甲壳素纤维性能的研究

甲壳素纤维性能的研究
作者：孙国通刘荣欣王进美
来源：《轻纺工业与技术》 2014年第3期
孙国通，刘荣欣，王进美
（西安工程大学，陕西西安７１００４８）
【摘要】实验测试了甲壳素纤维的长度、细度、形态结构、拉伸性能、卷曲性能、回潮率和抑菌性等，并将其与粘胶纤维、圣麻纤维等几种新型纤维素纤维进行了比较。

对甲壳素纤维进行性能的研究，可以为甲壳素纤维功能性产品的开发提供一定指导。

【关键词】甲壳素纤维；性能；对比分析；抑菌性
Doi:10.3969/j.issn.2095-0101.2014.03.013
中图分类号：ＴS102.51+2
文献标识码： A 文章编号： 2095-0101（2014）03-0040-03
０引言
近年来，随着人们生活水平的提高和消费观念的转变，在穿着方面更注重舒适、安全和保健性能，新型再生纤维素纤维的发展潜力巨大［１］。

甲壳素纤维的出现，不仅为纤维素纤维的来源注入了新的活力，而且填补了纤维素纤维没有天然抑菌抗菌的空白。

因此，受到纺织行业的广泛关注。

对甲壳素纤维进行性能的研究，可以为其功能性产品的开发提供科学的依据，在产品开发时科学地进行纺纱工艺及织造工艺等参数的设计，开发出能充分体现该纤维优良性能的高附加值的产品。

１试验
１．１纤维长度和细度测试
测试仪器为Ｙ１７１型纤维切断器、电子天平等，通过中段称重法测定甲壳素纤维的长度和细度。

中段切断长度取２０ｍｍ，其测试结果见表１。

１．２回潮率测试
测试仪器为ＹＧ７４７型通风式快速八篮恒温烘箱，加热使试样的水分蒸发，重量损失，
每间隔３０ｍｉｎ称重，直至达到恒重。

烘燥过程中的全部重量损失作为水分，由此可计算出
回潮率。

测试结果见表２。

１．３形态结构的测试
测试仪器为Ｙ１７２型纤维切片器；生物显微镜等。

通过哈氏切片法［２］对甲壳素纤维
进行纤维纵向切片和纤维断面切片制作，然后放在显微镜下观察，用电脑把观察到的截面及纵
向形态拍摄下来，说明其形态特征。

其结果如下图１。

１．４强伸性能测试
测试仪器为ＬＬＹ－０６Ｂ型电子纤维强力仪，取拉伸隔距２０ｍｍ；拉伸速度２０ｍｍ/ｍｉｎ；预加张力０．０３ｃＮ。

然后夹持纤维进行拉伸，每种纤维测试５０次，取其平均值。

测试结果见表３。

测试仪器为Ｙ１５１型纤维摩擦系数仪及其附件，镊子、黒绒板、小螺丝刀。

测试条件为摩擦辊（金属辊、橡胶辊或纤维辊），转速３０ｒ/ｍｉｎ，张力钳取１００ｍｇ。

测试结果见表４和表５。

１．６卷曲性能测试
测试仪器为ＹＧ３６２型卷曲弹性仪；放大镜等。

取轻负荷为０．２ｍＮ/ｔｅｘ；重负荷为７．５ｍＮ/ｔｅｘ，纤维卷曲数是在轻负荷条件下进行测量的。

测试结果见表６。

１．７比电阻测试
测试仪器为ＹＧ３２１型纤维比电阻仪及附件，镊子、天平等。

通过表头测试出被测纤维的电阻值，代入公式计算出纤维的质量比电阻。

其测试结果见表７。

测试仪器为ＹＧ９８１型纤维油脂快速抽出器，由于所测纤维为纤维素纤维，采用乙醚做为溶剂。

待溶剂蒸发后称取残脂的重量，用规定的公式计算得到含油率。

测试结果见表８。

１．９抑菌性测试
在本试验中采用振荡烧瓶法来测甲壳素纤维的抗菌抑菌性，因为甲壳素纤维的抗菌抑菌性属于非溶出性物质的抗菌抑菌［４］，所以没采用抗菌标准中的振荡烧瓶法，而采用的是改良振荡法［５］进行测试。

测试结果见表９。

１．１０纤维热学性能分析
纤维的热学性质与其成形工艺和内部结构密切相关，不同温度下纤维的性能表现不同。

甲壳素纤维与其他纤维的热学性能对比见表１０。

１．１１纤维化学性能分析
化学性质与纤维的内部结构密切相关，对纺织后加工特别是染整工艺有着较大的影响。

甲壳素纤维与其他几种纤维的化学性能对比见表１１。

２结果分析
甲壳素纤维长度约为３９．５７ｍｍ，较粗，约１．９０ｄｔｅｘ。

甲壳素纤维偏粗，导致纤维间抱合力小，纤维易滑移；且使其成纱光泽暗淡，织物挺括，有身骨，但织物的抗褶皱性能差。

由表２可知，竹浆纤维回潮率略高于甲壳素纤维的回潮率，国产粘胶和珍珠纤维的回潮率略低于甲壳素纤维。

甲壳素纤维回潮率较大，在纺纱加工中易于静电散逸。

甲壳素纤维回潮率高，对光的折射率、透射率较差，易光降解和老化。

由图１可看出，甲壳素纤维的纵向截面呈纵条状及很小的不规则孔洞；其横截面积呈不规则的骨头状，有芯层结构，且芯层有空隙。

甲壳素纤维表面粗糙，抗皱性较差，但表面粗糙可以增加纤维表面摩擦系数，对抱合有利。

由于此种甲壳素纤维凹陷较多，纤维强力下降，可纺性较差。

由图１（ａ）所示，甲壳素纤维属于异形纤维，其织物不易勾丝，但织物的耐屈曲磨以及耐折边磨性能较差。

由表３可知，在标准状态条件下，竹浆纤维、圣麻纤维、珍珠纤维的断裂强度都高于甲壳素纤维。

甲壳素纤维与珍珠纤维的初始模量均较高。

因此，甲壳素纤维织物较耐磨，耐疲劳性较好，能承受一定的冲击。

由表４和表５可知，无论在何种形式的摩擦下，甲壳素纤维的摩擦系数都要比其他纤维的摩擦系数要低。

由表６可知，甲壳素纤维的卷曲弹性较好，集合体的蓬松性、可压缩性和吸湿保水性优越，但甲壳素纤维的卷曲数较少。

因此甲壳素纤维比较光滑，且纤维的动、静摩擦系数相差０．０２１，表示纤维脆性大，纤维抱合力差，所以此种甲壳素纤维可纺性较差，纯纺比较困难［４］。

甲壳素纤维的质量比电阻比芦荟纤维、竹浆纤维和珍珠纤维的质量比电阻要大，易产生静电。

甲壳素纤维的含油率约０．５４％，其含油率高能一定程度上抑制静电产生。

由表９可知，１ｈ后甲壳素纤维对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥７０％，据国标可知，振荡１８ｈ后，对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥７０％，样品具有抗菌效果。

因此甲壳素纤维对于常见的细菌具有良好的抗菌抑菌性能。

由表１０可知，甲壳素纤维与其他纤维素纤维一样无熔点，不软化、不收缩，燃烧时有明
显的烧纸味。

甲壳素纤维的耐热性比粘胶差，在染整时要注意控制温度。

由表１１可知，甲壳
素纤维不耐酸，一般在稀酸中就能溶解。

耐碱性较好，在染色时要注意，尽量不采用酸性染料
对甲壳素纤维织物进行染色。

甲壳素纤维不溶于一般有机溶剂，但对反应性染料和直接染料的
亲和性较好，可采用这两类染料对甲壳素纤维类纺织品进行染色整理。

３结语
甲壳素纤维长度约为３９．５７ｍｍ，纤维偏粗，回潮率较大，具有良好的吸湿和保湿性能，染色性能高。

甲壳素纤维表面粗糙有凹槽，强力一般，摩擦系数小，抱合力差；质量比电
阻较大，易产生静电，纺纱较为困难。

作为一种再生纤维素纤维，甲壳素纤维具有无毒、无副
作用，其制品具有良好的抑菌除臭功能，生物降解性良好，在纺织品开发中，一定要注意结合
产品的纤维特点，找出最合适、效果最佳的方案加以实施。

参考文献
［１］姚穆．纺织材料学［Ｍ］．北京：中国纺织出版社，２００９．
［２］赵书经．纺织材料实验教程［Ｍ］．北京：中国纺织出版社，２００２．
［３］张建明，李红霞，周洪华．甲壳素纤维与珍珠纤维的性能比较［Ｊ］．毛纺科技，
２０１１，（８）：１９－２１．
［４］王亚妮，刘艳君．甲壳素纤维性能研究及在纺织业中应用［Ｊ］．广西纺织科技，
２００７，（３）：４４－４７．
［５］计芬芬，顾珍，谭玉静，万旺军．纺织品抗菌性能的改良振荡法测定［Ｊ］．印染，２０１２，（１５）：４０－４３．。