不同環(huán)境條件下聚乳酸纖維降解行為的研究畢業(yè)論文

1、 分類號_ 密級_ UDC _ 學(xué)號 畢業(yè)設(shè)計（論文）論文題目不同環(huán)境條件下聚乳酸纖維降解行為的研究Thesis TopicResearch on Degradation of PLA Fiber in Diffirent Environmental Conditions 學(xué)生學(xué) 號所 在 院 系專 業(yè) 班 級導(dǎo)師職稱完成日期2013年6月10 日2013年6月10日- 53 - / 64 編號： _ 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯許可證 輕紡工程與美術(shù)學(xué)院 紡織服裝 系 紡織工程 專業(yè)學(xué)生所編寫的畢業(yè)設(shè)計(論文) 62頁，字數(shù) 30358，符合畢業(yè)設(shè)計(論文)大綱的要求。經(jīng)審查：該生已學(xué)完教學(xué)計劃規(guī)定

2、的全部課程，成績合格，畢業(yè)設(shè)計電子文檔最后一稿已交，準予參加畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯。相 關(guān) 材 料材 料 名 稱數(shù)量畢業(yè)設(shè)計（論文）1冊實習(xí)報告1冊外文資料翻譯1冊畢業(yè)論文縮寫1冊畢業(yè)設(shè)計（論文）電子版1套指 導(dǎo) 教 師： （簽名） 教研室主任：（簽名）系 主 任：（簽名）院 長：（簽名）年月日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計（論文）題目；不同環(huán)境下聚乳酸纖維降解行為的研究畢業(yè)設(shè)計（論文）要求與原始數(shù)據(jù)（資料）：1.開題報告查閱有關(guān)聚乳酸纖維降解相關(guān)文獻資料，了解目前國外聚乳酸纖維降解實驗的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀，通過實驗研究聚乳酸纖維在不同條件下的降解行為，對實驗結(jié)果進行分析，確定該課題的目的和意義、研

3、究思路與方案，完成文獻綜述報告，要求字數(shù)不少于2000字。2.論文正文根據(jù)文獻綜述與研究方案，并在老師的悉心指導(dǎo)下，制定有效可行的實驗方案，按時間規(guī)劃合理完成有關(guān)實驗，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)，分析并整理，完成論文。3.實習(xí)報告認真參加實習(xí)，根據(jù)工作容以與行業(yè)外發(fā)展現(xiàn)狀，將實習(xí)所得歸納、總結(jié)，完成實習(xí)報告，要求不少于3000字。4.外文文獻翻譯仔細閱讀課題相關(guān)的外文文獻，準確翻譯外文文獻。 畢業(yè)設(shè)計（論文）主要容： 開題報告一、聚乳酸纖維研究領(lǐng)域概論 二、課題研究意義與目的 （一）已有成果的疏漏和不足 （二）觀點與論文題目 （三）選題的目的和意義 三、研究思路與方案 （一）研究思路 （二）研究方法與手段

4、四、進度計劃 五、參考文獻 論文正文 一、前言 二、實驗部分 三、結(jié)果與分析 四、結(jié)論 五、參考文獻學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計文件（論文）：1. 開題報告2. 論文正文部分和實習(xí)報告3. 外文文獻翻譯4. 論文縮寫另需交：5. 有關(guān)文件的電子版主要參考文獻：1 洪杰.抗紫外線紡織品的測試與標簽標識J.紡織科技，2009，(9):40-41.2譚嫻.抗紫外線輻射效果與紡織品特性的關(guān)系J.紡織品科學(xué)研究，2002(1)：23-26.3桂陽，增強.紡織品防紫外整理的開發(fā)現(xiàn)狀N.浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006-3.4森.玉米纖維性能與用途的探討J.產(chǎn)業(yè)用紡織品，2008(4):39-41.5侯瑞春.聚乳

5、酸纖維性能與產(chǎn)品開發(fā)研究D.:大學(xué)，2008.6陸艷，志蕾.抗紫外線滌綸織物的抗紫外線性能研究J.研究與技術(shù)，2010(8):11-14.7宗亞寧，月玲.新型紡織材料與應(yīng)用M.:中國紡織，2009(1):72.8允秋俠.防紫外線纖維與織物J.四川絲綢，2002，2:29-30.9英.防紫外線滌綸纖維與其毛混紡織物性能研究與風(fēng)格評價D.:東華大學(xué)，2009.10穆.紡織材料學(xué)M.:中國紡織，2009(3):128.11宗亞寧，月玲.新型紡織材料與應(yīng)用M.:中國紡織，2009(1):7212周蓉.抗紫外線服用織物的開發(fā)研究N.河南紡織高等專科學(xué)校學(xué)報，2002，14(3):1-3. 13朱航艷.紡

6、織品抗紫外線性能與評價J.紡織導(dǎo)報，2003(5):141-144.14常濤.抗紫外線紡織品J.陜西紡織，2009(4):35-37.15明橋，呂仕元.紡織科技前沿M.:中國紡織，2004(1):92.16衛(wèi)兵.玉米聚乳酸纖維力學(xué)性能的研究D.:大學(xué)，2006.17孟穎.聚乳酸纖維性能測試與比較研究D.:工業(yè)大學(xué)，2007.18朱杭艷.紡織品光學(xué)性能的表征與評價D.:東華大學(xué)，2004.19Detering，Jurgen，Bertleff，etal.UVAbsorberswithAffinlttyforTextilesFibeLUnitedStatesPateni，2005-7.20GiesP

7、eterRoyColin，MeLennanAlanet.al.UltravioletPtoteetionFactorsforClothing.PhotOChemisttyandPhotobiology，2003，77:58一67.21 GERNGROSSTU，SLATERSC，HowgreenaresreenPlastiesJSeienticfie，Alllerican，2000，283(2):13-15.22 YOungYou，Byung，MooMin，SeungJinLee，etal.J JAPPL Polym.Sei，2005.95:193.23浩，傳石森，金輝.聚乳酸纖維純紡紗的開發(fā)J

8、.新紡織，2005(2):53-55.24肖長發(fā)，翠玉，華，程博文，安樹林.化學(xué)纖維概論M.:中國紡織，2009(1):54.25 小鹿.天氣預(yù)報中的紫外線指數(shù)J.南方農(nóng)機，2009(4):23.26王華印.PET纖維紫外光降解研究J.輕工業(yè)，2009(8):23.27樊愈波.聚乳酸纖維織物產(chǎn)品開發(fā)與服用性能研究D.:東華大學(xué)，2012.專業(yè)班級：紡織0902班學(xué)生：要求設(shè)計（論文）工作起止日期：2013.03.152013.06.10指導(dǎo)教師簽字：日 期：教研室主任審查簽字：日 期：系主任批準簽字：日 期：不同環(huán)境下聚乳酸纖維降解行為的研究摘 要隨著工業(yè)的發(fā)展，地球臭氧層遭到破壞，地表太的紫

9、外線輻射量逐漸增強，對人們的健康構(gòu)成了危害，同時也對纖維產(chǎn)品的使用周期產(chǎn)生了影響。因此，不同環(huán)境條件下聚乳酸纖維產(chǎn)品的耐紫外線與降解性能的研究已成為一個熱門課題。本課題研究了聚乳酸纖維在紫外線、真空以與大氣環(huán)境下的降解情況，主要研究在特定環(huán)境溫度下對聚乳酸纖維的降解的影響。研究表明，外界溫度對聚乳酸纖維的降解有主要影響。關(guān)鍵詞聚乳酸纖維；紫外線；真空；大氣環(huán)境；降解率Research on Degradation of PLA Fiber in DiffirentEnvironmental C0nditionsAbstracts:With the development of industri

10、al， the ozone layer have been destructed and the surface of the sun gradually increase the amount of ultraviolet radiation on people's health， it have constituted a hazard to the human， and it also have impacted on the fiber product life cycles. Therefore， research on degradation of PLA fiber in

11、 different environmental conditions has became a hot topic. resistant to UV rays and fiber products day-resistant performance research has become a hot topic.The degradation of polylactic acid fiber in the ultraviolet is studied in this topic,vacuum and atmospheric environment， and major studying th

12、e degradation of PLA in different environment temperature. It shows outside temperature principally affected the degradation of PLA.Keywords: Polylactic acid fiber; ultraviolet light; vacuum; atmospheric environment; degradation rate目錄開題報告- 1 -一、聚乳酸纖維研究領(lǐng)域概論- 1 -二、課題的研究意義和目的- 8 -（一）已有成果的不足或疏漏- 8 -（二）

13、觀點與論文題目- 8 -（三）選題的目的和意義- 8 -三、研究思路與方案- 9 -（一）研究思路- 9 -（二）研究方法與手段- 9 -四、進度計劃- 10 -五、參考文獻- 10 -論文正文- 12 -一、前言- 12 -二、實驗部分- 13 -三、結(jié)果與分析- 17 -四、結(jié)論- 22 -五、參考文獻- 22 -畢業(yè)實習(xí)報告- 23 -一、實習(xí)說明- 23 -二、實習(xí)單位簡介- 23 -三、實習(xí)環(huán)境- 23 -四、實習(xí)過程- 24 -五、致- 25 -外文資料與譯文- 26 -英文原文：- 26 -中文翻譯：- 31 -論文縮寫- 36 -致- 47 -開題報告學(xué)院： 系別：紡織服裝系專

14、業(yè)班級： ：指導(dǎo)老師：一、 聚乳酸纖維研究領(lǐng)域概論1.1 聚乳酸的研究背景聚乳酸（Poly一lactic一acid)簡稱，PLA，是以乳酸為主要原料，聚合所得到的高分子聚合物。乳酸的生產(chǎn)主要有兩條路線，一是石油原料合成法，另一個是發(fā)酵法。自20世紀80年代后期，從玉米淀粉中得到右旋葡萄糖，經(jīng)過微生物發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的工藝獲得成功后，使發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸的成本遠遠低于合成法。用玉米加工乳酸的工藝流程如下：玉米玉米淀粉微生物發(fā)酵乳酸目前乳酸聚合主要采用丙交醞法，又稱兩步法，其生產(chǎn)工序為：第一步將乳酸脫水環(huán)化制成丙交醋；第二步將丙交酷開環(huán)聚合制得聚乳酸。聚乳酸纖維是一種性能較好、可自然降解的纖維，可采用玉米

15、的自然資源制取，從原料到廢棄物完全可以再生利用。用玉米等天然原料加工聚乳酸產(chǎn)品對綜合利用資源、減少環(huán)境污染具有重要的意義和開發(fā)價值，因而受到了廣泛的關(guān)注。1.2 聚乳酸纖維國外發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀 當(dāng)今世界隨著以石油為原料制造合成纖維的生產(chǎn)過程所排放的二氧化碳造成嚴重的大氣污染和溫室效應(yīng)以與世界圍的原油消耗量擴大，原始自然資源的嚴重減少。綠色環(huán)保問題已成為全球關(guān)注的核心。聚乳酸纖維是一種可完全生物降解的合成纖維，它可從谷物中取得。其制品廢棄后在土壤或海水中經(jīng)微生物作用可分解為二氧化碳和水，燃燒時，不會散發(fā)毒氣，不會造成污染，是一種完全自然循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展的綠色環(huán)保生態(tài)纖維。 聚乳酸的結(jié)構(gòu)中含有酯鍵

16、，易水解，這使制品具有良好的降解性能被廢棄后能迅速降解，最終降解產(chǎn)物為CO2和H2O，不會污染環(huán)境。聚乳酸的降解可分為簡單水解降解和酶催化水解降解2種。1.3聚乳酸纖維的性能1.3.1 聚乳酸纖維的機械性能 聚乳酸纖維的細度1.5dtex，強度30- 50CN/tex，伸長率%30- 40，回潮率% 0.4- 0.6，卷曲30- 50/10，cm 比重1.25g/cm3，熔點170。聚乳酸纖維的比重小于滌綸，大于錦綸6，因此聚乳酸纖維的制成品比較輕盈。聚乳酸纖維的熔點與滌綸，錦綸比較要明顯低，聚乳酸纖維的斷裂強度和斷裂伸長率都于滌綸接近；因此，聚乳酸纖維屬于高強、中伸、低模型，這些使得其面料能

17、夠制成高強力、延伸性好、手感柔軟、懸垂性好、回彈性好以與較好卷曲性和卷曲持久性的紡織品。1.3.2 聚乳酸纖維的熱學(xué)和光學(xué)性能聚乳酸纖維具有良好的耐熱性，并且極限氧指數(shù)是常用纖維中最高的，它的發(fā)煙量少，在燃燒中只有輕微的煙霧釋放；聚乳酸雖不屬非燃燒性的聚合物，但是與滌綸和棉相比更易自熄，且放出的熱量少，引起火災(zāi)的危險性小。耐紫外線，和滌綸相比，它在紫外線下吸收值較低，可以在疝弧光下不褪色，故能保持其織物不受侵害。1.3.3 聚乳酸纖維的特殊性能生物可降解性 （綠色環(huán)保性） 聚乳酸纖維與其共聚物有良好的生物降解性，在土壤、淤泥、海水等具有一定溫濕度的自然環(huán)境中，PLA 纖維首先開始水解，降低聚合

18、度，分解為CO2 和H2O，二者通過光合作用，又可變成乳酸的原料淀粉。抑菌性 聚乳酸纖維制品具有抗菌和防腐性能，可用于服裝、服飾醫(yī)用防護與其他各領(lǐng)域的紡織品。人體可吸收生態(tài)性 聚乳酸纖維具有無毒、防毒和抗菌作用，它的人體可吸收性在醫(yī)學(xué)上開發(fā)了免拆手術(shù)縫合線。1.4 聚乳酸纖維的降解特性 從化學(xué)結(jié)構(gòu)角度看，高分子材料的降解主要有3 種方式:( 1)主鏈降解生成低聚體和單體； ( 2) 側(cè)鏈水解生成可溶性的主鏈高分子；( 3) 交鏈點裂解生成可溶性的線性高分子。聚乳酸的降解， 一般認為主要方式為本體降解，即以第1 種方式降解1 。從聚乳酸類材料來看其降解又可分為簡單水解降解和酶催化水解降解。簡單水

19、解降解是水分子攻擊聚乳酸分子中的酯鍵，使其分解為羧酸和醇的反應(yīng)，是酯化反應(yīng)的逆反應(yīng)。脂肪族聚酯的水解2 起始于水的吸收，小分子的水接觸樣品的表面，擴散進入酯鍵或親水基團的周圍，在介質(zhì)中酸、堿的作用下，大分子主鏈中的酯鍵發(fā)生自由水解斷裂，樣品的數(shù)均分子量緩慢降低，失去原有的力學(xué)強度，當(dāng)分子量小到可溶于水的極限值時，整體結(jié)構(gòu)即發(fā)生變形和失重，樣品開始溶解，生成可溶的降解產(chǎn)物 3 。有些研究認為降解時不僅發(fā)生酯鍵的自由水解斷裂， 末端基也起著重要的作用，降解生成的羧基末端基對水解的自催化現(xiàn)象就是證明 4 。ChungShih 5 對聚D，L- 乳酸的水解研究發(fā)現(xiàn)，末端基(羥基或羧基)的水解斷裂速度比

20、自由鏈斷裂速度快10倍。聚乳酸的酶催化降解和纖維素等天然聚合物的降解是不同的。天然聚合物的降解，一般是直接和酶反應(yīng)；而聚乳酸酯不接受直接的酶攻擊，在自然降解環(huán)境下首先發(fā)生水解，使其相對分子質(zhì)量有所降低，分子骨架有所破裂，形成較低相對分子質(zhì)量的組分。水解到一定程度，方可以進一步在酶的作用下新代，使降解過程得以完成。在這里，第一步的水解作用幾乎是不可避免的。因此， 聚乳酸酯的酶降解過程是間接的。研究表明6 ，唯一能使聚乳酸酯不經(jīng)水解而直接發(fā)生作用的只有蛋白酶K，但水的加入也起了重要的作用，它導(dǎo)致聚合物溶脹而容易被酶進攻。聚乳酸與其共聚物由于主鏈上含有酯鍵，可以被酯酶加速降解。早在20世紀80年代W

21、illiams 就指出7 : 鏈霉蛋白酶、K-蛋白酶和波羅蛋白酶，在L-聚乳酸的降解中起著重要的作用。隨后Ashley和McGinit y8 證實， D， L-聚乳酸可以被K-蛋白酶降解。另一方面，F(xiàn)ukuzaki等人發(fā)現(xiàn)PLLA 的低聚物可以被大量脂肪酶型生化酶加速降解，尤其是根霉脂肪酶9 。1.5 聚乳酸纖維的降解影響因素高分子材料生物降解機理是非常復(fù)雜的，且影響其降解的因素更加繁多，其中:分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、分子量、pH 值等因素對其降解具有較顯著的影響作用，以下就這些因素對聚乳酸的降解的影響作詳細闡述。1.5.1 分子結(jié)構(gòu)的影響分子結(jié)構(gòu)是影響聚乳酸類材料特性的一個重要因素。本身有部分酸性

22、成份的聚合物比放在酸性環(huán)境中的聚合物的降解速率要快，這說明聚合物本身的結(jié)構(gòu)比降解的自然環(huán)境更重要。S. H . Lee 等4 制備了3 臂、4 臂的聚乳酸，一樣分子量的不同星形結(jié)構(gòu)的聚乳酸分子的端基數(shù)目不同，降解速度也不一樣。Li 等人10 報道隨著極性端基數(shù)目的增加降解速度呈上升趨勢，由于含支化結(jié)構(gòu)的聚合物具有較低的結(jié)晶度和較多的末端基，因此這同樣可以解釋一樣分子量的星形結(jié)構(gòu)的比線性結(jié)構(gòu)的聚乳酸降解快的道理。人們通過合成聚乳酸為基的各類共聚物來改變化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能，達到控制其降解速度。如PLGA 共聚物 11，PEG的引入不但提高了PLA 的親水性，降低了其結(jié)晶度，使聚合物的降解速度加快，同時

23、還賦予材料新的特性和功能。共混改性中，引入基團的親水性在聚合物的水解過程中起決定作用， 親水性越好，水解降解越顯著。S.M.N.Scapin 12 通過添加檸檬酸三乙酯改變PLLA 的多孔性可以控制PLLA 的降解時間，而且沒有破壞聚合物的生物適應(yīng)性。端基的種類對PLA的降解也有重要的影響。S.H.Lee 4 等合成了不同端基(胺基、氯酰基、羧基和羥基) 的聚乳酸，并對其降解性進行了研究，發(fā)現(xiàn)NH2-PLA、C-lPLA 比COOH-PLA、OH-PLA的降解速度較慢，說明NH2-PLA和C-lPLA有一定的抗水解性能?？赡苡捎贑l-和NH -2極性比OH-的小，導(dǎo)致較低的降解情況。另外，NH

24、-2能和加速水解降解的酸性基團配位，可能也是導(dǎo)致降解速度降低的原因之一。乳酸的構(gòu)型也會對其降解產(chǎn)生影響。McCarthy 6 的研究小組用K-蛋白酶在PLLA 降解方面做了大量的研究。根據(jù)實驗觀測，和D- 聚乳酸相比，K- 蛋白酶優(yōu)先降解L-聚乳酸，D-聚乳酸幾乎不能被降解。在K-蛋白酶降解3 種混合共聚物的實驗中，可以得出結(jié)論，K- 蛋白酶優(yōu)先降解L-L、L-D、D- L， 不降解D-D的共聚物。1.5.2 結(jié)晶度的影響 聚乳酸在蛋白酶中的酸性水解降解速率與結(jié)晶度有關(guān)，Lijian Liu 等 13 在用K- 蛋白酶降解聚乳酸的研究中，發(fā)現(xiàn)K-蛋白酶優(yōu)先降解PLLA 的無定型區(qū)域， 很難降解

25、PLLA 晶體。無定型的PLLA- PDLA 共聚物的降解速率比部分結(jié)晶的PLLA-PDLA 的快的多，這可以認為是鏈的排列分布不同導(dǎo)致的， 反映出K- 蛋白酶對聚乳酸的結(jié)晶度具有很高的敏感度。在結(jié)晶區(qū)域分子結(jié)構(gòu)排列緊密，酶分子很難進入到聚乳酸分子部，因此降解速度很慢。但也有人認為結(jié)晶度的增加是由于無定型區(qū)的水解使得剩余樣品中結(jié)晶相的比例增加的原因。無定型領(lǐng)域降解速度快，生成的短鏈產(chǎn)物迅速增加， 分子鏈重排也可能導(dǎo)致結(jié)晶度增加。Yo shihiro Kikkaw a 等14用不可結(jié)晶的和可結(jié)晶的兩種類型的聚乳酸來做實驗的試樣，研究它們在K-蛋白酶緩沖液中的降解。在降解的初期同樣可以直接的觀察到

26、，晶體周圍的無定形區(qū)域優(yōu)先降解，晶體PLLA薄片在酶的降解過程中沒有明顯變化，然而在堿性水解中薄片減少。純晶體PLLA 的酶降解優(yōu)先出現(xiàn)在晶體邊緣而不是排列整齊的表面，而堿性水解同時侵蝕晶體邊緣和表面。T suji 15 也研究了在K蛋白酶作用下PLLA膜降解過程中晶粒的影響，發(fā)現(xiàn)和晶粒之間的無定性區(qū)域相比，降解主要發(fā)生在晶粒外界的無定形區(qū)域。1.5.3 分子量的影響對于不同分子量的聚合物，在一樣降解時間和一樣降解環(huán)境下，分子量較高的降解相對較慢， 分子量低的降解相對較快。幾乎所有降解實驗的結(jié)果都符合這個規(guī)律。X.S.Wu 等人16 認為: 共聚物的分子量和聚合度分布性顯著影響材料的水解速度。

27、分子鏈上的酯鍵水解是無規(guī)則的，每個酯鍵都可能被水解，分子鏈越長，被水解的部位越多，分子量降低地也越快。分子量低了，端基數(shù)目增多，是直接加速其降解的原因之一。且共聚物的結(jié)晶度和熔點亦與分子量直接相關(guān)，因此分子量的大小對聚乳酸的降解有著關(guān)聯(lián)影響。1.5.4 PH的影響聚乳酸類聚合物的化學(xué)降解是在酸性條件下，由于氫離子的作用是酯鍵斷開引起的，因此溶液的pH 是影響聚乳酸與其共聚物降解的又一因素。Hideto Tsuji 17 等研究了在pH 圍從0.9 12.8的水溶液中聚乳酸的降解情況，GPC和DSC 結(jié)果說明，殘余晶體的水解從pH 背離7 時開始加速，說明氫離子和氫氧根離子的接觸對晶體的水解有影

28、響。馬曉妍等18 的研究發(fā)現(xiàn)，聚乳酸在去離子水、0.01mol /L鹽酸溶液、pH 為7.4的磷酸緩沖液、0.01mol/L氫氧化鈉溶液4種降解介質(zhì)中的降解速率，從快到慢的順序為: 堿液酸液去離子水緩沖液。在堿液中的降解速率最快，是因為聚乳酸水解生成羧酸產(chǎn)物與堿中和，促進了水解反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行。聚乳酸在磷酸緩沖液中的降解，雖然生成羧基使溶液酸性增加，但是由于磷酸緩沖液可以保持溶液的pH在一個恒定的圍，因此降解較慢。而在去離子水中，由于聚乳酸水解產(chǎn)生的羧基可以催化和加速酯鍵的水解，所以聚乳酸在去離子水中的降解比在磷酸緩沖液中快。1.5.5 濕度的影響由于聚乳酸酯在降解機理上存在的特殊性，它的

29、降解總是必須先行水解，并在水解至一定程度后方可以進行酶解。因此，適宜水解的環(huán)境條件，可以明顯地影響降解的速度。聚乳酸酯的水解速度與環(huán)境溫濕度條件有很大關(guān)系。錢以宏19 專門對聚乳酸在不同濕度下的降解性能進行了研究，結(jié)果顯示相對濕度為80%時的降解速度是相對濕度20%時的降解速度的3 倍以上。環(huán)境濕度越大，溫度越高，水解就越快，降解時間便越短。Yo shihiro Kikkaw a 等14 在真空環(huán)境和在水環(huán)境下，用原子顯微鏡( AFM) 研究300nm 厚的PLAs 膜的性質(zhì)和薄膜表面分子的活性的關(guān)系。觀測發(fā)現(xiàn)PLA 表面在水環(huán)境中比在真空條件下有更低的玻璃熔融溫度。在水環(huán)境下c-PLA 的冷

30、結(jié)晶溫度比在真空條件下降低。這些都充分證明環(huán)境濕度增大，分子活性增強，加快降解速度。除了環(huán)境的濕度，材料本身的親水性對其降解和應(yīng)用也有重要的影響。共混改性中，填料的親水性在聚合物的水解過程中起決定作用，填料的親水性越好，水解降解越顯著。Yun-Qi WANG 20 等通過改變聚乳酸表面的親水性和粗糙度，用鼠L929 纖維原細胞來測定PLLA表面的細胞親和力，發(fā)現(xiàn)隨著親水性的改善和粗糙度的增加，PLLA 表面鼠L929纖維原細胞的支持和生長都得到了明顯的改進。因此改良表面的親水性是聚乳酸在組織工程方面應(yīng)用的研究重點之一。1.5.6 其他敏等21 考察了環(huán)境中微量金屬離子的存在對PLA 降解的影響

31、。實驗表明M g2+ 、Zn2+ 和Ca2+ 這3種金屬離子對PLA 的生物降解速度為:Ca2+Mg2+Zn2+普通土壤提取液。此外UV 照射、聚合物共混物的相分配、等離子體處理等均對聚合物的生物降解能力產(chǎn)生很大影響。將醋酸纖維素膜在UV照射下進行微生物酶的降解，其質(zhì)量損失率可提高37%，表明UV照射對生物降解性有大的影響 22。共混物相分離情況的考察是通過熱處理后 23，使混合物形成了被分離的微小結(jié)構(gòu)，使混合物產(chǎn)生最佳相位分配，這樣可提高生物降解能力。1.6 聚乳酸纖維的抗紫外線研究1.6.1 國外發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀全球氣候變暖，尤其夏季紫外線照射強烈，而人們穿著較薄、衣服顏色較淺，這很容易對

32、人體皮膚造成傷害，嚴重者還可能導(dǎo)致皮膚癌的發(fā)生24。有資料顯示，臭氧層每減少1 %，紫外線輻射強度就增大2 %，患皮膚癌的可能性將提高3 %。這樣一來，就要求構(gòu)成織物的紗線具有一定的防紫外線性能，以此來減少紫外線的輻射25。抗紫外線纖維最早產(chǎn)生于上世紀90年代初期的日本26。由于滌綸在20世紀50年代就開始了工業(yè)化生產(chǎn)，且產(chǎn)量居三大合成纖維之首，所以，最初的抗紫外線纖維就以滌綸為研究對象。90 年代后期，美國兩家大公司聯(lián)合開發(fā)了玉米聚乳酸纖維，它們以玉米為原料，首先建立了生產(chǎn)能力很大的試驗工廠，從此聚乳酸纖維也被納入抗紫外線纖維的研究領(lǐng)域27-29。在2002 年我國華源股份與美國CDP公司合

33、作，成為國第一家實現(xiàn)工業(yè)化開發(fā)聚乳酸纖維產(chǎn)品的化纖企業(yè)。從此，我國開始了對滌綸與聚乳酸纖維的抗紫外線性能研究。經(jīng)過幾年的發(fā)展，我國現(xiàn)在的抗紫外線品種有滌綸短纖維、POY、FDY、DTY等品種，部分產(chǎn)品的紫外線阻擋率可達94%98%30。1.6.2 前沿發(fā)展?fàn)顩r1.現(xiàn)階段的主要理論觀點和技術(shù)目前，國外生產(chǎn)抗紫外線滌綸纖維主要采用共混法、共聚法。是指在合成纖維生產(chǎn)過程中摻入二氧化鈦、氧化鋅、滑石粉、土、碳酸鈣等無機添加劑，或者有機防紫外線添加劑來達到耐紫外線的目的31，用共混、芯硝等方法紡絲，使滌綸纖維具有耐紫外線的功能。這種方法所得到的織物，抗紫外線效果明顯，耐久性強，手感好，并能滿足服裝面料的

34、要求32。然而，聚乳酸纖維本身就是一種優(yōu)良的防紫外線纖維，而且可自然降解，在紫外線的長期照射下，其斷裂比強度和斷裂伸長率均變化不大33?，F(xiàn)階段對織物耐外線性能的測量與評價有許多標準，如澳大利亞和新西蘭AS/NZS 4399，中國GB/T18830，美國AATCC183和ASTM13.65，英國BS7914、BS794934。2.已有的研究成果國際上抗紫外線紡織品始于90年代初， 以澳大利亞為代表的地處低緯度、日照較強的國家，率先開發(fā)抗紫外線紡織品對人體進行防護，并使抗紫外線紡織品進入了商品化階段35。日本在開發(fā)抗紫外線織物中一直處于國際領(lǐng)先地位，相繼推出具有抗紫外線輻射功能的運動服、襯衫、帽子

35、和太陽傘等制品，受到廣大消費者的青睞。國方面：東華大學(xué)化纖工程研究中心研制出化纖級抗紫外線超微粉體和母粒；山東巨龍化工公司將紫外線吸收劑和屏蔽劑合理配合，研制成功用于棉織物的抗紫外的線整理劑；華普高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)的納米級瓷棉紡織品，同時具有抗紫外線、抗菌與遠紅外保溫功能36；交通大學(xué)的科研人員采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的納米氧化鈦與聚酯原位聚合使材料的力學(xué)、熱學(xué)性能得到了較大提高，在280400 nm 波段紫外線屏蔽率大于 95%，紫外線透過率小于3%37。已有研究成果認為：滌綸長絲和聚乳酸纖維的斷裂強度分別是滌綸4.04.8cn/dtex、聚乳酸纖維4.04.4cn/dtex，斷裂伸長方面滌綸長絲1

36、925%、聚乳酸纖維2535%38。相關(guān)研究表明，聚乳酸纖維具有很好的抗紫外線、耐日曬耐氣候性（PLA纖維在室外暴曬500小時后，強度仍可保留55%左右）的特長，而且聚乳酸纖維具有良好的可生物降解性，被廢棄后可在自然界中完全分解我水和二氧化碳。聚酯纖維中的PEN類纖維與滌綸相比具有較好的抗紫外線和耐老化性能。二、 課題的研究意義和目的（一）已有成果的不足或疏漏已有成果對如何提高滌綸長絲和聚乳酸纖維的抗紫外線性能提出了很多有效的方法，而且也生產(chǎn)出了許多高性能的產(chǎn)品，對抗紫外線產(chǎn)品在服裝的生產(chǎn)方面具有很好的實用性。但是對于一些經(jīng)常暴露在戶外的產(chǎn)業(yè)用紡織品來說，特別是在一些海拔較高的地方，日曬強烈，

37、輻射中的紫外光等高頻光波對產(chǎn)品的破壞更為強烈，使用者對產(chǎn)品的屏蔽紫外線性能要求不高，使用者關(guān)心的是產(chǎn)品在風(fēng)吹日曬的情況下的耐受程度、產(chǎn)品的使用壽命以與產(chǎn)品廢棄后對環(huán)境的影響等?，F(xiàn)有成果對這方面的研究卻很少見，因此，研究未經(jīng)處理的纖維產(chǎn)品的耐日曬、耐紫外線程度就成為一個值得研究的課題。（二）觀點與論文題目在裝飾和產(chǎn)業(yè)用纖維產(chǎn)品的使用過程中，人們總會選擇成本較低的滌綸、丙綸做原料，但是在如今生態(tài)環(huán)保理念深入人心的背景下，具有良好自然降解性的聚乳酸纖維似乎更具優(yōu)勢。本論文選取滌綸纖維做參照，研究聚乳酸纖維對以與紫外線的耐受能力，用兩者的性價比來指導(dǎo)生產(chǎn)，從而達到既經(jīng)濟實用又生態(tài)環(huán)保的目的。我的研究題

38、目為：紫外線、真空和大氣環(huán)境下聚乳酸降解行為的研究（三）選題的目的和意義為了研究聚乳酸纖維在不同環(huán)境條件下，如大氣、真空、溫度、水環(huán)境下、不同酸堿溶液中的降解行為，筆者進行多次實驗，得到相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，進而對聚乳酸的降解行為有更加系統(tǒng)和深入的了解?？疾炱湓诓煌瑮l件下的降解情況，可以有效的指導(dǎo)聚乳酸相關(guān)材料的開發(fā)和生產(chǎn)。隨著環(huán)境和能源危機的日益嚴重，人們已經(jīng)認識到可降解塑料的應(yīng)用勢在必行。目前，全世界圍都在倡導(dǎo)和推廣生物可降解塑料的使用。在這種情況下，開展對這些塑料的生物降解研究是十分必要的。國對PLA的研究和開發(fā)尚處于起步階段，隨著研究的深入，加大對PLA系列產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用，對解決長期以來困擾

39、國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的白色污染問題有積極的作用;同時，PLA產(chǎn)品的原料來源于每年再生的天然資源如農(nóng)產(chǎn)品玉米等，對人類的可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的意義。研究聚乳酸類高分子材料的降解機理和影響降解的因素，對其作為生活與醫(yī)用材料的研究和可行性應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。例如作為紡織材料、無紡布、藥物載體，作為紡材的性能要求，無紡布的適用條件，精確控制藥物釋放距離、釋放量以與達到靶向定點釋放，這些都和聚乳酸的降解速度，以與在生物體的降解情況有著直接的關(guān)系?？傊私釶LA的降解機理，發(fā)現(xiàn)更多影響其降解的因素，將有利于新產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。聚乳酸具有良好的生物相容性，又有可持續(xù)的原料來源，因此作為新型高分子材料，

40、將在人類社會經(jīng)濟活動和日常生活中發(fā)揮越來越大的作用，發(fā)展前景可觀。三、 研究思路與方案（一）研究思路1.通過閱覽相關(guān)文獻資料，了解影響聚乳酸纖維降解的因素，針對現(xiàn)階段國聚乳酸相關(guān)研究現(xiàn)狀和不足之處，結(jié)合實驗條件，確定課題研究方向。2.根據(jù)課題，設(shè)計實驗方案，規(guī)劃實驗步驟，統(tǒng)計實驗數(shù)據(jù)。3.利用Excel和lingo等數(shù)據(jù)處理軟件對已有實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，模擬，擬化成相關(guān)變化曲線，繪制成圖，結(jié)合已有相關(guān)理論知識分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論。4.根據(jù)結(jié)論，展望聚乳酸的應(yīng)用前景并作出相關(guān)述。（二）研究方法與手段1.根據(jù)課題，選定實驗條件，合理選擇實驗材料，確定所需實驗儀器。2.用FA1004N電子天平準確稱

41、量多份實驗所需聚乳酸纖維樣品，重量為w0，置于培養(yǎng)皿中，實驗前先進行恒溫烘干以備用。為了減小實驗誤差，對實驗器材進行必要的調(diào)試、校正。配置不同PH的酸堿性溶液，置于200ml滴瓶中備用。3.對不同實驗條件分步進行，設(shè)定時間所需時間，實驗結(jié)束后稱量樣品重量為w1。4.計算不同實驗條件下樣品重量的變化百分率，統(tǒng)計成表格，利用相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件對實驗數(shù)據(jù)進行擬化，繪制成圖。5.分析實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，定性分析圖像，得出實驗結(jié)論。四、 進度計劃日 期周 次 容20133.25315撰寫實習(xí)報告20134.11467初步擬題與文獻檢索20134.152889文獻閱讀與開題報告撰寫20134.295.12101

42、1開始試驗20135.131912擬寫論文初稿20135.20311314修改定稿20136.1151516畢業(yè)答辯和成績評定參考文獻1 紹華.綠色包裝包裝工業(yè)和環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展的最佳途徑J .中國包裝，2001，(1):5155.2 世普，郭奕崇.紙漿模塑工業(yè)包裝制品緩沖機理研究與有限元模擬J .中國包裝工業(yè)，2002，( 7) :3437.3 夢潔，永銘，甘霖，等. HP Pavili on 系列主機紙漿模塑包裝與其試驗研究J .包裝工程，2006，27(4) : 3840. 4 勇，胥華兵，甘霖.紙漿模塑結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用J . 全球瓦楞工業(yè)， 2006，( 8):8286.5 新昌，林冬鳴

43、，等.紙漿模塑包裝襯墊結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)(上)J.紙包裝工業(yè)，2008，(1):6566.6 新昌，林冬鳴，等.紙漿模塑包裝襯墊結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)(下)J.紙包裝工業(yè)，2008，(3):6667.6 REEVE M S，Mc C ART HY S P，GROS S R A. Preparation and Characterization of (R)-poly(B-hydroxy butyrat e)-poly(E-caprolactone) and (R)-poly (B-hydroxybu tyrate)-poly(E-lactide) Degradable Dib lock Copolymers J

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