【毕业学位论文】基于竹纤维改性的干爽纱线及湿梯度针织面料的研究

目录.竹纤维在纺织品中应用及研究现状 .吸湿快干织物的研究现状 .本课题的研究内容和意义 .本课题研究的难点和创新点 .竹纤维改性及表征 .纤维性能测试及分析 .纤维性能测试结果与分析 .本章小结 .混纺纱成纱 .纱线性能测试方法 .纱线性能的结果与分析 .本章小结 .原料及编织工艺 .织物的吸湿快干性能测试 .结果与分析 .本章小结 .论文主要结论 .本课题的不足和展望 . . .类对自然的破坏也越来越严重，全球气候变暖导致温室效应 ，大量砍伐树木占用农田带来了土地沙漠化和沙尘暴 ， 工业污染严重破坏臭氧层带来的酸雨 ， 洪水 、 地震等自然灾害已经敲响了警钟 ， 提醒人类保持自然的和谐 ， 人们已经意识到生态的重要，生态纺织品亦引起了众人的高度关注。上世纪 70年代开始，生态纺织品的概念在全球范围内得到推广，构建绿色、生态、健康的纺织品势在必行。 为适应生态纺织的号召 ， 国内外科学家开始将目光转向天然绿色纺织原料 ， 致力于开发出适应绿色生态的纺织新材料，并取得不菲的成就。就纤维材料而言，天然彩棉 、乳酸纤维（ 、大豆蛋白纤维、甲壳素纤维 、 剑麻纤维等1， 凭借自身优良的机械性能和生态环保特性 ， 已经被广泛的应用于高档服装和纺织品 ， 并被消费者所喜爱 。 为解决纺织原材料资源不足的问题 ， 再生纤维素纤维在生态纺织品中仍然具有举足轻重的地位。继大豆蛋白纤维 2研制成功之后 ， 我国学者自主研发的生态环保竹纤维 ， 一经问世就引起全世界纺织界的关注 。 制成的服装凉爽舒适 ， 得到广大消费者的喜爱 ， 在家纺行业和服装领域迅速得到推广。 是一种再生纤维素类纤维 。 竹子从栽种成活到砍伐利用仅需要 2 周期短 ， 可再生 ， 砍伐利用不会影响生态环境 ，且种植条件简单 ， 资源丰富 ， 在我国四川等地储量充足 ， 居世界首位 。 凭借自身优良的透气性 、 吸水性 、 耐磨性和染色性等特性 ， 竹纤维成为一类新型天然纤维 。 加上竹子天然的抗菌性能 ， 可以在生长过程中不需要借助农药 ， 因此属于天然绿色 、 生态 、 环保材料 ， 日本纺织检测协会对竹纤维制品进行检测 ， 证实竹纤维的制品可以长久保持优良的抗菌性 （ 241%）3和抗紫外线性能 ， 远远高于棉 、 木纤维类的纺织品 。因此，竹纤维制品问世之后，广受人们的喜爱。 最初，由于竹纤维具有与普通合成纤维同等的强度和刚度，加上竹纤维的比重小 ，比强度较高 ， 被广泛应用于水泥 、 树脂等复合材料的增强件中 4， 以改善和增强复合材料的韧性、强度和抗裂性能等。从 1999年开始，我国四川、上海东华大学等开始了对竹纤维的研究，并于 2001年，河北吉藁化纤有限责任公司5开发出了竹纤维并应用于1绪论2纺织品中 ， 并获得国家专利 ， 成为我国首家成功开发研制出竹纤维的厂家 ， 竹纤维制品也被誉为 “ 21世纪最具发展前景的健康面料 6” 。竹纤维分为三种 ： 竹原纤维 、 竹浆纤维和竹炭纤维 。 由于竹原纤维单纤维只有 2在纺织品的应用中只能采用工艺束纤维 ， 而且 ， 竹原纤维束过粗 、 残留的木质素等杂质较多 、 柔软性较差 7； 竹炭纤维是通过粘胶纺丝液 ， 并均匀加入纳米粉末到其中 ， 纺制而成的纤维 ， 其功能不会随洗涤而退化或消失 ， 具有永久性 ， 在日本市场上被誉为 “ 黑钻 石 ” ， 在我国 上海、 台湾等 地都有 应用。 但是， 竹炭纤 维的制 作工艺 复杂 8， 生产成本 高 ， 因 此 ， 目 前 市 场 上 应 用 较 为 广 泛 的 竹 纤 维 多 为 竹 浆 纤 维 。 江 南 大 学 的 周 建 萍 9对比竹原纤维和竹浆纤维的性能后发现，竹浆纤维伸长率较大、耐磨性和可纺性较好 ，强度和伸长的变异系数较小，因此，更适合与纺织用。 竹浆纤维 （ 以下简称竹纤维 ） 是将竹片制成竹浆粕 ， 再利用湿法纺丝的方式纺制成纤维 ， 纤维的制作工艺类似于粘胶纤维 。 由于竹浆纤维在制造过程中对竹片的粉碎和损坏 ， 使得竹浆纤维的性能要略低于竹原纤维 ， 与粘胶纤维相近 。 竹原纤维表面为沟槽状 ，含有许多微细沟槽 ， 而横向为不规则的腰圆形或椭圆形 ， 内部为中空结构 ； 竹浆纤维横截面为不规则的锯齿形 ， 横截面有较多孔隙 ， 因此 ， 竹纤维吸湿性和透气性在所有纤维中居首位，被誉为 “ 会呼吸的纤维 ” ；竹原纤维和竹浆纤维的截面图见图 于竹子拥有良好的抗菌性 ， 生长中不需要使用农药 ， 竹纤维制品保留了竹子的这种优良抗菌性能，即使多次洗涤、日晒，抗菌性能也不会消失，并且不会对皮肤造成危害 ，于是，被称为 “ 天然环保绿色抗菌纤维 ” 10，被广泛应用于各类针织、机织服装中 ， 同时也是毛巾 11、内衣 12和卫生材料的宠儿。（ a） （ b）图 a) (b)图 引起了全世界纺织行业学者的高度关注 ， 并做出研究 。 国内学者储咏梅 13等对竹原纤维织造的织物分别与棉织物 、 毛织物和苎麻织物的芯吸高度进行研究 ， 证实竹原纤维织物的芯吸高度较其他三种织物大 ； 万玉芹14等对竹纤维 、 苎麻纤维和黄麻纤维的吸湿性作了研究 ， 显示竹纤维的平衡回潮率 （ 吸湿和放湿 ） 都高于后者 ；刘 启 国15对 竹 原纤 维 和竹 浆 纤维 的 吸湿 性 作了 研 究和 对 比， 发 现竹 浆 纤维 的 吸水 高 度（约为 与粘胶纤维 （ 约为 相近 ， 小于竹原纤维的吸水高度 （ 约 ；王越平等16对竹原纤维和竹浆纤维的基本性能进行对比 ， 发现竹浆纤维的性能与粘胶纤维相似 ； 隋淑英等 17对竹纤维的性能与普通粘胶纤维对比 ， 发现竹浆纤维虽然性能与粘胶纤维相近 ， 但是初始模量略高 ， 结晶度低 ， 因此 ， 比普通粘胶纤维具有更好的服用性能 ；褚 才 根等 对 竹娟 纤 维针 织 生产 中 断头 率 过高 的 问题 进 行了 技 术研 究 18； 马晓 军 19利用羊毛与竹纤维混纺开发出夏季干爽毛织物等。 世界上最早研究竹纤维的国家是日本，早在 1993年，日本就有研究人员开始了对竹纤维在纺织品的应用领域展开研究 20，在 2000年，日本研究人员将竹纤维与天然纤维和聚酯纤维混纺 21， 率先推出竹纤维服装制品 ， 也在竹纤维纱的纺制 、 竹纤维交织品和竹纤维抗菌医疗事业22等领域做出研究 。 而在欧美一些国家 ， 竹纤维在复合材料的应用中较为广泛，服用方面较少 23,24。的研究服装舒适性的研究分为热湿舒适性 、 视觉舒适性和接触舒适性 25,26,27三类 ， 人们对1绪论4服装主要从热湿舒适性这一方向研究。上世纪 50年代，合成纤维迅速成为纺织行业的新宠，被广泛应用， 但是，穿着合成纤维制成的服装不仅会使人感到闷热和不透气 ， 甚至还产生皮肤病等病症 ， 从而赋予了服装舒适性新的内容和意义 ， 而美国的一向调查也表 明， 高 达 81%的 消费 群 体在 选 择服 装 时， 舒 适性 已 经成 为 首选 因 素 28， 对服 装 舒适性的研究就显得尤为重要。 热湿舒适性的研究早 在 就已经展开29，0将透湿 、 传热两种性能联系起来共同研究 ， 并在此基础上提出了一个重要的概念 之后又陆续提出了热欧姆（ 、热阻 阻 1等舒适性的评价指标 。 由于人体并非一直处于静止状态 ， 运动和高温环境下 ， 人体会出现液态出汗和气态出汗 （ 即显汗和潜汗 ） 两种出汗状态 ， 即使在静止的状态下也会产生热量和 热量相 对转移 的运动 过程， 70年 代之后 ， 生 理学家 将人体 服 装 环 境设定 为一个系统 ， 对服装穿着热湿舒适性的研究也从静态研究深入到动态研究 。 对舒适性的研究方法主要包括物理指标评价法 、 微气候参数评价法 、 暖体假人法 、 生理学评价法 、 心理学评价法和综合评价法 32等。物理指标评价方法主要采用平板法测试织物的热、湿传递性能，包括导热系数 、 热阻、保暖率、 安工程大学的姚穆等33、东华大学的郭晓芳 34、总后勤部军需装备研究所谌玉红等 35都对舒适性指标和测试进行分析 ， 武汉纺织大学的吴济宏对人体运动出汗穿着针织面料的性能进行测试，提出了影响其热湿性能的因素 ，并进行评价 36， 苏州大学的吕聪对织物的热湿舒适性与结构等参数的关系进行研究 37，运用数学方法分析织物热湿舒适性的影响因素。 微气候参数评价方法是将环境 服装作为一个整体来研究 ， 通过模拟织物与人体皮肤之间的温湿度变化来反映着装的舒适感觉 ， 西安工程大学研制出织物微气候仪 型和 型首次在国内模拟人体着装下的生理状态以及周围环境条件 ， 来测试织物的热湿特性38,39， 天津工业大学研制出织物动态条件下热湿汽相缓冲作用测试仪 ， 并从织物的原料和结构方面对织物的热湿性能进行研究 40， 东华大学研制的汽相缓冲测试仪模拟人体出汗时动态变化的蒸汽压力 、 温度和热流密度来有效的区分液体汗 （ 潜汗 ） 和汽态汗（显汗 ） 两种状态下的热湿传递性能 41， 总后军需装备研究所研制出织物动态热湿传递性 能 测 试 仪 通 过 定 量 液 态 汗 的 蒸 发 时 间 曲 线 和 微 气 候 区 的 时 间 温 湿 度 曲 线 研 究 织 物 动态条件下的热湿传递特性42等 ， 这一阶段的研究 ， 将服装热湿舒适性的研究从静态转移到动态研究上 ， 开始了服装生理学和心理学上的舒适性研究 ， 并成功研制出能模拟人体各种运动状态的暖体假人。上世纪 40年代在美国诞生的第一代暖体假人仅能测试出静态的热阻 43， 到上世纪 60年代出现的第二代暖体假人可以模仿一些简单的动作 ， 分别在各测量部位进行控制和检测44， 70年代，暖体假人的技术逐渐成熟，广泛应用于民用、军用、航天 45,46等领域 。1绪论5国内对暖体假人的研究最早在总后勤军需装备研究所展开 ， 曹俊周等研制出国内第一代恒温暖体假人和第二代变温暖体假人 ， 开创了我国在暖体假人研究的先河 47； 在此基础上 ， 东华大学采用暖体假人为主要技术手段 ， 多包括航天服和防护服在内的航天 、 国防领域服装的研究 45； 北京航空航天大学的李潭秋等对暖体假人进行 “ 飞天 ” 模拟 ， 测试其舱外服的热防护特性并进行研究 ， 结果证明暖体假人的模拟测试具有良好的精度和可行性48； 同济大学的叶海等利用暖体假人进行热环境的评价和研究 ， 取得了良好的效果49； 香港理工大学的范金土教授研制出的新型暖体假人 “ 可以真实模拟出人体出汗和运动，是世界上第一个利用特种织物织造的 “ 出汗假人 ” ，其制作材料防水且透气 ， 该假人可以模拟人体的真实出汗状态和简单步行 ， 实现了热湿舒适性指标的 “ 一步法 ” 测 量 50。 国外 暖 体假 人 的研 究 最早 始 于美 国 ， 世 纪 40年 代初期受商店里的人体模型启发 ， 建立了一个无手臂的粗糙人体模型 ， 用以军用服装的测试 ，并逐步完善 ； 50年代 ， 暖体假人在美国仍然用于军用测试 ， 但改进了对人体高度和服装60年代，受 国军事环境研究所主要几种在暖体假人模拟湿阻和水汽运动对人体的影响的研究上 ， 因而出现了 “ 出汗 ” 假人 ； 到 1984年，美国军事环境研究所研制出一种新型的暖体假人，可以模拟人体的行走和跑步 ， 分别对人体的 19个不同部位进行独立加热和研究，能准确的测出服装穿着的热阻和湿阻 ；而 全身有 126处独立控制区域，对热湿舒适性的测定更为精确 51。生理学和心理学评价方法 ， 主要采用的是人体试穿衣物在特定的环境下活动 ， 测试人体生理参数的变化或本能反应来表达 。 心理学测试的标尺一般有三点标尺 、 五点标尺和七点标尺 。 香港理工大学的 测试穿着的透气性等 52； 丹麦教授 人体舒适性的研究 ， 为实现生理学基础上对舒适性的统一 ， 建立了舒适性表达和评价的方程 ， 这套方程可以 预测不同活动状态下的舒适性 53。能纤维 及纱线的 吸湿快干 织物人在静止或运动状态下 ， 都会存在潜汗和显汗两种出汗状态 ， 因此 ， 要满足人体对舒适性的要求，服装不仅要具有良好的吸湿性，也应同时具备优异的快干性，这样 ， 在人出汗时 ， 服装能将汗液迅速吸收并转移到织物外层蒸发 ， 保持皮肤的持久干爽 ， 于是 ，就有了 “ 吸湿快干性 ” 的提出。国内外对吸湿快干性织物的研究主要分为两个方面 ： 一是吸湿快干性功能纤维和纱线的研制及应用；二是织物结构和后整理的研究。 传统的纺织原料鲜有兼具优异的吸湿性和快干性的 ， 天然纤维吸湿性能良好 ， 但快干性差 ； 合成纤维则有良好的快干性 ， 吸湿性能较差 ， 因此 ， 两者取其优即可实现吸湿1绪论6与快干性能的兼具 。 对吸湿快干性功能纤维主要在于涤纶类纤维的 改性 ， 在保持涤纶纤维本身快干的优异性能的同时 ， 达到较高的吸湿性 ， 提高涤纶纤维的穿着舒适性 。 异型截面的吸湿快干性纤维的原理在于 ， 纤维表面或者内部结构中存在沟槽 ， 纤维的比表面积和水接触角得到改变 ， 纤维表面对水份的扩散速度也增加了 ， 这些纤维制成的织物的毛细效应也得到提高 ， 从而实现了织物的吸湿快干性能 。 新型吸湿快干性纤维主要的实现方式有两种 ： 物理改性和化学改性 。 物理改性是通过改变喷丝孔的形状 、 多种原料混纺或复合纺丝几种方式获得吸湿快干涤纶纤维 ， 化学改性则是通过接枝共聚引入亲水基团的方法获得 ， 这几种方法基本上都是通过改变纤维的截面形状来实现涤纶纤维的高效导湿性 。 随着喷丝加工技术的发展 ， 改变喷丝板的种类 ， 可以有效的生产出与天然纤维截面形状相近的异型纤维，从而解决了涤纶纤维导湿性差的问题。 美 国 杜邦 公 司是 世 界上 最 早开 发 出吸 湿 快干 性 纤维 的 机构 ， 其开 发 出的 4内部为中空结构 ， 表面有沟槽 ， 有利于水分在纤维内部和表面的疏导能力 ， 利 用 干燥速率远远高出棉纤维等面料 55； 我国台湾推出 的 6， 以及 57， 表面均为 “ 十 ” 字型 ， 增加纤维表面的毛细效应 ， 大大提 高了织 物的吸 湿快干 性能； 潘菊芳 等对 制成 的织物 性能进行研究 ， 发现这两种纤维制成的织物吸湿性高于普通的聚酯类纤维织物 ， 快干性要优于棉 纤维织 物 58。 常用的 吸湿快 干性纤 维多为 异型截 面，其 截面形 状有 “ Y” 型 、 “ W”型 、 “ H” 型 、 “ 十 ” 字型等 ， 如 59、 、 、 60,61、 等， 几种常 见异性 截面吸 湿快干性纤维截面图见图 了涤纶纤维改性研制的吸湿快干性纤维之外，丙纶 、锦纶等合成纤维也可以通过改性或者混纺实现吸湿快干性62（ a） 十字型 截面纤维 （ b） 维1绪论7（ c） 维 （ d） 维图 截面纤 维吸湿快干性功能纱线可以直接通过异形截面纤维纺纱获得 ， 利用纤维的特殊沟槽产生良好的毛细效应 ， 将人体的汗液迅速吸收 、 传导 ， 达到快干效果 。 利用功能纤维可以直接生产纯纺纱 ， 也可以与其它纤维混纺 ， 实现不同用途的纱线 。 在后纺工艺中加入异性截面的长丝 ， 也可以提高聚酯类纤维的导湿性能 ， 如日本东洋纺采用 “ Y” 型截面纤维纺制的 有比传统聚酯纤维更优良的吸湿性和干燥性。导湿纤维性能单一 ， 难以兼顾吸湿 、 导湿和散湿三种性能 ， 不能起到良好的吸湿快干性 ， 因此 ， 采用不同纤维 、 长丝混纺的复合纱 ， 也是实现纱线吸湿快干性的另一途径 。一方面 ， 采用长丝和短纤形成包覆纱 ， 使其分别分布在纱线的表层和芯层 ， 达到纱线的吸 湿快干 性能， 如 采用 聚酯长 丝包覆 在长绒 棉外部 ，既能 实现纱 线的快 速吸湿 、 散湿 ， 同时也使纱线表面均匀 、 手感光滑 ； 另一方面 ， 将不同吸湿性的单纱或长丝 并捻 ， 如棉 纱 与 并 捻 而成 的 复合 纱 ，兼 具 吸湿 、 排汗 、 快干 的 性能 ；此 外 ， 利 用 不 同 纤 维 纺 制 多 层 结 构 的 纱 线 ， 如 纱65， 芯 纱 和 外 层 纱采用疏水长丝 ， 中间层则采用亲水短纤 ， 可有效的控制运动出汗引起的粘附感 。 复合纱线的吸湿、放湿性能会随着纱线的结构和加工方法的不同而有所不同。物结构 及后整理 的吸湿快 干织物除采用吸湿快干性功能纤维或纱线直接编造而成66,67， 常见的吸湿排汗织物多采用织物结构设计或后整理改性等方法获得 ， 使织物将汗水从贴身一面导向织物外层散发到空气中，织物同时获得良好的吸水性和快干性能。在针织物和机织物中都有所应用 ， 根1绪论8据结构设计的不同，主要分为三类织物：单层织物、双层织物和多层织物。 单层织物偏薄 ， 适宜内衣制作和夏季服用 。 单层织物的实现可采用具有吸湿快干性能的纱线织造而成 ， 也可采用两种或两种以上不同吸湿性能的纱线交织实现 。 在针织物的设计上 ， 单面添纱织物采用两种吸湿性的纱线编织 ， 借助高导湿纱线中纤维的纵向沟槽所产生的毛细效应 ， 快速将皮肤表面的汗液导出 ， 并被吸湿性纱线吸收 ， 以达到干爽舒适的效果68； 而机织物中 ， 可以通过不同性能的经纬纱编织或改变经纬密度 ， 构造经支持面或纬支持面织物等方法获得，如经纱为涤纶长丝，纬纱为纯棉纱 69。双层织物为中厚型面料 ， 可用于运动休闲服饰或春秋季节使用 。 双层吸湿快干面料的原理在于 ： 采用导湿纤维编织织物里层 ， 将汗液快速从皮表导出 ； 吸湿纤维编织织物外层，快速吸收里层导出的汗液并蒸发。这样，织物内外层通过特定的组织连接起来 ，将导湿层和吸湿层分布在织物两面 ， 同时实现导湿和散湿的目的 。 双层织物中使用最多的组织为棉盖涤织物 70， 即织物地纱采用疏水涤纶编织 ， 面纱采用亲水棉纱编织 ， 织物正反两面实现迥然不同的吸湿性能 ， 达到单向导湿的效果 。 类似的产品还包括涤盖丙织物 、 蚕丝盖 1等 。 双层织物的生产工艺较单层织物复杂 ， 但织物的适用性广泛 ， 不仅在织物的单向导湿功能上优于单层织物 ， 原料的选择也可多种多样 ， 可根据不同服装服用性能选择纤维，也可随意设计不同的组织，实现织物的高导湿性能。多层织物较单层织物和双层织物更为厚实 ， 多用于各种休闲 、 运动服饰 。 多层织物利用差动毛细效应的原理 ， 设计织物由不同性能的三种纤维编织而成 ， 织物内层采用的纤 维具有 较好的 毛细效 应，如 “ 十 ” 字 型 、 “ Y” 型 聚酯纤 维，编 织吸收 层，中 间采用导湿纤维编织传导层 ， 外层则采用亲水纤维编织逸散层 ， 通过不同的结构设计将三层织物连接起来 ， 实现里层芯吸 、 中间层传导 、 外层吸收和散湿的功能 。 利用此方法 ， 日本采用铜氨长丝、聚酰胺和弹性纤维编织的复合织物具有良好的干爽舒适性能72。后整理技术也是实现吸湿快干织物的另一重要途径 ， 吸湿快干整理是使用特殊助剂对纤维或织物进行整理 ， 使织物同时具有吸湿 、 快干的性能 。 这种后整理工艺多应用于聚酯类织物或涤棉混纺织物中 73,74， 一般采用含有与涤纶纤维大分子结构相同的苯环结构的亲水整理剂 ， 对涤纶表面进行亲水整理 。 其整理方法很多 ， 可在纺丝中添加亲水单体或亲水辐射接枝聚合技术 ， 使疏水纤维具有亲水性能 。 此外 ， 直接采用吸湿快干功能纤维编织的面料 ， 由于聚酯纤维本身疏水 ， 仍需要对面料进行一定的亲水整理 ， 才能达到吸湿排汗的要求 75。无论是采用吸湿快干性功能纤维直接编织织物 ， 还是对改变织物组织结构 ， 进行后整理 ， 在一定程度上都可以有效的实现织物的吸湿快干性 ， 但合成纤维本身并不能吸湿 ，只是通过纤维内部或表面的孔隙 、 沟槽等将水分导出 ， 因此始终不能达到与天然纤维同样的穿着舒适感 ， 更为了契合人们追求自然 、 生态 、 环保 、 绿色的生活理念 ， 天然纤维在服装行业中的应用占有颇为重要的地位 ， 对天然纤维制成的服装进行吸湿快干性研究1绪论9也显得更为重要。 本课题以竹浆纤维为原料 ， 从纤维展开研究 ， 其意义在于 ： 对竹浆纤维的疏水改性采用吸尽法 ， 此方法是一种无排放的处理方法 ， 降低了生产成本 ， 增加了附加值 ， 同时 ， 天然竹浆纤维改性后编织的织物能获得良好的舒适性，使人们穿着更健康。 本课题的研究内容具体包括以下几个方面：（ 1） 探究竹纤维疏水改性的最佳工艺条件；（ 2） 对改性后的竹纤维与其它纤维混纺纱的吸、放湿性能的基本规律进行研究；（ 3） 采用不同性能原料及配比和双层针织结构，设计双面异性织物，通过性能测试来探讨织物的双面异性和湿梯度特性。 1）基于纤维改性的工艺及与其它纤维进行混纺，获得干爽纱线；（ 2）双层针织结构和纱线的合理配比设计实现了湿梯度针织面料； 本课题研究的难点在于：（ 1） 高吸湿竹纤维疏水整理效果的获得；（ 2） 双面异性针织面料形成的基本原理与湿梯度的特征。2纤维改 性工艺及 其性能研 究102纤维改性工艺及其性能研究目前市场上常见的吸湿快干性能织物，普遍采用两种方式获得，一是直接选用吸湿快干性异型截面纤维或纱线直接织造而成，常用的异型截面纤维有 “ H”型纤维 、 “ 十 ” 字型纤维和 “ W” 型纤维等，如 一种方法则是对织物进行后整理或改变织物的组织得到吸湿快干性织物 ， 后整理工艺是在原来织物导湿性能的基础上进行亲水整理 ， 使织物获得良好的导湿效果 ， 也可以采用两种或两种以上不同吸湿和导湿性能的纱线编织，如涤盖棉组织等。直接采用新型纤维或纱线编织的织物由于主要成分仍然为合成纤维 ， 无论织物本身的导湿性能多么优良 ， 织物本身并不能吸收水分 ， 而只是在纤维或纱线表面形成导水管道的导水效果 ， 因此不能有效的吸收人体皮肤的出汗情况 ， 同时 ， 合成纤维制成的织物在触觉上无法达到天然纤维同样的舒适性 。 而在对织物的后整理过程中 ， 选用的助剂和工艺条件等因素都会对织物的性能产生影响 ， 在经过多次水洗之后 ， 织物的性能也有明显的下降 。 综合上述因素 ， 本文选用竹浆纤维为主要原料 ， 既符合天然 、 环保 、 绿色纺织的现代生活理念，也能在保持竹纤维本身良好的透湿透气性及除菌除臭性能的同时 ，对竹纤维进行改性处理 ， 以此获得具有吸湿快干性能的纤维 ， 并探讨了竹纤维改性处理的最佳工艺。 仪器材料及 仪器 型号 生产厂 家竹浆纤 维 38化纤有 限责任公 司电子天 平 （苏州 ）有限公 司真空干 燥箱 海市 实验仪器 总厂疏水整 理助剂 剂 鲁道夫 化工 （ 东莞 ） 有限公 司单纤强 力仪 子仪器 有限公司电子式 织物强力 机 仪器有 限公司电子单 纱强力机 B） 021仪器有 限公司2纤维改 性工艺及 其性能研 究11实验选用的原料为细度 度 38竹浆纤维，采用 实验中 ， 改变助剂浓度和处理时间 ， 对纤维进行不同疏水处理，疏水处理工艺为：浸渍 脱水 烘干 焙烘其中：助剂浓度： 10g/L、 20g/L、 30g/L、 40g/L、 50g/10203040501： 50轧余率： 75%80%烘干温度： 100焙烘温度： 105 ， 5处理前后的纤维进行分别机械性能测试 ，结果如表 后机械 性能处理浓 度和时间 断裂强 力 V%断裂强 度 cN/率 % 断裂功 cN* cN/工艺及 其性能研 究12表 和时间 断裂强 力 V%断裂强 度 cN/率 % 断裂功 cN* cN/03 潮率测 试纤维的回潮率采用烘箱干燥法直接测量 ， 将竹浆纤维置于 （ 100 3 ） 恒定温度下干燥。实验时，先将烘燥前的纤维称重读取数值 G，精确到 用 分别将改性前后纤维在 105 环境下烘燥 30 记录数值 ， 之后每隔 5两次数值相差不超过后一次称重的 ，认为纤维已烘干至衡重 据公式（ 2算纤维回潮率： %100（ 2纤维 芯吸测试纤维的芯吸测试依照纺织行业标准 据标准中的试验仪器和条件，将相同根数的纤维束进行芯吸效应测试。2纤维改 性工艺及 其性能研 放湿性 测试对吸湿快干性能的表征主要包括吸湿性测试和快干性测试 ， 吸湿性测试通常采用吸湿性 、 水分渗入时间和芯吸毛细效应三种测试指标 ， 快干性测试通常采用放湿性 、 滴水扩散面积等指标 。 纤维吸湿含水率越高 ， 水分完全渗入所需的时间越短 、 芯吸高度越大 ，说明纤维的吸湿性能越好，反之则越差；纤维放湿含水率越小、滴水扩散面积越大 ， 说明纤维的快干性能越好，反之则越差。 （ 1） 吸湿性测试 ： 将改性前后的竹纤维分别放入 100 烘箱中烘至衡重 并将烘 干的纤 维置于 真空袋 中冷却 至常温 ，待纤 维完全 冷却后 ，将纤 维置于 温度为 20 ，湿度 为 65%的环 境中， 每隔 5维吸 湿后的 重量 据公式 （ 2 算可得纤维的吸湿含水率： %10000=（ 2 2） 放湿性测试 ： 将改性前后的竹纤维置于装有水的烧杯中完全润湿 5若纤维不吸湿 ， 可以用玻璃棒将纤维压至水中反复 2 观察当纤维不滴水时 ， 将纤维放入 37 恒温烘箱中干燥 5录此时纤维的重量。将纤维置于常温常湿环境下进 行放湿 实验， 每隔 50纤维 放湿后 的重量 根据公 式（ 2计算可得纤维的放湿含水率。纤维表 面渗入时 间测试将改性前后纤维平铺在试验台上，用胶头滴管滴一滴水于纤维表面，约 用精度为 潮率结 果与分析对疏水处理的竹浆纤维和未处理的纤维分别进行回潮率测试 ， 分析疏水处理对竹浆纤维回潮率的影响。 处理前后纤维的回潮率如表 纤维改 性工艺及 其性能研 究14表 维回潮 率1000g/0g/0g/0g/处理 表 常温条件下 ， 经过处理后的竹纤维回潮率略低于未处理的纤维回潮率 ， 经过助剂浓度为 30g/随着助剂浓度的增加，纤维回潮率也有所增加，在浓度为 40g/ 纤维回潮率最大 ； 处理时间在 300 纤维回潮率相差不大 ， 基本达到纤维最大回潮率 ， 处理时间小于 30 纤维回潮率随处理时间不同成正增长 ， 处理时间超过 40维回潮率略有下降。这说明， 维表面能获得良好的疏水性能。 纤维吸湿分为两部分 ： 直接吸收和间接吸收 。 纤维结构中的亲水基团直接与水分子接触并结合为直接吸湿 ； 通过吸附的水分连接水分子 ， 凝结在纤维的表面和孔隙间的吸湿为间接吸水 ， 间接吸收的水分由于结合力小 ， 容易蒸发 。 影响纤维吸湿性的因素 ， 除了纤维的分子结构 ， 即纤维大分子中所含有的亲水基团的多少 ， 纤维结晶度和内部结构也对纤维的吸湿性有影响。对纤维进行疏水整理的过程中 ， 当处理时间一定时 ， 助剂浓度低 ， 附着在纤维表面的助剂较少 ， 部分助剂会随着水分一起进入纤维内部孔隙和表面沟槽 ， 阻碍水分子的运动和纤维的吸湿，纤维内部的孔隙少，吸湿性降低；当助剂浓度增加到一定程度时 ， 附着在纤维表面的助剂多，进入纤维内部的水分子减少，吸湿性也降低。 当助剂浓度保持不变 ， 纤维进行疏水处理的时间不超过 30 助剂在纤维表面 ，形成一层防水膜，隔断空气中的水分和纤维表面的接触，阻止水分进入竹浆纤维内部 ，纤维的回潮率只能通过纤维内部的特殊结构 ， 借助类似芯吸的过程吸收水分 ， 达到平衡 。当处理时间增加，助剂会随着水分部分进入纤维内部，纤维内部的空隙被助剂占据 ， 水分无法或者极少数水分子才能进入纤维内部，因此，纤维的回潮率下降。疏水处理的助剂浓度过高、处理时间过长，纤维的回潮率低，表明吸湿效果差 ； 浓度过低、处理时间短，对纤维的吸湿性能不能产生明显的影响，结合上表中的数据 ， 得出竹纤维疏水整理的最佳时间为 30助剂浓度为 20g/L，此时纤维的吸湿性2纤维改 性工艺及 其性能研 究15能最好，助剂利用率高，工艺时间短，降低了生产成本。 吸测试 结果与分 析对处理后的纤维进行芯吸高度测试，经过 160性的纤维均无明显芯吸，未经过处理的竹纤维芯吸高度如图 20 40 60 80 10 120 140 间（S）图 竹浆纤 维芯吸高 度未经过疏水处理的竹纤维在 160 芯吸高度达到 而经过处理的纤维却无明显芯吸现象。竹纤维的良好的芯吸高度与纤维的结构有关，竹纤维纵向表面有沟槽 ，横截面有许多小孔 ， 纤维与水分的表面张力小 ， 水分可以迅速与纤维表面接触并被吸收 ，当纤维束的浸润与重力作用使芯吸达到一定高度时