PVA纳米纤维纱线的制备方法 |
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| 申请号 | CN201710550772.6 | 申请日 | 2017-07-07 | 公开(公告)号 | CN107268129A | 公开(公告)日 | 2017-10-20 |
| 申请人 | 河南工程学院; | 发明人 | 张显华; 黄海涛; 普丹丹; 冯向伟; 杨明霞; 魏世豪; 张琛琛; 张海霞; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 纳米 纤维 纱线 的制备方法，包括下列步骤：1）配制 质量 分数为8%-12%的PVA溶液待用；2）将步骤1）所得的PVA溶液通过 静电纺丝 技术，制备PVA纳米纤维膜；3）将所得的PVA纳米纤维膜按照任意 角 度剪裁成合适的尺寸，进行加捻，牵伸至原裁剪尺寸长度方向的数倍，形成PVA纳米纱线。本发明制备的PVA纳米纤维纱线属于真正意义上的纳米纺织品,可以提高产品的附加值。首次摆脱了纳米纤维纱线对添加成分的依赖性，达到了单独纺成纱线的目的，能够更好地突出纳米纤维产品的特性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种纳米纤维纱线的制备方法，其特征在于，包括下列步骤： |
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| 说明书全文 | PVA纳米纤维纱线的制备方法技术领域[0001] 本发明涉及纺织加工技术领域，尤其是涉及一种PVA纳米纤维纱线的制备方法。 背景技术[0002] 近年来,随着人们生活水平的提高,在关注纺织品舒适性的同时对纺织服装的功能性要求也越来越高,纳米概念的纱线被不断提出和受到重视。目前市场上所谓的纳米功能纺织品大多只是采用纳米功能材料对织物进行后整理而得到，或者采用纳米纤维包覆长丝或短纤维纱，或在纺纱前添加纳米纤维，然后进行纺纱，目前市场上还没有纯纳米纤维做成的纱线。 [0003] 静电纺丝技术是通过在聚合物溶液喷出器和接收板之间施加电场从而制造纳米级纤维的纺丝技术。该方法首先将聚合物溶液或熔融体带上几千至上万伏静电，使得聚合物克服表面张力形成喷射细流，细流在喷射过程中溶剂蒸发、聚合物固化,吸附在接收装置上，形成类似非织造布状的纤维毡。静电纺丝适合于大多数高分子溶液,由静电纺丝法制得的纳米纤维具有较小的直径和很大的比表面积，使纤维具有多种独特的性能,在生物医学、空气过滤、防护衣服等领域都有着巨大的应用潜力。 发明内容[0004] 有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术在纯纳米纤维纱线领域的空白，提供一种纳米纤维纱线的制备方法，克服了纯纳米纤维材料难以纺纱成线，断裂力和断裂强度不足的问题，首次摆脱了纳米纤维材料对于其他添加成分的依赖性，达到了单独纺线的效果，制造出弹性好，不会发生脆断的纳米纤维纱线。 [0005] 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案： [0006] 一种纳米纤维纱线的制备方法，包括下列步骤： [0007] 1)配制质量分数为8％-12％的PVA溶液待用； [0008] 2)将步骤1)所得的PVA溶液通过静电纺丝技术，制备PVA纳米纤维膜； [0009] 3)将所得的PVA纳米纤维膜按照任意角度剪裁成合适的尺寸，进行加捻，牵伸至原裁剪尺寸长度方向的数倍，形成PVA纳米纱线。 [0010] 优选的，所述PVA溶液的质量分数为8％-10％。 [0011] 优选的，所述纳米纤维膜的纤维直径为201nm-603nm。 [0012] 优选的，所述加捻是纱条绕着自身的轴线回转，每回转一转，加上一个捻回。 [0013] 优选的，所述PVA纳米纱线包括单纱和股线，所述股线为单纱合股而成。 [0014] 优选的，所述合适的尺寸为宽度5cm，长度至少25cm的纳米纤维条。 [0015] 所述PVA溶液的制备为，将一定质量的PVA溶于含有3％冰乙酸的去离子水中，室温溶胀1h，然后90℃回流搅拌1h至溶解.配制质量分数为8％、9％、11％、12％的PVA水溶液。 [0016] 本发明的有益效果是： [0017] 本发明制备的PVA纳米纤维纱线属于真正意义上的纳米纺织品,可以提高产品的附加值。首次摆脱了纳米纤维纱线对添加成分的依赖性，达到了单独纺成纱线的目的，能够更好地突出纳米纤维产品的特性，本发明所得纳米纱线弹性好，不会发生脆断，以5cm宽，25cm长的条，经过加捻牵伸后达50cm以上。 [0019] 图1-4为不同浓度PVA纳米纤维的扫描电镜图，放大倍数为10000倍，图1-4，PVA溶液的质量分数依次为8％，9％，10％，12％； [0020] 图5为9％PVA纳米纤维纱线的扫描电镜图，放大倍数为8000倍。 具体实施方式[0021] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。 [0022] 实施例1 [0023] 一种纳米纤维纱线的制备方法，包括下列步骤： [0024] 1)配制质量分数为8％的PVA溶液待用； [0025] 2)将步骤1)所得的PVA溶液通过静电纺丝技术，制备PVA纳米纤维膜；所述纳米纤维膜的纤维平均直径为201nm； [0026] 3)将所得的PVA纳米纤维膜剪裁成宽度5cm，长度至少25cm的纳米纤维条，进行加捻，所述加捻是纱条绕着自身的轴线回转，每回转一转，加上一个捻回；牵伸至原裁剪尺寸长度方向的2倍，即50cm，形成PVA纳米纱线。 [0027] 实施例2 [0028] 一种纳米纤维纱线的制备方法，包括下列步骤： [0029] 1)配制质量分数为12％的PVA溶液待用； [0030] 2)将步骤1)所得的PVA溶液通过静电纺丝技术，制备PVA纳米纤维膜；所述纳米纤维膜的纤维平均直径为603nm； [0031] 3)将所得的PVA纳米纤维膜剪裁成宽度5cm，长度至少25cm的纳米纤维条，按照任意角度剪裁成合适的尺寸，进行加捻，所述加捻是纱条绕着自身的轴线回转，每回转一转，加上一个捻回；牵伸至原裁剪尺寸长度方向的3倍，即75cm，形成PVA纳米纱线。 [0032] 实施例3 [0033] 一种纳米纤维纱线的制备方法，包括下列步骤： [0034] 1)配制质量分数为10％的PVA溶液待用； [0035] 2)将步骤1)所得的PVA溶液通过静电纺丝技术，制备PVA纳米纤维膜；所述纳米纤维膜的纤维平均直径为326nm； [0036] 3)将所得的PVA纳米纤维膜剪裁成宽度5cm，长度至少25cm的纳米纤维条，按照任意角度剪裁成合适的尺寸，进行加捻，所述加捻是纱条绕着自身的轴线回转，每回转一转，加上一个捻回；牵伸至原裁剪尺寸长度方向的4倍，即100cm，合股，形成PVA纳米纱线。 [0037] 实施例4 [0038] 一种纳米纤维纱线的制备方法，包括下列步骤： [0039] 1)配制质量分数为9％的PVA溶液待用； [0040] 2)将步骤1)所得的PVA溶液通过静电纺丝技术，制备PVA纳米纤维膜；所述纳米纤维膜的纤维平均直径为300nm； [0041] 3)将所得的PVA纳米纤维膜剪裁成宽度5cm，长度至少25cm的纳米纤维条，按照任意角度剪裁成合适的尺寸，进行加捻，所述加捻是纱条绕着自身的轴线回转，每回转一转，加上一个捻回；牵伸至原裁剪尺寸长度方向的2倍，即50cm，形成PVA纳米纱线。 [0042] 以下对本发明所得纳米纤维、纳米纤维纱线的性质进行扫描电镜分析[0043] 1.纳米纤维的扫描电镜分析 [0044] 1.1试验 [0045] 首先，将纳米纤维制作成面积合适的样品，标记上记号，用镊子把导电胶粘在样品台上，然后将制作好样品粘在导电胶上，然后把样品放在真空喷金室里进行喷金导电处理后，最后把样品放进试样室，在Sigma 500型扫描电子显微镜下进行观察。 [0046] 1.2.结果及分析 [0047] 1.2.1对不同浓度PVA纳米纤维SEM图片进行分析，发现质量分数为8-12％的PVA溶液所得纳米纤维直径更为均匀，几乎没有串珠现象，具有更好的应用价值。 [0048] 1.2.2如下表对不同直径纳米纤维的平均直径和直径标准差进行比较分析[0049] 表1纳米纤维的平均直径和直径标准差 [0050] [0051] 通过表1对PVA质量份数为8％、9％、10％、12％，所得纳米纤维平均直径和直径标准差的比较分析，表明PVA质量份数为9％时，所得纳米纤维的性能最优。 [0052] 2.纳米纤维纱线的试验结果及分析 [0053] 通过对不同浓度的PVA纳米纤维纱线的扫描电镜图片进行分析，特别是9％PVA纳米纤维纱线的扫描电镜图片进行分析，可以看到纱线内部纤维的抱合很明显，在一定程度上增加了纱线的强力。 [0054] 3纱线细度的计算 [0055] 纱线粗细的指标是纱线的细度。本论文采用国际通用的定长制的线密度，公式为： [0056] [0057] 式中：L-纱线的标准长度,m； [0058] Gk-表示纱线的标准重量,g； [0059] Nt-表示纱线的线密度,tex。 [0060] 根据以上的公式计算出9％PVA纳米纤维纱线的细度如表2所示。 [0061] 表2宽5cm，长25cm的9％PVA纳米纤维条制备的纳米纤维纱线细度[0062] [0063] 结论：表2表明：具有一定长度、宽度的9％PVA纳米纤维膜，能够制备具有确定长度、细度纳米纱线。 [0064] 4纳米纤维纱线的拉伸性能分析 [0065] 4.1试验仪器介绍 [0066] 试验仪器：南通宏大HDO21NS型电子单纱强力仪。 [0068] 4.2试验结果及分析 [0069] 本试验采用28tex的棉纱线与质量分数为8％-12％的PVA纳米纤维纱线做对比。 [0070] 试验材料：PVA纳米纤维纱线；棉纱线。 [0071] 测试得到的PVA纱线和棉纱线数据如表3和表4所示。 [0072] 表3 PVA纱线拉伸数据 [0073] [0074] 表4棉纱线的拉伸数据 [0075] [0076] 从表3、表4两个表可以很清楚的观察到PVA纳米纤维纱线与棉纱线的差异，PVA纳米纤维纱线的断裂伸长率为10.17％，伸长为64.34mm，而棉纱线的断裂伸长率为5.6％，伸长为28.06mm。说明了PVA纳米纤维纱线的弹性好，不会发生脆断。但是，PVA纳米纤维纱线的强力没有棉纱线的大，这可能与手工加捻成纱有关系，还有提升的空间，需要做进一步的实验来验证和提高，也是本申请人下一步需要克服的问题。 |
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