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随着科学技术的发展和人们生活水平的提高,传统的保暖服装已不能满足人们对服装舒适性、功能性和美观性的多重要求,而吸湿发热纤维作为一种积极产热式的保暖纤维,兼具舒适性和功能性等优良特性,已经受到了越来越多的人们的热爱,因此吸湿发热纤维的开发具有重要意义。本文选取粘胶纤维作为基体纤维,首先采用氯乙酸钠对粘胶纤维进行羧甲基化,再利用羧甲基化后纤维上的羧基与盐酸肼的肼基进行交联反应,在纤维大分子中引入酰肼基团,从而获得吸湿发热粘胶纤维。
本文首先采用氯乙酸钠对粘胶纤维进行羧甲基化处理,使纤维大分子上的羟基转化为羧甲基,研究了羧甲基化后粘胶纤维结构与性能的变化情况。研究发现:通过红外光谱分析,纤维大分子上成功的引入了羧基,随着羧甲基化程度的加深,纤维的断裂强度和断裂伸长率均发生明显下降,当羧基含量达最大值时,强度为粘胶原纤的66.3%,但回潮率明显升高。XRD显示,羧甲基化后纤维的结晶度明显降低,但随着羧基含量的增多,出现新的衍射峰,有新的结晶生成。相比于粘胶原纤,羧甲基化后纤维的热稳定性有所降低,纤维表面形貌未发生大的变化。制备羧甲基化粘胶纤维的最佳反应条件为:NaOH浓度为4%,碱化温度为35℃,碱化时间为30min,ClCH2COONa浓度为17.5%,醚化温度为70℃,醚化时间为90min,此时羧基含量可达最大值0.439mmol/g。
选用N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)作为羧基活化剂活化羧甲基化粘胶纤维上的羧基,采用盐酸肼作为交联剂与其进行交联反应制备吸湿发热粘胶纤维,研究交联条件对吸湿发热纤维的结构与性能的影响。研究发现:通过红外光谱分析,纤维中出现酰胺键,羧基与肼基团交联成功。随着交联程度的加深,羧基含量降低,氮含量升高,就发热效果而言,只有当氮含量达2%-4%,回潮率在9.7%-10.8%时,纤维才具有较好的发热效果,温升达到1℃以上,最高可达1.51℃。由于交联,纤维的干湿强度增大,湿干强度比也增大,结晶度提高,羧甲基化纤维中出现的新的结晶消失,纤维的热稳定性有所回升,已接近粘胶原纤的水平,而纤维表面的凹槽消失。综合考虑,最佳反应条件为:盐酸肼用量为0.6×10-2mol/L,DCC用量为0.4×10-2mol/L,温度50℃,时间10h。