第47卷第14期2019年7月广　州　化　工Guangzhou Chemical IndustryVol.47No.14Jul.2019熔融纺丝制备防蚊聚酯纤维*廖云珍,雷开锋,唐颖强,朱莲丽,卢琳娜,李永贵(闽江学院服装与艺术工程学院,福建　福州　350108)摘　要:针对目前市面上具有防蚊效果的纺织品较稀少而满足不了人们衣㊁住需要的现状,采用熔融纺丝法,以防蚊母粒和聚酯切片为主要原料,通过改进纺丝工艺,成功制备防蚊聚酯纤维,并对防蚊聚酯纤维的各项性能进行表征㊂结果表明:通过添加防蚊母粒的方法可制备得到防蚊性能良好的聚酯纤维,且随着防蚊母粒含量的增加,防蚊聚酯纤维的防蚊效果不断提高㊂关键词:防蚊;聚酯切片;防蚊母粒;熔融纺丝;制备　中图分类号:TS195.2 　文献标志码:A文章编号:1001-9677(2019)14-0057-04*基金项目:2018年闽江学院第一期 校长基金”项目(No:103952018049)㊂第一作者:廖云珍(1998-),女,本科生,主要从事纺织材料研究㊂通讯作者:卢琳娜(1993-),女,主要从事新型功能纺织材料研究㊂李永贵(1972-),男,主要从事功能性纺织纤维及材料研究㊂Preparation of Anti-mosquito Polyester Fiber by Melting Spinning *LIAO Yun -zhen ,LEI Kai -feng ,TANG Ying -qiang ,ZHU Lian -li ,LU Lin -na ,LI Yong -gui(Clothing and Design Faculty,Minjiang University,Fujian Fuzhou 350108,China)Abstract :In view of the current fact that the textiles with anti-mosquito effect on the market were too scarce to meet the needs of people’s clothing and shelter,the anti-mosquito polyester fiber was successfully prepared with anti-mosquito masterbatch and polyester chips as the main raw materials.Anti -mosquito effect could be improved by changing melt spinning process and the performance of anti -mosquito polyester fiber was characterized.The results showed that the polyester fiber with good anti-mosquito performance could be prepared by adding anti-mosquito masterbatch,and the anti-mosquito effect increased with the increase of anti-mosquito masterbatch content.Key words :anti-mosquito;polyester chip;anti-mosquito masterbatch;melt spinning;preparation蚊子是四害之一,种类多㊁繁殖快㊁分布广且大多数都会叮咬人畜[1-2]㊂蚊子在叮咬人的时候不但会造成人类皮肤肿胀㊁瘙痒起包等这些不舒适的感觉,而且最严重的危害是传播多种疾病,威胁人类健康[3-4]㊂随着经济的飞速发展,人们生活物质水平的不断提高,在满足基本服用性能后,人们对功能性纺织品提出了更高要求,具有防蚊功效的纺织品越来越受消费者青睐[5]㊂目前防蚊纺织品的制备主要采用后整理的方式,通过涂覆㊁浸轧㊁微胶囊附着和环糊精-驱蚊剂超分子包合物法等手段处理织物使其具有防蚊效果[6-8]㊂但这些方法普遍存在防蚊效果时效短㊁药剂消耗大㊁成本高㊁易造成环境污染等缺点[9-10],因此从材料源头上解决蚊子叮咬问题是开发防蚊功能性纺织品的新思路[11-13]㊂本文讲述以防蚊母粒与常规聚酯切片为原料,通过改进纺丝工艺参数,熔融纺丝直接得到防蚊聚酯纤维㊂通过控制防蚊母粒含量㊁聚酯切片干燥温度㊁纺丝温度等参数,增强防蚊效果,并合理优化防蚊聚酯纤维的服用性能,在一定程度上节约药剂㊁控制成本㊂同时,防蚊聚酯纤维可直接应用于针织㊁机织等工业化生产,推动防蚊纺织品的长远发展㊂1　实　验1.1　主要材料与仪器聚酯切片,购自中国石化北海炼化有限责任公司;防蚊母粒,购自湖南创纯新材料有限公司;实验蚊子,来自广东昆虫所;油剂原油,购自福建省金纶高纤股份有限公司,按照浴比1︓10配置油剂㊂FCF-3小型纺丝机,山东省淄博市临淄方辰母料厂;DHG-9070A 电热鼓风干燥箱,上海一恒科学仪器有限公司;FA2004精密电子天平,常州科源电子仪器有限公司;IR-960傅里叶红外光谱仪,天津瑞岸科技有限公司;Quanta200扫描电子显微镜,美国FEI 公司;HH-S6型六孔水浴锅㊁YG(B)021DXD 型电子单纱强力机㊁YG086C 型缕纱测长仪,温州市大荣纺织仪器有限公司㊂1.2　熔融纺丝制备防蚊聚酯纤维利用纺丝机熔融纺丝制备防蚊聚酯纤维,将按比例混合均匀的防蚊母粒与聚酯纤维切片混合干燥后加入料仓,从一区到五区逐步加热后按照一定的速度牵伸,呈熔融状被螺杆挤压挤出,同时,又因为计量泵的作用,在机头处的喷丝板均速喷丝,经纺丝甬道的冷却作用,并利用吸丝枪吸住及油辊的上油处理,经各牵伸辊的牵伸最终绕到卷丝筒上,从而制得防蚊聚58　广　州　化　工2019年7月酯纤维㊂工艺流程如图1所示㊂图1　防蚊聚酯纤维制备工艺流程图Fig.1　Flow diagram of anti-mosquito polyester spinning process1.3　防蚊性能测试将制备的防蚊聚酯纤维按照 1+1”螺纹结构在电脑横机上织造成10cm×10cm 大小,每种纤维织五块,将织好的防蚊面料和普通涤纶面料分别贴于边缘都留出1cm,两个大小相同的纸盒里的五个面,而剩余的一面贴上网纱用来观察蚊虫驱避情况[14]㊂参照GB /T 13017.9-2009‘农药登记卫生杀虫剂室内药效试验及评价第9部分:驱避剂“和GB /T 30126-2013‘纺织品防蚊性能的检测和评价“,将20只蚊子放入实验框内做强迫接触,蚊虫和防蚊面料接触时间为30min,观察并记录被趋避的蚊虫数㊂重复测试,数据按公式(1)计算趋避率:D =N -B 20-B×100%(1)式中:D 趋避率,%N 防蚊面料30min 蚊虫趋避数的平均值B 普通涤纶面料30min 蚊虫趋避数的平均值1.4　防蚊聚酯纤维性能表征1.4.1　表面形态结构取聚酯纤维约10根,剪切为3~5cm 长度,梳理平直后放到载玻片上,盖好载玻片,滴加少量蒸馏水,在电子显微镜下调出清晰的图像,观察纤维的形态结构㊂1.4.2　FTIR 分析将干燥的纤维样品剪碎研磨成粉末,取1mg 样品和200mg KBr 混合压片烘干后采用IR-960型傅立叶红外光谱仪进行测试,扫描范围为4000~400cm -1,扫描次数32s -1,分辨率为4cm -1㊂1.4.3　力学性能参照GB /T 3916-1997‘单根纱线断裂强力和断裂伸长的测定“进行测试,利用YG(B)021DXD 型电子单纱强力机对纤维的力学性能进行测试㊂2　结果与讨论2.1　纺丝工艺对纤维可纺性的影响纺丝工艺参数在很大程度上能决定纤维的成丝质量㊂为了得到较优的纤维质量,我们通过控制落料速度㊁牵伸倍数㊁纱线细度㊁卷绕速度以及各区的温度等变量来调节纺丝工艺㊂以改变落料速度参数为基础,发现在其他参数不变的情况下:当落料速度较大时,喷丝板出丝正常且成型良好,络筒的成型也较好;当落料速度较小时,会出现断丝㊁毛丝且纤维表面较粗糙等情况㊂通过分析比较,得到相对较优的纺丝工艺参数,如表1所示㊂表1　纺丝工艺参数Table 1　Spinning process parameters工艺参数数值落料量/(kg㊃h -1)0.63泵前压力/MPa 6.5一区/℃280二区/℃282三区/℃284四区/℃286五区/℃288机头/℃290一辊/℃90二辊/℃120三辊/℃125一辊转速/(r㊃min -1)215二辊转速/(r㊃min -1)312三辊转速/(r㊃min -1)594牵伸比倍数3.35计量泵转速/(r㊃min -1)10.5卷绕速度/(m㊃min -1)7622.2　防蚊母粒含量对纤维防蚊效果的影响将不同含量的防蚊母粒与常规聚酯切片充分混合,制备出防蚊聚酯纤维,并用电脑横机织成面料进行防蚊效果的测试,每个实验重复3次求平均值,计算趋避率㊂测试结果如表2所示㊂表2　防蚊效果测试结果Table 2　The results of anti-mosquito tests防蚊母粒含量/%驱避数/只驱避率/%0000022116.67422311.67657528.33877938.331098943.33从表2可知,随防蚊母粒含量增加,防蚊聚酯纤维的趋避率不断提高,表明防蚊效果不断增强㊂在防蚊母粒的含量为0%~4%时,纤维的蚊虫趋避率相差不大且对蚊虫的趋避效果不显著㊂在防蚊母粒含量为6%时,蚊虫趋避率明显上升;当防蚊母粒含量为8%时,趋避率达到38.33%,根据GB /T 30126-2013‘纺织品防蚊性能的检测和评价“,当趋避率大于30%时,开始具有防蚊效果,因此当防蚊母粒的含量达到8%时,防蚊面料开始表现出防蚊效果,且随着防蚊母粒含量的继续增加,防蚊聚酯纤维的防蚊效果也继续提升㊂2.3　表面形态分析根据1.4.1所述的方法观察防蚊聚酯纤维的表面形态㊂在相同的放大倍数下,电镜扫描结果如图2所示㊂当防蚊母粒含量为0%时,纤维表面平整㊁光滑,无明显凸起和沟槽;随着防蚊母粒含量的提高,纤维表面开始逐渐变得粗糙,有明显颗粒状物质附着㊂当防蚊母粒含量达到10%时,纤维表面出现块第47卷第14期廖云珍,等:熔融纺丝制备防蚊聚酯纤维59　状聚集物,这可能是防蚊母粒添加过量,在纺丝过程中无法均匀溶解所致㊂图2　不同防蚊母粒含量下纤维表面形态结构Fig.2　Fiber surface morphological structure with differentcontents of anti-mosquito masterbatch2.4　化学结构分析图3中,防蚊母粒含量0时,在2936cm -1处是CH 2的吸收峰,1720cm -1处表示C =O 的吸收峰,1250cm -1处表示C-O 的吸收峰,1100cm -1处表示C -H 的吸收峰,720cm -1处表示(CH 2)n 的吸收峰㊂防蚊母粒含量2%㊁4%㊁6%㊁8%㊁10%的红外光谱图与防蚊母粒含量0%光谱图内2936cm -1㊁1720cm -1㊁1250cm -1㊁1100cm -1㊁720cm -1的吸收峰位置基本一致㊂防蚊聚酯纤维的红外光谱图中并没有出现防蚊母粒的特征峰,因此,防蚊母粒含量的增加并没有引起聚酯纤维的化学结构变化㊂图3　不同防蚊母粒含量下纤维的红外光谱图Fig.3　Infrared spectra of fibers with different contentsof anti-mosquito masterbatch2.5　力学性能分析表3　防蚊聚酯纤维的断裂强度和断裂伸长率Table 3　Breaking strength and elongation at break ofanti-mosquito masterbatch防蚊母粒含量/%断裂强度/(cN /dtex)断裂伸长率/%01.7926.921.5324.341.3319.861.2816.781.1013.4100.9310.0根据1.4.3所示测试防蚊聚酯纤维的力学性能,结果如表3所示㊂随着防蚊母粒材料的加入,使得防蚊聚酯纤维的断裂强度呈不断下降的趋势㊂防蚊母粒含量为0时,聚酯纤维的断裂强度为1.79cN /dtex;当防蚊母粒含量达到10%时,这时候纤维的断裂强度只有0.93cN /dtex,下降幅度较大㊂随着防蚊母粒含量的增加,防蚊聚酯纤维的断裂伸长率呈不断下降的趋势㊂当防蚊母粒含量为0%时,聚酯纤维的断裂伸长率为26.9%;当防蚊母粒含量达到10%时,防蚊聚酯纤维的断裂伸长率仅为10.0%㊂这些现象的出现主要是由于加入防蚊母粒改变了原本聚酯切片中部分大分子的结构,高温熔融环境下进一步改变了聚酯切片的结晶度和取向度,最终影响了纤维的断裂强度和断裂伸长率等物理机械性能㊂3　结　论针对目前防蚊纺织品的制备主要集中在后整理阶段,防蚊效果持久性差㊁成本高㊁产率低㊁易污染等问题,本实验以防蚊母粒与常规聚酯切片为原料,熔融纺丝直接得到防蚊聚酯纤维㊂综合考虑防蚊聚酯纤维的防蚊效果㊁表面形态㊁力学性能等因素,进行纺丝工艺优化并控制防蚊母粒的含量,制备了同时具备良好防蚊效果且不破坏聚酯纤维基本服用性能的防蚊聚酯纤维㊂本研究的开展能够有效避免生产过程中造成的环境污染,有效节约成本,为防蚊纺织品领域的研究提供了新思路㊂参考文献[1]　高维新.夏日 3防”必修技防蚊㊁防晒㊁防痱[J].家庭&育儿,2016(7):6-10.[2]　张叶静.2012-2016年36例流行性乙型脑炎病例流行病学调查结果分析[J].山西医药杂志,2017,46(8):895-896.[3]　张保平,李治海,赵秀萍.人畜共患病的危害及防制[J].中国动物保健,2005,11(4):71-74.[4]　徐能智,杨红梅.蚊子及其防制[J].疾病监测与控制,2010,04(10):635-635.[5]　刘玉艳.防蚊孕妇服:寨卡病毒的克星[J].中国纤检,2017(8):134-136.[6]　伊藤玲,山下真二,中村晨一. 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农用污泥中污染物控制标准(GB4284-2018)”[7]中相应的限值进行对比可以发现,制备的土壤改良剂各类重金属及有机污染物的含量均远低于两类标准㊂由于表6中给出的农用污泥污染物控制标准限值是满足A级污泥产物的标准,即该土壤改良剂可用于耕地㊁园地㊁牧草地等农用地[7],这说明制备得到的土壤改良剂中各类有毒有害物质含量较低,生态风险较小㊂此外,对比两类标准还可以发现,制备得到的土壤改良剂的有机质含量和总养分含量均满足两类标准,说明该土壤改良剂各类养分含量达标,可用于生态修复及各类绿化园地的土壤改良㊂3　结　论(1)以制药企业剩余污泥为主要原料,辅以玉米秸秆㊁牛粪㊁砂子等固体废物或廉价物,通过好氧堆肥的方法可制备土壤改良剂㊂(2)当物料C/N比为35,初始水分含量60%,堆体间隔3天翻一次的情况下,堆体在55~71℃可维持16天,能杀灭大部分虫卵和病菌,堆肥产物的腐殖质含量最高,腐熟程度最好㊂(3)好氧堆肥得到的土壤改良剂中营养成分㊁重金属㊁有机类毒物的含量满足国家土壤改良剂相关标准,为制药企业剩余污泥资源化处置利用提供了思路㊂参考文献[1]　陈桂梅,刘善江,张定媛,等.污泥堆肥的应用及其在农业中的发展趋势[J].中国农学通报,2010,26(24):301-306.[2]　李常慧,刘永德,赵继红,等.城镇污水厂污泥好氧堆肥生产管理及土壤改良剂应用领域[J].绿色科技,2015(2):236-238. 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