各类纤维的原纤化现象及机理分析(一)

百科   2024-09-13 14:58   山东  

     严格的讲,大多数纤维都会发生原纤化,只不过有的严重,有的轻微,有的容易在日常生产/使用场景中被看到,有的不容易被看到。

      所谓原纤化,实际是指纤维发生了原纤分裂,即原本紧密在联结在一起的称为一个纤维整体的原纤集合体,因为某种原因,侧向的连接被破坏,从而使得原纤不再紧密的连接为一个纤维整体,分裂成了多根更细的原纤,即为原纤化。很多纤维其实都有多级原纤结构,即纤维由巨原纤组成,巨原纤由微原纤组成,微原纤由基原纤组成。

    

      原纤化最容易在日常生产/使用场景中被看到的,当属纤维素纤维,大部分纤维均有原纤化现象,只不过其严重程度有差异。

      同样是纤维素,为什么有的几乎不发生原纤化(如粘胶),有的原纤化又非常剧烈(如莱赛尔)?

      主要原因在于取向度和结晶度的差异。随着纤维的结晶度和取向度升高,纤维的拉伸强力变好,但其侧向作用会变弱,干态下侧向还可以依靠氢键作用保持连接,而湿态下氢键作用被破坏,侧向作用变得更弱,这时如果有剪切作用,则很容易发生原纤分裂即原纤化。碱在原纤化中作用是带入更多的水进入纤维内部,使侧向作用力变得更弱,促使原纤化发生。莫代尔的结晶度和取向度均高于人棉,所以其原纤化等级高于人棉,而莱赛尔的结晶度和取向度高于其他纤维素,则原纤化最为剧烈。纤维素的原纤化等级与结晶度取向度关系如下图:

第二类容易发生原纤化的纤维是丝绸,只不过人们通常不把它的原纤化称为原纤化,而是称为灰伤。但通过纤维镜观察丝绸灰伤的表面,可看到分裂的原纤,其外观和典型的莱赛尔织物原纤化并无二致,因此,改善丝绸的灰伤的机理和改善莱赛尔原纤化的机理一样,都是要引入交联剂加强其原纤之间的连接。
同为蛋白质纤维的羊毛也一样具备多级原纤结构,羊毛在发生弯曲或扭转疲劳后,即会发生原纤化,如下图:


第三类会发生原纤化的是合成纤维,典型的如芳纶III和PBO。
芳纶是一个具有原纤化特征的纤维,利用此特征,可以把它和高强聚脂纤维等合成纤维分别出来。


芳纶在显微镜下的形态为圆柱形,但经过刮擦,表面会露出原纤化的状态,如上图a,b,其他化学纤维如涤纶、锦纶、腈纶则不会发生这种现象。
芳纶会发生原纤化而其他普通合成纤维如涤纶/锦纶不容易发生原纤化,也是和它们的超分子结构有关,芳纶大分子内旋转位能相当高,分子链节呈平面 刚性伸直链,结晶时往往形成伸展链片晶,不同片晶之间通过 范德华力和纽带原纤相连。芳纶的高取向和高结晶给它带来超高纵向强力和模量的同时,也令其其侧向连接作用较弱,层状片晶体之间缺乏足够的大分子穿越来维系相互间连接。导致它在外界刮擦下,起晶片之间连接作用的纽带原纤容易发生疲劳断裂,从而发生片晶间的分离,即原纤化。


不管是纤维素纤维,还是蛋白质纤维,还是合成纤维,其实都在一定程度上存在原纤化现象。
(未完待续)

投稿邮箱

huibin2@163.com

染整百科
一个专注于染整行业的百科全书。
 最新文章