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生物基锦纶56和锦纶66织物的吸湿速干性能评价.pdf
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1、现代丝绸科学与技术2024年(第3 9卷)第1期生物基锦纶56 和锦纶6 6 织物的吸湿速干性能评价唐俊松,侯学妮,王祥荣?,钱琴芳1,胡一飞1(1.盛虹集团有限公司,江苏苏州2 1516 8;2.苏州大学纺织与服装工程学院,江苏苏州2 150 2 1)摘要:采用单项组合试验法与动态水分传递法进行测试,分析并比较生物基锦纶56(PA56)和锦纶6 6(PA66)织物的吸湿速干性能。结果表明,PA56织物的吸湿性能优于PA66织物,二者都具有较高的干燥速率。采用单项组合试验法进行评定时,二者都不具有吸湿速干性能;采用动态水分传递法进行评定时,PA56织物具有吸湿速干性能,但不具有吸湿排汗性能,P
2、A66织物不具有吸湿速干性能,也不具有吸湿排汗性能。关键词:生物基锦纶56;吸湿速干;舒适性生物基聚酰胺56(PA56)是一种新型生物基高分子材料,主要由生物基1,5-戊二胺(DN5)和石油基单体已二酸聚合生成,在生产过程中,固体废弃物大大减少,碳排放量降低约2 7%1,因此PA56的应用有助于解决当前社会发展所面临的资源短缺及环境污染等问题 2 。PA56分子中二胺单元的碳原子数为奇数,酰胺基的含量比PA66高,其特殊的结构赋予了PA56纤维强度高、易染色、吸湿性好及弹性好等优点,其本体还具有良好的阻燃性能,极限氧指数达到3 1.0%3 。锦纶面料在运动、户外、军需等领域具有很大的优势 4,
3、保持锦纶面料在运动过程中的舒适性一直是运动服装的研究重点,因此环保型吸湿速干面料的开发是运动服装研究的重要方向之一 5。织物的吸湿速干性能是指当人体产生汗液后,服装面料迅速吸收水分,并将水分移动至织物外表面使其快速挥发,从而保持身体干爽舒适的一项服用性能。具有良好吸湿性能和导湿速干功能的纺织品,被称为吸湿速干功能型纺织品。一般可采用单项组合试验法和动态水分传递法评定织物的吸湿速干性能。单项组合试验法依据GB/T21655.1一2023纺织品吸湿速干性的评定第1部分:单项组合试验法进行,该标准不区分吸湿性和速干性,通过吸水率、滴水扩散时间、干燥速率和芯吸高度4个指标来表征产品的吸湿速干性。动态水
4、分传递法参照GB/T21655.2一2 0 19纺织品吸湿速干性的评定第2 部分:动态水分传递法进行,该方法可以分别评价织物的吸湿速干和吸湿排汗性能,用织物靠近皮肤内表面的最大浸湿半径、水扩散速度、织物内/外表面的浸湿时间、吸水速率4个指标来表征织物的吸湿速干性,用织物外表面的浸湿时间、吸水速率、单向传递指数表征织物的吸湿排汗性,单向导水性能好的织物具有良好的热湿舒适性 6 。本文采用单项组合试验法和动态水分传递法2种测试方法,对PA56织物和PA66织物的吸湿速干性能各项指标进行测试,探讨PA56织物和PA66织物在吸湿速干性能方面的差异,为PA56织物在环保型运动面料领域的应用提供参考。1
5、试验部分1.1材料及仪器织物:生物基PA56织物(7 5.6 g/m),吴江福华织造有限公司;PA66织物(6 2.6 g/m),盛虹集团有限公司。二者均为机织物平纹结构,平方米质量略有差异。试剂:氯化钾(分析纯),江苏强盛功能化学股份有限公司。仪器:RF4008MST型水分扩散测试仪、RF4008WV垂直芯吸高度测试仪,深圳市瑞锋仪器有限公司1.2测试方法根据标准规定,测试在恒温恒湿实验室进行,温8现代丝绸科学与技术2024年(第3 9卷)第1期度为(2 0 士1),相对湿度为(6 5士2)%。1.2.1单项组合试验法(1)吸水率测试裁取3 块尺寸为10 cm10cm的正方形试样,用天平称取
6、试样原始质量后,将试样放人三级水中,待完全吸水后将其自然平展地悬挂,当试样不再滴水时(2 滴水间隔不小于3 0 s),立即称取试样的质量。通过式(1)计算3 块样品的吸水率,并取其平均值。m一moAX100%(1)mo式中:A为吸水率,%;m为试样浸湿并滴水后的质量,g;mo为试样原始质量,g(2)滴水扩散时间裁取3 块尺寸为10 cm10cm的正方形试样,将试样平整地安装在环形夹持器上,使其处于悬空状态。距离织物表面1cm,用滴管以45的角度将1滴(约0.0 5mL)水滴在织物上。观察水滴在织物上的扩散情况,当水滴完全扩散时,对应的时间即为滴水扩散时间。在2 min中仍未完全扩散,停止试验,
7、记录扩散时间为 12 0 S。(3)芯吸高度按照FZ/T01071一2 0 0 8 纺织品毛细效应试验方法中的测试要求,分别裁取织物经向和纬向的试样各3 块,长度不小于2 50 mm,有效宽度为30mm。测试3 0 min时液体芯吸高度的最小值,计算3 块试样的平均值。(4)干燥速率裁取3 块尺寸为10 cm10cm的正方形试样,先称取织物原始质量,用移液枪吸取(0.2 0 士0.0 1)mL的三级水,将其滴在试样中心位置,待水滴被完全吸收后,将试样悬挂于标准大气环境中,每隔(2.0 士0.2)min称取一次质量,直至剩余水分质量降至总加水质量的10%时,停止试验,按式(2)计算每个时刻的水分
8、蒸发量。m;=m 一mi(2)式中:m;为开始计时到某一时刻i的水分蒸发量,g;m为试样滴水润湿后的质量,g;m i 为试样在计时后某一时刻的质量,g。根据式(2)的计算结果,绘制水分蒸发时间与水分蒸发量的关系曲线图,利用最小二乘法进行拟合,求得线性回归方程,方程的斜率即为干燥速率。1.2.2动态水分传递法采用RF4008MST水分扩散测试仪,参照GB/T21655.2一2 0 19纺织品吸湿速干性的评定第2 部分:动态水分传递法的要求,测试2 种织物的水分传递性能,测试液为氯化钾溶液,溶液在2 5条件下电导率为(16.0 士0.2)mS/cm,裁取5块尺寸为(90 士2)mm(90 士2)m
9、m正方形试样,滴水量为(0.2 2 0.0 1)g,测试时间为12 0 s。2结果与讨论2.1单项组合试验法测试结果分析2.1.1织物的吸湿性能分析汗液在织物中的传递主要是水分吸收、移动和排出的过程,对应评价指标为织物的吸湿性、排汗性和速干性。吸湿性是服装面料靠近皮肤表面迅速吸收汗液的性能,在单项组合试验中,吸水率、滴水扩散时间和芯吸高度3 个指标都可以反映织物的吸湿性能7。吸水率数值越大,织物的吸湿性能就越好 8 。滴水扩散时间是指水滴接触织物至完全扩散所需要的时间,可表征织物的吸水能力。芯吸高度是织物毛细效应的指标,它的大小决定着织物吸水速度的快慢,是表征织物导湿能力的一个重要指标 9。P
10、A56织物和PA66织物的吸水率、滴水扩散时间和芯吸高度测试结果见表1。表1PA56织物和PA66织物的吸水率、滴水扩散时间和芯吸高度测试结果芯吸高度/mm样品吸水率/%滴水扩散时间/s经向纬向PA56织物9593.157.348.0PA66织物79120.035.330.4由表1可知,PA56织物的吸水率高于PA66织物,这是因为PA56分子上酰胺基的含量比PA66的多,酰胺基属于亲水性基团,纤维上的亲水基团越多,极性越强,纤维的吸水性能就越好 10 ,因此吸水率较大。研究表明,亲水基团是影响纤维吸湿的最重要因素 11。在第93.1s时,水滴在PA56织物上完全扩散并渗透,而对于PA66织物
11、,当时间达到120s时,水滴还未能完全扩散和渗透,说明PA56比PA66的吸水能力好。PA56织物的经/纬向芯吸高度都明显高于PA66织物,表明PA56织物的芯吸作用较强,吸水速度较快。综合3 个指标分析,可知PA56织物具有较好的吸湿性和导湿性,当人体出汗时,汗液能较快地被PA56织物吸收,与PA66相比较,PA56织物的汗现代丝绸科学与技术92024年(第3 9 卷)第1期液黏着感明显降低,穿着舒适性更好。2.1.2织物水分干燥速率分析织物的干燥速率反映织物吸汗后水分子从织物表面散逸到空气中的快慢程度。PA56织物和PA66织物的水分蒸发时间与水分蒸发量的关系如图1所示。0.240.210
12、.180.150.12PA56织物0.09中PA66织物0.060.0300246810121416水分蒸发时间/min图1PA56织物和PA66织物的水分蒸发时间与蒸发量的关系由图1可知,单位时间内PA66织物的水分蒸发量略高于PA56织物。计算得到PA56织物和PA66织物的干燥速率分别为1.2 1g/h和1.2 7 g/h,说明PA56织物和PA66织物都具有很好的速干性能。PA56分子中的亲水基团较多,织物的吸湿性能比PA66织物好,但在散湿过程中需要更多的能量破坏氢键11,因此单位时间内水分蒸发量比PA66织物略少。另一方面,PA66织物的平方米质量相对较小,也有利于水分蒸发。2.2
13、动态水分传递法测试结果分析2.2.1水分扩散面积分析测试时将溶液滴在待测织物上,模拟汗液在织物上沿3 个方向的传递。测试采用针排及电阻接触的原理,10 0 多个金属传感器分为上下两层,位置一一对应,呈同心圆排列,当含有测试溶液的织物接触到对应的传感器时,传感器的电压发生变化,可以得到织物内液态水的动态传递示意图 12 。图2 为PA56织物和PA66织物水分扩散位置示意图,可以看出,当测试结束后,PA56织物上表面和下表面水分吸收后的扩散面积都比PA66织物大,说明水分在接触到PA56织物后,能迅速在织物的上、下表面扩散,这是因为PA56织物的毛细芯吸效应会促进液体从上表面传到下表面。而PA6
14、6织物上、下表面的扩散面积和含水量都较小。2.2.2含水率分析PA56织物和PA66织物的含水率随时间变化水分含量少PA56-上表面PA56-下表面水分含量多PA66-上表面PA66-下表面图2PA56织物和PA66织物水分扩散示意图曲线如图3 所示,可以看出,在10 s后,PA56织物下表面的含水率迅速增加,远远大于上表面,而PA66织物上表面和下表面的含水率相差不大,远远低于PA56织物。说明PA56具有较好的吸湿性和汗液扩散性能。50004000AAAA%/率景3.0002.0001000PA56-上表面+PA56-下表面*PA66-上表面PA66-下表面0020406080100120
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