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1、新型化學(xué)纖維新型化學(xué)纖維聚乳酸纖維聚乳酸纖維(一)概述(一)概述 定義定義 聚乳酸纖維PLA是以玉米、小麥等淀粉為原料,經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)化成乳酸,再經(jīng)聚合、熔融紡絲而制得的合成纖維。 聚乳酸纖維的自然循環(huán)系統(tǒng)聚乳酸纖維的自然循環(huán)系統(tǒng)(二)聚乳酸纖維制造(二)聚乳酸纖維制造1 1、乳酸、乳酸 70%生物工程發(fā)酵法,30%化學(xué)合成法l生物工程發(fā)酵法:玉米(含淀粉)+糖化酶(生物催化劑)葡萄糖+乳酸菌(由麥芽汁培養(yǎng))發(fā)酵68h,均勻攪拌;3550,再發(fā)酵80h發(fā)酵液用石灰乳中和至微堿性煮沸(殺菌)冷卻過濾重結(jié)晶(熱水)50%硫酸硫酸鈣沉淀乳酸減壓蒸發(fā)70%工業(yè)用乳酸乙醚溶解工業(yè)乳酸脫色(活性炭)過濾蒸發(fā)乙醚
2、純?nèi)樗崮壳白畲笊a(chǎn)商:美國卡吉爾Cargill;荷蘭purao公司;l化學(xué)合成法:乙醛氫氰酸合成法、丙烯腈合成法2 2聚乳酸聚乳酸l直接縮聚法直接縮聚法溶液縮聚:溶液縮聚:原始:聚合度低,M5000(反應(yīng)體系存在乳酸、水、聚酯、丙交酯平衡;反 應(yīng)副產(chǎn)物水在黏性物中難以除去不能保證反應(yīng)向正反應(yīng)進行);聚合 物帶色(聚合溫度180);改進:二苯醚添加溶劑中共沸除水(二氯化錫催化劑;對甲苯磺酸阻色劑) 先溶液縮聚低分子聚乳酸固相后縮聚高分子聚乳酸(M=300000)熔融固相縮聚:密閉體系,乳酸固相縮聚,氧化鈣脫水劑高分子聚乳酸 (M=250000)微波輔助聚合:微波加熱(熱從材料內(nèi)部產(chǎn)生有利于水脫除
3、)l開環(huán)聚合開環(huán)聚合 應(yīng)用廣,M=2000001000000(脫水在乳酸丙交酯這步,體系黏度低,容易脫水) 3 3、聚乳酸纖維(、聚乳酸纖維(PLAPLA纖維)纖維) 熔融紡絲、溶液紡絲l熔融紡絲熔融紡絲*工藝流程:同PET纖維*工藝控制:原料預(yù)處理: 聚乳酸樹脂:高真空干燥(PLA酯鍵水解M纖維質(zhì)量) 醋酸酐、吡啶使PLA末端OH乙?;疨LA熱穩(wěn)定性 抗氧劑(亞磷酸三壬基苯酯:TNPP)聚乳酸樹脂熱氧穩(wěn)定性工藝參數(shù):紡絲溫度185230,拉伸倍數(shù)47倍*特點:工藝成熟、環(huán)境污染小、生產(chǎn)成本低、成為主導(dǎo)方法;但PLA水解和 熱降解,故必須原料預(yù)處理l溶液紡絲溶液紡絲*工藝流程:聚乳酸樹脂紡絲溶
4、液過濾計量噴絲板出絲溶劑蒸發(fā)纖 維成形卷繞拉伸纖維成品*特點:聚乳酸樹脂熱降解小,纖維強度較高; 但溶劑(二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯)有毒,紡絲環(huán)境惡劣,溶劑回收 困難,需作特殊處理,纖維生產(chǎn)成本高中試階段l靜電紡絲靜電紡絲*定義:帶電荷的高分子溶液或熔體靜電場流動形變?nèi)軇┱舭l(fā)或熔體冷卻 固化納米級至亞微米級(51000nm)的超細纖維接收屏非 織造超細纖維膜附加特殊裝置將超細纖維紡成紗線*裝置:高壓電源+給料裝置+噴射裝置+收集裝置*特點: 優(yōu)點:超細纖維 缺點:產(chǎn)量很低(1mgh1gh);纖維力學(xué)強度不高(三)聚乳酸纖維的性能(三)聚乳酸纖維的性能 l 物理機械性能物理機械性能 聚乳酸纖維結(jié)構(gòu)規(guī)整,具有較高的結(jié)晶度(約為83.5%)、較高的拉伸強度和較好的柔軟性,具有較好的物理機械性能,與聚酯和聚酰胺纖維比較,PLA纖維具有更好的手感和懸垂性,比重低,抗紫外線好,可燃性差、發(fā)煙量小,有較好的卷曲性和保型性。 l生物降解性生物降解性 聚乳酸纖維的生物降解性優(yōu)于合成纖維和纖維素纖維,其制品廢棄后在土壤或海水中經(jīng)微生物作用可完全分解成二氧化碳和水,是一種完全意義上的環(huán)保纖維
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