纯海藻酸盐纤维的性能.pdf

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1、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 h V 0 1 3 0 A u g N o 8 2 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

2、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：A P r o p e r t i e so fa l g i n a t ef i b e r L I UY u e l ，Z H UP i n 9 1 一，M AJ i a n a l ( 1 s J l

3、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 e r e s u l t ss h o wt h a ta l g i n

4、 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 t p 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

5、 i n gt o 11 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

6、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 n t 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

7、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、

8、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

9、；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 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 1 4 纺织学报第3 0 卷 仪器厂；

10、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

11、 ，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

12、 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

13、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 1 M e c h a n i c

14、a lp r o p e r t yo fa l g i n a t ef i b e r 2 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

15、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 PDF Watermark Remover DEMO : Purc

16、hase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 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 0

17、m 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 f a 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 n 1 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

18、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

19、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

20、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 3 I 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 e f 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

21、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 r t r e a t e dw i t ha c e t i ca c i d 万方数据 PDF Watermark R

22、emover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 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

23、 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 n a n dp r o p e r t i e so fm o d

24、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 r i 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 n p 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

25、 n a lo f T 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 n r 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 s

26、b 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 t a 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

27、u ma l g i n a t ew o u n d d 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 e w o u

28、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 e o fw o u n dd r e s s i n g ：n 8o fw o u n d a n di t sr e q u e s tt od r e s s i n g ( I ) J J o u

29、 r n a lo fT e x t i l e R 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 h t 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

30、 l e R 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 e f i b e ri nm e d i c a l d r e s s i n g s J I n d u s t yT e x

31、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 n o f a l g i n a t e f i b e ri nm e d i c a la n d p r o t e c t i v e t e x t i l e J I I I d u s 婶T e x t i l e

32、 ，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 n o fa l s i n a t ef d ) e r J T e x t i l e A u x i l i a r i e s ，2 0 0 6 ，2 3 ( 6 ) ：9 1 2 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark