竹炭改性滌綸纖維混紡紗性能研究

竹碳轉(zhuǎn)化纖維是指將竹碳超微結(jié)構(gòu)與竹碳聯(lián)合會作混合，制備具有多微孔結(jié)構(gòu)、超吸附、耐堿、抗菌、防滑、負離子等特殊功能的絲綢纖維纖維。1基本力學(xué)性能為了更好地研究混紡紗的力學(xué)性能,筆者測試了竹炭改性滌綸纖維與棉纖維的基本力學(xué)性能,結(jié)果如表1所示。并對兩種纖維做了簡單的對比。從表1可以看出,竹炭改性滌綸纖維的斷裂強度、初始模量都比棉纖維小,但其斷裂伸長率要比棉纖維大的多。22.1竹炭改性滌綸纖維紗線試驗選用1.66dtex×38mm的竹炭改性滌綸纖維與棉進行混紡,并將紗線按竹炭改性滌綸纖維的含量為0%、25%、50%、75%、100%進行紡紗,紗線細度均為18.4tex。2.2拉伸性能試驗儀器:YG061電子單紗強力儀;測力范圍:0～3000cN,最大可拉伸至4000cN,精度±1%,預(yù)加張力為5cN。試驗條件:夾持長度為500mm,拉伸速度為500mm/min,預(yù)加張力為5cN,溫度20℃±2℃,相對濕度65%±3%。b)紗線應(yīng)力松弛測試試驗儀器:YG061電子單紗強力儀;測力范圍:0～3000cN,最大可拉伸至4000cN,精度±1%,預(yù)加張力為5cN。試驗條件:夾持長度為500mm,拉伸速度為500mm/min,定伸長為10mm,預(yù)加張力為5cN,溫度20℃±2℃,相對濕度65%±3%。2.3試驗結(jié)果的分析2.3.1拉伸性能分析實驗得到5種混紡比的細紗,分別取各種混紡比的細紗管10個,在YG061電子單紗強力儀上進行測試。每種混紡比的紗線測試30次,強力、斷裂伸長率測試結(jié)果見表2。由表2可得混紡紗強度、斷裂伸長率與竹炭改性滌綸纖維含量關(guān)系圖,如圖1、圖2所示。對圖1的曲線進行擬合可得竹炭改性滌綸纖維/棉混紡紗強度與混紡比關(guān)系的回歸方程與相關(guān)系數(shù):=0.0012=0.9072其中函數(shù)顯然,二次拋物線都存在一個極值,對于所求出的回歸方程,它在=9.5906這就是說,當混紡紗中竹炭改性滌綸纖維的含量在78.6%左右時混紡紗的斷裂強度達到最小,這是我們在實際紡紗試驗中應(yīng)該避免的。同理,可建立竹炭改性滌綸纖維/棉混紡紗斷裂伸長率與混紡比關(guān)系的回歸方程與相關(guān)系數(shù)為:=1=1其中函數(shù)根據(jù)漢姆伯格(Hamburger)理論,當兩種不同拉伸性能纖維==其中,在圖3中,隨著混紡紗中從圖3的試驗結(jié)果分析可見,竹炭改性滌綸纖維/棉混紡紗強度與混紡比的關(guān)系符合漢姆伯格理論,混紡紗的強力隨著竹炭改性滌綸纖維含量的增加會先降低而后又逐漸上升,這是由于混紡時,棉纖維的斷裂伸長小于竹炭改性滌綸纖維的斷裂伸長,因此,受到拉伸時混紡紗中棉纖維先行斷裂,當竹炭改性滌綸纖維含量為0時,即為純棉紗的斷裂強度,體現(xiàn)在曲線上為曲線的最高點。但隨著混紡紗中竹炭改性滌綸纖維含量的增加,兩種纖維伸長能力有較大差異,由于分階段被拉伸斷裂上述有關(guān)斷裂過程的分析同樣適用于混紡紗斷裂伸長的情況。當伸長較大的竹炭改性滌綸纖維的混紡比小于臨界混紡比時,棉組分的斷裂決定了整個混紡紗的斷裂,即此時混紡紗的斷裂伸長為棉纖維的斷裂伸長,當竹炭改性滌綸纖維的混紡比逐漸增大到大于臨界混紡比時,此時,棉組分已全部斷裂,理論上已不再對紗的拉伸性能有貢獻了,但混紡紗本身尚未斷裂,還可承受張力而繼續(xù)伸長,因此,混紡紗的拉伸主要由剩余的竹炭改性滌綸纖維承擔(dān)。因此在圖2中,曲線的前一段趨向于平直,屬于高強低伸階段,紗線的斷裂伸長主要是棉纖維的作用,但是當竹炭改性滌綸纖維的質(zhì)量分數(shù)超過75%后,紗線的斷裂伸長率迅速增大,這是由于竹炭改性滌綸纖維的斷裂伸長率比棉大很多,當含量超過其臨界混紡比時,它對混紡紗斷裂伸長的改善效果就立刻顯現(xiàn)出來了。2.3.2應(yīng)力松弛測試在本文試驗中,以恒定的速率對紗線進行拉伸,達到一定伸長后維持在恒定應(yīng)變,紗線開始應(yīng)力松弛,內(nèi)應(yīng)力逐步下降。對不同混紡比的紗線在YG061電子單紗強力儀上進行定伸長為10mm的應(yīng)力松弛測試,得到紗線的松弛曲線見圖4。從圖4可以看出,相同小形變下,3竹炭改性滌綸纖維/棉纖維混紡紗a)竹炭改性滌綸纖維屬于低強高伸型纖維。b)18.4tex竹炭改性滌綸纖維/棉混紡紗的斷裂強力隨著竹炭改性滌綸纖維含量的增加先有逐漸減小的趨勢,然后增大。c)混紡紗的斷裂強度與竹炭改性滌綸纖維的含量呈二次曲線關(guān)系:=0.0012d)混紡紗的斷裂伸長率與竹炭改性滌綸纖維的含量呈四次曲線關(guān)系:=1e)竹炭改性滌綸纖維與棉纖維的臨界混紡比,即其混紡紗強度最低時的混紡比為:竹炭改性滌綸纖維/棉纖維78.