聚乳酸纖維與棉纖維不同混紡比對紗線力學性能的影響

趙 凱，潘福奎，王 春

(青島大學，山東 青島 266071)

紡織原料在近十年期間，隨著科技進步，己被大量開發及應用。其中綠色環保纖維特別受市場歡迎。早在20世紀就有人在開拓玉米食用之外的功能，時至今日誕生的玉米纖維，使紡織業增添了一種新的綠色環保纖維[1-3]，同時也為玉米的開發生產提供了新的途徑。

玉米聚乳酸纖維是將玉米發酵制得乳酸，經由縮合聚合反應制成聚乳酸，利用耦合制成具有良好機械物理性能的較高分子量聚乳酸[4-6]，再經過關鍵的化學改質，將其強度、保水性提升，并將其纖維化。利用玉米淀粉加上獨特技術，經不斷研制后生產出Nature Works PAL聚乳酸，現已成為一些大公司生產聚乳酸纖維的生產原料。

1 玉米聚乳酸纖維自身性能與發展應用

1.1 玉米聚乳酸纖維的性能

玉米纖維具有高結晶性與高配向性，所以它既耐熱又耐拉，利用一般熔融紡絲法，即可制成各種長絲及短纖，但因其耐酸不耐堿，無法進行堿減量加工，纖維外觀透明度好，主要特性包括：單纖強力為0.0407 cN/dtex，伸長率為47%，縮率為0.3%，T/C為600C，TM熔點為166℃，耐溫度在1300℃以內。

1.2 玉米聚乳酸纖維在當前工業中的的應用

1.2.1優良的服用性在服裝工業中的應用

該纖維具有較高的強力，織物光澤柔和亮麗，抗縐防縮性能好，有芯吸排汗和抗紫外線功能。用其制成的面料柔軟，可與絲綢媲美，有絲綢般的光澤和舒適的手感，皮膚接觸感覺良好，具有抗菌性和防霉性。用其制成的服裝具有很好的水擴散性，經過染色處理后，表面會析出很多側細孔，與羊毛的鱗片狀有異曲同工之效果，能很快吸汗并迅速干燥，快速將汗排出。用其制成的織物具有很好的懸透性、滑爽性、光澤及免燙效果[7-9]。用其制成的織物外觀透明度好，具有良好的回彈性，對許多溶劑包括干洗劑，有很好的穩定性，能防污、耐日照、耐氣候，是新一代的綠色纖維。

1.2.2生態環保應用領域

該纖維采用分散染料常壓染色，染色性好，所需原料全部來自玉米，是一種新型的完全生物降解的合成纖維。其制品廢棄后在土壤或海水中經微生物作用，可分解為二氧化碳和水，燃燒時不會散發毒氣，不會造成污染，因而它是一種可再生的綠色纖維，是一種極具發展潛力的生態性紡織原料[10-12]。

1.2.3廣泛的應用領域

該纖維可以代替各種紡織原料，可制作成紗、織物、編織物、非織造布，可以加工成短纖維、復絲和單絲[13-16]，可以與棉、羊毛或粘膠等可分解性纖維混紡。

2 實驗條件的設定及實驗材料

本次實驗應用的是玉米聚乳酸纖維同棉纖維按照不同的混紡比進行紡紗，實驗條件是在室溫22℃，濕度為60%;拉伸速度500 mm/min；拉伸距離500 mm；測試次數30次；修正系數為1。

所用混紡紗線，玉米聚乳酸纖維含量依次是：30%、 40%、60%、70%、 90%、 100%。實驗測量混紡紗線所用的實驗儀器為YG061型電子單紗強力儀。用該儀器依次測得50次數據然后剔除異常數據，最終選取30組數據，取得平均值得到實驗數據表格，并繪出力學性能與不同混紡比的關系曲線。

3 拉伸實驗結果

3.1混紡比與斷裂強度的關系(見圖1)

圖1 不同混紡比與斷裂強度之間的關系曲線

3.2混紡比與斷裂功的關系曲線(見圖2)

圖2 混紡紗線斷裂功與不同混紡比間的關系曲線

3.3混紡比與初始模量的關系(見圖3)

圖3 混紡紗線初始模量與不同混紡比間的關系曲線

3.4斷裂伸長率與混紡比關系曲線(見圖4)

圖4 混紡紗線斷裂伸長率與不同混紡比間的關系曲線

4 實驗分析及結論

4.1聚乳酸玉米纖維/棉纖維混紡紗的斷裂強度隨著聚乳酸纖維含量的提高，呈現先降低后增高的變化現象。在聚乳酸纖維與棉混紡時，聚乳酸纖維的含量在40%時其混紡紗的斷裂強度最低。其原因是當聚乳酸纖維含量低時，由于棉纖維的伸長取向度比較高起到主要抗拉伸作用，而隨著聚乳酸纖維的提高，由于兩種纖維在結晶度、取向度等方面有所不同，在聚乳酸纖維含量為40%左右時會出現明顯的弱環現象，而后隨著聚乳酸纖維的提高，這種弱環現象就會不斷地減弱，從而使混紡紗線的斷裂強力又不斷提高。

4.2聚乳酸纖維/棉纖維混紡紗的斷裂比功隨著聚乳酸纖維含量的提高，呈現先升高后降低的變化現象。在聚乳酸纖維與棉混紡時，聚乳酸纖維的含量為90%時其混紡紗的斷裂比功最高。

4.3隨著聚乳酸纖維在混紡紗線中所占比例的提高，聚乳酸纖維/棉纖維混紡紗的初始模量呈現先降低再增大的趨勢。在聚乳酸纖維/棉纖維混紡時的初始模量在聚乳酸纖維的比例為90%時達到最小值。

4.4隨著聚乳酸纖維在混紡紗線中所占比例的提高，聚乳酸纖維/棉纖維混紡紗的斷裂伸長率呈現先升高再降低的趨勢，當聚乳酸纖維在聚乳酸纖維/棉纖維混紡紗線所占比例為90%時，聚乳酸纖維/棉纖維混紡紗的斷裂伸長率最高。

綜合上述，我們可以根據生產用途或穿著需要在聚乳酸纖維/棉纖維混紡紗線的比例上找到最佳優化方案，以便于更好地發揮兩種纖維彼此優勢的同時減輕纖維自身缺點所帶來的不足[17-18]。相信聚乳酸纖維/棉纖維混紡紗的使用前景會越來越被人們看好。

參考文獻：

[1] 王晶晶,萬明. 淺談玉米纖維[J].輕紡工業與技術,2011,(40)2:60—61.

[2] 張技術.新型環保纖維——玉米纖維[J].毛紡科技，2006，(5)：28—30.

[3] 金離塵.聚酯家族中的新成員——PLA[J].聚酯工業,2002,15(5):14—17.

[4] 楊慶斌，秦德清，陳素英，等.捻系數和混紡比與玉米纖維紗強伸性能的關系[J].棉紡織技術，2007,35(11):646—648.

[5] 胡志波, 薛少林，王珍珍.玉米纖維及其混紡紗的性能[J].國外化纖技術, 2012,41(2):23—47.

[6] 楊慶斌, 王瑞,劉逸新.玉米纖維的基本力學性能研究[J].紡織科學研究,2006,(4):46—51.

[7] 藺衛濱,劉承縉.PLA纖維的特性分析及應用前景[J].山東紡織科技,2006,(3):54—56.

[8] 楊慶斌，王瑞，劉逸新，等.熱處理對玉米纖維力學性能的影響[J].紡織學報,2008,(4)29:47—50.

[9] 薛敏敏,倪福夏.聚乳酸纖維及其應用[J].應用縱橫,2006,(9):46—49.

[10] 張會青,張繼亮,李梅.聚乳酸纖維混紡轉杯紗的工藝實踐[J].上海紡織科技,2006,34(3):55—56.

[11] 趙娜,石英斌,周銀娟.生物降解高分子材料———聚乳酸及纖維的研究及發展前景[J].嘉興學院學報,2005,17(2):51—54.

[12] 王軍梅,敬凌霄.玉米聚乳酸纖維針織產品的開發[J].紡織科技進展，2006(5)：64—66.

[13] 劉森．玉米纖維性能與用途的探討[J].產業用紡織品，2002，(4)：39—41．

[14] 萬震，李克讓，謝均．新型生態紡織纖維[J].毛紡科技，2005，(3)：20—23．

[15] 邵敬黨．聚乳酸(PLA)纖維的研究與開發利用[J].毛紡科技，2005，(5)：29—32．

[16] 耿琴玉,胡學梅.聚乳酸纖維及其產品開發[J].山東紡織科技，2004，45(2)：54—56.

[17] 譚震,楊慶斌,劉元鵬．聚乳酸纖維混紡織松弛性能及建模的研究[J]．山東紡織科技，2007，48(5)：1—3.

[18] 劉杰,王慧嫻,盧士艷.聚乳酸纖維及其織物服用性能的研究[J].山東紡織科技，2007，48(4)：4—7.