pla纤维的生产工艺.doc

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1、1、PLA纤维的生产工艺、结构特点和主要性能生产工艺：工艺 PLA切片→干燥→螺杆挤压→预过滤→纺丝箱→冷却上油→卷绕→热盘拉伸→DT纤维（1）切片干燥：像PET一样，PLA切片必须经过干燥处理后才能进行熔融纺丝。PLA属聚酯类产品，由于其聚合物在活跃和潮湿的环境中会通过酯键断裂发生水解而产生降解，造成分子量大幅下降，从而严重影响成品纤维的品质，因此纺丝前要严格控制PLA聚合物的含水率。PLA切片干燥后含水率与干切片特性粘度的控制尤为重要，因为含水率控制不当引起的分子量损失将给正常的熔融纺丝带来困难。（2）熔融纺丝：由于具有高结晶性和高取

2、向性，PLA纤维具有高耐热性和高强度，且无需特殊的设备和操作工艺，应用常规的加工工艺便可进行纺丝。但PLA纤维不同于芳香酯的PET，其熔点175℃（由差示扫描量热DSC法测定）与PET的260℃差距较大，且熔融纺丝成形较PET困难，主要表现在PLA的热敏性和熔体高粘度之间的矛盾。要使PLA在纺丝成形时具有较好的流动性和可纺性，必须达到一定的纺丝温度，但PLA物料在高温下，尤其是经受较长时间的相对高温时极易发生热降解，因此造成PLA熔融成形的温度范围极窄。（3） 纺丝组件：由于PLA熔体的表观剪切粘度随剪切速率的增大而下降，表现为切力变稀流

3、动现象。因为在剪切应力的作用下，大分子构象发生变化，长链分子偏离平衡构象而沿熔体流动取向，表现出预取向性，从而使体系解缠并使大分子链彼此分离，导致PLA熔体的表观剪切粘度下降。因此，必须通过加强剪切来降低其表观粘度，进而解决PLA聚合物热敏性和熔体高粘度之间的矛盾，实现纺丝的顺利进行。（4）速率和卷绕超喂：在生产过程中，为保证PLA纤维有一定的取向度，同时希望拉伸应力和卷绕应力在纺丝过程中得到及时有效地消除，有效控制卷绕张力是关键。另外，由于PLA纤维的玻璃化温度较低，易造成卷绕过程中应力松驰加剧，使纤维沿轴向发生一定尺寸的收缩。在尽可能

4、保证卷绕稳定的情况下，适当增大卷绕超喂率，在不影响成形的前提下，减少卷绕张力，相应调整摩托辊与筒子的接触压力，可以得到优质的大卷装丝。（5）拉伸温度、速度：在平牵机上，热盘的温度即为拉伸温度，作为影响纤维的重要条件之一，选择合适的拉伸温度是提高纤维物理-机械性能的关键。低温时，拉伸初生PLA纤维时易发生脆性断裂，随着拉伸温度的提高，塑性变形越来越明显，PLA纤维结构单元包括链段和大分子的活动性随温度升高而增大。同时，随着温度的提高，一方面由于PLA大分子在拉伸过程中发生取向，伸直链段的数目增多，而折叠链段的数目减少；另一方面，由于拉伸过程

5、中发生了结晶，片晶之间的连接链相应增加，从而提高了PLA纤维的强度和抗拉性，表现在纤维的物理性能上是纤维的断裂强度明显增大，断裂伸长率也增加。结构特点：PLA纤维形态结构如图，由图可知，PLA纤维的横截面呈非完整的圆形主要性能：（1）PLA纤维的生物降解性和可循环性：与其它合成纤维相比，PLA纤维的最大优点是它在自然环境下容易被分解，分解产生的二氧化碳和水不会污染环境，并且可通过绿色植物的光合作用又重新进入生态循环当中去。（2）PLA纤维的无毒性：PLA纤维是以人体内含有的乳酸作原料合成的，对人体而言是绝对安全的。经测试，用PLA纤维制成

6、的布料不会刺激皮肤，具有抗菌和防腐性能且对人体健康有益，并有舒适感，用于内衣，与PET和PBT纤维相比具有优良的悬垂性、滑爽性并富有光泽。纤维合成过程都无环境污染；纤维生产过程通常采用的熔融法纺丝在化纤工艺中最简洁、最干净，也没有很难以处理的三废问题。聚乳酸纤维植入体内无毒副作用，而且有一定的耐菌性和耐紫外线性能，因此安全性好，不但可用作可吸收的手术缝合线和组织工程材料，而且很适于室外应用领域和室内装饰织物。并且PLA纤维燃烧无毒性，燃烧气体中亦不含有二恶英，氮—氧气体也极少。（3）PLA纤维的低温染色性：PLA纤维的玻璃化温度一般为58

7、～62℃，染料分子易进入纤维内部并能染成深色，所以其染色性能优于PET纤维，能够在无载体的情况下常压低温染色或沸染。（4）PLA纤维的回弹性和抗皱性：PLA纤维的大分子结构决定了它有良好的回弹性，在5％应变作用下，回弹率是93％，在10％应变作用下，回弹率是64％；而PET纤维在5％应变作用下，回弹率是63％，在10％应变作用下，回弹率是51％。（5）PLA纤维的阻燃性能：PLA纤维的极限氧指数（26％～27％），接近于国家标准对阻燃纤维极限氧指数的要求（28％～30％），燃烧时发热量低（只有PET纤维的16％），只有轻微的烟雾释出（只有

8、PET纤维的57％），易自熄，火灾危险性小。因此PLA纤维的阻燃性能已引起人们的特别关注。（6）PLA纤维的耐紫外线性：纤维大分子结构中的C—C、C—H等键，一般不吸收波长大于290nm的光线