由图3 可以看出,随着食盐用量的增加和温度的升高,纤维的断裂强度呈现下降趋势,说明铜离子改性后海藻酸钙纤维虽然耐盐性提高,但仍然发生损伤,造成纤维的断裂强度下降.原因是纤维中残留的Ca2+与Na+发生了离子交换,使得纤维的交联点密度下降,而且离子交换反应随着食盐用量的增加和温度的升高而加剧.
2.4 吸湿性
棉纤维、海藻酸钙纤维和铜离子改性海藻酸钙纤维的吸湿性见表1.
从表1 可以看出,铜离子改性后纤维的吸湿性下降,并介于棉纤维和海藻酸钙纤维之间,尤其是对A溶液和生理盐水的吸湿性下降比较多.海藻酸钙纤维对A 溶液和生理盐水的吸湿性显著高于蒸馏水,其原因是A 溶液和生理盐水中的Na+与纤维中的Ca2+发生交换,增加了纤维中的吸湿基团.铜离子改性后纤维的耐盐性提高,纤维中残留的Ca2+与Na+发生离子交换,使纤维中的吸湿性基团增加得比较少,导致铜离子改性后纤维对A 溶液和生理盐水的吸湿性比海藻酸钙纤维下降多,但仍比棉纤维好许多.
2.5 抗菌效果
2.5.1 抑菌带宽度
铜离子改性前后海藻酸钙纤维的抑菌带宽度见表2.
从表2 可以看出,海藻酸钙纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有一定的抗菌性,铜离子改性后其抗菌效果明显增强.按照GB/T 20944.1-2007 的评价标准,海藻酸钙纤维和铜离子改性海藻酸钙纤维的抗菌效果都非常好.另外,纤维对大肠杆菌的抗菌效果优于金黄色葡萄球菌.原因是铜离子的杀菌性能取决于细菌细胞壁的厚度,大肠杆菌是革兰氏阴性菌,其细胞壁仅几个nm,而作为革兰氏阳性菌的金黄色葡萄球菌,其细胞壁厚度达到10~100 nm,所以在同等杀菌环境下,大肠杆菌较易杀灭.[15]
2.5.2 抗菌效果耐久性
抗菌耐久性是衡量纤维抗菌性能实用性的重要指标之一,洗涤不同次数后Cu2+改性海藻酸钙纤维的抑菌率见表3.
表3 中,铜离子改性海藻酸钙纤维经过15 次洗涤后,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率仍然>96%,具有良好的抗菌效果.试验表明:铜离子改性海藻酸钙纤维具有良好的抗菌性和抗菌耐久性,经过多次洗涤后仍可抑制细菌生长.
2.6 热性能
从图4 和图5 可以看出,铜离子改性前后海藻酸钙纤维的热分解过程差异较大.海藻酸钙纤维的热分解分4 步进行,而铜离子改性海藻酸钙纤维的热分解分3 步进行,分别是纤维失去结合水阶段、主要裂解阶段和残渣裂解阶段.从图4 的DTG 曲线可以看出,纤维的主要裂解阶段有2 个峰,由于纤维中同时含有铜离子和钙离子,而这2 种离子和纤维大分子的结合方式不同,使得纤维中2 种结构的裂解存在差异.[16]此外,从图4 和图5 还可以看出,铜离子改性海藻酸钙纤维在主要裂解阶段的失重是42%,而海藻酸钙纤维是34%.这说明铜离子改性破坏了海藻酸钙纤维的结构,使其热裂解过程发生变化.另外,极限氧指数由34.4%下降到17.8%.说明铜离子改性后海藻酸钙纤维的结构发生了变化,造成阻燃性能下降.