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聚乳酸纤维的性能特点与产品开发前景

2023-03-25 16:06:03

PLA玉米纤维无纺布 为您介绍聚乳酸纤维的性能特点与产品开发前景

介绍了聚乳酸纤维的化学结构和横截面形式式;论述了聚乳酸纤维的性能特点,并对聚乳酸纤维与其他常用原料的物理力学性能、染色性能、服用性能和生物降解性能进行了测试、比较和分析;根据聚乳酸纤维的这些优良性能,探讨了适用于各种服装面料、家居装饰面料和工业纺织品的发展前景。

 聚乳酸纤维是一种环保的纤维,它是从天然糖植物玉米中提取并通过熔融工艺制成的。它不仅可以通过再生资源合成和制备,还可以通过生物降解。聚乳酸纤维及其产品废弃后,在自然条件下可通过微生物分解成二氧化碳和水。然后,在阳光的作用下,它们成为各种植物光合作用的原料,不会污染环境。聚乳酸纤维具有良好的物理机械性能、化学染色性能和生物降解性能,可广泛应用于各种服装织物、家用装饰织物和工业纺织品。聚乳酸纤维具有环保纺织的主要特点,具有优异的环保性能。这种生物降解聚合物产品将成为本世纪纤维生产和应用的产品之一。

  1 聚乳酸纤维的结构与性能特点

1.1 聚乳酸纤维的结构

聚乳酸纤维是由PLA无纺布可再生聚乳酸和其他淀粉原料发酵制成的乳酸,然后由乳酸聚合成树脂,然后通过纺丝制成。聚乳酸纤维的化学结构并不复杂,但由于乳酸分子中有手性碳原子,可分为D型和L型,因立体结构不同,如聚右旋乳酸(PDLA)、聚左旋乳酸(PLLA)和聚外消旋乳酸(PDLA)。淀粉发酵获得的乳酸含有99.5%的PLLA,是一种晶体,可用于生产纤维和其他产品。因此,人们对聚乳酸纤维的研究主要集中在PLLA[2]上。

1.2 聚乳酸纤维的性能

1.2.1 聚乳酸纤维的物理性能

聚乳酸纤维不仅具有高结晶性,而且具有与聚酯、聚苯乙烯树脂相同的透明度。表1显示了中国纺织公司的聚乳酸纤维与其他纤维的性能比较。

 聚乳酸纤维是一种高结晶、高取向、高强度的纤维。它的物理性能介于聚酯和尼龙6之间,但聚乳酸纤维具有更好的手感和悬垂性,重量轻,抗紫外线性能好,卷曲性和保型性能好。聚乳酸纤维不需要特殊的装置和操作,可以通过传统的工艺成型加工。和普通聚酯一样,它可以有长丝、短纤维、单丝、非织造布、织物、带子、电缆等产品。

1.2.2 聚乳酸纤维的生物降解性能

聚乳酸纤维可降解的根本原因是聚合物上酯键的水解,一般认为其末羧基对其水解起催化作用,降解过程从无定型区域开始。水解速率不仅与聚合物的化学结构、分子量和分子量分布、形态结构和样品尺寸有关,还取决于微生物的类型及其生长条件、环境温度、湿度、pH值等外部水解环境。聚乳酸纤维的平均分解时间为1年,通过埋在土壤中、浸泡在海水中、降解在活性污泥中等一系列降解实验。使用聚乳酸材料后,可进行自然降解、堆肥和燃烧处理。聚乳酸纤维的自然降解不会污染环境。燃烧时,燃烧气体中几乎没有NOx。燃烧热约为聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的1/3。因此,聚乳酸纤维是一种非常有利于地球环境的材料。

1.2.3 聚乳酸纤维的吸湿快干和保暖性能

聚乳酸纤维可以根据不同的季节发挥不同的功能。冬季保温比棉、聚酯纤维高20%以上;夏季使用聚乳酸纤维织物,透湿性好,水扩散性好,吸汗快干,蒸发后能迅速带走体热,全年感觉清爽。

1.2.4 聚乳酸纤维天然抑菌性能

由于聚乳酸纤维的特性,它可以在纤维表面形成自然、稳定的抗菌环境,黄色葡萄球菌难以繁殖。聚乳酸纤维表面呈弱酸性,其pH值为6.0~6.5,为弱酸性,健康的人体皮肤也呈弱酸性,因此聚乳酸纤维与弱酸性皮肤相容。与此同时,当人们锻炼时,体内的糖会变成能量,并在体内(肌肉)形成乳酸。就像这个身体本身接受乳酸一样,表明聚乳酸纤维是一种安全的材料,聚乳酸纤维毛衣已经日本皮肤健康协会的皮肤贴纸实验,确认其安全。1.2.5聚乳酸纤维的燃烧性能。

聚乳酸纤维和其他常用纤维的燃烧性能如表2所示。在聚乳酸纤维的燃烧过程中,只有轻微的烟雾释放,烟雾量很小,烟雾中没有有害气体;燃烧热量很小。燃烧热约为聚乙烯和聚丙烯的1/3。虽然不是阻燃纤维,但与聚酯纤维相比,自熄时间短,火灾风险小。其氧指数在常用纤维中高,近国家标准对阻燃纤维氧指数28~30%的要求。

1.2.6 聚乳酸纤维回弹性能和耐紫外线性能

聚乳酸纤维和常用纤维弹性回复率比较[4]如表3。

  由可以看出,聚乳酸纤维具有良好的蓬松性能和弹性回复率,比锦纶还要好,做出的织物弹性好,抗皱性好,非常适合做运动衣。此外,聚乳酸纤维及其织物不吸收紫外线,在紫外线长期照射下,其强度和伸长的影响均不大。聚乳酸纤维在室外暴晒500小时后,强度仍可保留55%左右。

  2 聚乳酸纤维的开发前景

聚乳酸纤维具有许多优异的性能,如悬垂性、舒适性和良好的手感、良好的弹性、良好的卷曲和卷曲耐久性、良好的抗紫外线稳定性等。此外,聚乳酸纤维可制成圆形截面的单丝或复合丝、三叶形截面的BCF(可用于编织地毯和毛毡)、卷曲或非卷曲的短纤维、双组分纤维、纺粘非织造布和熔喷非织造布,这使得聚乳酸纤维在服装市场、家居装饰市场、非织造布市场、双组分纤维领域具有潜在的应用前景,健康和医疗。

  2.1 服装用面料的开发

 早在1998年,日本钟纺公司就宣布开发了一种新的纺织产品,由棉、羊毛和其他天然纤维与聚乳酸纤维混合而成。这种纤维具有良好的形式保留性。与棉混纺时,具有与涤棉混纺织物相似的性能;光泽好,但不产生金属刺眼的光泽;优雅的丝绸外观;感觉像丝绸;当与羊毛混纺时,它具有良好的形状稳定性、抗褶皱和亮度,因此适用于动态服装、军装、内衣和运动衫。

  3 结论

聚乳酸纤维不仅具有良好的物理机械性能和化学染色性能,而且具有良好的服用性能和生物降解性能。聚乳酸纤维织物具有良好的皮肤友好性,不会对人体造成伤害。聚乳酸纤维分解为二氧化碳和水,不会污染环境。它是一种具有合成纤维优良性能和天然纤维服用特性的环保功能纤维。聚乳酸纤维具有广阔的应用前景。除服装外,还广泛应用于医疗领域和工业领域,具有广阔的市场前景。随着人们对环境保护的日益重视和聚乳酸纤维应用领域的不断扩大,聚乳酸纤维将成为21世纪重点开发的纺织材料之一。

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