3-4 聚乙烯醇纤维和聚乳酸纤维在线视频

同学们大家好

我是主讲老师柴春鹏

今天我们讲聚乙烯醇纤维和聚乳酸纤维

首先来看聚乙烯醇纤维

聚乙烯醇纤维

简称PVA纤维

是把聚乙烯醇溶解于水中

经纺丝

甲醛处理制成的合成纤维

俗称维纶

维纶短纤维的外观形状接近于棉花

因此又有“合成棉花”之称

它的长丝则类似蚕丝

目前产量是在合成纤维中居第五位

PVA的分子结构式如图所示

聚乙烯醇纤维的生产

主要包括两个部分

第一个部分是聚乙烯醇的制备

反应式如图

那么游离态的单体乙烯醇是不可能存在的

目前生产成纤用的聚乙烯醇

都是将聚醋酸乙烯在甲醇和

氢氧化钠作用下进行醇解反应而得到的

二是聚乙烯醇的纺丝

具体的制备流程是

首先溶解聚乙烯醇

也就是PVA

把它制成浓度15%的水溶液

通过0.07mm左右孔径的喷丝头

将丝喷在饱和硫酸钠水溶液凝固浴中

经拉伸热处理

然后

浸入稀硫酸甲醛溶液

温度70℃

反应20~30min

然后水洗 上油

就得到聚乙烯醇纤维产品

这里纺丝后再用甲醛处理

目的是在高分子链中引入六元环结构生成

聚乙烯醇缩甲醛

来提高维纶纤维的强度

获得耐热水的聚乙烯醇纤维

聚乙烯醇纤维性能的优点有

吸湿性是合成纤维中吸湿性最大的品种

吸湿率为4.5%-5%

接近于棉花

棉花的吸湿率是约8％

聚乙烯醇纤维的强度要稍高于棉花

比羊毛高很多

它的耐磨性是优于棉纤维的

如50/50的棉/维纶混纺的这个织物

它的耐磨性可以提高50%～100%

耐腐蚀性和耐光性

在一般有机的

酸 醇 酯及石油醚等溶剂中它是不溶解的

不易霉蛀

在日光下暴晒强度损失不大

聚乙烯醇纤维的柔软及保暖性是很好的

它的相对密度比棉花要小

比棉纤维轻约20%

聚乙烯醇纤维性能的缺点主要有

它的弹性比较差

织物易皱

染色性能较差

并且颜色不鲜艳

耐热性差

软化点只有120℃

耐水性不好

不宜在热水中长时间浸泡

聚乙烯醇纤维的应用

主要是用于制作帆布

防水布

滤布

渔网和海上作业用缆绳

聚乙烯醇纤维的高强度

高模量长丝可用于制作输送带

各种胶管和胶布的衬里材料

还可制作自行车胎用的帘子线

由于聚乙烯醇这种纤维能耐水泥的碱性

且与水泥的粘结性和亲合性很好

所以它可以替代石棉

作为水泥制品的增强材料用

那关于聚乙烯醇纤维就讲到这里

下面我们来学习聚乳酸纤维

聚乳酸纤维简称PLA纤维

是一种新型的生态环保型纤维

它是以玉米 小麦 甜菜 番薯等含淀粉的

农产品为原料

先发酵制得乳酸

然后经缩合

聚合反应制成聚乳酸

再利用偶合剂

制成具有良好机械性能的较高分子量的聚乳酸

最后经过化学改性

将其强度 保水性提升并将其纤维化

经抽丝而成

它有长丝 短丝 复合丝 单丝等

聚乳酸纤维源于自然

可生物降解

绿色环保

有关聚乳酸纤维的生产

首先

乳酸的聚合是聚乳酸生产的一项核心技术

近年来

国内外对乳酸的聚合工艺都作了大量的研究

目前聚乳酸的制备方法主要有两种

一种是直接聚合法

另一种是丙交酯开环聚合法

乳酸直接聚合反应式见图

此方法工艺流程短

成本低

对环境污染小

但制得的PLA平均分子量较小

且分子量分布较宽

强度低

加工性能不能满足成纤聚合物的需要

而且聚合反应在高于180℃的条件下进行

得到的聚合物极易氧化着色

应用受到一定的限制

所以不太适合大规模的工业化生产

丙交酯开环聚合制备聚乳酸的反应式见图

丙交酯开环聚合法生产工序为

首先将乳酸脱水环化制成丙交酯

然后通过将丙交酯开环聚合制得聚乳酸

这是目前工业上普遍采用的方法

但是生产工艺流程长

工艺复杂

生产成本较高

聚乳酸的纺丝

聚乳酸是一种热塑性的树脂

纺丝加工性能良好

聚乳酸及其共聚物的纺丝可采用

溶液纺丝和熔融纺丝工艺

聚乳酸溶液纺丝的工艺流程为

首先将聚乳酸制成纺丝液

然后过滤

计量

喷丝板出丝

然后溶剂蒸发

纤维成形

卷绕

拉伸

然后得到纤维成品

由于溶液纺丝法的工艺较为复杂

使用溶剂有毒

溶剂回收困难

纺丝环境恶劣

产品的成本高

所以限制了这种溶液纺丝的方法

故而不太适合工业化生产

那么聚乳酸的另外一种纺丝方法是熔融纺丝法

示意见图

聚乳酸熔融纺丝工艺流程为

聚乳酸酯

然后真空干燥

熔融挤压

过滤

然后计量

喷丝板出丝

冷却成型

经过POY卷绕

热盘拉伸

上油

最终得到成品丝

这种纺丝方法污染比较小

成本相对低

也便于自动化生产

目前熔融纺丝法生产工艺和设备

正在不断地改进和完善

采用熔融纺丝法目前已进入成熟阶段

已成为目前最主要的加工方法

聚乳酸纤维的性能

首先是生物降解性能

聚乳酸纤维具有可生物降解的特性

这个原因是

聚乳酸的聚合物链上酯键的水解

并且一般认为

聚乳酸末端羧基

会对其水解起到一个自催化的作用

所以降解过程是从无定形区开始的

聚乳酸纤维具有无毒性

使用后可以自然降解

堆肥和燃烧处理

另外聚乳酸纤维还具有

良好的生物相容性

不会刺激皮肤

在人体内可以慢慢分解成乳酸

乳酸可被人体分解吸收

所以可以做手术的缝合线

聚乳酸纤维具有吸湿快干的特性

聚乳酸纤维的回潮率

一般在0.4%-0.6%

比大多天然和合成纤维都要低

吸湿性低

疏水性能较好

其独特的芯吸作用

使织物具有良好的吸湿快干的功能

在阻燃性方面

聚乳酸纤维燃烧不释放有害气体

燃烧热比较小

聚乳酸纤维的极限氧指数在24-29

这是常用纤维中最高的了

接近于国家标准对阻燃纤维极限氧指数的要求

聚乳酸纤维它燃烧时候发热量比较低

只有轻微的烟雾释放

有自熄性

火灾的危险性比较小

聚乳酸纤维它容易染色

用它可以制得流行的

高性能的生物降解纤维制品

它的染品的耐洗牢度和染料迁移率良好

色牢度高于3级

耐紫外线

在氙弧光下不褪色

洗涤后也会基本不变色

聚乳酸纤维

它的对抗紫外线和高能量放射线的能力不强

但是与聚酯同类的PET纤维相比

不仅耐光性要好一点

而且在伴随降雨促进的耐候性试验中也发现

它的耐候性要比PET纤维要略好

加工性能方面

聚乳酸纤维的加工适应性很好

可以适应机织 针织

簇绒和非织造等现有的绝大多数的加工设备

聚乳酸纤维的应用方面

前面已经讲了

聚乳酸纤维有良好的生物相容性

它的亲肤性和透气性都使它

特别适合用于生产对人体安全性要求较高的

而且对环境危害小的

这种一次性的医疗卫生用品

比如聚乳酸纤维经常被用来制造纸尿裤

医用的纱布

绷带 床单 高档的抑菌抹布等等

聚乳酸产品制得的布料具有真丝的光泽

优良的手感

亮度 吸水性

形状保持性及抗皱性都很好

因此是很理想的一种面料

适合做服装

尤其是妇女和幼儿用的服装

聚乳酸纤维作为新型的生物基纤维的优势品种

是符合时代节能减排

绿色环保的大潮流的

所以它有着广阔的市场前景和发展空间

好 这节课我们就讲到这里

同学们再见