下载文档原格式
五、聚丙烯腈纤维的改性5.1改性的原因聚丙烯腈纤维被称为合成羊毛，是代替羊毛的一种理想合成纤维，它具有较好的蓬松性、弹性、保暖性，但是其回弹性、卷曲性与羊毛相比仍存在较大的差距。
聚丙烯腈纤维吸湿性差的弊端也使其在使用过程中缺少天然纤维的舒适性。
此外，聚丙烯腈纤维易于产生静电的积聚，纤维的体积电阻率高达 6.5×1013Ω/cm，影响了纺丝加工性能及其应用。
随着生活水平的提高，人们对合成纤维的要求也越来越高，传统聚丙烯腈纤维已不能适应人们的需求，因此需要对聚丙烯腈纤维进行改性。
5.2聚丙烯腈纤维的亲水性改性5.2.1高聚物分子的亲水化在聚合时引入亲水性单体与AN共聚,增加纤维的亲水性。
这种亲水性单体是含有-OH、COOH或其它亲水基团的乙烯基化合物,在国外有大量的专利报道。
如日本旭化成曾分别采用乙烯基吡啶和二羰基吡咯化合物等为主的亲水性共聚单体,制得了吸水性PAN纤维。
5.2.2用亲水物共混：可用来共混的亲水性化合物可以分为两种:一种是低分子化合物,另一种是高分子化合物。
对溶液纺丝来说,用低分子化合物共混的纺丝溶液宜采用干法纺丝,如西德拜耳公司在PAN纺丝原液中加入5%～10%的甘油或四甘醇,进行干纺,生产高吸水性改性PAN纤维。
现在所采用的亲水性化合物逐渐趋向于用高分子化合物,这些高分子化合物有:亲水性轻度交联树脂、聚乙二醇衍生物和聚丙烯酰胺等。
5.2.3与亲水物接枝共聚与亲水性物质接枝共聚，同样可以达到增加纤维中亲水性基团的目的，其工艺要比大分子结构亲水化的方法简单易行。
聚丙烯腈可与甲基丙烯酸、聚乙烯醇等接枝共聚，达到改善吸湿性的目的。
丙烯腈与天然大豆蛋白通过接枝共聚制得亲水改性聚丙烯腈纤维是又一成功的范例。
随着接枝效率的提高，吸湿率相应增加，这是由于大豆蛋白存在于聚丙烯腈纤维的表面的原因。
5.2.4对纤维表面进行碱减量处理用碱减量法对聚丙烯腈纤维进行表面处理，使纤维表面粗糙化，产生沟槽、凹窝，以增强其吸水效果。
亲水性多孔聚丙烯腈纤维的研究研究与开发合成纤维工业,2010,33(4):28CHINASYNTHE,I]【CFIBERINDUSTRY 亲水性多子L聚丙烯腈纤维的研究刁彩虹肖长发胡晓宇(天津工业大学改性与功能纤维天津市重点实验室,天津300160)摘要:将聚丙烯腈(PAN)与聚氧化乙烯(PEO)共混后湿法纺丝,经水洗后处理,制成具有不同微孔结构的改性PAN纤维,然后在NaOH溶液中水解,得到亲水性多孔PAN纤维(HM—PAN).借助红外光谱和扫描电镜表征了HM—PAN的化学结构和形貌;讨论了HM.PAN的亲水性能和力学性能.结果表明:相同水解条件下,随PEO含量增大,HM—PAN中引入的亲水基团增多,表面形成的孑L穴加深,数量增多,纤维的亲水性能提高;在相同PEO含量下,通过控制水解时间,HM—PAN的孔隙结构及亲水基团数量,可以提高HM—PAN对水分的吸收及转移性能.PEO质量分数为10%的HM.PAN试样的平衡吸水倍率可高达lO.48g/g,最大芯吸高度为13.5cm,保水率高达98.1%.HMPAN中微孔产生的应力集中以及大分子排列规整性的破坏,导致纤维的力学性能有所下降,而水解时张力的施加可有效降低其下降幅度.关键词:聚丙烯腈纤维聚氧化乙烯水解多孔纤维亲水性能改性中图分类号:TQ342.2文献识别码:A文章编号:1001.0041(2OLO)O4.0028.04常规聚丙烯腈(PAN)纤维有许多优异的性能,但是作为服用材料,由于其特殊结构所导致的纤维吸水,吸湿性差的缺点,严重影响了织物的穿着舒适性,从而大大限制了它的应用范围.因此,目前人们对PAN纤维亲水改性的研究比较多¨j.其中PAN纤维形态结构多孔化的物理方法及水解处理在纤维表层引入亲水基团的化学方法为两种常用的亲水改性途径.该2种方法得到的纤维吸水,吸湿性能提高幅度较小J.作者将以上2种亲水改性方法相结合,首先对PAN/聚氧乙烯(PEO)/N,N一二甲基乙酰胺(DMAc)体系进行湿法纺丝,经水洗后处理,制成具有微孔结构的改性PAN纤维,然后对纤维进行水解处理,得到兼具良好吸湿,吸水性的多孔PAN纤维,并对其化学结构,形貌及亲水性能进行了研究.1实验1.1材料PAN粉末:工业级,齐鲁石化腈纶厂;DMAc,PEO(相对分子质量为50000),NaOH:分析纯,天津博迪化工有限公司产.1.2试样制备将PAN,PEO粉末烘干后,按PAN/PEO质量比为95/5,90/10分别溶于DMAC中,在65℃溶解3h,得到质量分数为20%,具有良好可纺性的PAN/PEO纺丝溶液.将纺丝溶液于50℃脱泡后湿法纺丝,凝固浴为40%的DMAC水溶液.纺丝成形后在95～97℃热水浴中拉伸3倍后将其置于50℃的温水中浸泡7h,制成具有微孔结构的改性PAN纤维(M.PAN),文中将PAN/PEO质量比为95/5,90/10的纤维分别表示为5M-PAN,10M—PAN.然后将M—PAN置于碱液中进行水解后处理,水解条件为:浴比1:50,NaOH质量分数为10%,温度90c【=,时间8min.得到的纤维以HM.PAN表示,并将5M—PAN,10M—PAN经水解后的纤维分别表示为5HM-PAN,10HM—PAN.另以相同纺丝工艺制得一种常规PAN纤维(PAN),将对其水解得到的纤维以H-PAN表示.1.3测试红外光谱(FTIR):采用德国Bruker公司Ten—sor37型傅立叶变换红外光谱仪测定.扫描电镜(SEM)观察:采用荷兰FEI公司QUANTA200型扫描电子显微镜观察喷金后纤维表面及横截面形貌.吸水性能:取出于真空烘箱中烘干的纤维试样2g,置于铁丝编成的小篮中,浸没在蒸馏水中不同时间,取出排水10min,称重.纤维加小篮吸水后质量减去吸水前质量除以纤维试样干重,即为吸水倍率.收稿日期:2009—09—10;修改稿收到日期:2010?06-21. 作者简介:刁彩虹(1984一),女,硕士研究生.从事功能纤维材料研究.通讯联系人*****************第4期刁彩虹等.亲水性多孔聚丙烯腈纤维的研究29 导水性能:通过测定纤维束的最大芯吸高度(Ⅳ.)研究纤维的导水性能.其测试方法如下i取100根长15cm的纤维组成纤维束,将一端固定在铁架台上,在另一端(下垂端)加上50g张力,使纤维束伸直,调整夹钳高度,使纤维束浸入有色水面以下1cm,待纤维束达到芯吸平衡时,测定其矾.保水性能:称取纤维试样1g,浸在蒸馏水中2h,提出排水3min,离心脱水10min称重(G),再将纤维试样105cc真空烘干至恒重(G.),按下式计算保水率():=(G—G0)/Go×100%(1)吸湿性能:将纤维试样在温度为20℃,相对湿度为65%的条件下放置24h,称重(),然后将纤维试样lO5oC真空烘干至恒重(Wo),按下式计算回潮率():M=(一Wo)/WoX100%(2)力学性能:采用YGOOIA型纤维电子强力仪对纤维试样在松弛和张力状态下的力学性能进行测试.2结果与讨论2.1红外光谱分析从图1可见,随PEO含量增大,在波数为2242,1733cm处分别对应PAN及M—PAN的一CN以及第二单体酯基吸收峰强度逐渐减弱.水解后的纤维在波数为1633,3440cm处分别出现了一NH以及一C0OH的吸收峰,且随PEO含量增大其峰强增强.红外分析结果表明,相同水解条件下,随PEO含量增大,纤维中有更多一CN被转化为亲水性基团一CONH以及一cO0H.这是因为随PEO含量增大,M—PAN孔隙率提高,水解时与碱液接触面积增大,水解程度增强.图1PAN纤维及改性PAN纤维的FFIR图谱Fig.1FfI'IRspectraofPANfiberandmodifiedPANfibers1一lOHM—PAN;2—_5HM-PAN;3一H—PAN;4一PAN 2.2形貌分析由图2,3可见,PAN纤维表面光滑,结构致密,水解刻蚀掉纤维表层结构疏松部分的无定型区域,纤维表面出现分布均匀的坑穴.而M—PAN表面存在许多沿纤维轴向分布的沟槽和缝隙,内部存在尺寸不等的孔洞.这是因为M.PAN在制备过程中,PAN/PEO共混溶液中分散均匀的PEO分散相在喷丝孔毛细流动,热水浴中拉伸以及水洗后处理过程中被拉长并溶于水中后,在纤维表面形成许多沟槽和缝隙,内部形成大量孔洞.b.1OM—PANd.10HM—PAN图3改性PAN纤维横截面SEM照片Fig.3Cross—sectionalSEMmicrographsofmodifiedPANfibers 由图2还可见,M—PAN经水解后其表面的沟槽不复存在,出现了许多尺寸不等的孔穴.这是由于在水解过程中,M.PAN中的沟槽,缝隙及孔洞增大了纤维与碱液的接触面积,加剧了水解的进行.水解过程中,部分碱液沿着纤维中内外贯通的孔隙进入纤维内部发生反应,部分碱液进攻纤维表层的薄弱区域,其中纤维表面的凸起部分因与碱液接触面积较大,易被刻蚀掉,所以水解后的HM—PAN表面出现了许多尺寸不等的孔穴.且与5HM—PAN相比,因10HM.PAN分散相相畴尺寸增大,数量增多,所以溶于水中后,10M.PAN表面的沟槽加深,数量增多,进一步水解后对应的IOHM—PAN中的孔穴较5HM～PAN增多,加深.一圈匿圈一■囊图一■盈合成纤维工业2010年第33卷2.3改性PAN纤维性能2.3.1吸水性能由图4可见,PAN因自身结构致密,且无亲水基团,纤维依靠表面吸附以及纤维集合体问毛细孔隙吸水,在很短时间内达到吸水平衡,平衡含水量低.H-PAN因表面含有坑穴及亲水基团,其瞬时吸水速率加快,但是皮层亲水基团达到完全吸水需要一个过程,所以达到吸水平衡需时略长.10M—PAN中大量尺寸不等的沟槽,缝隙及孔洞为水分的吸收和保存提供了场所,其平衡吸水倍率较高,与H-PAN相近,但是由于不同孔径的微孔其毛细吸附能力有别,所以达到吸水平衡需时也较长.IOHM—PAN集亲水基团与微孔于一体,其瞬时吸水速率最快,达到吸水平衡需时最长,平衡吸水倍率可达1O.48g/g.图4纤维吸水动力学曲线Fig.4Waterab~entkineticcu~e80ffibem一1OHM—PAN;●一10M—PAN;▲一H—PAN;■一PAN 2.3.2导水性能由表1可见,PAN,5M—PAN,10M—PAN的日分别为5.6,7.3,11.3cm,同PAN相比,M.PAN导水性能提高,且IOM.PAN较5M—PAN提高幅度大.这是因为,一方面M—PAN表面的沟槽结构使相邻纤维靠拢形成的毛细管径小于PAN间的毛细管径,增大了毛细管附压力;另一方面M—PAN中大量内外贯通的孔隙赋予纤维束较多的导水通路.其中10M.PAN因表面沟槽及内外贯通的孔隙数量较多,其导水性能较5M—PAN高出许多.表1纤维的导水性能Tab.1Watertranspo~propertyoffibe~试样Hq/cm试样Hq/cmPAN5.6H—PAN6.85M.PAN7.35HM—PAN7.9lOM.PAN11.310HM—PANl3.5再将水解前后各纤维的Hq对比可知,水解提高了各纤维的导水性能.其原因在于水解在纤维表面及纤维中毛细管内表面引人了亲水基团,同时提高了各表面的粗糙度,增大了纤维束中毛细管的表面能,增强了水对毛细管的润湿能力.2.3.3保水性能由图5可看出,PAN表面光滑,内部结构致密,且无亲水基团,纤维较低.M.PAN中PEO溶出后形成的大量微孔使纤维的大大提高.未水解时,10M—PAN由于PEO添加量多,溶出后形成的微孔数量多,其为79.23%,较5M.PAN的29.43%高出许多.水解后,由于水解程度不同,纤维所含亲水基团数量以及微孔结构等的差异导致不同纤维的随时间变化趋势不同. PAN随水解的进行,纤维中亲水基团,微孔数量增多,呈单一的递增趋势.而M—PAN在水解开始时,随着时间的延长,纤维中引入的亲水基团增多,增大,达到一定程度后纤维开始下降,其中5M—PAN于水解时间为10min时最大,达46.26%,IOM.PAN于水解时间为8rain时最大,达98.11%.这种变化趋势与M—PAN随水解时间延长其内部微孔孔径增大有关.图5水解时间对纤维保水性能的影响Fig.5Effect0fhydrolysistimeonwaterretention0ffibe~●～1OM-PAN;▲一H—PAN;●一PAN2.3.4吸湿性能由图6可见,在最初水解的8min内,随时间延长,各纤维均增大.这是因为水解在纤维表层引入了亲水基团,同时刻蚀作用使纤维结构变得疏松,表面粗糙,比表面积增大,从而使各纤维吸湿性显着提高.进一步延长水解时间,IOM-PAN吸湿性反而下降则可能是由于水解时间延长,刻蚀作用增强,导致亲水基团减少,从而表现为开始下降.对PAN纤维而言,由于其结构致密,仅表层发生反应,水解程度低,刻蚀作用弱,在一定范围内,随水解时间的延长而递增.但是PAN试样于水解15rain时达到的最高远小于10M—PAN于8rain时达到的最高.第4期刁彩虹等.亲水性多孔聚丙烯腈纤维的研究31 图6水解时间对纤维吸湿性能的影响Fig.6Effectofhydrolysistimeonmoistureabsorbencyoffibers ▲一l0M.PAN;●—-5M-PAN;一一PAN2.3.5力学性能由表2可见,水解条件相同时,张力作用下水解后的各纤维强度较松弛状态下提高.原因在于高温水解时,NaOH及水分子会发生运动,纤维自身的大分子链段也会发生运动,又因为纤维在纺丝拉伸过程中,残留有部分应力,所以大分子链段有一种从伸展状态向卷曲状态转变的趋势.无张力作用时,大分子链段会自由收缩,从而使大分子排列的规整性变差,分子间作用力减小,其结果使水解程度进一步加强.表2不同水解时间下改性PAN纤维的力学性能Tab.2Mechanicalpropertiesofmodified PANfibersatdifferenthydrolysistime断裂强度/(cN?dtex)试样5min8min15min张力松弛张力松弛张力松弛H—PAN3.052.642.922.532.462.035HM—PAN1.981.551.641.471.081.1210HM—PAN1.191.O60.98O.850.68O.62当施加一定张力于纤维后,大分子链段自由收缩的倾向被抑制,其规整结构也被破坏,但程度较小.所以水解过程中对多孔纤维施加张力,可有效降低纤维力学性能被进一步破坏的程度.3结论a.水溶性聚合物PEO与PAN共混湿法纺丝,经水洗及水解后处理,可制备出具有亲水性能的多孔改性PAN纤维.b.改性PAN纤维特殊的表面沟槽,内部微孔及水解引入的亲水基团使其在吸水,导水,保水,吸湿性能方面均有提高,其提高程度可通过调节PEO含量及水解条件来控制.c.微孔的形成和发展以及纤维中大分子排列规整性的破坏使改性PAN纤维的力学性能下降,而水解时张力的施加可有效降低其下降幅度.参考文献[1]GuptaBC.Hydrophilicmodificationofacrylicfibreinfluence ofreactionconditions[J].IndianJFiberTextTechnol,2005,3O(1):13—18.[2]WangN,XuY,LuDN.Enzymaticsurfacemodificationofa. crylicfiber[J].AATCCRev,2004,4(9):28—30.[3]MikolajczykT,CzapnikA.Effectoftheporousstructureofgela—tine—polyacrylonitrilegmfcopolymerfibresontheirhygroscopicproperties[J].FiberTextEastEur,1998,6(I):49—55.[4]LiY,LuoZX.Physicalmechanismsofmoisturediffusioninto hygroscopicfabricsduringhumiditytransients[J].JTextInst,2002,91(1):302—316.[5]肖长发,胡晓宇,安树林,等.亲水性聚丙烯腈纤维[J].纺织,2007,28(2):12一l4.Researchofhydrophilicmulti-porouspolyacrylonitrilefiberDiaoCaihong,XiaoChangfa,HuXiaoyu (TianjinMunicipalKeyLaboratoryofFiberModification&FunctionalFiber,TianjinP olytechnicUniversity,Tianjin300160)Abstract:Modifiedpolyaerylonitrile(M—PAN)fiberswithdifferentmicro?porousstretureswaspreparedbywetspinningthe blendsystemofpolyacrylontrile(PAN)andpolyoxyethylene(PEO)priortowashingtreatme nt,whichwashydrolyzedinNaOH solutiontoproducehydrophilicmulti—porousPAN(HM—PAN)fiber.ThechemicalstructureandmorphologyofHM.PANwere characterizedbyinfraredspectrometryandscanningelectronmicroscopy.Thehydrophility andmechanicalpropertiesofHM—PANwerediscussed.TheresultsshowedthatmorehydrophilicgroupswereintroducedinHM-PA Nandmoredeeperpitsformedonthe surfaceofthefiberwhenthePEOcontentwasincreasedunderthe8anlehydrolysisconditions ,thusthehydrophilityofthefiberwasimproved.Thewaterabsorbingand~ansferringpropertiesofHM-PANcanbeimproved bycontroHingtheporestructuresand hydrophilicgroupsquantityinthefiberthroughhydrolysistimeataspecificPEOcontent.The HM—PANsamplecontaining10% PEObymassfractionexhibitedtheequilibriumwatercontentupto10.48g/g,themaximumwi ckingheight13.5cm,waterre—tentionrate98.1%.NotonlythestressconcentrationcausedbytheporeformationinHM—PANbutalsothedamageofthemacro—moleculeregularityledtothedeclinationofthemechanialproperties,thedegreeofwhichcan bedepressedbytensionhydrolysis.Keywords:polyacrylonitrilefiber;polyoxyethylene;hydrolysis;multi?p0musfiber;hydro phility;modification。
聚丙烯腈的结构简式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述聚丙烯腈是一种重要的合成纤维材料，也是丙烯腈单体聚合得到的聚合物。
它具有优异的物理性质和化学性质，广泛应用于纺织、化工等领域。
聚丙烯腈的化学结构中含有酰胺基团，使得其具有良好的强度、耐久性、抗静电性和抗皱性等特点。
此外，聚丙烯腈还可以通过进一步的化学反应和处理获得其他功能性纤维，如碳纤维，增加了其应用的多样性。
本文将对聚丙烯腈的化学结构、物理性质以及应用领域进行详细介绍，并展望其未来可能的发展方向。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将以聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，简称PAN）为研究对象，探讨它的结构简式、物理性质及应用领域。
具体而言，文章将分为三个主要部分。
第一部分为引言部分，包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述中，将简单介绍聚丙烯腈的基本情况，以及其在化学和材料领域的重要性。
文章结构一节将解释整篇文章的组织框架，说明各部分的主要内容。
目的一节将明确本文的主要研究目标和意义。
第二部分为正文部分，主要包括聚丙烯腈的化学结构、物理性质及应用领域三个小节。
在聚丙烯腈的化学结构一节中，将详细介绍聚丙烯腈的分子结构、化学键以及聚合方式。
聚丙烯腈的物理性质一节将涵盖其热力学性质、力学性能、光学性质等方面的内容。
在聚丙烯腈的应用领域一节中，将探讨聚丙烯腈在纺织、医药、电子等领域的广泛应用和发展前景。
第三部分为结论部分，将主要包括总结聚丙烯腈的结构简式、对聚丙烯腈的未来发展进行展望以及结束语。
总结聚丙烯腈的结构简式一节将回顾本文中所提及的聚丙烯腈的化学结构，并概括其主要特点。
对聚丙烯腈的未来发展进行展望一节将探讨聚丙烯腈在新材料、新技术等方向的发展前景，并提出相关建议和展望。
最后，结束语将对本文的研究进行总结，并提出对读者的期望。
通过以上结构的安排，本文将全面介绍聚丙烯腈的结构简式、物理性质及其应用领域，为读者提供一份关于聚丙烯腈的综合性参考文献。
木浆纤维素/聚丙烯腈/硝酸银抗菌纤维的制备及性能宋俊，邵程浩，李君炜，石宇飞（天津工业大学材料科学与工程学院，天津300387）摘要：为了拓展抗菌纳米纤维在医疗敷料领域的应用，首先采用N ，N-二甲基乙酰胺（DMAc ）/氯化锂（LiCl ）溶剂体系来溶解木浆纤维素和聚丙烯腈（PAN ），并加入硝酸银（AgNO 3）作为抗菌剂，制备了纤维素/PAN/AgNO 3（DMAc/LiCl ）纺丝溶液，通过静电纺丝技术纺制出抗菌纳米纤维，并对纤维的形貌、元素组成、结晶性、化学结构、热性能及抗菌性能进行了表征分析。
结果表明：当AgNO 3的质量分数（即占纺丝液中溶质总质量的百分比）为2%时，纤维素/PAN/AgNO 3纤维的微观形貌最佳；在纤维表面均匀分布的抑菌组分主要为AgCl ；抗菌纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有很好的抑制作用，抑菌率都达到了98%以上。
关键词：木浆纤维素；聚丙烯腈（PAN ）；硝酸银；抗菌纤维；静电纺丝；抗菌性能；抑菌率中图分类号：TS102.5；TQ342.8文献标志码：A文章编号：员远苑员原园圆源载（圆园23）园5原园园01原06收稿日期：2022-06-02基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目（2014CB660813）通信作者：宋俊（1978—），男，博士，教授，主要研究方向为生态环境纤维材料和功能纤维材料。
E-mail ：****************Preparation and properties of wood pulp cellulose/polyacrylonitrile/AgNO 3antibacterial fibersSONG Jun ，SHAO Chenghao ，LI Junwei ，SHI Yufei（School of Material Science and Engineering ，Tiangong University ，Tianjin 300387，China ）Abstract ：In order to expand the application of antibacterial nanofibers in the field of medical dressings袁the DMAc/LiClsolvent system was used to dissolve the wood pulp cellulose and polyacrylonitrile渊PAN冤袁and silver nitrate 渊AgNO 3冤was added as the antibacterial agent to prepare cellulose/PAN/AgNO 3渊DMAc/LiCl冤spinning solution.Then袁the antibacterial fibers were spun by electrospinning technology袁and the morphology袁element composi鄄tion袁crystallinity袁chemical structure袁thermal properties and antibacterial properties of the fibers were ana鄄lyzed.The results show that when the mass fraction of AgNO 3渊i.e.the percentage of total solute mass in the spin鄄ning solution冤is 2%袁the microscopic morphology of cellulose/PAN/AgNO 3fiber is the best曰the antibacterial component evenly distributed on the fiber surface is mainly AgCl曰the antibacterial fiber had a good inhibitory ef鄄fect on Escherichia coli and Staphylococcus aureus 袁and the antibacterial rate reached more than 98%.Key words ：wood pulp cellulose曰polyacrylonitrile 渊PAN冤曰AgNO 3曰antibacterial fibers曰electrospinning曰antibacterialproperty曰antibacterial rate随着生活节奏的不断加快，人们不得不使用更短的时间来治疗伤口，传统的纱布类敷料制备方法简单，价格便宜，在皮肤创伤中有着广泛的应用，但其无法保持伤口湿润，并且容易发生细菌交叉感染[1-2]，因而需要对医用敷料作进一步的探索研究。
铜离子改性聚丙烯腈织物的抗菌性能研究槐向兵1 黄 磊2(1.江苏斯利浦睡眠产业科技有限公司,江苏无锡,214432;2.江阴市红柳被单厂有限公司,江苏无锡,214432) 摘要: 研究铜离子改性聚丙烯腈织物的抗菌性能㊂测试了铜离子改性聚丙烯腈纤维的性能,以线性拟合方法确定了铜离子改性聚丙烯腈纤维在抗菌织物中的最优含量;研究了抗菌纱线排列对织物抗菌效果的影响㊂试验结果表明:当铜离子改性聚丙烯腈纤维在织物中的含量达到5.8%时,织物对3种菌群的抑菌率均在95%以上;此时即便铜离子改性聚丙烯腈纤维出现略微分布不匀,也不会影响织物的抗菌性能㊂认为:铜离子改性聚丙烯腈织物抗菌性较好,应用前景广阔㊂关键词: 铜离子改性聚丙烯腈纤维;抗菌织物;抑菌率;金黄色葡萄球菌;大肠杆菌中图分类号:T S101.92+3 文献标志码:B 文章编号:1000-7415(2019)03-0023-04A n t i b a c t e r i a l P r o p e r t y S t u d y o fC o p p e rM o d i f i e dP o l y a c r y l o n i t r i l eF a b r i cH U A IX i a n g b i n g1 H U A N GL e i2(1.J i a n g s uS l e e p I n d u s t r y T e c h n o l o g y C o.,L t d.,J i a n g s u W u x i,214432;2.J i a n g y i nH o n g l i uB e d s h e e tC o.,L t d.,J i a n g s u W u x i,214432)A b s t r a c t T h e a n t i b a c t e r i a l p r o p e r t y o f c o p p e rm o d i f i e d p o l y a c r y l o n i t r i l e f a b r i cw e r e s t u d i e d.T h e p r o p e r t i e s o f c o p p e rm o d i f i e d p o l y a c r y l o n i t r i l e f i b e rw e r e t e s t e d.T h eo p t i m i z e dc o n t e n t o f c o p p e rm o d i f i e d p o l y a c r y l o n i t r i l e f i b e r i na n t i b a c t e r i a l f a b r i cw a s c o n f i r m e d t h r o u g h t h em e t h o do f l i n e a r f i t t i n g.T h e i n f l u e n c e o f a n t i b a c t e r i a l y a r n a r r a n g e m e n t o n f a b r i c a n t i b a c t e r i a l e f f e c tw a s s t u d i e d.T h e t e s t r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e a n t i b a c t e r i a l r a t e o f f a b r i c a g a i n s t t h r e e f l o r a s w e r ea l la b o v e95%w h e nt h ec o n t e n to fc o p p e r m o d i f i e d p o l y a c r y l o n i t r i l ef i b e r i nf a b r i c r e a c h e d t o5.8%.A t t h i sm o m e n t,e v e n t h o u g h t h e d i s t r i b u t i o n u n e v e n n e s s o f c o p p e rm o d i f i e d p o l y a c r y l o n i t r i l e f i-b e rw a s s l i g h t l y s h o w n u p,t h e a n t i b a c t e r i a l p r o p e r t i e s o f f a b r i cw e r e n o t a f f e c t e d.I t i s c o n s i d e r e d t h a t t h e a n t i b a c-t e r i a l p r o p e r t y o f c o p p e rm o d i f i e d p o l y a c r y l o n i t r i l e f a b r i c i sb e t t e r,t h e a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s i sw i d e r.K e y W o r d s C o p p e r M o d i f i e dP o l y a c r y l o n i t r i l eF i b e r,A n t i b a c t e r i a lF a b r i c,A n t i b a c t e r i a lR a t e,S t a p h y l o c o c-c u sA u r e u s,E s c h e r i c h i aC o l i随着人们生活水平的提高和工业的迅速发展,人们对自我保健和环境卫生的意识日益增强,对具有各种特殊功能的纺织产品需求不断增加㊂在日常生活中,人们不可避免接触到的各种细菌㊁真菌等,它们在合适的条件下会迅速繁殖传播进而引发疾病㊂因此,抗菌功能纺织品的研究和开发显得尤为重要,抗菌㊁除臭㊁防霉等功能性纺织品具有巨大的市场潜力㊂无机抗菌纤维是将金属及其化合物(包括银㊁铜㊁锌等)作为抗菌剂,通过不同的加工方法引入纤维,使其具有抗菌功能[1]㊂铜离子改性聚丙烯腈是利用接枝技术将铜离子嫁作者简介:槐向兵(1987 ),男,工程师,1633733880@q q.c o m 收稿日期:2018-10-27接到聚丙烯腈上形成的一种无机抗菌纤维,它具有铜离子抗菌的高效性,可以克服银系抗菌材料的成本高㊁易变色㊁稳定性差㊁生物毒性等问题,是一种安全无毒㊁环境友好㊁有着巨大应用潜力的抗菌纤维[2]㊂本文测试了铜离子改性聚丙烯腈纤维的性能,研究了影响铜离子改性聚丙烯腈织物抗菌性的因素,为铜离子改性聚丙烯腈系列抗菌织物的开发提供参考㊂1 铜离子改性聚丙烯腈的基本性能对铜离子改性聚丙烯腈纤维的基本性能进行了测试,具体数据为纤维中铜含量=================================================39298.2m g /k g,线密度2.76d t e x ,线密度偏差-0.7%,断裂强度2.02c N /d t e x ,断裂伸长率46.1%,标准回潮率10.9%㊂可以看出,铜离子改性聚丙烯腈纤维具有较高的铜离子含量和较高的回潮率㊂较高的铜离子含量保证了铜离子改性聚丙烯腈纤维的抑菌性能;较高的回潮率则促进了纤维的抗菌效率,这是因为细菌是在有水的环境下繁殖的,较高的回潮率更加有利于细菌与纤维的接触,从而与铜离子起到协同抗菌作用[3]㊂2 纺织品抗菌性检测方法和菌种选择2.1 纺织品抗菌性检测方法在抗菌纺织品的开发中,抗菌检测是十分重要的,它不仅是抗菌物质选择的重要依据,也是抗菌纺织品性能的主要评价指标㊂一般抗菌纺织品的测试方法分为定量试验法和定性试验法,也有分为适于溶出型和非溶出型检测方法[4]㊂美国A A T C C100 2012‘抗菌纺织品的评价方法“和日本J I SL 1902 2002‘纺织品抗菌性试验方法和抗菌效果“规定了抗菌纺织品抗菌性能的定量分析法,瑞士S N VS N195920 1994‘纺织面料抗菌活性的测定琼脂扩散板“和美国A A T C C147 2011‘纺织品的抗菌性:平行划线法“规定了抗菌纺织品抗菌性能的定性分析法㊂我国的G B /T20944 2008‘纺织品抗菌性能的评价“包括3部分内容,第1部分 平皿琼脂扩散法”规定了纺织品抗菌性的定性检测方法;第2部分 吸收法”和第3部分 振荡法”规定了纺织品抗菌性的定量检测方法㊂2.2 菌种选择由于细菌种类繁多,对抗菌产品进行所有菌类抑制或杀灭的代价大且不现实,因此在对抗菌纺织品进行抗菌效果评定时,以该抗菌纺织品对具有代表性菌种的抑制效果作为评判其抗菌效果㊂金黄色葡萄球菌(以下简称A 菌)是革兰阳性细菌中抵抗力最强的致病菌,可作为革兰阳性菌的代表;大肠杆菌(以下简称B 菌)分布相当广泛,可作为革兰阴性菌的代表性菌种;白念珠菌(以下简称C 菌)酷似细菌的菌落,易于计数观察,可作为真菌的代表[5]㊂G B /T20944 2008‘纺织品抗菌性能的评价“规定:当抗菌纺织品对A 菌和B 菌的抗菌率不小于70%㊁对C 菌的抗菌率不小于60%时,抗菌纺织品具有较好的抗菌性能㊂3 铜离子改性聚丙烯腈纤维及其织物的抗菌性3.1 铜离子改性聚丙烯腈纤维抗菌性对铜离子改性聚丙烯腈纤维的抗菌性进行测试,为开发抗菌织物做准备㊂根据G B /T20944 2008‘纺织品抗菌性能的评价第3部分:振荡法“(洗涤50次),测试铜离子聚丙烯腈纤维对A 菌㊁B 菌和C 菌的抑菌率依次为≥99%㊁≥99%和≥97%㊂可以看出,铜离子改性聚丙烯腈纤维对3种菌群的抑菌率均在95%以上,达到了国家纺织行业最高的A A A 级标准㊂3.2 铜离子改性聚丙烯腈纤维含量对织物抑菌性的影响对4种含有铜离子改性聚丙烯腈纤维抗菌织物的抗菌性进行定量检测㊂4种抗菌织物依次记为1#㊁2#㊁3#和4#,铜离子改性聚丙烯腈纤维含量依次为3.67%㊁4.56%㊁5.34%和6.12%㊂根据G B /T20944 2008‘纺织品抗菌性能的评价第3部分:振荡法“测试,结果见表1㊂表1 4种抗菌织物的抗菌性测试结果由表1可看出,1#试样已经符合G B /T20944 2008‘纺织品抗菌性能的评价“要求,对3种菌种的抑菌率均在90%以上;2#试样对B 菌的抑制作用已达到95%以上,对C 菌和A 菌抑制作用也均达到了90%以上;3#试样对B 菌和A菌的抑制作用经达到95%以上,而对C 菌的抑制=================================================作用也接近95%;4#试样对3种菌种的抑制作用略有增加,均稳定在95%以上㊂3.3 铜离子改性聚丙烯腈纤维的最优含量抗菌织物达到抗菌要求时,铜离子改性聚丙烯腈纤维的最低含量确定是开发抗菌织物的关键技术之一㊂通过对1#㊁2#㊁3#㊁4#抗菌织物的抑菌率线性拟合,可求出达到企业规定抗菌要求时铜离子改性聚丙烯腈纤维的含量,即抗菌织物中铜离子改性聚丙烯腈纤维的最低用量㊂根据上述4种样品的测试数据进行数据分析与线性拟合,得到抗菌织物对3种菌种的抗菌性能线性拟合直线;根据直线方程联合求出最优的铜离子改性聚丙烯腈纤维含量㊂抗菌织物对3种菌种的抗菌效果如图1㊁图2㊁图3所示㊂ 由图1~图3线性拟合直线可以求得,当抗菌织物对3种菌种的抑菌率均达到95%时,铜离子改性聚丙烯腈纤维的含量分别为4.78%㊁4.53%和5.78%;因此设计铜离子改性聚丙烯腈纤维含量在5.8%时,抗菌织物对3种菌种的抑菌率均能达到95%㊂图1 4种抗菌织物对A菌抑菌率线性拟合图2 4种抗菌织物对B 菌抑菌率线性拟合图3 4种抗菌织物对C 菌抑菌率线性拟合3.4 抗菌纱线排列对织物抗菌效果的影响进行抗菌织物设计时,在满足铜离子改性聚丙烯腈纤维临界含量的前提下,还要考虑其在织物中的排列和分布,以避免织物上出现抗菌 盲区”,影响织物的整体抗菌性[6]㊂为了探讨含有铜离子聚丙烯腈纤维的抗菌纱线排列对织物抗菌性的影响,选用两种抗菌织物进行对比㊂织物1:经密550根/10c m ,纬密354根/10c m ,平纹织物,经纱为C /R 60/4014.5t e x 环锭混纺纱,纬纱为棉/粘胶/铜离子聚丙烯腈纤维45/40/1514.5t e x 混纺纱,计算得出织物中铜离子聚丙烯腈纤维含量为5.83%㊂织物2:经密550根/10c m ,纬密354根/10c m ,平纹织物,经纱为C /R 60/4014.5t e x 环锭混纺纱,纬纱为棉/粘胶/铜离子聚丙烯腈纤维40/30/3014.5t e x 混纺纱与J C14.5t e x纱按1∶1比例引入,计算得出织物中铜离子聚丙烯腈纤维含量为5.73%㊂两种织物抗菌性根据G B /T20944.3 2008‘纺织品抗菌性能的评价第3部分:振荡法“进行测试,结果见表2㊂从表2可以看出,两种抗菌织物均具有较好的抗菌效果㊂这表明,在保证铜离子改性聚丙烯腈纤维在织物中含量达到要求的前提下,铜离子改性聚丙烯腈纤维略微分布不均匀对织物的抗菌性能影响不大㊂因此,在一定范围内可以将含有铜离子改性聚丙烯腈纤维的抗菌纱线与其他纱线间隔排列,设计不同的抗菌织物㊂表2 两种抗菌织物的抗菌性测试结果=================================================4 结论本文选用铜离子改性聚丙烯腈纤维作为抗菌纤维,对其基本性能和抗菌性进行了研究,并通过对含有该纤维的抗菌织物的性能进行了相关研究,可以得出如下结论㊂(1)铜离子改性聚丙烯腈纤维中铜离子含量可以达到39298.2m g /k g ,纤维的标准回潮率可达10.9%左右,铜离子与较高的回潮率实现了协同高效抗菌㊂(2)测试结果显示,铜离子改性聚丙烯腈纤维对3种菌群的抑菌率均在95%以上㊂铜离子改性聚丙烯腈纤维在抗菌织物中的含量达到5.8%时,织物对3种菌种的抑菌率可达95%以上㊂(3)在保证铜离子改性聚丙烯腈纤维用量达到织物抗菌性所需的临界用量后,铜离子改性聚丙烯腈纤维即便出现略微分布不均匀,也不会影响织物的抗菌性能㊂参考文献:[1] 孙马钰,金裕鹏,许恒毅.常见金属抗菌机制的研究进展[J ].中国药理学与毒理学杂志,2016,30(4):25-29.[2] 叶俊伟,杨瑶瑶,陈弋心,等.纳米氧化镁抗菌材料的研究进展[J ].化工进展,2018,37(4):1460-1466.[3] 何敏珠,阎均,龚羽.抗菌织物及其抗菌性能的评价[J ].上海纺织科技,2005,30(3):62-64.[4] 商成杰.纺织品抗菌检测方法的发展现状[J ].针织工业,2006(7):61-62.[5] 谢小保,李素娟,彭如群,等.纺织品抗菌检测技术的新进展[J ].印染,2012,38(23):36-39,52.[6] 顾秦榕,谢春萍,吉宜军,等.罗布麻混纺织物的抗菌性及防紫外性研究[J ].上海纺织科技,2017,45(12): 9-11.㊃革新改造㊃降低托盘式络筒机回丝的几项措施在生产中我们发现,P O L A R E -P R E M I UM型络筒机与O R I O N 型络筒机的平均回丝率差异很大,前者是后者的2.2倍㊂为此,我们从人㊁机㊁料㊁法㊁环这5个方面进行分析与解决㊂(1)正向激励激发员工的工作热情和积极性,增加超产补助;另一方面对于态度不端正的㊁能力稍微欠缺的员工进行鼓励式的教育和培训㊂经过近两个月数据统计,整体产量上升幅度较大㊂(2)由于对P O L A R E -P R E M I UM 型络筒机不熟悉,容易出现新问题㊂为此针对找纱头装置找头效率比较低的情况进行了改善和优化,加装了部分气缸;彻底清洁找头机可视管,更换探测纱线不灵敏的传感器㊂升级和维护之后的设备找头效率明显提高,同时回丝率也下降了0.15个百分点㊂(3)改善细纱管纱成形,间接提高找头效率㊂调节F A 506型细纱机的卷绕工艺及三自动位置㊂首先是环形元件必须在距离纱管底部30mm~40mm 处开始在纱管上卷绕纱线,确保络筒时底部退绕完全且均匀㊂其次是纱管的两端至少要空出12mm ㊂最后确保每个纱管没有 纱把”,纱管底部卷绕大约1.5圈~2圈㊂(4)针对用户需求优化清纱工艺㊂对清纱器的维护㊁故障处理等进行现场培训㊂规范清纱器槽的清洁方法,即需使用木质清洁棉签,双头最佳;清洁剂常规选择99%蒸馏水或纯净水+1%工业醋酸;当使用蜡块或防静电油等污染较严重时,可采用优质Z i p p o 打火机油,1根棉签只需1滴~2滴,不可太湿㊂操作:将棉棒在准备好的清洁剂中浸透;挤掉多余水分;在清纱器中用力上下擦拭20次以上,顶至最里面的镜片;每次清洁之后必须重新采样,个别单锭异常的重新清洁再采样;清纱器脏度值标准是100,低于50必须清洁,清洁周期为每月1次㊂(5)相对湿度不宜过大,防止大小吸嘴和清纱器积聚棉蜡导致引纱不到位㊁回丝量增加㊂做好纱线通道的清洁,防止飞花附入导致回丝增多㊂通过以上措施,P O L A R E -P R E M I UM 型托盘式络筒机回丝率由0.73%降到了0.43%,直接提高了公司的经济效益㊂山东华兴纺织集团有限公司潘广周 刘晓燕 王 昌=================================================。
