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由圖3 可以看出,隨著食鹽用量的增加和溫度的升高,纖維的斷裂強度呈現下降趨勢,說明銅離子改性后海藻酸鈣纖維雖然耐鹽性提高,但仍然發生損傷,造成纖維的斷裂強度下降.原因是纖維中殘留的Ca2+與Na+發生了離子交換,使得纖維的交聯點密度下降,而且離子交換反應隨著食鹽用量的增加和溫度的升高而加劇.

2.4 吸濕性

棉纖維、海藻酸鈣纖維和銅離子改性海藻酸鈣纖維的吸濕性見表1.

從表1 可以看出,銅離子改性后纖維的吸濕性下降,并介于棉纖維和海藻酸鈣纖維之間,尤其是對A溶液和生理鹽水的吸濕性下降比較多.海藻酸鈣纖維對A 溶液和生理鹽水的吸濕性顯著高于蒸餾水,其原因是A 溶液和生理鹽水中的Na+與纖維中的Ca2+發生交換,增加了纖維中的吸濕基團.銅離子改性后纖維的耐鹽性提高,纖維中殘留的Ca2+與Na+發生離子交換,使纖維中的吸濕性基團增加得比較少,導致銅離子改性后纖維對A 溶液和生理鹽水的吸濕性比海藻酸鈣纖維下降多,但仍比棉纖維好許多.

2.5 抗菌效果

2.5.1 抑菌帶寬度

銅離子改性前后海藻酸鈣纖維的抑菌帶寬度見表2.

從表2 可以看出,海藻酸鈣纖維對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有一定的抗菌性,銅離子改性后其抗菌效果明顯增強.按照GB/T 20944.1-2007 的評價標準,海藻酸鈣纖維和銅離子改性海藻酸鈣纖維的抗菌效果都非常好.另外,纖維對大腸桿菌的抗菌效果優于金黃色葡萄球菌.原因是銅離子的殺菌性能取決于細菌細胞壁的厚度,大腸桿菌是革蘭氏陰性菌,其細胞壁僅幾個nm,而作為革蘭氏陽性菌的金黃色葡萄球菌,其細胞壁厚度達到10~100 nm,所以在同等殺菌環境下,大腸桿菌較易殺滅.[15]

2.5.2 抗菌效果耐久性

抗菌耐久性是衡量纖維抗菌性能實用性的重要指標之一,洗滌不同次數后Cu2+改性海藻酸鈣纖維的抑菌率見表3.

表3 中,銅離子改性海藻酸鈣纖維經過15 次洗滌后,對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率仍然>96%,具有良好的抗菌效果.試驗表明:銅離子改性海藻酸鈣纖維具有良好的抗菌性和抗菌耐久性,經過多次洗滌后仍可抑制細菌生長.

2.6 熱性能

從圖4 和圖5 可以看出,銅離子改性前后海藻酸鈣纖維的熱分解過程差異較大.海藻酸鈣纖維的熱分解分4 步進行,而銅離子改性海藻酸鈣纖維的熱分解分3 步進行,分別是纖維失去結合水階段、主要裂解階段和殘渣裂解階段.從圖4 的DTG 曲線可以看出,纖維的主要裂解階段有2 個峰,由于纖維中同時含有銅離子和鈣離子,而這2 種離子和纖維大分子的結合方式不同,使得纖維中2 種結構的裂解存在差異.[16]此外,從圖4 和圖5 還可以看出,銅離子改性海藻酸鈣纖維在主要裂解階段的失重是42%,而海藻酸鈣纖維是34%.這說明銅離子改性破壞了海藻酸鈣纖維的結構,使其熱裂解過程發生變化.另外,極限氧指數由34.4%下降到17.8%.說明銅離子改性后海藻酸鈣纖維的結構發生了變化,造成阻燃性能下降.