Word版本下载可任意编辑】 PLA纤维及其制品的应用特性分析 2 PLA纤维的形态构造及其制品的性能 2.1 PLA纤维的形态构造与物理性能 2.1.1 PLA纤维的形态构造 PLA纤维的形态构造如图1所示,由图可知,聚乳酸纤维的横截面呈非完整的圆形 2.1.2 PLA纤维的物理性能 PLA纤维的性质见表1: 由表1可知:PLA纤维的密度、断裂强度、伸长率和模量介于PET纤维和PA纤维之间,所以PLA纤维具有PET、PA纤维共同的优点,并且PLA纤维的吸湿性好于这两种纤维 2.2 PLA纤维及其制品的特性 2.2.1 PLA纤维的生物降解性和可循环性 与其它合成纤维相比,PLA纤维的最大优点是它在自然环境下容易被分解,分解产生的二氧化碳和水不会污染环境,并且可通过绿色植物的光合作用又重新进入生态循环当中去 降解的方法有以下几种: a降解(也称混合肥中分解)这种堆肥条件的温度为60℃,相对湿度为90%,其降解的主要机理是水解,通过温度来催化,然后由细菌对残留碎屑开展蚕食。
b土地埋入降解将使用过的PLA纤维埋入地下,经过8~10个月,在土中微生物的作用下PLA纤维的强力和其它性能基本上全部或大部分损失 c活性污泥中降解主要是通过大量存在的细菌,使PLA纤维急速分解,一般只需1~2个月,制品强力全部丧失 d海水浸渍降解原理同土地埋人法相仿 另外,在聚合中通过添加组分开展共聚可加速或减缓这种降解 正因为如此,很多专家把它称为“21世纪的环境循环材料” 2.2.2 PLA纤维的无毒性 PLA纤维是以人体内含有的乳酸作原料合成的,对人体而言是绝对安全的经测试,用PLA纤维制成的布料不会刺激皮肤,具有抗菌和防腐性能且对人体安康有益,并有舒适感,用于内衣,与PET和PBT纤维相比具有优良的悬垂性、滑爽性并富有光泽纤维合成过程都无环境污染;纤维生产过程通常采用的熔融法纺丝在化纤工艺中最简洁、最干净,也没有很难以处理的三废问题聚乳酸纤维植入体内无毒副作用,而且有一定的耐菌性和耐紫外线性能,因此安全性好,不但可用作可吸收的手术缝合线和组织工程材料,而且很适于室外应用领域和室内装饰织物并且PLA纤维燃烧无毒性,燃烧气体中亦不含有二恶英,氮—氧气体也极少。
2.2.3 PLA纤维的低温染色性 合成纤维应用分散染料染色,只有在玻璃化温度以上才能染成深色PET纤维的玻璃化温度大约在81℃左右,而且由于其构造致密,染料分子不易进入纤维内部,所以PET纤维只有在高温高压或有载体的情况下,才能用分散染料染成深色而PLA纤维的玻璃化温度一般为58~62℃,染料分子易进入纤维内部并能染成深色,所以其染色性能优于PET纤维,能够在无载体的情况下常压低温染色或沸染 PLA纤维用分散染料分别在70℃和100℃采用长短不同的时间开展染色,测定其上染率,证明分散染料染能使PLA获得较好的染色深度,100℃×30min时能获得最高上染率染色前参加Keiralon JET-B或纯碱,在60℃下处理15~20min,然后排水,水洗后备染染色时升温至40℃参加助剂Setamol BL,Palatex PC和HAC,处理5min后参加染料,调节pH值(3.5~4.0)然后以2~3℃/min升温至70℃,再以1~2℃/min升温至100℃,可根据深度保温染色一定时间其染品的耐洗牢度和染料移染速率良好,色牢度高于3级;在氙弧光下不褪色 2.2.4 PLA纤维的回弹性和抗皱性 纤维的回弹性是构成纺织制品弹性的基本因素,与制品的耐磨性、抗折绉性、手感和尺寸稳定性都有很密切的关系,因此纤维的回弹性是确定纺织加工工艺参数极为有用的指标。
回弹性大的纤维能够很好地经受拉力而不改变其构造,能够稳定地保持本身的形状,且经久耐用,其制品同样也不失掉它本身的形状PLA纤维的大分子构造决定了它有良好的回弹性,在5%应变作用下,回弹率是93%,在10%应变作用下,回弹率是64%;而PET纤维在5%应变作用下,回弹率是63%,在10%应变作用下,回弹率是51% 2.2.5 PLA纤维的阻燃性能 随着物质生活水平的提高,人们对纺织纤维阻燃性的要求越来越高PLA纤维的极限氧指数(26%~27%)和羊毛的极限氧指数(24%~25%)相似,优于PET纤维(23%~24%),接近于国家标准对阻燃纤维极限氧指数的要求(28%~30%),燃烧时发热量低(只有PET纤维的16%),只有轻微的烟雾释出(只有PET纤维的57%),易自熄,火灾危险性小因此PLA纤维的阻燃性能已引起人们的特别关注 2.2.6 PLA纤维的耐紫外线性 纤维大分子构造中的C—C、C—H等键,一般不吸收波长大于290nm的光线,照射到地球表面的紫外线,对含有这些键的纤维几乎没有影响而PLA纤维的分子构造中含有大量的C—C、C—H键,因此,PLA纤维具有优良的耐紫外线性。
PLA纤维是由高纯度的L-乳酸制成,所含杂质极少,这也是其具有优良耐紫外线性的原因之一经科学实验,PLA纤维经日晒500小时后,仍保持90%的强力,而PET纤维日晒200小时后,强力便降至60%左右 另外,PLA纤维和PET纤维同样富有疏水性,对皮肤不发粘;如与棉混纺做内衣,有助于水份的转移,接触皮肤时有干燥感,更为重要的是,PLA纤维的生物相容性比较好,不刺激皮肤,因此穿着时的舒适感特别好PLA纤维的加工适应性也很好,可以适应机织、针织、簇绒和非织造布等现有绝大多数加工设备,这为它的推广应用提供了极大的便利 3 纺织生产中应注意的问题 虽然PLA纤维具有很多的优点及特性,但在实际生产也应注意以下问题: 3.1 长纤与短纤的问题 PLA纤维利用一般熔融纺丝法,即可制成长纤或短纤,长纤一般有光丝(Bright)及普通(Regu-lar),而PLA长丝收缩率大,一般在20~23%,故在生产织物时要考虑,必要时可先开展蒸纱处理短纤一般以1.2~1.4D为主,在开展纺纱时,因考虑伸长率高达47%,纺纱张力、络筒等张力,都需要适当降低;而PLA纤维对温度较敏感,在高温下会使其变硬,如工序上因车速高而引起的高温,都需减速生产。
3.2 织造方面的问题 因伸长率高,需要织布时张力适当配合,而缩率低,织物设计时要充分考虑,否则影响最终产品的规格PLA纤维纱在针织生产时要注意:生产车间尽量温度控制在25℃以内,相对湿度60%以上;生产机台必须清理干净,用透明胶纸围住,以免形成飞花;织机车速不能太快,须控制在20转/分以下,以减少爆孔等疵点;机台纱道各接触点,以瓷性导纱装置为佳;如需翻纱,必须留意飞花,翻纱< 5 / 5。