聚乳酸纤维和长丝性能研究

聚乳酸 纤维和 长丝性 能研究 图2-1、2-2分另U为PLA氏丝和PLA纤维的纵向显微照片。 图2-1 PLA长丝显微照片 图2-2 PLA纤维显微照片 从上图可看出，PLA纤维表面光滑，富有光洋，透明性较好，且PLA长丝 粗细均匀，PLA短纤相细略有波动，PLA纤维总体的平行伸仃度好。 2.1.2物理性能 PLA纤维具仃较高的断裂强度，有长丝、短纤、单丝、非织造布及带子、编 织物等多种产品。下表为PLA纤维与涤纶、锦纶、棉等纤维的主要物理性能对比。 表2-1 PLA纤维性能特点 纤维类型 PLA 涤纶 锦纶 棉 粘胶 羊毛 脯纶 线密度/d tex 1.54 1.67 1.67 1.81 1.67 4 1.67 断裂强度/ cN- dtex 1 3.27 5.24 4.87 2.89 2.53 1.27 2.81 断裂伸长率/ 52.2 32.2 47.8 9.01 21.4 34.1 29.7 模量/ cN- tex 1 16.8 33」 25.6 56.7 26 J 12.5 28.2 2弹性回夏率/ 99 88 100 75 82 99 100 5弹性回夏率/ 92 65 89 52 32 69 89 】0弹性回复率/ 63 51 50 23 23 51 43 从表2-1可以看出，PLA纤维强度略低于涤纶和锦纶纤维，而断裂伸长率较 大，同时其模量也较低，仪为涤纶纤维的1/2,因此PLA纤维纺织品较涤纶产品 柔软得多。特别值得注意的是，聚乳酸纤维弹性回复性优异，尤其在较大变形条 件下（变形＞10时）,其弹性p］复率不仅比羊毛、睛纶好，甚至较锦纶纤维还要高, 这对聚乳酸纤维的产品开发以及使用有较大的影响。 2.1.3抗菌性和亲肤性 通常，生物降解性塑料与通常的塑料相比存在细南和痣菌等微生物容易附生 的倾向，但PLA是例外。这可能是由于PLA中含有微量的具有禁菌作用的乳酸 或低聚物，在材料表面浸出一部分将与人体肌肤同样保持弱酸性，从而防止细菌 和客菌等微生物的附着和繁殖。专家根据使用黄色葡葡状球萌的纤维制品抗菌防 臭加工新标准对PLA纤维进行评价，结果表明远远高于合格值（静萌活性值2,2 以上）的静曲活性值及杀菌活性值【也值得注意的是，PLA纤维织物即使进行 10次洗涤后或者混合一半其他纤维，其抗菌活性仍能基本保持，这将成为PLA 纤维大范围应用的有利条件。此外，PLA纤维是以人体内含有的乳酸为原料合 成的乳酸聚合物，并且乳酸可被人体分解后吸收。所以，PLA与人体皮肤有很 好的相容性，不会刺激皮肽，且绝对是一种安全的纤维材料。 2.1.4生物降解性能及其环保性 PLA可降解的原因在于聚合物链上酯键的水解，且PLA末端蔑基对其水解 起自催化作用【E。对于PLA纤维，通过在泥土中掩埋及活性淤泥中降解等模拟 自然环境的降解实验，发现不会污染环境且有生物可降解性，平均分解时间约1 年。有学者采用生命周期评价（LCA）定房地评价PLA从原料采集到乳酸发醉、 聚合、纤维化到使用后的废弃物处理的整个生命周期中的二氧化碳排放量情况。 表2-2聚乳酸纤维与其他纤维素材的环境影响和燃烧特性 素材 原料 二氧化碳排放量（kg/t） 燃烧热 Kcal/kg 极限氧指数 （LOI） 原料一例脂 焚烧时 合计 聚丙烯纤维 石汕 1891 3200 5091 10500 - 粘胶纤维 植物 13030 1650 14680 4500 18 聚酯纤维 石油 4143 2300 6443 5500 21 聚乳酸纤维 植物 1820 1830 3650 4500 24-29 从表2-2可看出聚酯和聚丙烯纤维的原料来源是石油，为不可再生资源，a 燃烧热也大于PLA和粘胶纤维。植物虽是粘胶原料的来源，其燃烧热也与PLA 基本相同，但其C6排放量在从原料到到废弃焚烧整个过程中远大于PLA纤维。 2.1.5阻燃性能 依据JIS K 7201的燃烧性试验评价纺粘非织造布或PLA纤维的极限氧指数 LOI值结果表明PLA纤维的极限氧指数约2429,在常用纤维中最高，通 常聚酯纤维是20-21,而PLA纺粘非织造布则接近芳纶纤维的2830。另外，从 美国联邦汽车安全规格FMVSS302和ASTME1354的燃烧试验水平法也表 明PLA纤维燃烧后的自灭火性较好，燃烧时的发烟量较低，且燃烧时不产生SOx、 NOx等有毒气体，本特性是PLA纤维的固有特性，无添加任何有害的磷系或卤 族系阻燃剂国。其与棉纤维和PET纤维的燃烧性能对比如表2-3所示。 表2-3三种纤维燃烧性能对比 PLA纤维 PET纤维 棉纤维 极限氧指数 24 〜29 20-21 16-17 发烟量mkg-， 53 379 62 燃烧热MJkg1 22 38 17 自熄时间min 2.28 6.20 4.50 2.2聚乳酸纤维和长丝的广泛应用 由于PLA纤维的物理力学性能、热塑性和热稳定性好，较软，较轻，染色性 好，有生物相容性，故其用途非常广泛回。PLA纤维可制成单丝、复丝、假捻变 形丝、针织物和非织造布等，主要应用于服装和产业领域。以PLA纤维制得的布 料具有真丝般的光泽、优良的手感，保形性、抗皱性及吸水性佳，是很理想的面 料，特别适合女装的开发0-221.此外，PLA纤维在产业领域和医疗卫生领域的用 途也非常广泛。 部分应用如表2Y所示。 表2-4 PLA纤维和长丝的各种用途 用途 举例 服装用 装饰用 医疗用 渔业用 纸业用 林业及土木用 食品用 建筑用 运动衣、针织服装、休闲服装、内衣等 日常家居用品、窗帘等 手术线、棉布、绷带、用即弃衣物等 养殖网、海岸网、渔线、渔网等 强化纸、特殊用纸等 种植用非织造布、种子保育袋、催熟膜、化肥袋等 包装材料、过滤网等 地面覆盖增强材料、网、垫子、沙袋等