楊雪紅 奚偉峰

(中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司腈綸部，200540)

纖維的光澤度與反射光有很大的聯(lián)系[1]。反射光包括表面反射光和內(nèi)部反射光，織物表面光滑度差異越大，這兩種光線在表面反射光中所占比例的差別就越大。光線折射進(jìn)入物體之后，由物體內(nèi)部反射重新進(jìn)入原介質(zhì)的這部分光線叫內(nèi)部反射光，而內(nèi)部反射光也可分為反射光和漫射光兩部分。因此決定纖維光澤度的不僅有纖維表面的光滑度，還有纖維的截面形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等因素。

腈綸是生產(chǎn)工藝路線最多的合成纖維[2]，不同工藝路線生產(chǎn)的纖維光澤度不同。進(jìn)入2l世紀(jì)，高光澤度腈綸因其絢麗的光澤、華貴的風(fēng)格在國(guó)內(nèi)家居裝飾材料市場(chǎng)成為新寵，品種以大有光腈綸為主，而且均采用有機(jī)溶劑紡絲，這是因?yàn)榫郾╇嬖谟袡C(jī)溶劑中的溶解性好，在凝固浴中成形快，纖維的結(jié)構(gòu)致密化程度較高，截面呈腰子形，對(duì)應(yīng)的纖維的表面比較光滑，富有光澤。中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司腈綸生產(chǎn)采用的工藝為無(wú)機(jī)溶劑(NaSCN)濕法紡絲，纖維截面呈圓形，雖然纖維的空氣感好，但表面有一定的溝槽，開發(fā)大有光腈綸有一定的難度，為此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，以期改善纖維的光澤度。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

含13.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))固體丙烯腈共聚物的NaSCN溶液。

1.2 工藝流程

實(shí)驗(yàn)在NaSCN濕法紡絲生產(chǎn)線上進(jìn)行，主要工藝流程如下：紡絲液從噴絲板擠出后，在凝固浴中擴(kuò)散成形；經(jīng)過(guò)冷牽伸后對(duì)纖維進(jìn)行預(yù)拉伸，賦予其一定的強(qiáng)度，再經(jīng)過(guò)水洗、熱牽伸進(jìn)入烘干工序,使之結(jié)構(gòu)致密化；為提高纖維的取向度，纖維烘干后還需加以再牽伸，之后進(jìn)行定型。

1.3 分析與測(cè)試

1.3.1 纖維光澤度測(cè)試

出口通過(guò)分流控

采用山東紡織科學(xué)研究院儀器研究所生產(chǎn)的LFY-224型織物光澤儀測(cè)試?yán)w維的光澤度。測(cè)試按照《FZ/T 01097—2006織物光澤測(cè)試方法》進(jìn)行，織物光澤度的計(jì)算公式見式(1)，取3個(gè)試樣的平均值。

Gc=Gs/(Gs-GR)1/2

(1)

式中：Gc——織物光澤度；

GS——織物正反射光光澤度，%；

GR—— 織物正反射光光澤度與漫反射

光光澤度之差，%。

1.3.2 纖維截面形狀測(cè)試

采用荷蘭Philips公司生產(chǎn)的XL30E SEM型電子顯微鏡進(jìn)行測(cè)試。

1.3.3 纖維結(jié)構(gòu)性能參數(shù)測(cè)試

采用D/MAX-3A型X射線衍射儀測(cè)定纖維的結(jié)晶度和取向度等結(jié)構(gòu)性能參數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 紡絲成形工藝對(duì)纖維光澤度的影響

紡絲漿液自噴絲板擠出后，在NaSCN稀溶液中擴(kuò)散成形。由于溶劑擴(kuò)散速度慢，纖維成形速度也較慢，且由于纖維在成形過(guò)程中受一定的牽引力，容易在纖維表面形成一定的溝槽，降低了纖維的表面光滑度。

通過(guò)適當(dāng)降低凝固浴密度和提高凝固浴溫度以加快纖維表面成形, 以便在纖維表面形成一層比較光滑的纖維膜；同時(shí)改變冷牽伸方式，由原先的浸入式冷牽伸改為噴淋式冷牽伸，以降低纖維在受力狀態(tài)下的溶劑擴(kuò)散速度，減少纖維表面溝槽的產(chǎn)生，從而提高纖維的光澤度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過(guò)凝固浴條件及冷牽伸方式的改變，纖維的表面溝槽深度有所下降，纖維的光亮度有所提高，但不能完全消除溝槽。

2.2 牽伸倍數(shù)對(duì)纖維取向度的影響

當(dāng)具有層狀構(gòu)造的纖維受到光線照射時(shí)，在纖維表面發(fā)生第一次光的反射與折射，一部分光線從纖維表面反射出來(lái)，而另一部分經(jīng)折射進(jìn)入纖維內(nèi)部的折射光，在到達(dá)纖維的第一、二層界面時(shí)，發(fā)生第二次光的反射與折射。這個(gè)過(guò)程逐層進(jìn)行，最后，所有從纖維內(nèi)部各層界面上反射出來(lái)強(qiáng)度不同的內(nèi)部反射光，一部分被纖維吸收，另一部分仍回到纖維表面射向界外，并且在纖維表面形成一散射層，使纖維表面的反射光量增加。因此增加纖維的取向度，在一定程度上可以增加纖維的層狀結(jié)構(gòu)。

水洗出口的絲束為經(jīng)過(guò)冷牽伸的初生纖維，冷牽伸倍數(shù)為1.5倍。熱牽伸出口的纖維為經(jīng)過(guò)冷牽伸和熱牽伸的樣品，牽伸倍數(shù)為12倍。再牽伸出口樣品為烘干后再次加以牽伸取向的纖維。

對(duì)牽伸倍數(shù)進(jìn)行調(diào)整，增加纖維的取向度，以提高纖維光澤度。對(duì)不同工序點(diǎn)的纖維產(chǎn)品進(jìn)行取向度分析，結(jié)果見表1。

表1 不同工序點(diǎn)纖維取向度比較

光澤度Gc值越大，纖維越光亮。從表1可以看出：熱牽伸出口纖維的取向度較高，對(duì)應(yīng)的Gc值較高。從水洗出口、熱牽伸出口纖維數(shù)據(jù)看，纖維的取向度上升幅度較大，主要原因?yàn)闊釥可烨袄w維還處于一定的凝膠態(tài)，纖維中的聚丙烯腈大分子活動(dòng)性比較好，因此在牽伸的過(guò)程中容易取向。再牽伸工序?qū)μ岣呃w維取向度的效果雖不是很大，但也有利于分子取向，提高纖維的光亮度。從光澤度看，再牽伸出口的纖維光亮度最高，主要也與纖維結(jié)構(gòu)致密程度有一定的關(guān)系。

2.3 纖維截面形狀對(duì)光澤度的影響

不同截面形狀的纖維其光澤度差異較大，最具代表性的是圓形與三角形。在入射光量相同的條件下進(jìn)行比較，三角形截面纖維存在部分全反射現(xiàn)象，光澤較強(qiáng)，有些內(nèi)部反射光會(huì)在纖維截面的局部棱邊上發(fā)生全反射，而且具有這種截面的纖維有“閃光”效果，即當(dāng)改變光線的入射角或觀察角度時(shí)，可以看到纖維的光澤會(huì)隨之發(fā)生明暗程度交替變化；圓形截面纖維中，光線在任一界面上的入射角都和折射角相等，在任何條件下都不能形成全反射，因此這類纖維的透光能力較三角形截面纖維強(qiáng)，而且比較柔軟。

采用異型噴絲板，通過(guò)調(diào)整負(fù)牽伸率來(lái)改變纖維的截面形狀。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)負(fù)牽伸率為78%時(shí)，由于聚丙烯腈為高分子，存在“擠出脹大”的效應(yīng)，即使噴絲板孔為矩形，紡出的纖維截還是呈圓形；當(dāng)負(fù)牽伸率為50%時(shí)，由于減少了紡絲溶液的“擠出脹大”，纖維中的分子松弛減少，所以纖維的截面形狀主要為紡錘形。兩種截面的纖維光澤度比較見表2。

表2 不同截面的纖維光澤度比較

3 結(jié)論

(1)NaSCN濕法紡絲成形速度慢，纖維的結(jié)構(gòu)不是很致密，表面不是很光滑，光澤度較小。實(shí)驗(yàn)表明：可以通過(guò)加快纖維成形速度以及改變冷牽伸形式來(lái)改善纖維結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善纖維光澤度的目的。

(2)纖維的表面越光滑，纖維的光澤度越好，凝固條件和冷牽伸方式的改變?cè)谝欢ǔ潭壬辖档土死w維表面的溝槽深度，提高了纖維的光澤度，但不能從根本上消除溝槽。

(3)牽伸倍數(shù)越高，纖維的取向度越高。特別是纖維完全成型前，由于分子的活動(dòng)性較好，纖維更容易取向。

(4)截面為紡錘形的纖維要比圓形纖維的光澤度要好，且由于前者彎曲模量較低，相對(duì)柔軟。

[1] 王運(yùn)利，姚金波.淺談織物的光澤[J].染整技術(shù)，2006,28 (2)：11-13.

[2] 徐靜. NaSCN法腈綸光澤影響因素分析及提高方法的研究[J].合成纖維，2010(9)：40-43.