新型再生纤维素纤维的性能比较与鉴定

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新型再生纤维素纤维性能的比较与鉴定新型再生纤维素纤维性能的比较与鉴定新型再生纤维素纤维的比较与鉴定: 李云泰刘华江南大学无锡市生产力促进中心，江苏省摘要: 介绍了发展过程再生纤维素纤维. 比较和分析了传统和新型再生纤维素纤维的结构和性能. 测试了常用再生纤维素纤维的鉴定方法. 再生纤维素纤维最有效的鉴定方法是溶解法显微镜观察法和药物着色法. 它们也具有某些优点. 常用的燃烧方法很难发挥作用. 新世纪的资源和环境问题已引起越来越多的关注. 在这种背景下，天然纤维素再次受到关注. 自然界中纤维素的年产量约为1亿吨，只能通过再生将纤维制成纤维才能使用. 纤维素资源非常丰富. 纤维素是一种可再生的自然资源. 可持续发展纤维素是环境友好的，可以参与大自然的生态循环. 作为纺织纤维，纤维素纤维具有优异的吸湿性和穿着舒适性，并且已成为纺织和卫生产品的重要原料. 因此，纤维素纤维是新世纪最理想，最有前途的纺织品原料之一. 近年来，出现了新一代的再生纤维素纤维，例如莫代尔纤维和天丝纤维. 随着生产中大量新的再生纤维素纤维的产生，有必要对它们的性能特性有进一步的了解，以便在新产品的生产和开发中更好地使用它们. 再生纤维素纤维的发展在再生纤维素纤维中，粘胶纤维是最古老的化学纤维品种之一，仅晚于硝酸纤维素纤维.

由于该溶液的高粘度，首先将Cross，Bevan和Beadle制成纤维素黄药的溶液，因此将其命名为“粘胶”. 粘胶遇酸后，纤维素会重新沉淀. 根据这一原理，今年已经发展成为一种化学纤维的制备方法. 这种纤维称为粘胶纤维. 到今年，穆勒等人. 发明了由稀硫酸和硫酸盐组成的混凝浴，实现了粘胶纤维的工业化生产. 在过去的一个世纪中，粘胶纤维的生产一直在不断发展和改进. 到本世纪末，高粘度的粘胶纤维和定强粘胶纤维已工业化到本世纪初. 粘胶纤维的发展在早期十年达到了顶峰，其产量占化学纤维总产量的比重. 从上个世纪中叶开始，粘胶纤维的发展趋于平稳. 尽管普通的粘胶短纤维具有优异的可使用性和广泛的应用范围，但它也具有一些严重的缺点. 主要原因是在湿态下发生了强烈的溶胀，使纤维的断裂强度大大降低了. 在很小的负荷下很容易拉伸，即湿模体积很小. 因此，织物在洗涤时很容易由于摩擦力而变形，并且在干燥后强烈收缩. 而且，由于普通的粘胶短纤维不耐碱，因此在用碱溶液处理后，强度和湿模量显着下降，断裂伸长率升高，纤维素急剧溶胀并部分溶解. 因此，普通粘胶短纤维和棉的混纺织物不能进行丝光处理以改善织物的外观. 普通粘胶短纤维的另一个缺点是染色时织物必须是松散的. 由于湿模量低，例如在张力下染色，因此织物在使用过程中会剧烈收缩，因此染色过程难以继续进行.

为了克服上述缺点，人们开发了高水分模量的粘胶短纤维. 除了其高强度，低伸长率和低膨松度之外，该纤维还具有高湿模量的主要特征，因此被称为高湿模量粘胶纤维. 由于高湿模量粘胶纤维具有优异的物理和机械性能，因此也被称为Polynosie（Polynosie）纤维作为第二代粘胶纤维. 主要有两个品种: 经典的高湿度模量纤维. 其特征是湿断裂强度和湿模量特别高，但是该纤维生产过程复杂且成本高，断裂伸长率小，塌陷强度和耐磨性差. 我国的商品名为福强纤维. 变型高湿模量粘胶纤维简称为高湿模量纤维或HWM纤维. 这种纤维的干强度和湿强度略低于Polynosic纤维. 但是断裂伸长率较高，塌陷强度特别好，并且湿模式比多纤维纤维的湿模式低，但与棉大致相同. 基本上克服了上述普通粘胶短纤维的几个严重缺陷，并克服了多酚纤维的强度和脆性差的缺点. 莫代尔纤维是奥地利兰精公司生产的新一代再生纤维素纤维. 它由中欧森林中的山毛榉木浆制成. 莫代尔纤维采用高水分模量的粘胶纤维制造工艺. 从性能上说，它属于可变高湿模量纤维. 莱赛尔纤维采用了新的制造工艺. 这是再生纤维素纤维生产的重大突破. Lyocell纤维是一种以N-甲基羟吗啉（NMMO）-H为溶剂干湿纺丝而成的再生纤维素纤维.

The

year最初是由德国AkzoNobel公司获得的，用于工艺和产品专利. 国际人造纤维和合成纤维委员会（BISFA）正式命名了这一年. Tencel是英国Courtanlds公司生产的Lyocell纤维的商品名，在我国被称为Tencel. 目前，奥地利的Lenzing生产的莱赛尔纤维和德国的AkzoNobel生产的Newcell纤维已经工业化生产. 莱赛尔纤维使用具有已知生产周期的制造工艺. 与普通粘胶纤维相比，无污染生产的纤维具有很大的优势. . 从生产过程的角度来看，目前的再生纤维素纤维基本上可以分为购买类: 一种是以粘胶纤维为代表的传统生产过程，包括普通粘胶纤维，高水分模量粘胶纤维，Moda纤维等新型纤维. 以莱赛尔纤维为代表的溶剂生产工艺包括英国的Courtanlds生产的Tencel，奥地利的伦青生产的莱赛尔和德国的AkzoNobel生产的Newcell纤维. 从大分子结构来看，几种再生纤维由纤维素组成. 其结构特征列于表中. 莱赛尔纤维和富强纤维的聚合度高于普通粘胶纤维和高湿模量粘胶纤维. 莱赛尔纤维具有更集中的分子量分布. 纤维的聚合度对纤维的物理机械性能有一定的影响，特别是断裂强度，钩强度和疲劳强度.

通常，纤维的强度随着纤维素聚合度的增加而增加. 超分子结构元素主要包括结​​晶度，晶粒尺寸和结构单元沿纤维轴的取向度. 每个结构元素对纤维的物理和机械性能都有一定的影响. 使用不同的结构因子结合阶段的方法可以在很大范围内改变和调节纤维的物理结构，以改变纤维的物理和机械性能. 各种再生纤维素纤维的品种很多. 每个品种的物理和机械性能都非常不同. 主要原因是使用不同的成型技术获得具有不同结构的纤维，因此纤维的性能也不同. 天丝纤维是单斜纤维素晶体形式. 天丝纤维的结晶度高于其他种类的再生纤维素纤维. 与其他数千种再生纤维素纤维相比，天丝纤维在纤维轴上的取向度和规则性更高. Tencel纤维的内部结构紧密，几乎没有孔. 由于天丝纤维的取向非常高，因此纤维易于原纤化. 富纤维的超分子结构的特征在于更高的结晶度和更高的取向. 由于富含纤维的大晶粒结构，纤维的脆性较高，疲劳性能较差，并且钩强度也较低. 高湿模量粘胶纤维的超分子结构具有比普通粘胶纤维更高的聚合度，结晶度和取向性，少于富纤维且天丝纤维的晶体颗粒比富纤维小且中等. 纤维的形态结构也对其物理和机械性能具有更大的影响. 高强度纤维的横截面结构不同于普通的粘胶纤维和强粘胶纤维，是较光滑的圆形或接近全芯结构.

高湿模量粘胶纤维是光滑的皮芯结构. 表皮层的厚度大于普通粘胶纤维莫代尔纤维的厚度. 它也是皮肤核心结构. 天丝纤维具有规则的圆柱形外观，具有芯结构，但表皮层薄. 表皮层的结构与核心层的结构不同. 表皮层的结晶度低. 晶体颗粒小，许多取向芯层的结晶度高. 晶体颗粒粗大. 边序较低，并且分布相对均匀. 边序高，分布低. 甚至不. 纤维结构的差异必然会反映在性能上. 该表显示了几种再生纤维素纤维的物理和机械性能. 在几种再生纤维素纤维中，高强度纤维的断裂强度最高，与聚酯纤维的断裂强度相似. 湿态强度的损失很小. 通常不是由于较低的断裂伸长率. 由于断裂伸长率较低，因此织物在洗涤后会静置. 小一点福强纤维具有较高的弹性回复率，因此该织物具有较高的尺寸稳定性并更耐皱. 初始模量类似于棉纤维. 在中小载荷下变形不大. 福强纤维的洗涤收缩率与棉纤维相似，是普通粘胶纤维的两倍. 福强纤维的塌陷强度很差，仅为棉纤维的一半，因此，福强纤维的脆性更大. 在所有粘胶纤维中，福强纤维的耐碱性最高，因此与棉混纺的织物可以承受丝光处理. 高湿模量粘胶纤维的强度高于棉和普通粘胶纤维，但低于福强纤维和天丝纤维. 湿强度的损失小于伸长率和钩强度的损失，其小于普通粘胶纤维的损失. 纤维和棉的相似性远高于普通粘胶纤维，碱稳定性差.

虽然莫代尔纤维是高水分模量的纤维，但其性能却有所不同. 与高湿模量纤维相比，湿态强度损失大约小于断裂伸长率. 湿模量也略小，但与普通粘胶相比具有明显的优势. 改性纤维具有良好的耐碱性，可与棉混纺丝光处理. 天丝纤维是一种高强度，高模量，中等拉伸的纤维. 天丝纤维的干强度和湿强度都非常大. 干强度和聚酯纤维接近于湿强度. 干强度的湿强度仅降低. 由此可见，天丝纤维能承受机械力和化学试剂的处理不易对织物造成破坏. 在干燥和潮湿状态下，Teneel纤维的断裂伸长率变化很小. 湿态的断裂伸长率仅增加约此，这对于加工和使用是非常有益的. 当用碱液处理时，天丝纤维易于原纤化，但是新的天丝纤维的性能有所提高. 新纤维素纤维的鉴定再生纤维素纤维的化学组成相同，许多特性相似，因此很难进行鉴定. 但是，纤维产生和加工技术的差异必然会导致性能差异. 考虑到识别方法的实用性，这里仅讨论一些常用的识别方法. 对于样品，选择了几种流行的再生纤维素纤维，并将棉纤维用作对照. 下表显示了光纤识别方法及其特性. 显微镜观察显微镜观察方法的测试原理是基于纤维的纵向和横截面形态之间的差异，通过显微镜观察来鉴定纤维. 测试结果列于表中. 燃烧方法燃烧方法的测试原理是通过燃烧时和燃烧后的纤维特性来区分纤维的类型.

有关测试结果，请参见下表. 溶解方法的来源溶解方法的原理是利用各种纤维在不同化学溶剂和不同温度下的溶解特性来确定其品种. 测试结果列于表中. 药物着色方法药物着色方法的测试原理是将纤维放入显色试剂中，以根据颜色差异识别纤维. 该试剂是IKI试剂. 测试结果列于表中. 测试结果的分析和讨论使用显微镜观察来观察样品的纵向形态. 棉，粘胶纤维和Teneel纤维都具有更明显的结构特征. 模态纤维具有较少的纵向凹槽. 其中可能有一些与粘胶纤维和天丝纤维有关. 困惑. 仅通过纵向形态很难区分. 通过横截面形态容易区分，但是纤维横截面切片的生产需要熟练的技术. 通常，上述四种纤维可以通过显微镜观察来鉴定. 由于相同的化学组成，通过燃烧方法识别上述四种纤维更加困难. 在燃烧过程中，这四种纤维的烟雾和灰分仅略有不同. 在燃烧过程中，天丝纤维燃烧后具有更多的白烟和相对更多的灰分. 棉和粘胶纤维的灰分灰白色. 天丝和莫代尔纤维的灰烬为黑色. 但是燃烧方法可以用作鉴定纤维素纤维的初步测试. 溶解方法区分上述四种纤维. 测试现象是不同的. 棉花不溶性盐酸和硫酸莫代尔纤维迅速溶解. 粘胶纤维需要在室温下搅拌至少2分钟. 在溶解之前，天丝纤维需要加热才能溶解. 因此，溶出法可用于鉴定这四种纤维.

在鉴定药物着色方法期间，剩余的三根纤维用棉洗后为黑色，蓝色和青色，而在染色和洗涤后未染色. 但是，干燥后，粘胶纤维，莫代尔纤维和天丝纤维的三种纤维的颜色是不同的. 因此，该方法可用于识别这四根光纤. 但是再生纤维素纤维的缺点，这种方法容易受到人为因素的影响，例如洗涤程度等，因此必须反复验证. 总之，识别这四种纤维的最有效方法是溶解法. 显微镜观察更直观，但制作纤维横截面更麻烦. 药物着色方法需要小心. 通过燃烧方法很难仔细地识别这四根纤维. 结论再生纤维素纤维资源丰富再生纤维素纤维的缺点，可再生，环境友好，新的溶剂基制造工艺的出现必将成为本世纪最有前途的纺织纤维. 从普通粘胶纤维，高水分模量的粘胶纤维到流行的莫代尔纤维和天丝纤维的再生纤维素纤维的性能都得到了很大的改善. 特别是天丝纤维不仅具有优异的性能，而且还彻底改变了传统的牛再生纤维素纤维生产中的环境污染问题. 鉴别常用再生纤维素纤维的最有效方法是溶解法显微镜观察法和药物着色法，它们也具有一定的优势，但常用的燃烧法难以发挥作用. 参考资料中国纺织测试专家网（HALOHARMS）人造纤维素: 从标准到JChemicalFibersInternational : (）HBURGER创新材料通过sltemahvecellulosepingping JChemicalFibersInternational: 杨致立纤维素和粘胶纤维（qr）M北京: 纺织工业出版社Liu ZhiyingModal纤维: 丝绸

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