环保型纺织新材料——聚乳酸纤维

聚乳酸(Polylactic Acid,PLA)纤维俗称玉米纤维,是一种可完全生物降解的合成纤维。聚乳酸纤维以植物为原料制取,其制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用可分解成二氧化碳和水,燃烧时不会散发毒气而造成污染,是一种可持续发展的绿色环保纤维。聚乳酸纤维具有许多优异的特性,如回弹性好、着色效果好、吸湿透气性好、抗紫外线、抗起皱、抗菌、不易燃、可降解,因此,它从1948年面世以来一直是相关企业和科研院所的研发对象,同时也深受服装面料企业的青睐,被广泛应用于     

聚乙烯醇纤维增强聚乳酸复合材料的制备及性能研究

以聚乳酸(PLA)和高强高模聚乙烯醇(PVA)纤维为原料，通过熔融共混热压成型工艺制备了不同PVA纤维含量的PLA/PVA复合材料，研究了复合材料的相形态、玻璃化转变、结晶和熔融行为以及力学性能。结果表明：低含量的PVA纤维能均匀地分散在PLA基体中，当纤维质量分数达到20%时，纤维发生团聚。差示扫描量热仪测试结果表明PVA纤维在PLA结晶过程中起到了成核作用。随PVA纤维含量增加，PLA的结晶度增加。此外，动态力学行为表明PVA纤维含量的增加有助于提高复合材料储能模量和刚性。复合材料的拉伸和弯曲模量随PVA纤维含量的增加而增加，当PVA纤维质量分数为20%时，拉伸和弯曲模量达到最大，与纯PLA相比，复合材料的拉伸和弯曲模量分别提高了43.5%和38.6%。但是，PVA纤维的加入并没有使复合材料的拉伸和弯曲强度得到较大改善。     

共混聚乳酸调控玉米醇溶蛋白超细纤维膜的形貌与性能

利用静电纺丝制备出玉米醇溶蛋白（zein）/聚乳酸（PLA）复合超细纤维,通过场发射扫描电镜（FE-SEM）观察了不同共混质量比超细纤维的形貌。然后通过对不同共混质量比的超细纤维膜进行红外光谱（FT-IR）和差示扫描量热（DSC）测试,分析比较了不同共混质量比复合超细纤维膜的结构,并进行了力学性能测试。结果表明,PLA...     

聚乳酸/茶多酚复合纳米纤维膜抗菌机理

将茶多酚(TP)与聚乳酸(PLA)共混,采用静电纺丝方法制备PLA/TP复合纳米纤维膜。通过红外光谱(FT-IR)测试、抑菌圈法及流式细胞仪(FACS)对复合纳米纤维膜的成分、抗菌性能及抗菌机理进行研究。FT-IR测试结果验证了PLA/TP复合纳米纤维膜中通过价键的结合使两者复合在一起。抗菌测试结果显示:随着TP含量增加,复合纳米膜抗菌性能提高。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈宽度分别从3.67cm和3.71cm增加到5.17cm和5.67cm。FACS结果表明:PLA/TP复合纳米纤维膜对比纯PLA纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的PI染色率明显增加,分别从0.78%和1.45%增加到6.47%和9.26%,揭示了PLA/TP复合纳米纤维膜能够破坏菌体细胞膜的完整性,最终导致其死亡。     

仿生高取向结构聚乳酸/聚乙二醇/十二烷基硫酸钠熔喷非织造材料的原位牵伸制备及定向导液特性

为增强聚乳酸（PLA）超细纤维非织造材料的液体定向传输能力，选用聚乙二醇（PEG）和十二烷基硫酸钠（SDS）改善PLA的亲水性，并通过原位牵伸辅助的熔喷成型工艺制备了仿生高取向结构PLA/PEG/SDS超细纤维非织造材料，研究了不同牵伸倍率对材料结构与性能的影响。结果表明，PLA/PEG/SDS共混聚合物的玻璃化转变温度为50℃左右，适合进行牵伸；随着牵伸倍率从1.0增加至2.0，高取向度纤维（取向角度≤20°）数量从10%增大至67%，纵向拉伸断裂强力提升151.5%，液体爬升高度从20 mm增大至62 mm。仿生高取向结构PLA/PEG/SDS熔喷非织造材料定向导液特性得到增强，因此满足其在加湿器、雾化器和3D打印机等微流体传输领域的应用。     

粘胶纤维与Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料的性能比较

以聚乳酸(PLA)为基体,分别采用粘胶纤维与Lyocell纤维这2种典型的再生纤维素纤维为增强纤维,通过熔融共混和注塑成型制备了再生纤维素纤维/PLA复合材料,并对这2种复合材料的性能进行了比较研究。结果表明,采用粘胶纤维或Lyocell纤维增强均可有效提高PLA复合材料的结晶度、力学性能和维卡软化温度。粘胶纤维的锯齿形截面有利于其与PLA基体的结合,因此粘胶纤维/PLA复合材料具有略高的冲击强度及拉伸强度。Lyocell纤维增强更有利于复合材料结晶度的提高,使得Lyocell/PLA复合材料具有更高的弹性模量和维卡软化温度。     

静电纺PLA/PCL复合纳米纤维膜的制备及性能研究

为了减轻溢油事件给生态环境和人们生产生活带来的影响，以天然可降解聚乳酸(PLA)和聚己内酯(PCL)为材料，采用静电纺制备不同共混比的PLA/PCL复合纳米纤维膜用于疏水吸油。利用扫描电子显微镜观察纤维表面形貌，并测试不同共混比PLA/PCL纤维膜的直径、拉伸性能、水接触角、吸油倍率和保油率。研究结果表明，随着PCL添加量的增加，纤维直径减小，断裂强度减小，而纳米纤维膜的断裂伸长率则从原来的72.53%增加到了118.45%,具有良好的韧性；共混后的PLA/PCL纳米纤维膜的水接触角最高可达140.56°,相比纯PLA纳米纤维膜水接触角增加了2.66°,对机油、花生油和菜籽油的最大吸油倍率分别为47.10g/g、41.13g/g和37.93g/g,对机油的保油率最高可达76.16%,具有良好的疏水亲油性能。     

壳聚糖改性聚乳酸纤维的制备工艺与断裂强力研究

为改善聚乳酸(PLA)纤维的力学性能,对PLA纤维进行O₂等离子体-壳聚糖(CS)的联合整理,得到CS改性PLA(CS-PLA)纤维。分析研究了CS质量分数、反应温度和反应时间对纤维增重率及断裂强力的影响,探讨改性PLA纤维的最佳工艺条件,并对CS-PLA纤维进行了形貌和结构表征。结果表明,当CS质量分数为1.5%、反应温度为60 ℃、反应时间为8 h时,CS-PLA纤维的断裂强力较未改性PLA纤维提高了39.76%。扫描电镜图像显示经过复合处理后PLA纤维表面有一层均匀吸附的壳聚糖。傅里叶红外光谱表明改性后PLA纤维表面引入了羟基和氨基等官能团。X射线衍射分析显示改性后纤维结晶度增加。热重分析结果显示CS-PLA纤维的热稳定性强于未改性PLA纤维。具有优良力学性能和表面羟基与氨基官能团的CS-PLA纤维有利于PLA纤维染色性能和服用性能的提高。     

日本工业化玉米制降解薄膜

美国Eldib工程和研究公司新发表的“从玉米制生物降解聚乳酸和薄膜”的研究报告中，报道几个大型日本公司正积极实施从玉米制备聚乳酸(PLA)和再进一步生产塑料的工业化过程，产品应用有包装薄膜、纤维和各种注塑制品。     

PLA/木质纤维复合材料的制备及性能

目的研究PLA/木质纤维复合材料的制备工艺过程,分析PLA纤维含量对复合材料力学性能的影响,确定最优配比,以获得一种可应用于包装中的新型环保复合材料。方法将不同质量配比的PLA纤维及木质纤维按照造纸的工艺进行抄造,获得湿纸胚后再进行热压处理,获得需要的复合材料。对PLA纤维在复合材料中的分散性以及复合材料的力学性能进行表征与测试。结果分散性试验表明,PLA纤维能够与木质纤维均匀混合;当PLA纤维的质量分数为10%时,复合材料的性能较好。力学测试表明,复合材料的拉伸强度最大可达到42.79 MPa,耐折次数可达到1015次。结论 PLA/木质纤维复合材料可采用造纸的方法进行制备,且力学性能较好,能在包装领域内有较为广泛的应用,同时也为可降解纤维的研究应用提供了一种新思路。     

聚乳酸纤维的物理老化性能研究

以聚乳酸(PLA)切片为原料,通过熔融纺丝和气流牵伸制备了PLA纤维,研究了PLA纤维在物理老化过程中热学性能和力学性能的变化。利用差示扫描量热仪(DSC)和电子万能强力仪分别研究了它们在物理老化过程中的玻璃化转变行为和力学性能变化。结果表明:随着物理老化时间的增加,PLA纤维的DSC升温图谱中出现了2个玻璃化转变区,且玻璃化转变温度逐渐升高;而PLA纤维的强力先增大,老化一定时间后,因PLA分子发生降解强力逐渐减小。     

无机盐添加剂对熔体静电纺聚乳酸纤维的影响

以磷酸钠和氯化钠为添加剂,采用熔体静电纺技术制备了PLA/Na3PO4和PLA/NaCl微纳米纤维。借助扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、傅里叶红外光谱仪和X射线衍射分析等表征手段,探讨了无机盐添加剂对熔体静电纺PLA纤维形貌、化学结构、热学性能和结晶性能的影响。结果表明,无机盐的添加使PLA熔体的流动性得以提高,所制备熔体静电纺PLA纤维直径降低,Na3PO4对直径降低的作用尤为明显;DSC显示无机盐改变了PLA纤维的玻璃化转变温度和熔点,FT-IR和XRD的测试结果证明无机盐的添加并未破坏PLA的化学结构,且有利于PLA特征晶型的形成和结晶度的提高,Na3PO4更有利于纤维结晶性能的提高。     

激光熔体静电纺丝法制备PLA/EVOH复合纤维

制备了皮芯结构的PLA/EVOH复合纤维棒,采用激光熔体静电纺丝法将纤维棒制成微纳米纤维毡,研究了EVOH涂覆对电纺纤维直径和形貌的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)及水接触角测试(WCA)对纤维形貌、分子结构和亲水性进行了表征。SEM结果表明:EVOH涂覆后,PLA纤维直径可从约7μm显著减小到约1μm;因两种聚合物性质的差异性,EVOH剥离后PLA纤维呈槽状结构,该结果被FT-IR证实。WCA结果表明EVOH涂覆后PLA的疏水性更明显。     

纤维表面改性对PLA/Flax复合材料性能的影响

目的研究纤维表面改性对复合材料结晶、热稳定性、动态力学性能、尺寸稳定性、吸水率等的影响。方法采用碱、碱+马来酸酐、碱+KH550这3种处理方法对纤维表面进行改性,通过熔融挤出与聚乳酸(PLA)混合制备聚乳酸/亚麻纤维(PLA/Flax)复合材料。结果亚麻纤维经表面改性后使PLA更容易发生冷结晶,结晶结构更加致密、完善,PLA/Flax尺寸稳定性优于PLA。纤维的加入提高了PLA的吸水率,但热稳定性能有所降低。纤维表面改性降低了PLA/Flax的储能模量。结论碱+KH550处理纤维与PLA共混所得复合材料的结晶性、尺寸稳定性最佳,为高性能PLA/Flax复合材料的制备提供了一定的实验及理论依据。     

木纤维-聚乳酸复合材料性能与聚乳酸性能的相关性

用高速混合-平板热压法制备了70%木纤维含量的木纤维-聚乳酸(WF-PLA)复合材料,研究了不同聚乳酸(PLA)对WF-PLA复合材料的耐水性、弯曲强度和弯曲模量、PLA分子量及热性能的影响。结果表明,PLA与木纤维复合后,弯曲模量明显增加,复合材料中PLA分子量和熔融温度明显下降;PLA性能对WF-PLA复合材料性能影响显著,WF-PLA复合材料中PLA分子量随PLA原料分子量下降而下降,高分子量PLA制备的WF-PLA复合材料耐水性更好,弯曲强度和弯曲模量更高;在PLA改性时,应避免引起PLA分子量下降。     

日本进行玉米制降解薄膜工业化研究

美国Eldib工程和研究公司最新发表的“从玉米制生物降解聚乳酸和薄膜”的研究报告中,报道了几家大型日本公司正进行由玉米制备聚乳酸(PLA)和再进一步生产塑料及纤维的     

茶多酚-聚乳酸/聚碳酸丁二醇酯抗菌复合纤维膜的制备及性能

通过静电纺丝法制备了茶多酚(TP)-聚乳酸(PLA)/聚碳酸丁二醇酯(PBC)复合纤维膜。并采用SEM、FTIR、TG、接触角和抑菌测试进行了表征。研究表明,TP与PLA/PBC复合纤维薄膜共混良好,并且通过接触角测试10 s后接触角从105.42°下降到69.41°,TP的加入使TP-PLA/PBC复合纤维膜的热分解稳定性提高。随着TP含量的增加,纤维直径分布逐渐均匀并且趋于减小。TP-PLA/PBC复合纤维膜的抗菌活性远高于PLA/PBC复合纤维膜,对大肠杆菌(E.coli)的抗菌活性也略高于金黄色葡萄球菌(S.aureus)。当TP的添加量(与PLA/PBC的质量比)为20%时,得到了亲水性、热稳定性和抗菌性能优异的TP-PLA/PBC复合纤维膜。      

利用静电纺丝技术制备纳米黏土/聚乳酸复合纳米纤维与其表征

利用静电纺丝技术制备了纳米黏土/聚乳酸(PLA)复合纳米纤维,并将该复合纳米纤维收集成无纺布薄膜,采用SEM和TEM观察了复合纳米纤维的微观形貌和结构,分别利用XRD和TGA测试了复合纳米纤维的结晶行为及热学行为,并分析了复合纳米纤维薄膜的拉伸力学性能随纳米黏土含量的变化关系。结果表明:当PLA含量为10wt%、纳米黏土含量为1wt%、CHCl3与DMF体积比为3∶1溶剂条件下,所制备的纳米黏土/PLA复合纳米纤维的细度和均匀性均得到改善;XRD测试结果表明,纳米黏土成功附着在PLA中。TGA和力学测试结果表明,纳米黏土/PLA复合纳米纤维的热稳定性和力学性能相对于纯PLA纤维有较大幅度提高,当纳米黏土含量为1wt%时,其初始分解温度提高了60℃,拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量分别提高了111.3%、74.9%和20.0%。     

原纤化Lyocell纤维/聚乳酸复合材料的结构与性能

采用均质分散法制备原纤化Lyocell纤维,探讨了不同初始纤维长度对Lyocell纤维原纤化程度的影响,在此基础上,进一步通过熔融共混和注塑成型制备原纤化Lyocell/聚乳酸(PLA)复合材料,探讨了初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明,相同处理条件下,纤维初始长度越长,Lyocell纤维原纤化程度越低。Lyocell纤维原纤化能改善纤维与基体的界面结合,从而进一步提高复合材料的力学性能。初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料的拉伸性能无显著影响,而初始长度为4 mm的原纤化Lyocell/PLA复合材料的缺口冲击强度最大,比未原纤化复合材料提高19.0%。此外,Lyocell原纤化后还可进一步提高复合材料的维卡软化温度,当纤维初始长度为10 mm时,原纤化Lyocell/PLA复合材料的维卡软化温度最高,达到161.4℃。     

聚乳酸/纳米SiO2复合纤维的制备及力学性能

首先用硅烷偶联剂(GPS)对纳米SiO2进行接枝改性,利用粒径分析仪、FTIR和沉降实验对改性前后纳米SiO2的粒径大小、结构和溶剂稳定性的变化进行了表征;然后将改性前后的纳米SiO2分别与聚乳酸(PLA)在双螺杆挤出机中熔融混合,利用牵伸卷绕装置制备了PLA/SiO2和PLA/M-SiO2(改性后SiO2)复合纤维。利用视频显微镜和单纱强力仪研究了不同纳米SiO2含量对PLA/SiO2和PLA/M-SiO2复合纤维结构形貌和力学性能的影响,以及不同牵伸倍数对PLA/M-SiO2复合纤维结构形貌和力学性能的影响。结果表明M-SiO2粒径明显减小,且硅烷偶联剂结构中的有机官能团与SiO2表面硅羟基发生反应,减少了其表面Si-OH的量,使得M-SiO2表现出良好的溶剂稳定性和分散性;PLA/M-SiO2复合纤维的力学性能较PLA/SiO2复合纤维得到了明显的改善;当改性纳米SiO2含量为1%时复合纤维强度最好;当牵伸倍数为3时复合纤维强度最好。