。2)纯海藻酸盐纤维具有一定的自阻燃性。3)纯海藻酸盐纤维的耐热性较差，随着温度的升高和处理时间的延长，其断裂强度逐渐降低。加热至1 1 0o C 时纤维开始发黄，说明纤维不适宜高温处理。4)纯海藻酸盐纤维耐酸性较差，室温、弱酸溶液中虽不溶胀，但对其强度影响很大。纯海藻酸盐纤维的耐碱性更差。5)纯海藻酸盐纤维在含有钠离子的盐溶液中易发生溶胀甚至全部溶解。参考文献：2 3 朱平，郭肖青，王炳，等改性海藻纤维的制备及其性能测试 J 合成纤维，2 0 0 7，3 6(7)：”一2 9 Z H UP i n g，G U OX h o q i n g，W A N GB i n g，e ta 1 P r e p a r a t i o na n dp r o p e r t i e so fm o d i f i e da l s i n a t ef i b e r J S y n t h e t i cF i b e ri nC h i n a，2 0 0 7。3 6(7)：2 7 2 9 刘洪斌，王永跃，肖长发海藻酸盐纤维的制备及其性能研究 J 天津工业大学学报，2 0 0 5，2 4(3)：9 1 2 I J UH 0 f I 蛳，啊州GY o n g y u e，X I A OC h 肌g h R e a e a r；c ho np r e p 幽na n dp r o p e 而o fs a l ta l 础f i b e r【J J o u r n a lo fT m j i nP o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y，2 1 3 0 5 2 4(3)：9 1 2 郭肖青，朱平，王炳，等海藻酸钠及其共混溶液的流变性研究 J 合成纤维工业，2 0 0 7，3 0(3)：3 0 3 2 G U OX i a o q i n g Z H UP i n g，W A N GB i n g，e ta 1 S t u d yo nr b e o l o g i e a lb e h a v i o ro fs o d i u ma l g i n a t ea n di t sb l e n ds e h t i o n J C h i n aS y n t h e t i cF i b e rI n d u s t r y，2 0 0 7，3 0(3)：3 0 一3 2 4 秦益民，朱长俊，冯德明，等海藻酸钙医用敷料与普通棉纱布的性能比较 J 纺织学报，2 0 0 7，2 8(3)：4 5 4 8 Q I NY i m i n Z H UC h a n g j u n，F E N GD e m i n ge ta 1 C o m p a r s i o no ft h ep r o p e r t i e so fc a l c i u ma l g i n a t ew o u n dd r e s s i n ga n dc o R o ng a u z e J J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h，2 0 0 7 2 8(3)：4 5 4 8【5 秦益民海藻酸医用敷料吸湿机理分析 J 纺织学报，2 0 0 5，2 6(1)：1 1 3 1 1 5 Q I NY i m i n A b s o r p t i o nm e c h a n i s ma n a l y s i sa b o u tB l g i n a t ew o u n dd r e s s i n g s J J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h，2 0 0 5，2 6(1)：1 1 3 1 1 5 6 秦益民新型医用敷料：伤口种类及其对敷料的要求(I)J 纺织学报，2 0 0 3，2 4(5)：1 1 3 1 1 5 Q I NY i m i n N e wt y p eo fw o u n dd r e s s i n g：n 8o fw o u n da n di t sr e q u e s tt od r e s s i n g(I)J J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h，2 0 0 3，2 4(5)：1 1 3 一1 1 5 7 秦益民新型医用敷料：几种典型的高科技医用敷料()J 纺织学报，2 0 0 3。2 4(6)：8 5 8 6 Q I NY i m i n N e wt y p eo fw o u n dd r e s s i n g：f l o m et y p i c a lh i g ht e c h n o l o g yw o u n dd r e s s i n g()J J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h，2 0 0 3，2 4(6)：8 5 8 6 8 展义臻，朱平，赵雪，等海藻酸纤维医用敷料的制备及开发 J 产业用纺织品，2 0 0 7(8)：3 9 4 3 Z H A NY i z h e n。Z t t UP i n g，Z H A OX u e，e ta 1 p r e p a r a t i o na n dd e v e l o p m e n to fa l g i n a t ef i b e ri nm e d i c a ld r e s s i n g s J I n d u s t yT e x t i l e，2 0 0 7(8)：3 9 4 3 9】展义臻，朱平，张建波，等海藻纤维在医疗和防护纺织品中的应用 J 产业用纺织品，2 0 0 6，2 8(5)：l 一4 Z H A NY i z h e n，Z H UP i I l g，Z H A N GJ i a n b o，e ta 1 a p p l i c a t i o no fa l g i n a t ef i b e ri nm e d i c a la n dp r o t e c t i v et e x t i l e J I I I d u s 婶T e x t i l e，2 0 0 6，2 8(5)：1 4 1 0 展义臻，朱平，张建波，等海藻纤维的性能与应用 J 印染助剂，2 0 0 6，2 3(6)：9 1 2 Z H A NY i z h e n，Z H UP i l l g，删GJ i u n h o，e ta 1 p r o p e r t i e sa n da p p h e a t i o no fa l s i n a t ef d)e r J T e x t i l eA u x i l i a r i e s，2 0 0 6，2 3(6)：9 1 2 万方数据万方数据纯海藻酸盐纤维的性能纯海藻酸盐纤维的性能作者：刘越，朱平，马佳娜，LIU Yue，ZHU Ping，MA Jiana作者单位：刘越,马佳娜,LIU Yue,MA Jiana(绍兴文理学院,浙江,绍兴,312000)，朱平,ZHU Ping(绍兴文理学院,浙江,绍兴,312000;青岛大学,山东,青岛,261031)刊名：纺织学报英文刊名：JOURNAL OF TEXTILE RESEARCH年，卷(期)：2009,30(8)被引用次数：1次 参考文献(10条)参考文献(10条)1.郭肖青;朱平;王炳 海藻酸钠及其共混溶液的流变性研究期刊论文-合成纤维工业 2007(03)2.刘洪斌;王永跃;肖长发 海藻酸盐纤维的制备及其性能研究期刊论文-天津工业大学学报 2005(03)3.朱平;郭肖青;王炳 改性海藻纤维的制备及其性能测试期刊论文-合成纤维 2007(07)4.展义臻;朱平;张建波 海藻纤维的性能与应用期刊论文-印染助剂 2006(06)5.展义臻;朱平;张建波 海藻纤维在医疗和防护纺织品中的应用期刊论文-产业用纺织品 2006(05)6.展义臻;朱平;赵雪 海藻酸纤维医用敷料的制备及开发期刊论文-产业用纺织品 2007(08)7.秦益民 新型医用敷料:几种典型的高科技医用敷料()期刊论文-纺织学报 2003(06)8.秦益民 新型医用敷料:伤口种类及其对敷料的要求()期刊论文-纺织学报 2003(05)9.秦益民 海藻酸医用敷料吸湿机理分析期刊论文-纺织学报 2005(01)10.秦益民;朱长俊;冯德明 海藻酸钙医用敷料与普通棉纱布的性能比较期刊论文-纺织学报 2007(03)引证文献(1条)引证文献(1条)1.朱平.王柳.张传杰.隋淑英 海藻酸钙纤维的结构与性能期刊论文-合成纤维工业 2009(6)本文链接：http:/