本發(fā)明涉及纖維材料測試，特別涉及一種高韌性的透氣型錦綸短纖及其測試工藝。

背景技術(shù)：

1、錦綸短纖是一種具有優(yōu)異綜合性能的纖維材料，傳統(tǒng)的錦綸短纖雖然具有較好的強度和耐磨性，但在透氣性能方面存在不足。盡管現(xiàn)有技術(shù)中針對錦綸短纖的改進取得了一些進展，比如公開號為：cn207825612u的專利申請公開了一種功能性錦綸短纖維，包括面層、中間層、過度層和底層，上述中間層位于面層和底層之間，上述過度層的數(shù)量為兩個：過度層一和過度層二，上述過度層一位于面層和中間層之間，過度層二位于中間層和底層之間，所述面層為滌綸材料，所述中間層為麻布材料，所述底層為棉布材料，上述過度層一上具有若干凹入的功能凹口，上述面層部分嵌于功能凹口處，所述過度層二上具有若干貫穿的通孔，所述通孔處具有用于將中間層與底層牢固連接的連接件。

2、上述專利雖然解決了現(xiàn)有技術(shù)存在著穩(wěn)定性差的問題，但現(xiàn)有技術(shù)中的復合設計雖然增加了微觀結(jié)構(gòu)的復雜性，但由于通孔分布不均、層間阻隔效應等問題，整體透氣性能提升有限，多層結(jié)構(gòu)的制備需要復雜的加工工藝，且使用多種材料增加了生產(chǎn)成本，不利于大規(guī)模推廣應用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高韌性的透氣型錦綸短纖及其測試工藝，通過中空多葉形結(jié)構(gòu)的設計，不僅提升了透氣性能，還減少了錦綸材料的用量，降低了原材料成本和資源浪費；同時，基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化與表面改性，本發(fā)明的錦綸短纖可進一步拓展至抗菌、阻燃等多功能紡織品領(lǐng)域，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種高韌性的透氣型錦綸短纖，包括芯層和鞘層，鞘層將芯層包裹在其內(nèi)部，鞘層內(nèi)設置有沿著徑向方向均勻分布的通孔，芯層和鞘層之間通過界面增容劑結(jié)合形成芯鞘結(jié)合界面，錦綸短纖的橫截面為中空多葉形結(jié)構(gòu)，中空多葉形結(jié)構(gòu)的中空率為10％-30％，多葉形葉片數(shù)量為8個。

4、進一步的，所述錦綸短纖通過高速紡絲和高速拉伸變形工藝制備，其中，紡絲速度不低于4000m/min，拉伸比為1:3-1:5，熱定型溫度控制在180℃-220℃范圍內(nèi)，將制備好的纖維表面進行涂層涂覆及平滑處理得到高韌性的透氣型錦綸短纖。

5、進一步的，得到的所述高韌性的透氣型錦綸短纖的拉伸強度大于6.0cn/dtex；斷裂伸長率為20％-40％；錦綸短纖的透氣性不小于20m3/h·m2，吸濕性為4％-8％。

6、本發(fā)明提供另一種技術(shù)方案，一種高韌性的透氣型錦綸短纖的測試工藝，包括以下步驟：

7、步驟一：性能測試：對所述錦綸短纖進行拉伸測試，測量其斷裂強度和伸長率，使用透氣性測試儀測量錦綸短纖的透氣率，使用濕氣透過率測試儀測試錦綸短纖的透濕性；

8、步驟二：表面結(jié)構(gòu)分析：對錦綸短纖的表面結(jié)構(gòu)進行掃描觀察，分析錦綸短纖的表面形態(tài)及微觀結(jié)構(gòu)，驗證錦綸短纖透氣性和增強其韌性的結(jié)構(gòu)特性；

9、步驟三：纖維細度測定：對錦綸短纖的細度進行測量，通過稱量并計算錦綸短纖的直徑以及表面特性，確保錦綸短纖的直徑在1-10μm范圍內(nèi)；

10、步驟四：耐磨性測試：基于摩擦磨損測試儀測試短纖的耐磨性能，將短纖樣品與特定材料進行摩擦，測量表面損耗和形變情況，評估錦綸短纖在實際應用中的耐用性和長效性。

11、進一步的，所述性能測試，具體包括：

12、力學性能測試：

13、從同一批次的高韌性的透氣型錦綸短纖中隨機抽取10根錦綸短纖作為測試樣品，通過電子單纖拉伸機對每根測試樣品進行拉伸強度測試，測定測試樣品的最大拉力及拉伸斷裂點；

14、基于最大拉力及拉伸斷裂點計算測試樣品的拉伸模量和斷裂伸長率，基于計算結(jié)果與預定的力學性能指標進行比對，評估錦綸短纖拉伸性能；

15、其中，電子單纖拉伸機的拉伸速度為500mm/min，測試溫度為23℃，相對濕度為65％；

16、透氣性能測試：

17、將錦綸短纖樣品按照規(guī)定厚度和密度壓制成纖維層，使用透氣性測試儀測定空氣通過纖維層的流量，根據(jù)測定結(jié)果評估錦綸短纖樣品的透氣性能；

18、其中，所述透氣性測試儀在恒定的氣流下，測定在一定時間內(nèi)通過錦綸短纖樣品的氣體量，氣體量單位為m3/h*m2。

19、進一步的，所述透氣性能測試，還包括：

20、濕氣透過率測試：

21、在恒溫恒濕條件下，將錦綸短纖樣品置于干燥器內(nèi)，記錄錦綸短纖樣品的初始質(zhì)量；

22、將錦綸短纖樣品暴露于相對濕度65％的環(huán)境中12小時，記錄錦綸短纖樣品吸濕后的質(zhì)量；

23、基于初始質(zhì)量和吸濕后的質(zhì)量計算吸濕率，即吸濕性為吸濕后質(zhì)量與初始質(zhì)量之差的百分比，同時，測試水蒸氣透過錦綸短纖樣品的速度；

24、根據(jù)吸濕率和水蒸氣透過錦綸短纖樣品的速度，評估錦綸短纖樣品的適用性。

25、進一步的，所述表面結(jié)構(gòu)分析，包括：

26、顯微形態(tài)分析：

27、通過電子顯微鏡對錦綸短纖的表面進行掃描，觀察錦綸短纖表面的微孔結(jié)構(gòu)分布、孔隙形態(tài)及芯鞘結(jié)合界面的截面特征；

28、驗證芯鞘結(jié)合界面的均勻性及微觀結(jié)合力，分析中空多葉形結(jié)構(gòu)的葉片數(shù)量、分布規(guī)律及中空率，確認錦綸短纖是否符合設計要求；

29、微孔特性評估：

30、測定錦綸短纖的比表面積和孔隙率，記錄微孔結(jié)構(gòu)的孔徑范圍及分布頻率，驗證微孔結(jié)構(gòu)是否在1-10nm范圍內(nèi)；

31、對微孔結(jié)構(gòu)總量進行統(tǒng)計，基于統(tǒng)計結(jié)果結(jié)合纖維截面形態(tài)，評估微孔結(jié)構(gòu)對透氣性能的貢獻率。

32、進一步的，所述表面結(jié)構(gòu)分析，還包括：

33、表面能測定：

34、基于接觸角測試方法測量水滴在錦綸短纖表面的接觸角，計算表面能參數(shù)，分解表面能的極性分量和色散分量；

35、對親水改性劑處理后的錦綸短纖進行表面能的動態(tài)變化分析，評估親水改性劑對表面吸濕性能的改性效果；

36、測試不同溫濕條件對纖維表面吸濕性能的影響，評估錦綸短纖在長期使用環(huán)境中的親水性保持能力；

37、結(jié)合表面能參數(shù)，驗證錦綸短纖是否符合透濕性和吸濕性增強的技術(shù)要求，并記錄改性劑分布均勻性及作用深度；

38、涂層分布分析：

39、對錦綸短纖涂層進行分層觀測，分析涂層厚度的一致性及纖維表面覆蓋率，驗證親水性涂層材料的附著性能；

40、對錦綸短纖涂層進行微觀結(jié)構(gòu)觀察，結(jié)合顯微鏡成像技術(shù)確認涂層是否完整覆蓋纖維表面，并記錄涂層與微孔結(jié)構(gòu)的兼容性；

41、測試涂層材料的附著力，并通過多次摩擦實驗評估涂層的耐久性，記錄涂層脫落率及表面磨損情況；

42、分析涂層對錦綸短纖的表面摩擦系數(shù)的影響，驗證涂層處理是否降低摩擦力并增強纖維的耐磨性能。

43、進一步的，所述步驟四中測量表面損耗和形變情況，具體包括：

44、獲取摩擦測試前后錦綸短纖樣品的質(zhì)量數(shù)據(jù)，根據(jù)初始質(zhì)量和摩擦后的質(zhì)量計算質(zhì)量損耗率；

45、通過電子顯微鏡對錦綸短纖的表面進行掃描，記錄錦綸短纖樣品摩擦前后的表面形態(tài)數(shù)據(jù)，同時，記錄損傷痕跡的深度、寬度和分布特征；

46、測量錦綸短纖樣品摩擦區(qū)域的深度形變、寬度擴展及表面粗糙度變化，結(jié)合三維表面輪廓圖分析樣品的形變程度，統(tǒng)計形變損耗面積與初始表面積的比例，量化表面形變損耗率；

47、對比不同摩擦條件下的損傷形態(tài)，分析錦綸短纖表面涂層的耐磨性表現(xiàn)，檢測表面裂紋、脫落及其他損傷特征，評估摩擦作用對錦綸短纖耐用性的影響；

48、根據(jù)不同摩擦條件下的損耗測試結(jié)果繪制摩擦損耗率與摩擦次數(shù)的關(guān)系曲線，分析短纖損耗速率的時序變化；

49、若測試中發(fā)現(xiàn)短纖樣品在摩擦過程中損耗速率超過預設速率閾值，則通過摩擦磨損測試儀觸發(fā)異常警報，分析異常損耗區(qū)域的微觀特征，結(jié)合掃描數(shù)據(jù)確認故障原因。

50、進一步的，還包括對測試數(shù)據(jù)進行綜合分析與評估，具體包括：

51、基于每項測試結(jié)果的時序數(shù)據(jù)，繪制錦綸短纖的性能特征曲線，分析錦綸短纖的力學性能、透氣性及耐磨性的時序變化趨勢；

52、結(jié)合性能特征曲線數(shù)據(jù)對各項測試指標進行多維評估，基于評估結(jié)果提取關(guān)鍵特征參數(shù)；

53、根據(jù)測試結(jié)果按照預設的權(quán)重公式計算每個測試指標的綜合評估分數(shù)；

54、將拉伸強度、斷裂伸長率、透氣性、透濕性及耐磨性能分數(shù)加權(quán)求和，得出錦綸短纖的總體性能評估分值；

55、根據(jù)錦綸短纖的總體性能分值判斷所述錦綸短纖是否滿足高韌性和透氣性指標要求；

56、若評估結(jié)果低于預設標準，則輸出優(yōu)化建議，針對對應的性能指標進行改進調(diào)整，若評估結(jié)果符合預設標準，則通過測試認證，確認所述錦綸短纖適用于高性能紡織品領(lǐng)域。

57、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

58、通過在鞘層中均勻分布徑向通孔，并設計中空多葉形結(jié)構(gòu)，有效增加了錦綸短纖的空氣流通通道，提高了纖維的透氣率，芯鞘結(jié)合結(jié)構(gòu)和界面增容劑處理，顯著提高了錦綸短纖芯鞘界面的結(jié)合強度，使短纖具備優(yōu)異的拉伸強度和斷裂伸長率，保證了其高韌性和使用穩(wěn)定性，優(yōu)化了吸濕性和透濕性，通過優(yōu)化的耐磨性測試與評估方法，驗證錦綸短纖在摩擦條件下的表面損耗和形變均處于較低水平，表面涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的附著力和耐久性，通過全面的性能評估體系為錦綸短纖性能的全面評價提供了科學依據(jù)，能夠高效篩選出符合高性能要求的短纖產(chǎn)品。