水溶性聚乙烯醇纤维的结构与性能研究

第49卷第1期2020年3月化纤与纺织技术ChemicalFiber&TextileTechnologyVol.49No.1Mar.2020文章编号院1672-500X(2020)01-0023-04水溶性聚乙烯醇纤维的结构与性能研究梁冬渊广东职业技术学院袁广东佛山528041冤摘要院以水溶性聚乙烯醇渊PVA冤纤维为试验材料袁研究其纵向和横截面结构形态袁分析结构与性能之间的关系袁测定了水溶性聚乙烯醇纤维耐酸碱性尧回潮率和溶解度等基本性能遥通过对水溶性聚乙烯醇结构尧性能的探索与研究袁为水溶性聚乙烯醇纤维的开发利用奠定了一定的理论基础袁为新型纺织面料的研究开发提供了新的原料遥关键词院水溶性聚乙烯醇纤维曰结构曰性能中图分类号院TQ324.4文献标志码院Bdoi:10.3969辕j.issn.1672-500x.2020.01.0050前言特工业设备有限公司冤尧分析天平渊上海衡诺电子衡器有限公司冤尧YG747型八篮恒温快速烘箱渊常州市双固顿达机电科技有限公司冤尧YG501D型透湿试验箱渊上海谭氏实业有限公司冤尧电子分析天平渊上海丙林电子科技有限公司冤尧玻璃水溶性聚乙烯醇渊PVC冤纤维是在一定温度下能溶解于水的合成纤维袁因具有成本低尧可水解尧耐化学腐蚀等特点被广泛应用于医疗卫生尧军事尧农业尧材料和纺织领域[1-2]遥将水溶轻薄面料的开发[3-4]遥如近年毛纺行业开发的轻薄化毛织物袁不需使用高支羊毛袁利用水溶性性PVA纤维与棉尧麻和羊毛等纤维混纺成纱袁在后整理过程中将其溶解去除袁可以实现高支干燥器渊上海越众仪器设备有限公司冤尧玻璃皿渊泰州百科医疗器械有限公司冤尧密封称量盒渊江苏凝科办公用品专营店冤遥1.3药品氢氧化钠渊市售冤尧硫酸渊市售冤遥纤维混纺袁在纺纱过程中加入10豫耀20豫的水溶性纤维与毛条混纺袁既达到纱线截面纤维根2试验结果与分析本试验通过生物显微镜分析了水溶性聚乙烯醇纤维的纵向和横截面结构形态曰测定了水溶性聚乙烯醇纤维耐酸碱性尧回潮率和溶解度等基本性能遥2.11数的要求袁又提高了纱线的可纺性[5-6]遥试验1.1原料市售水溶性聚乙烯醇纤维遥1.2仪器生物显微镜渊上海光学仪器一厂冤尧哈氏切片器渊莱州市电子仪器有限公司冤尧烘箱渊耐美结构进行观察分析[7]遥试验得到水溶性聚乙烯醇纤维的形态结构见图1遥水溶性聚乙烯醇纤维的结构形态用生物显微镜对水溶性聚乙烯醇纤维微细收稿日期院2019-11-18作者简介院梁冬渊1970-冤袁女袁广东茂名人袁副教授遥主要从事纺织材料等方面的教学和研究工作遥24化纤与纺织技术第49卷纤维采用湿法纺丝法纺制袁在凝固浴中成形时袁纺丝原液细流的外层最先脱水凝固袁随着双扩散的进行袁最后形成皮层致密袁芯层疏松的结构遥2.2水溶性聚乙烯醇纤维在酸碱中的溶解性能2.2.1水溶性聚乙烯醇纤维在酸中的溶解性能图1水溶性聚乙烯醇纤维的形态结构渊放大400倍冤渊a冤纵向形态(b冤横截面形态将0.5g纤维分别放到10豫H2SO4尧20豫H2SO4尧30豫H2SO4中袁10min后取出用清水冲洗从图1可以看出袁水溶性聚乙烯醇纤维的纵向形态表面光滑袁粗细均匀曰横向截面接近圆形袁有较明显的皮芯结构遥水溶性聚乙烯醇H2SO4浓度10豫20豫30豫干净袁放于烘箱烘干袁称取重量遥计算纤维浸酸前后的溶解率遥数据见表1遥从表1的数据可知袁纤维在30%H2SO4中已全溶袁可见袁水溶性聚乙烯醇纤维耐酸性差遥表1水溶性聚乙烯醇纤维在硫酸中溶解性溶解前纤维质量/g0.49980.49930.4980溶解后纤维质量/g几乎全溶全溶0.2501溶解率/%约10010050.0NaOH袁60%NaOH中袁10min后取出用清水冲表2NaOH浓度25%50%60%溶解前纤维质量/g0.50180.50280.50172.2.2水溶性聚乙烯醇纤维在碱中的溶能性能将0.5g纤维分别放到25%NaOH袁50%洗干净袁并放于烘箱烘干袁称取质量袁计算纤维浸酸前后的溶解率遥结果见表2遥水溶性聚乙烯醇纤维在NaOH中的溶解性溶解后纤维质量/g0.48040.46920.4558溶解率/%4.36.78.9从表2的实验结果可知袁在50%NaOH下纤维的溶解率只有6.7%袁由此可知袁水溶性聚乙烯醇纤维的耐碱性较好遥2.3下测定纤维的平衡回潮率遥每份纤维试样2g袁样品称量后放在电热恒温鼓风干燥箱中105益烘干袁平衡至恒重遥测定结果见表3遥水溶性聚乙烯醇纤维的回潮率本试验在标准大气条件渊20益袁65%RH冤样品质量/g2.00301.89002表3水溶性聚乙烯醇纤维回潮率测定表纤维状况纤维烘前纤维烘后13平均值纤维回潮率/%5.62.00221.89152.00161.88532.00141.8889由于水溶性聚乙烯醇大分子中含有大量的羟基袁与水具有良好的亲合性袁因此纤维的回潮率高袁是合成纤维中回潮率最好的纤维品种遥水溶性聚乙烯醇纤维在水中的溶解机理和溶解性能水溶性聚乙烯醇纤维的溶解过程包括膨润和溶解分散两大过程遥将水溶性聚乙烯醇纤维放入一定温度的热水中袁随着时间的延长和水温度的提高袁水分子渗透入纤维的非晶区袁同时水分子还受到聚乙烯醇分子中羟基的亲合作2.4第1期梁冬院水溶性聚乙烯醇纤维的结构与性能研究25用袁使纤维横向膨胀袁纵向收缩遥当水温继续提高袁纤维就被溶断成胶状小片段袁进一步提高水温或延长处理时间袁则聚乙烯醇就以分子形式溶解分散而成为均匀的溶液遥称取2g的纤维试样5份袁分别放入锥形瓶中袁加入100mL的蒸馏水遥将锥形瓶放到40益表4时间/min204060100表5时间/min204060100表6时间/min204060100表7时间/min204060100时间/min2040601008080808080纤维溶前质量/g2.00162.00012.00142.00092.0014的热水中恒温后袁处理时间分别为20min尧40min尧60min尧80min尧100min袁然后取出纤维80益尧90益尧98益条件下的溶解数据遥放于烘箱中烘干至恒重袁称其质量袁计算纤维的重量减少率遥如上试验方案袁要分别测定在60益尧水溶性纤维的溶解率与时间关系表渊40益冤纤维溶后质量/g2.00061.99781.99651.94811.9532纤维的溶解率%0.00500.120.242.62.4水溶性纤维的溶解率与时间关系表渊60益冤纤维溶后质量/g1.93351.93031.91031.88081.8900纤维的溶解率%3.43.64.66.05.52.00212.00302.00262.00082.0006纤维溶前质量/g水溶性纤维的溶解率与时间关系表渊80益冤纤维溶后质量/g1.88841.86361.86081.84721.8546纤维的溶解率%5.76.97.17.77.42.00272.00152.00132.00042.0013纤维溶前质量/g水溶性纤维的溶解率与时间关系表渊90益冤纤维溶后质量/g1.60131.53151.47811.10861.3614纤维的溶解率%20.0123.4326.1144.6031.962.00202.00022.00032.00122.0009纤维溶前质量/g表8水溶性纤维的溶解率与时间关系表渊100益冤纤维溶前质量/g2.00162.00172.0000纤维溶后质量/g1.09460.5946全溶纤维的溶解率%45.3170.3010026化纤与纺织技术第49卷由表4尧表缘尧表6绘出水溶性聚乙烯醇纤维溶解率与时间的关系图2袁由表7尧表8绘出水溶性聚乙烯醇纤维溶解率与时间的关系图3遥图2水溶性聚乙烯醇纤维溶解率与时间的关系图图3水溶性聚乙烯醇纤维溶解率与时间的关系图由表4尧5尧6尧7尧8及图2尧图3可知袁在同一温度下袁纤维溶解率随时间增加而加大遥当溶解温度低于80益时袁水溶性聚乙烯醇纤维在水中溶解率极低袁纤维几乎不溶解遥主要是由于水溶性聚乙烯醇纤维的玻璃化温度约85维的玻璃化温度降低益袁溶剂水的增塑作用使水溶性聚乙烯醇纤袁当温度低于玻璃化温度时袁大分子内链段被野冻结冶袁纤维不发生溶解遥水溶性聚乙烯醇纤维开始溶解时的温度称为初始溶解温度袁约80益遥当溶解温度高于初始溶解温度时袁水溶性聚乙烯醇纤维的溶解率开始增加袁在100益时袁纤维瞬间完全溶解遥从上述实验结果可知袁温度对水溶性聚乙烯醇纤维溶解性能的影响袁主要体现在院(1)随着温度升高袁水分子热运动的动能增大袁水分子向纤维内部渗透能力增强曰(2)温度较高时纤维发生膨胀袁纤维内部空隙体积增加袁促进了纤维的吸湿溶胀袁有利于进一步溶解曰(3)水溶性聚乙烯醇纤维具有一定的结晶度袁纤维要完全溶解必须先吸收足够的能量袁使结晶区的分子链段能摆脱晶格能的野束缚冶袁运动到非晶区中袁最后扩散在水中袁发生完全溶解遥3结语光滑渊1冤袁粗细均匀水溶性聚乙烯醇纤维的纵向形态表面曰横向截面接近圆形袁有较明显的皮芯结构遥碱性较好渊2冤水溶性聚乙烯醇纤维的耐酸性差袁耐合成纤维中回潮率最好的纤维品种渊3冤遥水溶性聚乙烯醇纤维的回潮率高增加而加大渊4冤水溶性聚乙烯醇纤维溶解性能随时间遥袁是遥温度对水溶性聚乙烯醇纤维溶解性能的影响大遥水温低于初溶温度80益时袁溶解度小袁当溶解温度高于初始溶解温度时袁水溶性聚乙烯醇纤维的溶解率随温度升高而增加遥参考文献[1]王琛[2]上海纺织科技援利用水溶性纤维生产高支轻薄毛织物李汝勤援纤维和纺织品测试技术袁2001渊5冤院51-52援[J].[3]华大学出版社唐淑娟袁王亚丽袁2005援[M].上海院东[4][J].现代纺织技术袁袁马立伟2006援渊5冤院水溶性纤维的应用胡雪玉袁李龙袁56-58援[5]毛纺科技敖利民袁袁唐雯2010袁李向红渊1冤院郑秋生53援轻薄型织物生产袁-等57.[J].维在传统纺织领域的应用[J.水溶性聚乙烯醇纤[6]2003袁].山东纺织科技袁[7]毛纺科技赵伟援水溶性纤维44渊1冤院8-袁1999渊6冤院(PVA)11袁39在毛纺中的应用-4O援[J].今后的发展佐藤政弘援新合成纤维野可乐纶K援IT冶的开发和44-45援[J].纤维机械学会志袁1998渊9冤院渊下转第37页冤第1期陈亚精等院纺织材料生物降解性能及标准研究进展tionandStability袁2003袁80渊1冤:39-43.bologyLimited袁1997:3-31.究[D].苏州大学袁2010.5.37[2019-10-14].http://www.doc88.com/p-946[9]596934202.html.侯甲子袁张万喜袁李莉莉袁孙晓平袁等.纤维素[12]MooreG.F.袁SaunderS.M.AdvancesinBiodegrad鄄纤维材料几种降解方法的研究[J].高分子学报袁2013渊1冤:30-35.ablePolymers[M].Shroshire袁UK:RapraTech鄄[10]张小英袁杭伟明袁周燕.纤维素纤维和蛋白质纤维渊10冤:9-11.[13]唐莹莹袁潘志娟.纤维素纤维的生物降解性研[14]MargaretFrey.BiodegradabilityStudyonCottonandandFabrics袁2010袁5渊4冤:42-53.PolyesterFabrics[J].JournalofEngineeredFibers降解特性的分析[J].纺织学报袁2007袁28[11]IgnacyJakubwicz.EvaluationofDegradabilityofBiodegradablePolyethylene[J].PolymerDegrada鄄PROGRESSINRESEARCHOFBIODEGRADABILITYANDSTANDARDOFTEXTILEMATERIALS渊1.GuangdongProvinceChemicalFiberResearchInstitute袁GuangzhouGuangdong510245袁China曰2.GuangdongGuangyeTechGroupCo.袁Ltd袁GuangzhouGuangdong510075袁China曰3.:GuangDongNonwovensAssociation袁GuangzhouGuangdong510000袁China冤CHENYa-jing1,2,3袁LUOYun-xiao1袁CHENQi-dong1袁ZhengJian-hua1袁GuoJia-wen1Abstract:Atpresent袁thebiodegradablestandardsandevaluationmethodsofplasticsarerelativelycomplete袁andtheresearchismorein-depth.Thebiodegradationresearchontextilematerialsisrelativelyweak袁andthereisnocorrespondingtestingstandardandevaluationmethod.Thispapersummarizestheexistingbiodegradabletestmethodsandevaluationsystems袁brieflydescribesthecurrentprogressinKeywords:textilematerials袁biodegradable袁evaluationmethod渊上接第26页冤biodegradableresearchoftextilematerials袁andthroughtheanalysisandcomparisonoftextilematerialsusingbiodegradablemethods袁triestofindthemostsuitablemethodfortextilematerialsbiodegradable.STUDYONSTRUCTUREANDPROPERTIESOFWATERSOLUBLEPVAFIBER(GuangdongInstituteofTechnologies袁Foshan袁Guangdong袁528041)LIANGDongAbstract:ThisarticleanalyseswatersolublePVAfiber'slongitudinalandcrosssectionalstructure袁therelationshipbetweenstructureandproperties袁andmeasuresitsbasicpropertiessuchasacidandalkaliresistance袁moistureregain袁solubilityinwater.ByexplorationandresearchonstructureandpropertiesofwatersolublePVAfiber袁thearticlelaysatheoreticalfoundationforthedevelopmentandutilizationofwatersolublePVAfiberandprovidesanewmaterialfortheresearchanddevelopmentofnewtypeoftextilefabric.Keywords:watersolublePVAfiber袁structure袁properties