【纺织工程专业】【毕业设计+开题报告+文献综述

原创 2020-02-16 17:00  阅读

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  【纺织工程专业】【毕业设计+开题报告+文献综述】+聚乳酸纤维服用面料性能研究(可编辑).doc

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  【纺织工程专业】【毕业设计 开题报告 文献综述】 聚乳酸纤维服用面料性能研究(可编辑) . 20 届 本科毕业设计 聚乳酸纤维服用面料性能研究 摘要聚乳酸PAL纤维在服装领域运用越来越广,极大地丰富了服装的品 种,使人们在选择服装材料时有了更多的选择。由于服装在穿着过程中,舒适等服 用性能非常重要,聚乳酸PAL纤维性能既不同于合成纤维也不完全相同于天然纤 维,对于这类新型纤维材料的服用性能研究很有必要。 本文以生物可降解聚乳酸PAL纤维服用面料为主要研究对象,同时选用纯 棉等织物作为对比,结合织物面料的主要服用性能常规实验,包括织物强伸度实 验、织物透气性实验、织物吸水性实验、织物透湿性实验、织物悬垂性等实验, 综合分析评价聚乳酸纤维及与其它纤维混纺的针织面料热湿舒适性能。 关键词PAL纤维;机织物;服用性能 PLA Fiber Taking perance study Abstract polylactide Fiber in the clothing domain is applied more and more widely, greatly enriched the clothing varieties, so that people in a choice of clothing materials more choice. Because clothing during wearing, comfortable and so on taking perance is very important, PAL fiber properties is different in synthetic fiber is not identical also natural fibers, for this new class of fiber materials using properties research is necessary Based on biodegradable polylactic acid PAL fiber taking fabric as the main research object, and choose pure cotton fabric such as combination for comparison, the main fabrics, including taking perance routine test strong stretch fabric, fabric permeability test experimental degree, fabric water imbibition experiment, fabric moisture permeability experiment, fabric drape comprehensive analysis and uation the polylactic acid fiber and other fibers blended knitted fabrics hot wet comfortable perance. Keywords PLA; Woven fabric; wear ability 目 录 1 绪 论 1 1.1 聚乳酸纤维的简介1 1.2 聚乳酸纤维的生产现状 2 1.3 聚乳酸纺织品的研究现状 3 1.4 聚乳酸纤维的生产 3 1.4.1 聚乳酸纤维的合成 3 1.4.2 纺丝方法 5 1.5 聚乳酸纤维的性能 5 1.6 本论文研究的目的和意义 7 2 聚乳酸纤维的性能测试 8 2.1 织物规格 8 2.2 测试原理和方法 8 2.2.1 强伸度指标测试 8 2.2.2 透气性指标测试 8 2.2.3 吸水性指标测试 9 2.2.4 透湿性指标测试 9 2.2.5 悬垂性指标测试 9 2.3 测试结果和分析 10 2.3.1 强伸度实验结果 10 2.3.2 透气性实验结果 11 2.3.3 吸水性实验结果 13 2.3.4 透湿性实验结果 14 2.3.5 悬垂性实验结果 15 3 综合结论 17 3.1 结论 17 3.2 展望 17 参考文献 18 致谢 19 1 绪 论 1.1聚乳酸纤维简介 近年来,随着人们环保意识的提高,人们对生物降解高分子材料的研究越来越重视。自1935年杜邦公司成功地合成出尼龙66到现在短短的60多年时间,高分子材料己经渗透到国民经济各部门和人们生活的各个方面。然而,事物总是两方面的,在高分子材料给人们生活带来便利,改善生活质量的同时,其大量使用产生的塑料废弃物也与日俱增,给人类赖以生存的自然环境造成了不可忽视的负面影响。首先是废弃物带来的环境污染。在人类生产的高分子材料中,用后废弃的量大约占总量的50-60,这些塑料废弃物难以分解普通塑料需200年-400年才能完全分解掉,因而造成大量的永久性垃圾。随着社会的不断进步,人们的生活水平日益提高,高分子材料在日常生活中的使用量也越来越大,它所带来的负面效应也越来越引起人们的重视。高分子材料的绿色化成为一个相当热门的课题。高分子材料的绿色化应体现在从构料的制造、使用和废弃后处理的全过程。制造所用材料应尽可能使用可再生资源,减少或避免石油的消耗,制造过程不能产生“三废”污染;材料的使用应安全可靠,不产生新的污染;废弃后应能回收利用或自然降解,避免“白色污染”。在当前绿色高分子材料的研究开发热潮中,需求最迫切也是发展最快的当属环境可降解高分子材料。高分子材料的降解是指因化学 和物理因素引起的构成聚合物的大分子链断裂的过程。降解使聚合物相对分子质量下降,聚合物材料物性变坏,直到聚合物材料丧失可使用性。聚乳酸综合了生物发酵技术、使用可再生自然资源和生产过程清洁化三个方面的优点以及传统化学合成技术在规模化生产和成本控制上的优势。 聚乳酸,简称PAL,是以乳酸为主要原料聚合所得到的高分子聚合物。乳酸的生产主要有两条路线,一是石油原料合成法,另一个是发酵法。自20世纪80年代后期,从玉米淀粉中得到右旋葡萄糖,经过微生物发酵生产乳酸的工艺获得成功后,发酵法生产乳酸的成本远远低于合成法。它在医药及食品包装领域己被成功地应用了相当长的时间。近几年来,随着玉米等农作物为原料的发酵工艺生产乳酸进入工业化规模,生产聚乳酸所需的乳酸单体的生产成本大大降低,为聚乳酸在纺织材料中的应用创造了条件。 用玉米加工聚乳酸产品对综合利用资源,减少环境污染具有重要的意义和开发价值。以涤纶为代表的合成纤维自问世以来,得到了快速的发展。然而,随着以石油为原料的合成纤维产量的快速增长,石油过度开采引起的能源枯竭,以及石油制品使用废弃物的不可自然分解性对环境造成了极大的威胁。从环保的观点出发,对生物降解材料的研究和开发在全球己变得非常活跃。聚乳酸纤维是一种性能较好的可生物降解纤维,其废弃物埋在地下,在微生物的作用下会分解,生成碳酸气和水,它们在阳光下通过光合作用又会生成起始原料淀粉,淀粉就是聚乳酸的原料。可见LPA纤维的原料是可再生的,这样一个循环过程满足可持续发展的要求。 生产聚乳酸纤维所需的玉米原料极为丰富。根据各国农业部门资讯,仅2000年几个主要农业国的玉米库存量就达1亿吨以上,其中美国玉米库存为4500 吨,急需寻求消化渠道,而以玉米制作聚乳酸是较好的途径之一[1]。对玉米进行深加工生产聚乳酸纤维,既解决了不可生物降解的合成纤维带来的环境问题,又解决了玉米销售难带来的资源浪费。 1.2 聚乳酸纤维的生产现状 最早用玉米为原料的纤维生产于1948年,产品名为“维卡拉”,为玉米蛋白质纤维,由美国维吉尼亚卡里罗来纳化学公司于1948年至1957年批量生产。 聚乳酸的研究和开发历史则可以追溯到20世纪30年代,当时著名高分子化学家Carothers曾对聚乳酸的合成做过报道。1944年Filaehiene在IJovey、Hodgins及Begji研究的基础上,对聚乳酸的聚合方法进行了系统的研究。1954年DuPont公司采用新的聚合方法制备出了高分子量的聚乳酸。1962年美国Cynamadi公司用聚乳酸制成了性能优异的可吸收缝合线年代聚乳酸在人体内的易分解性和分解产物的高度安全性得到了确认,作为少数被美国食品及药物管理局FDA批准的生物降解医用材料。 而目前,只有美国、日本及德国几家公司对聚乳酸的大规模生产技术进行了研究和开发。1997年,化学公司DowpolymerS看好聚乳酸纤维的后期发展,与美国知名谷物公司Cargn公司各出资50合资组建CDP公司,1999年开始在美国内布拉斯加州建造年产14万吨PAL聚合物树脂的新工厂,并于2002年初正式投产,目前总产量已达20万吨,营业额至少达3亿美元,其中30输往日本。 1989年,日本钟纺公司与岛津制作所合作开发玉米聚乳酸纤维,原料来源于岛津制作所和CDP公司,并于1994年开发出商品名为Lactron的纤维,1998年又开发出用此纤维制造的系列服饰产品,并于长野冬季奥林匹克运动会上进行了展示。2000年1月,钟纺公司与CDP合作,联合生产聚乳酸纤维树脂。此外,日 本的尤尼吉卡和仓敷公司也相继使用CDP公司的PAL聚合物纺制长丝、短纤或用纺粘法生产非织造布产品。2002年4月在瑞士日内瓦举办的非织造布贸易展览会Index02上,日本大阪的纤维生产商KnabeoGohsen有限公司作了有关P以纤维的报告。该公司目前的生产能力为700t/年,并可能根据发展的需求扩大生产规模。 德国invnetafischerwc公司的年产3000吨聚乳酸中试实验装置也已获得成功,并着手进行年产l万吨的生产线的开发。 目前,聚乳酸纤维成本过高的问题亦因CDP公司聚乳酸树脂工厂的投产而得到解决。现在,世界各工厂生产的聚乳酸纤维的原料绝大部分来自美国CDP公司,而杜邦公司等也有建厂计划。迄今为止,全球已有85个公司参与Cargill-Dwo公司的PLA的开发和纤维生产销售网,其中包括日本东丽、伊藤忠以及中国台湾的远纺集团和上海华源、世好公司等。华源公司的PAL纤维加弹丝、拉伸丝及布样己在2003年3月的上海国际面料展亮相。 1.3聚乳酸纺织品的研究现状 聚乳酸纤维属于生物降解高分子产品,具备了环保型纺织品的特征,而且具有一些优良的性能特点,在服装面料及产业用纺织品领域有良好的发展前景,将成为新世纪纤维生产与应用中的主导型产品之一【2】。但由于该纤维目前只有美、日、德等国的少数公司生产,在面料生产尚未得到广泛的应用。 国内外对于聚乳酸纺织品的研究主要集中在以下儿方面。 1、聚乳酸纤维性能的研究,包括与纺织加工与使用相关的纤维的物理、化学性能的研究、可降解性能的研究、及与其它各类纤维的性能进行比较。 2、聚乳酸纤维生产工艺的研究,主要研究该纤维的分子结构、聚合方法、生产工艺等。 3、聚乳酸纤维染色工艺的研究,主要研究该纤维染色所用染料、染色工艺条件、染色对于纤维性能的影响等。 而对于由聚乳酸织物的性能,国内外均较少有研究报告,更未见到有针对该织物设计的研究。 1.4 聚乳酸纤维的生产 聚乳酸即可从石油合成得到,也可由再生的植物资源玉米、小麦、谷物、甜菜等为起始原料制成,然后经纺丝生成聚乳酸纤维。由于聚乳酸的特殊结构使得聚乳酸PLA纤维制成品废弃后可在自然条件下被微生物分解成水和二氧化碳,随后在阳光的作用下,它们又成为各种植物光合作用的原料,不会对环境造成污染。经测试,以聚乳酸纤维制成的圆形针织布不会刺激皮肤,且对人体健康有益,并有舒适感。聚乳酸纤维性能优越,有极好的悬垂性、滑爽性、吸湿透气性、良好的耐热性及抗紫外线功能并富有光泽和弹性,可作服装面料、家用装饰材料、医用材料、非织造布材料、可生物降解的包装材料等,由于PLA纤维柔软、色泽艳丽,特别适合做女装。PAL纤维原材料极其丰富,又具有完全自然、循环型和能生物分解的特点【3】。 1.4.1 聚乳酸纤维的合成 聚乳酸的聚合无论采用间接法还是直接法,都要从最初的原料乳酸开始,乳酸的生产工艺路线有两种一是以石油为原料的合成法,这种方法已经被淘汰,因为其以石油为原料,石油为不可再生资源,而且生产成本也比较高;二是以含淀粉的小麦、谷物、玉米、甜菜等农作物为原料的发酵法。发酵法以其原料充足、 生产成本低于合成法且原料利用率和转化率高而为各国所采用。而发酵工艺又分为连续发酵法和间歇发酵法两种。连续发酵法工艺如图1-1所示。目前,聚乳酸的聚合方法通常可分为两大类一是以乳酸的二聚体即丙交酯为原料,在较温和的条件下脱水进行的开环聚合,然后经过脱单而生成PAL,也称之为“二步法”【4】。这种方法得到的PAL性能较好,分子量较高;二是以乳酸、乳酸酯或乳酸衍生物为原料在高真空、高温下直接缩聚脱水而进行的聚合,可分为溶液聚合法和熔融聚合法。这种直接聚合方法得到的PAL分子量较低。聚乳酸的合成如图1-2所示。 图1-1 聚乳酸的连续发酵法工艺 图1-2 聚乳酸的合成 1.4.2 纺丝方法 加工聚乳酸纤维分为溶液纺丝和熔融纺丝两种方法。 1溶液纺丝 聚乳酸的溶液纺丝主要采用干纺热拉伸工艺。纺丝原液的制备一般采用二氯甲烷、三氯甲烷或甲苯作溶剂。溶液纺丝法的工艺较为复杂,溶剂回收难,纺丝环境恶劣,同时所采用的溶液有毒,需经特殊处理,最终产品成本高,从而限 制了其应用[5]。到目前为止采用溶液纺丝制备聚乳酸纤维还停留在实验阶段,尚未见商业化生产报导。 2熔融纺丝 熔融纺丝的工艺流程为 聚乳酸树脂熔融纺丝拉伸热处理聚乳酸纤维。 为了得到质量优良的纤维,对于PAL聚合物的组成和质量以及技术都有要求采用分子量为330000的聚乳酸进行线的情况下进行熔融纺丝[6]。聚合物在氮气的保护下从螺杆中熔融挤出。纤维的可纺性和拉伸性在很大程度上依赖于PLA原料的质量,同时由于熔融状态下聚乳酸会很快被水分解,因此在熔融纺丝前必须严格除去水分。 采用熔融纺丝并不很困难,各种用于生产涤纶的现行熔融纺丝设备都可采用。虽然从得到的纤维性能来看,干纺纤维的机械性能优于熔纺,但熔纺不需要溶剂和溶剂回收处理装置,对环境无污染,成本低,所以目前各国的研究开发主要放在熔纺上[7]。目前,采用熔融纺丝法生产的聚乳酸纤维己进入了商品化生产阶段,熔融纺丝法生产聚乳酸纤维的工艺和设备正在不断地改进和完善,它己成为聚乳酸纺丝成形加工的主流。 日本钟纺公司在1994年采用熔纺设备和自己开发的技术,开发出牌号为Lactron的聚乳酸纤维及T恤等产品,其生产能力为700吨。据钟纺公司的报告,选用左旋含量高的聚合物进行纤维化,聚乳酸树脂的分子量应在8-10万内,纤维强力要达到3.56CN/dtex以上才能满足后道加工的要求。纺丝时切片含水必须在100ppm以下以防水解,它的挤压温度为240。聚乳酸可以在5000米/分的高速熔纺下制成长丝。当纺速在2000-3000米/分时,纤维结晶、双折射率、强度、杨 氏模量及屈服强度等指标达到最佳值,而且其沸水收缩率为最低值[8]。 1.5 聚乳酸纤维的性能 外观形态 乳酸纤维呈卷曲状,通过短纤维和长纤维纺丝工序处理以得到良好的加工性能。短纤维纺丝工序得到的聚乳酸纤维和其他热塑性纤维很相像,具有一定程度的卷曲,光滑的表面,其横切面呈圆形。 化学结构 聚乳酸纤维的化学结构并不复杂,是一种最简单的手性分子,它的一个重要特征是能以两种旋光异构体存在,即L-乳酸左旋和D-乳酸右旋。由发酵得到乳酸含有99.5的左旋异构体,它使光的偏振面按逆时针方向旋转[9]。左旋含量高的乳酸聚合体是结晶体,可用来生产纤维等产品。D-乳酸是顺时针方向旋转的异构体,右旋含量高大于15的聚合物则生成非晶产品。 热学性能 聚乳酸纤维的熔点比涤纶纤维低得多。由于它不耐高温,所以在某种用途和加工上不适用。乳酸有L型与D型两种光学异构体。聚乳酸纤维中D型异构体的含量越高,纤维的结晶度越低,熔融温度也越低。若改变两种异构体在聚乳酸纤维中含量的比例,可使纤维的熔融温度在130至175之间变化【10】。 燃烧性能 聚乳酸燃烧的气体中不含二恶英,故如果发生火灾,聚乳酸纤维的燃烧分解物不会对人体产生大的毒害作用。对聚乳酸的废弃物即使采用焚化处理,也不易对大气产生污染。此外,聚乳酸的燃烧热值低,燃烧时排放的热量是聚乙烯PE、聚丙烯即的1/3左右【11】,而且它属于于难燃材料,离开火焰后不易继续燃烧。 染色性能 聚乳酸纤维与PTE具有相同的疏水性,因此,可采用市场销售的PTE用分散染料染色。聚乳酸纤维与普通的PET纤维相比,能使用比较温和的条件进行染色,但染色牢度较低,必须重视所用染料的选择。聚乳酸纤维在碱性的湿热条件下极易发生水解,使大分子链断裂,强力急剧下降。因此对染色条件提出了一些要求。聚乳酸纤维上染时温度应尽可能控制下110以下。当染色温度高于110时,聚乳酸纤维的强度与拉伸断裂伸长率均显著降低,但也不能低于100,以免深度不够【12】。在耐日晒牢度方面有降低的倾向,必须选择使用耐日晒牢度好的染料。此外,染色后的还原净洗对提高湿牢度非常有效,但是在70以上的温度条件时会出现表面深度的降低,建议使用60的温度条件来进行还原净洗。在所有湿处理阶段,HP值应控制在4-7以减少水解,同时染色温度尽可能低,确保染品的良好匀染性、渗透性【13】。 若比较用分散染料在聚乳酸纤维和涤纶纤维所染得的色相,则在聚乳酸纤维上的色相移向短波长侧,这就成为聚乳酸纤维染色的特异性。永乐国际,因此,在涤纶纤维上染得的红色,在聚乳酸纤维上变成橙色;蓝调的暗红色变为稍浅的红色;蓝色变为紫色【14】。为了配色,有必要对染料作出选择,预测所能得到的色相。 降解性能 聚乳酸是一种完全可生物降解的聚合物。在正常的温度和湿度条件下,聚乳酸及其制品是极其稳定的,但在一定的环境和条件下,聚乳酸则可以分解成二氧化碳和水。 聚乳酸纤维降解的主要方式之一是酯键的水解,水解导致了低分子量水溶性物的产生。PAL未端羧基对其水解起自催化作用,并且随着水解反应的进行,可 通过水解所产生的酸性基团自动催化,使水解反应起先较慢,随后逐步加快。一般认为,降解过程从无定形区开始,并从聚合物表面逐步深入到整个聚合体内部,从无定形区逐渐深人到晶区[15]。在降解过程中,聚乳酸纤维的结构逐步被破坏,强度逐渐下降,最终降为零。 1.6 本论文研究的目的和意义 在当今的纺织行业中,新产品层出不穷,新原料的织物也不断涌现。虽然聚乳酸纤维具有良好的环保性,但要想在竞争激烈的市场中拥有一席之地,产品必须独具特色,才能赢得市场的青睐。聚乳酸纤维由于具有优良的性能特点,在服装面料及产业用纺织品领域有良好的发展前景。但对于聚乳酸纺织品的研究,特别是对于其面料的服用性能特点,以及面料的设计与生产的研究还有待深入[16-17]。 本文将通过对聚乳酸及其它几种棉型织物性能进行测试,研究聚乳酸织物的服用性能,并采用模糊数学方法寻找它们之间的异同之处,分析聚乳酸织物的性能特点,并研究该织物服用性能与纤维特点之间的关系。然后以此为依据,从织物的原料组合、织物结构、品种规格等几方面对该织物的设计提出方案与设想。本文通过研究,使产品设计开发人员获得参考依据,根据其面料的特点,设计开发与该纤维性能相符,并独具特色的面料产品,最终使聚乳酸织物与涤纶、睛纶、锦纶织物一样,得到普通消费的广泛接受和认同,被市场所接受,成为人们生活中广泛应用的化学纤维。 2 聚乳酸纤维的性能测试 2.1 织物规格表2-1 织物基本规格 编号 成分 组织结构 单纱线 1.30 2 棉 平纹 14.5tex 148.3 0.78 3 涤棉 平纹 14.5tex 121.3 0.67 4 粘胶 平纹 14.5tex 151.5 0.92 5 腈纶 平纹 14.5tex 131.4 0.87 6 Tencel 平纹 14.5tex 142.6 0.90 2.2 测试原理和方法 由以上论述可以得知聚乳酸纤维的主要性能。但纤维的最终产品是面料或服装,仅仅了解纤维的性能显然不足以了解该纤维的全部特点。而只有对其面料的性能加以测试和研究,才能较全面地了解聚乳酸织物的性能,从而为该面料的产品设计与开发提供有价值的参考依据。 2.2.1 强伸度指标测试 测试原理织物在强度试验机上进行拉伸断裂实验,当实验布条的重量等于它们的断裂负荷时的试条长度称为材料的断裂长度。单位面积重量不同的材料的断裂强度,应从断裂长度来进行比较,拉伸断裂强力实验一般用于机械性质具有各向异性。 测试方法取织物一块,剪去长度35cm,宽6cm的试样,扯去纱边使之成为宽5cm的试样,经纬向各取5个。再对仪器进行调试,调试完后把试样夹持在仪器上进行测试。测试完成后取平均。 2.2.2 透气性指标测试 测试原理在规定的压差下,测定单位时间内垂直通过试样的空气流量,推算织物的透气性。本实验是将试样夹持在织物透气仪的进气孔上,通过设定织物 两面的压差,调整流量孔径的大小,测量流过试样的空气流量。当压差一定时,其流量孔径越大,单位时间流过的空气量也越大;当测试试样面积大小不同时,同样的压力差所对应的空气流量不同,试样面积越大,同样的压力差所对应的空气流量越大。 测试方法采用YG461型电脑式透气量仪,将试样夹持在试样圆台上,夹持时采用足够的张力使试样平整而不变形,为防止漏气在试样圆台上垫上垫圈,逐渐下降至规定值并稳定后,记录气流流量.本实验仪器可根据织物品种选用相应的孔径,在稳流的情况下使实验织物两边的压差保持一定,测量空气的流量。 2.2.3 吸水性指标测试 织物吸收的水分以两种形式存在。一种是纤维中的亲水性基团吸收的水分子,以分子态与纤维结合;另一种由纤维之间的空隙产生的毛细凝聚作用吸收,以液态形式存在于织物中。在人体大量出汗时,织物对汗液的吸收主要以后者的形式出现,它也是影响织物吸水性的主要因素。 测试原理试验前称量试样,当试样的一面与水接触达到规定时间后,吸干试样上的多余水分,并立即称量。以单位面积试样增加的质量来表示结果。 测试方法被测织物试样在60烘箱中烘10h后称取质量W0,然后将织物试样在蒸馏水 中浸泡3h,取出后脱水2min再称重W1,则带液率I为IW1-W0/W0*100 2.2.4 透湿性指标测试 透湿性指标用来衡量织物透过水汽的程度,它直接关系到织物排放汗汽的能力。尤其是内衣,必须具备很好的透湿性。只有当人体皮肤表面散发的水蒸汽能透过织物陆续排出,降低皮肤与面料之间区域的湿度,人体才会感觉舒适。 测试原理蒸发法把盛有水并封以织物试样的透湿杯放置于规定温度和湿度的密封环境中,根据一定时间内透湿杯内水的质量的减少来计算透湿量。 测试方法透湿杯法GBT/12704一91蒸发法。将试样覆盖在内径60mm、杯深22mm的透湿杯上,透湿杯预先置10mL水,再将透试杯置入温度38,相对湿度2,气流速度0.5m/s的温湿度箱内。测量1h后透湿杯的重量变化,计算透湿量。透湿量指织物两面分别存在恒定的水汽压的条件下,规定时间内通过单位面积织物的水汽量,其计算式如下 WVT24*m/s*t 式中WVT每平方米每天的透湿量 m同一试验杯二次称量之差S式样面积 t试验时间 2.2.5悬垂性指标测试 悬垂性指织物因自重而下垂的性能,反映织物的悬垂程度和悬垂形态,是决定织物视觉美感的一个重要因数。悬垂性能良好的织物,能够形成光滑流畅的曲面造型,具有良好的贴身性,给人以视觉上的享受。作为主要的用于衣料的纺织品,一般都具有良好的悬垂性。 测试原理将圆形试样置于圆形支持盘间,用与水平垂直的平行光线照射,得到试样的投影图,通过光电转换原理,直接从电流表读出相应的织物悬垂系数,或用描图法求得悬垂系数。悬垂系数定义为试样下垂部分的投影面积与原面积之比的百分率。该值愈大,悬垂性愈差。 测试方法剪取圆形试样二块,直径为24cm,无折痕试样,并在试样圆心处剪直径4mm的定位孔。再将试样托在夹持盘上,打开动态测试仪等仪器,按提示操作,计算每种样布的平均悬垂系数。 2.3 测试结果和分析 2.3.1强伸度实验结果 测试仪器YG065H型电子织物强力机 预加张力200CN 测试形式条样法拉伸速度200mm/min 拉伸隔距200mm 测试环境标准大气压 试样宽度50mm 测试次数经纬向各5次取平均 强伸度实验结果见表2-2 表2-2 强伸度测试结果 序号 品名 断裂强力经向N/5cm 断裂强力纬向N/5cm 断裂伸长率经向 断裂伸长率纬向 1 聚乳酸织物 453.6 320.3 33.5 31.6 2 棉织物 356.2 266 13.6 13.4 3 涤棉织物 758.4 576.6 17.2 15.9 4 粘胶织物 321.7 215.6 24.9 22 5 腈纶织物 497.6 347.7 27.9 24.9 6 Tencel织物 613.4 421.2 9.4 13 图2-1 强伸度测试 拉伸强度是评定服装材料内在质量的重要指标之一,所用的基本指标有断裂强度、断裂伸长率、断裂长度、断裂功和断裂比功等。由图2-1可知六种试 样的经纬向断裂强度的排序为涤棉65/35 tencel腈纶聚乳酸织物棉粘胶,经纬向断裂伸长率排序为聚乳酸织物腈纶粘胶涤棉65/35棉tencel。可以看出,与其它五类织物相比,聚乳酸织物无论是断裂强度还是断裂伸长率均是较高的,具有较高的坚牢度。这主要与纱线的性质有关。聚乳酸纤维的强度低于涤棉纤维,高于棉纤维。在伸长变形方面,聚乳酸纤维织物表现出很高的断裂伸长率, 在6 种织物试样中最高, 可达30 35 ,这与聚乳酸纤维具有优良的伸长率有关。 2.3.2透气性实验结果 测试仪器YG461E电脑式透气性测试仪 测试面积20cm2 压 差100Pa 测试结果见表2-3 表2-3 透气性测试结果 序号 品名 透气率L/M2*S 1 聚乳酸织物 530.89 2 棉织物 477 3 涤棉65/35织物 545 4 粘胶织物 711.2 5 腈纶织物 397.68 6 Tencel织物 726 图2-2 透气性测试 透气性是指测定单位时间内垂直通过试样的空气流量。通过设定织物两面 的压差,调整流量孔径的大小,测量流过试样的空气流量。当压差一定时,其流量孔径越大,单位时间流过的空气量也越大;当测试试样面积大小不同时,同样的压力差所对应的空气流量不同,试样面积越大,同样的压力差所对应的空气流量越大。由图2-2可知,聚乳酸织物具有良好的透气性。织物的透气性主要与织物经纬纱的直径、密度和厚度有关,而织物经纬纱的直径和密度又决定了织物的总紧度。织物总紧度越大,其透气性越差。6 种试样由于纤维密度不同,尽管纱线的线密度相同,织物密度大致相同,但织物的紧度也会有所不同。Tencel织物因其纤维密度较大,织物总紧度较小,因而透气性很好。聚乳酸纤维由于密度较小,织物总紧度相对较大,织物透气性不如Tencel织物。 2.3.3 吸水性实验结果 测试结果见表2-4 表2-4带液率测试结果 序号 品名 浸湿前重量 g 浸湿后重量 g 吸水率 1 聚乳酸织物 2.21 4.89 121.27 2 棉织物 1.49 3.20 114.65 3 涤棉65/35织物 2.43 3.81 56.82 4 粘胶织物 3.57 8.18 129.14 5 腈纶织物 2.04 4.24 108.09 6 Tencel织物 2.06 3.54 70.88 由表2-4可知,聚乳酸织物具有良好的吸水率。吸水性聚合物是分子中含 有极性基团、具有一定交联度的功能聚合物,由于在分子链上存在大量的亲水性基团如羧基或羧基离子,当与水分子接触时,会发生水合作用而使分子链扩张。在最初吸水阶段其吸水率较低,这表明吸水是通过毛细管吸附和分散作用实现的;接着,水分子通过氢键与聚合物的亲水基团作用,离子型的亲水基团遇水开始离解,阴离子固定于聚合物链上,阳离子为可移动离子,随着亲水基团的进一步离解,阴离子数目增多,离子之间的静电斥力增大使聚合物网络扩张;同时,为了维持电中性,阳离子不能向外部溶剂扩散,导致可移动阳离子在聚合物网络内的浓度增大。与外部的水分相比,聚合物材料内部具有较高的离子浓度,由此产生的渗透压,促使水分子进入聚合物内部。另外,分子内部的同性基团相互排斥使聚合物骨架膨胀,可以吸收大量的水分.随着网络扩张其弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静电斥力。与此同时,聚合物与水也发生化学作用生成凝胶物质,这使吸水性聚合物所具有的立体交链结构不至于变成水溶性。随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零.最终达到吸水平衡。由表2-3可知,聚乳酸织物的吸水性比棉织物等织物都要高,只劣低于粘胶织物,具有良好的吸水性。 2.3.4 透湿性指标测试测试结果见表2-5 表2-5 透湿性测试结果 序号 品名 mg Sm2 Th WVT [g/m2*h] 1 聚乳酸织物 0.52 0.0036 1 3466 2 棉织物 0.48 0.0036 1 3253 3 涤棉65/35织物 0.43 0.0036 1 2875 4 粘胶织物 0.49 0.0036 1 3297 5 腈纶织物 0.35 0.0036 1 2364 6 Tencel织物 0.38 0.0036 1 2564 图2-4 透湿性测试 织物的透湿性是服装热舒适性评价的重要内容。透湿性指标用来衡量织物透过水汽的程度,它直接关系到织物排放汗汽的能力。尤其是内衣,必须具备很好的透湿性。只有当人体皮肤表面散发的水蒸汽能透过织物陆续排出,降低皮肤与面料之间区域的湿度,人体才会感觉舒适。由图2-4可知,聚乳酸织物的透湿性比棉织物等织物的透湿性都要高,具有良好的透湿性。因各织物的厚度不同,透湿量与织物厚度成反比,因此透湿量还不能完全反映材料的透湿性能,将透湿量与织物厚度相乘,得到当量透湿量 2.3.5 悬垂性指标测试 实验仪器YGL811-DN织物动态悬垂性风格仪 测试结果见表2-6 表2-6 悬垂系数测试值 序号 品名 悬垂系数 1 聚乳酸织物 36 2 棉织物 63 3 涤棉65/35织物 57 4 粘胶织物 29 5 腈纶织物 50 6 Tencel织物 44 图2-5 悬垂性测试 影响织物悬垂性的因素包括纤维的刚柔性、纱线结构、纱线捻度和织物厚度等,其中纤维的刚柔性是一个主要影响因素。纤维的刚柔性可通过初始模量反映。纤维初始模量小,则弯曲刚度小,织物的悬垂性好。聚乳酸纤维的初始模量低于棉纤维和涤纶纤维,因而其织物的悬垂系数在6 种试样中较小,说明织物具有很好的悬垂性能。棉纤维因其初始模量比其他纤维大,故其织物悬垂性差,织物硬挺。 由表可知,聚乳酸织物的悬垂系数小于棉织物等织物,这是由于聚乳酸织物的初始模量较低,使其织物较棉织物更柔软,在同样的外力作用下易变形,因此抗弯能力比较差,表现在手感上则是相对更加柔软。总体而言,棉织物比较有身骨,聚乳酸织物则具有良好的垂感,手感柔软、滑爽、光泽好。另一方面,由表可知,聚乳酸织物的悬垂系数远小于棉织物等织物,悬垂系数越小,悬垂性越好,因此聚乳酸织物的悬垂性明显优于棉织物等织物。 3 综合结论 3.1 结论 聚乳酸作为一种环保型的可生物降解纤维,以其优异的性能而应用在纺织服装行业、非织造布行业以及医药领域等。随着人们对聚乳酸的逐步认识,乳酸、聚乳酸合成方法的改进、纺丝工艺的提高,相信聚乳酸在今后会有长足而迅速的发展,是一种很有发展前景的纤维。 本文重点研究了聚乳酸的一些基本性能,并对其进行了分析 1 六种试样的经纬向断裂强度的排序为涤棉65/35聚乳酸织物tencel腈纶棉粘胶,经纬向断裂伸长率排序为聚乳酸织物腈纶粘胶涤棉65/35棉tencel。 可以看出,与其它五类织物相比,聚乳酸织物无论是断裂强度还是断裂伸长率均是较高的,具有较高的坚牢度。 2舒适性能指标比较 透气率Tencel织物粘胶织物聚乳酸织物涤棉织物棉织物 腈纶织物 吸水性粘胶织物聚乳酸织物棉织物腈纶织物tencel织物涤棉织物 透湿性聚乳酸织物粘胶织物棉织物涤棉织物tencel织物腈纶织物可以看出,与其它五类织物相比,聚乳酸织物具有较好的透湿性;吸水率虽然低于粘胶纤维素纤维织物,但与其它织物相比,仍是较高的。 3悬垂性指标比较悬垂系数棉织物涤棉织物睛纶织物tencel织物聚乳酸织物粘胶织物 可以看出,与其它五类织物相比,聚乳酸织物具有较好的悬垂性。通过将聚乳酸纤维与棉纤维等纤维的性能对比,不难看出聚乳酸纤维具有良好的伸长性能,使得聚乳酸纤维的伸长率要优于其他纤维,但其强度与涤棉织物相比还有一定的距离,有待于进一步的改善。然而,聚乳酸纤维在服用过程中较涤棉织物而言抗起毛起球性要好。 3.2 展望 聚乳酸织物与涤/棉混纺及腈纶织物相似,具有良好的强伸度,使产品在使用过程中具有较高的坚牢度;聚乳酸织物拥有良好的导湿与透湿能力,舒适性指标与腈纶相似,但透湿性大大优于腈纶;腈纶织物的造型性较差,限制了在机织服装面料中的使用,但聚乳酸纤维与之相反,有与粘胶相似的悬垂性,而折皱回复能力却优于粘胶织物。 在聚乳酸服装用织物的设计中。应最大限度地发挥出聚乳酸纤维的独特性能特点,扬长避短,充分发挥出该织物导湿透湿,柔软悬垂的特点,才能使这一新 产品早日被市场广泛接受。 参考文献 [1] 刘森.玉米纤维性能与用途的探讨.产业用纺织品.2002,439-41. 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