PLA长丝及交织物的性能研究

论文摘要

随着生活品质的逐步提高,人们对服饰穿着有了更进一步的需求,同时也对纺织产品面料的环保性、舒适性提出了更高的标准。在此背景下,PLA纤维应运而生。PLA纤维自问世以来一直普遍受到关注,前人学者对PLA纤维的自然分解性能进行了普遍深入的研究,研究的结果也表明PLA纤维有着巨大的开发前景。与此同时,PLA纤维性能上也存在不足,例如PLA纤维的热收缩性会直接导致产品在后整理时发生变形,这在PLA产品推广及产业化过程中都会带来一定阻力。如何精确把握并有效克服因PLA纤维性能上存在的不足所造成生产加工上的困难成为亟待解决的问题。另一方面,PLA产品开发尚处未成熟阶段,研究PLA织物性能及风格,并在此基础上准确定位PLA织物,这对开拓PLA产品市场也有着重要的现实意义。本课题先以研究PLA长丝热收缩性能为出发点,设计模拟不同染整工艺环境,并在此条件下研究PLA长丝纤维的性能变化。在此基础上,本课题又通过对原料的选取,设计并织造了多种纤维交织、不同组织结构等规格参数的S、P两个系列PLA交织物。又进一步研究了原料及织物规格参数对PLA交织物光泽度、透气性、悬垂性、折皱回复性、抗弯刚度等性能的影响,并对织物进行聚类分析。本课题的研究主要有以下结论:⑴对PLA长丝纤维的缩水率进行测试发现,PLA长丝的缩水率随着水浴温度的升高而不断提高,细度为55.6dtex和83.3dtex的PLA长丝的缩水率是83.3dtex涤纶DTY丝的30—40倍。当水浴温度达到90℃时,PLA长丝纤维的缩水率达到18%。在水浴条件相同的情况下,55.6dtex PLA长丝的缩水率比83.3dtex的PLA长丝要大,高出2%左右。⑵通过对湿热处理后PLA长丝纤维性能的极差分析,对含PLA长丝纤维织物进行热处理时,应把握以下几点:选择较低温度,在55℃左右较好;PH值可偏酸性掌握,选取PH=4—5左右较好;选择45min作为一个合理的处理时间参数。在此条件下,能最大限度降低PLA产品的损伤。此外,根据DSC测试数据分析,在85℃,PH=8,T=30min的湿热条件下,PLA长丝的结晶度下降到64%,应当引起注意。⑶对PLA长丝进行干热处理,结果表明,与未经处理的PLA长丝纤维相比,经干热处理后,PLA长丝纤维的断裂强力平均下降18.9%;断裂伸长率、弹性回复率分别平均上升25.9%、18.8%。通过极差法分析,在本文对PLA长丝干热处理中,选择加热温度为100℃、加热时间为5min、拉伸为4%时,PLA长丝纤维断裂强力损伤最少。⑷从织物光泽度的角度出发,在PLA/真丝交织物中,PLA长丝对提高织物光泽度的贡献不如真丝;而在PLA/羊毛织物中,PLA长丝对提高织物光泽度的作用要强于羊毛。在本文选择的四种组织中,平纹光泽最差,四枚破斜纹光泽最好,缎纹居中。⑸通过测试织物的湿传递性能发现,增加织物中PLA纤维含量有助于提高织物的透气、透湿性能,但作用不如羊毛纤维显著。同时,组织系数较大如八枚缎纹的织物比平纹、2/2斜纹的组织透气透湿性能要好。织物的散湿性能与织物中PLA的含量成正比。⑹PLA纤维对提高织物整体抗弯度的贡献要大于真丝和羊毛。在织物基本规格参数相同的情况下,纯PLA织物的抗弯刚度是纯真丝的5倍。⑺通过对S、P织物进行聚类分析,主要包括以下2个方面。1.选择标尺为10时,按照织物风格,可将S系列织物分类为:A类织物、B类织物、C类织物。A类织物具有真丝面料风格;B类织物具有PLA与真丝交织风格;C类织物具有真丝与羊毛交织风格。2.选择标尺为12时,按照织物风格,可将P系列织物分为Ⅰ类和Ⅱ类。Ⅰ类织物具有PLA与毛交织的风格;Ⅱ类织物具有PLA与丝交织的风格。⑻通过纯PLA织物、纯真丝织物的性能对比,结合对S、P两个系列织物的聚类分析结果,PLA长丝纤维与真丝在湿传递性能方面比较接近;控制原料比例,以PLA长丝纤维为原料可以进行仿真丝风格面料开发。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 PLA 纤维及其发展
• 1.2 PLA 纤维性能的研究现状
• 1.3 PLA 纤维织物性能及其应用
• 1.4 交织产品的研究及开发现状
• 1.5 本课题研究的意义与内容
• 1.5.1 课题研究的意义
• 1.5.2 课题研究的内容
• 第二章 PLA 长丝及其性能的测试与分析
• 2.1 PLA 长丝纤维性能特点及形貌
• 2.2 PLA 长丝纤维的机械性能
• 2.3 PLA 长丝纤维的热收缩性
• 2.4 湿热处理对PLA 长丝纤维结构及性能的影响
• 2.4.1 实验内容及测试结果
• 2.4.2 测试结果分析
• 2.4.3 湿热处理对PLA 长丝纤维表面形态的影响
• 2.4.4 湿热处理对PLA 长丝纤维结晶度的影响
• 2.4.5 湿热处理对PLA 大分子结构的影响
• 2.5 干热处理对PLA 长丝纤维表面形态与性能的影响
• 2.5.1 试验内容及测试结果
• 2.5.2 机械性能测试结果分析
• 2.5.2.1 各因素对PLA 长丝纤维断裂强力的影响
• 2.5.2.2 各因素对PLA 长丝纤维断裂伸长率的影响
• 2.5.2.3 各因素对PLA 长丝纤维弹性回复率的影响
• 2.5.3 干热处理对PLA 长丝纤维表观结构的影响
• 2.6 PLA 长丝纤维产品及其热湿加工工艺探讨
• 2.7 小结
• 第三章 PLA 长丝交织物设计及其制织
• 3.1 PLA 长丝交织物经纬原料选择
• 3.2 经纬原料规格
• 3.3 PLA 长丝交织物规格参数设计
• 3.3.1 经纬原料含量分布设计及目的
• 3.3.2 组织结构设计
• 3.3.3 织物规格确定
• 3.4 PLA 长丝交织物的制织
• 3.5 小结
• 第四章 PLA 长丝交织物的性能测试与分析
• 4.1 测试指标与测试方法
• 4.1.1 光泽度测试方法
• 4.1.2 织物透气性测试方法
• 4.1.3 透湿性测试
• 4.1.4 织物散湿性能的测试方法
• 4.1.5 织物断裂强力测试
• 4.1.6 织物抗折皱性能测试
• 4.1.7 织物抗弯性能测试
• 4.1.8 抗紫外性能测试方法
• 4.2 织物性能测试结果与分析
• 4.2.1 织物光泽度测试结果及分析
• 4.2.2 织物透气性测试结果及分析
• 4.2.3 织物透湿性测试及分析
• 4.2.4 织物散湿结果及分析
• 4.2.5 织物断裂拉伸性能测试结果及分析
• 4.2.6 织物抗折皱回复性测试及分析
• 4.2.7 织物抗弯度性能测试结果与分析
• 4.2.8 织物抗紫外性能测试结果与分析
• 4.2.9 纯PLA 织物、纯真丝织物性能对比
• 4.3 本章小结
• 第五章 PLA 交织物性能的聚类分析
• 5.1 建立因素集U
• 5.2 标准化数据
• 5.3 聚类分析
• 5.3.1 S 系列织物的聚类分析
• 5.3.2 P 系列织物聚类分析
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文