绿色环保型PLA纤维面料的加工技术和性能研究.pdf

绿色环保型PLA纤维面料的加工技术及性能研究 第一章绪论 被完全分解为C02和H：0，从而发生降解。其产生的二氧化碳可通过植物光和作用减少 其在大气中的含量，对地球环境不会造成污染。由于这是一个循环过程，专家们把 合物和纤维的生产规模的扩大，随着乳酸原料生产成本的降低，其价格会向接近PET 纤维发展，其用途将迅速扩展，其经济效益将逐步显现出来Ⅲ。 PLA纤维的物理机械性能十分优异，融合了天然纤维和合成纤维的优异性能于一 体，是21世纪的环境循环材料，是新型的生态型纤维。它的物理性能介于聚酯和聚 酰胺之间，但熔点最低；拉伸强度与聚酯相近，模量较低，弹性回复率较高，结晶 度较高，玻璃化温度适宜；吸湿性、回潮性优于聚酯，且拥有良好的水扩散性和芯 吸效应：折射率低，且有良好的透明度，耐紫外线，可用于纺织纤维，而且，PLA 纤维的性能是其本身所独有的，因而无论其在加工过程中还是具体的最终应用，其 优异的性能均能很好的保持。 PLA纤维的主要特性是生物可降解、弱酸性、抗菌、手感柔软、质地轻、耐热性 好，光泽与真丝相仿。PLA的这些性能成为合成纤维和天然纤维之间的“天然桥梁一． 由该类纤维织成的织物具有较好的悬垂性和手感，纯纺或与毛、棉的混纺织物可保 形、防皱，适于作外套、女装、礼服、内衣、T恤等嘲。在非衣用上可用在土木、建 筑物、农林业、水产业、造纸业、卫生医疗和家庭用品上。展望未来，它的用途将 更为广泛。 1．1．2 PIA纤维的生产技术 1．PLA的合成 PLA纤维是通过乳酸聚合后形成聚乳酸切片，然后再经过纺丝成形制得的。 PLA的合成方法主要有一步法、两步法和共聚法，通常采用两步法，也就是在 乳酸脱水缩合后将得到的低聚物在催化剂作用下使其解聚制得丙交酯，再在催化 剂存在的情况下使其开环聚合反应而制得相对分子质量高的聚乳酸(PLA)．见图 1—2。 2 绿色环保型PLA纤维面料的加工技术及性能研究 第一章绪论 ¨争彳一午吐 OCH3 — CH3一f珏吨oo¨七o-f—fI吐I I I —u OH OCH3 乳酸 低分子量聚乳酸 丙交酯 高分子聚乳酸 图卜2丙交酯的开环聚合反应过程叫7删 使用两步法合成聚乳酸有两个优点：一是可得到高分子量的聚乳酸；二是可以 纯度不高的乳酸为原料，甚至可用下脚料、废料，这是因为挥发性的丙交酯可与非 挥发性杂质(蛋白质、多糖)分离。在用重结晶或蒸馏法提纯丙交酯时还可进一步去 除杂质。 但“两步法的缺点是丙交酯必须经过提纯才能聚合得到高分子量的产品。提 纯的方法有两种，一是重结晶法，该法手续繁琐且溶剂消耗大；二是减压蒸馏法， 此法设备投资大且技术要求高。。 2．PLA纤维的纺丝方法 PLA与PET、PA等聚合物一样，可利用聚乳酸树酯切片通过最常用的干法溶液纺 丝或熔融纺丝方法来制备PLA纤维。 工艺流程如图1-3： ①干法溶液纺丝法 干法溶液纺丝法生产使用的纺丝原液一般采用二氯甲烷、三氯甲烷或甲苯作溶 剂，溶解聚乳酸树脂作为纺丝液进行制备。通常可采用溶液纺丝法制备出相对分子质 量为3×105～5×105的聚乳酸纤维。 由于干法溶液纺丝法生产工艺较为复杂，溶剂较难回收，因而使得最终产品的 生产成本很高；此外，由于溶液纺丝环境恶劣，同时采用的溶剂有一定的毒性，易 对环境和产品的使用带来环境的污染，纤维需经特殊处理才能够适合于医疗卫生的 要求，因而限制了该技术在PLA纤维材料生产中的应用。到目前为止采用溶液纺丝制 备聚乳酸纤维还很少见。图1-3为PLA干法溶液纺丝生产的工艺流程。 3 绿色环保型PLA纤维面料的加工技术及性能研究