夜光纤维的基本性能研究Yd20927

杨丽月，靳晓晴，杨庆斌 青岛大学，山东青岛266071

收稿日期：2017-04-27

作者简介：杨丽月(1992-)，女，山东淄博人，硕士研究生。

山东纺织科技2017/3；11-13

【摘要】为了充分探究夜光纤维的力学性能和吸湿性，文章分析对比了干、湿态及热处理后夜光纤维和普通涤纶纤维的力学性能指标和吸放湿平衡回潮率。试验结果表明，在干、湿状态下夜光纤维的断裂强度都低于涤纶纤维，但其断裂伸长率都高于涤纶纤维；一定时间的热处理可以增加夜光纤维的断裂强度和断裂伸长率；夜光纤维的吸湿性较差。该研究为夜光纤维的实际应用提供了一定的理论基础。

【关键词】夜光纤维；力学性能；热处理；吸放湿性能

【中图分类号】TS102.5 文献标识码：A 文章编号：1009-3028(2O17)O3-0011-03

目前，普通性能的纤维已不能满足人们的需求，功能性纤维越来越受到重视，这就要求纤维的创新和升级。夜光纤维是一种新型高科技功能纤维，是利用稀土铝酸盐夜光材料[1-4]为发光体，以聚酯树脂为基体，经过特种纺丝工艺制成的具有夜光性的蓄光型夜光纤维。该纤维只要吸收任何可见光10 min，便能将光能储存于纤维之中，在黑暗状态下持续发光10 h以上，并且可以循环使用。稀土铝酸盐夜光材料与其它高能见度材料相比，具有余辉时间长、亮度高、无毒无害无放射性、对环境和人体绝对安全的特点[5-7]。蓄能型夜光纤维是以稀土铝酸盐夜光材料为主体而生产出的新型夜光纤维，因其具有相对密度小、强度高、模量高、弹性好等优点，以及本身的蓄能夜光性能，受到国内外的广泛关注，具有较好的发展前景[8-9]。徐长富等人[10]使用聚丙烯和稀土铝酸盐类的发光材料为原料，进行熔融纺丝，成功生产出一种余辉长、亮度高、可纺性能较好的蓄光型聚丙烯纤维。本文主要研究了夜光纤维在干、湿状态下的力学性能、热处理后力学性能以及吸放湿性能，并与普通涤纶纤维进行对比分析，同时详细阐述了夜光纤维在纺织生产与应用中的巨大潜力，为以后该纤维的生产与应用提供理论参考。

1 试验

1.1 试验样品

试验所用样品为夜光纤维和涤纶纤维，纤维规格如表1所示。

表1 纤维规格

1.2 试验仪器及试验条件

力学性能：LLY-06型电子单纤维强力仪；试验条件：隔距10 mm，预加张力50 mg，拉伸速度20 mm／min，试验次数30，温度20℃ ，相对湿度65％ 。

热处理：八篮恒温烘箱、LLY1-06E型纤维强力仪、冷却皿；试验条件：烘箱温度150℃ ，时间分别为0.5 h和1.5 h。

吸放湿性能：LLY-33型恒温恒湿箱，Y802A型八篮恒温烘箱；试验条件：恒温恒湿箱设定温度20℃ ，相对湿度65%；烘箱设定100℃ 、烘干2 h。

2 试验结果和分析

2.1 夜光纤维在常温干湿状态下的拉伸性能

夜光纤维和涤纶纤维分别在常温干、湿状态下进行一次拉伸断裂性能试验，得到的基本性能指标如表2所示。

表2 夜光纤维一次拉伸断裂的基本性能指标

夜光纤维和涤纶纤维在干态下的拉伸曲线如图1所示。

夜光纤维和涤纶纤维在湿态下的拉伸曲线如图2所示。

图1 干态夜光纤维的一次拉伸断裂曲线

图2 湿态夜光纤维的一次拉伸断裂曲线

由表2、图1及图2可知，夜光纤维在干态情况下的断裂强度为2.938 cN／dtex，在湿态下的断裂强度为2.696 cN／dtex，相比于干态情况下降了8.9％；湿态夜光纤维的断裂伸长率相比干态下降了15.32%；涤纶纤维在干态情况下的断裂强度为5.281 cN／dtex，在湿态下的断裂强度为5.004 cN／dtex，相比于干态情况下降了5.25%；湿态涤纶纤维的断裂伸长率相比干态下降了8.81%。干、湿态夜光纤维的断裂强度都小于涤纶纤维，干态夜光纤维的断裂强度较干态涤纶纤维小了43.51%，但干、湿态夜光纤维的断裂伸长率都高于干态涤纶纤维，其干态断裂伸长率较涤纶纤维高了39.44 %。

2.2 热处理性能

夜光纤维和涤纶纤维分别热处理0.5 h和1.5 h后的一次拉伸断裂性能试验，得到的基本性能指标如表3所示。

表3 夜光纤维热处理后的一次拉伸断裂的基本性能指标

夜光纤维和涤纶纤维热处理后的一次拉伸断裂曲线如图3所示。

图3 夜光纤维热处理后的一次拉伸断裂曲线

由表3、图3可知，夜光纤维在热处理0.5 h后的断裂强度为3.403 cN／dtex，在热处理1.5 h后的断裂强度为3.190 cN／dtex，相比于热处理0.5 h降低了6.26%；夜光纤维在热处理1.5 h后的断裂伸长率较热处理0.5 h降低了14.15%；涤纶纤维在热处理0.5 h后的断裂强度为5.887cN／dtex，在热处理1.5 h后的断裂强度为5.141cN／dtex，相比于热处理0.5 h降低了14.51 ；涤纶纤维在热处理1.5 h后的断裂伸长率与热处理0.5 h时相近。

2.3 吸放湿性能

夜光纤维和涤纶纤维的吸放湿曲线如图4、图5所示。

图4 夜光纤维吸放湿曲线

图5 涤纶纤维吸放湿曲线

由图4、图5可知，夜光纤维的放湿平衡回潮率为0.80%，吸湿平衡回潮率为0.45%，吸湿滞后值为0.35％；涤纶纤维的放湿平衡回潮率为0.98％，吸湿平衡回潮率为0.86%，吸湿滞后值为0.12％。

3 结论

本文对夜光纤维和普通涤纶纤维进行了力学性能试验、热处理及吸放湿性能试验，通过对两种纤维的断裂强度、回潮率等性能的对比分析，得出：干、湿两种状态下的夜光纤维的断裂强度都低于涤纶纤维，但其断裂伸长率都高于涤纶纤维；在热处理后，夜光纤维的断裂强度和断裂伸长率都有小幅度的增加，但随着热处理时间的增加，夜光纤维的断裂伸长率下降，因此，在生产中应控制热处理的时间，减少对纤维的损伤。夜光纤维的回潮率较小，吸湿性差，生产中可与吸湿性较好的纤维进行混纺，提高织物的吸湿效果。本文主要研究了夜光纤维的基本性能，以后研究的重点在对夜光纤维纺纱及制造工艺的研究，从而扩大其织物的性能、风格及应用领域。

参考文献：

[1] 毛大立,常程康,姜岭.硅酸盐长余辉发光材料及其制备方法[P],中国专利;CN1544576,2004-11-10,

[2] 张俊英,张中太,唐子龙,六铝酸盐基荧光粉的发光性能[J],材料科学与工艺,2002,10(2);213 218,

[3] 徐曜,李靖宇,范向梅,新型蓄光材料介绍及应用实践[J],课外阅读;中下,2012,(11);10,

[4] 陈永杰,孙彦彬,邱关明,等,超长余辉发光材料的研究[J],稀土,2002,23(4);50-53,

[5] Lou z,Hao J,Cathodoluminescence of Rare-earth-doped ZinC Aluminate FilmsEJ],Thin Solid Films,2004,450(2);334-340,

[6] 翟玉春,张新,李建中,等,碱土金属铝酸盐系列长余辉磷光体的制备研究[J],中国稀土学报,2003,21(2);2O5-208,

[7] 徐为为,稀土硼铝酸盐荧光材料的发光性质及其机理的研究[D],长春;吉林大学,2009,

[8] 李建宇,稀土发光材料及其应用[M],北京;化学工业出版社材料科学与工程出版中心,2003,

[9] 闫彦红,葛明桥,稀土夜光纤维产品开发与应用[J],产业用纺织品,2008,26(2);16-19,

[10] 徐长富,张锦虹,刘欣,等,蓄光型发光丙纶[J],合成纤维,2003,33(3);20-21,