PHBV/PLA生物质纤维性能分析及其可纺性研究

来源 :西安工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liqiusheng2009
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在环境友好、低碳经济和可持续发展的背景下,生物质绿色纺织品是现下研究的热点,目前生物质纤维及纺织品在我国的发展尚处于起步阶段。因此本课题以聚乳酸纤维(简称PLA)和聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(简称PHBV)共混的双组份纤维(PHBV/PLA纤维)为研究材料,首先对纤维的微观形态结构、力学性能、回潮率、摩擦、卷曲等基本性能和热学性质、抗菌特性做以研究;其次,在此基础上通过纤维性能特征来分析其可纺性,针对PHBV/PLA纤维脆性大、断裂强力小、断裂伸长低及摩擦抱合力小的特点,合理设计纺纱工艺并进行试纺,确定可顺利纺纱的工艺参数;最后通过对纺制纱线的线密度、捻度、毛羽、条干不匀率和强伸性测试,进一步确定最优纱线及最佳纺纱工艺。
  通过课题研究,最终得到以下结论:
  (1)PHBV/PLA纤维横截面接近于圆形,纵向平直,但表面有不规则凸起及斑点状裂痕,许多纤维存在平行于轴向深浅不一的凹槽。纤维的平均线密度为1.66dtex,常温干湿态下的断裂强度差异不大,干强为0.70cN/dtex,断裂伸长率为4.05%。回潮率仅为1.6%,属于疏水纤维,卷曲数性能和摩擦性能不佳,卷曲率小、卷曲数少,与橡胶辊之间的静摩擦系数远小于动摩擦系数,但抗静电性能良好,体积比电阻为4.91×109。极限氧指数为31.66%,表现出优异的阻燃性。对金黄色葡萄球菌的抑菌率为87%,但对大肠杆菌不具备抑制作用。
  (2)根据PHBV/PLA纤维的基本性能分析其可纺性并设计纺纱方案:纱线线密度为28tex,PHBV/PLA和棉的混纺比例依次为100/0、35/65和50/50,采取环锭纺纱法进行试纺,混纺时的混合方式为条混。
  (3)对不同混纺比的PHBV/PLA/棉进行清梳棉工序得到:纯PHBV/PLA纤维可顺利纺制出生条,不同混纺比的PHBV/PLA和棉均无法纺制出生条。清梳棉的最佳工艺参数为:锡林、道夫和刺辊的速度分别为540r/min,14r/min,600r/min,锡林~盖板隔距为10丝(0.254mm)。对纺出的PHBV/PLA生条和棉条进行细纱工序,采取两根棉条夹PHBV/PLA生条的上机模型,以细纱机频率、捻度和牵伸比为变量设计细纱机上机方案进行试纺,最终得出:有六组工艺参数可以实现顺利纺纱,其中一组PHBV/PLA/棉的混纺比为65/35,其他五组PHBV/PLA/棉的混纺比为50/50,说明PHBV/PLA纯纺无法顺利纺纱,且当PHBV/PLA纤维的混纺比例超过50%后,纺纱难度增大,可纺性下降。
  (4)通过对纺出的6组纱线进行细度、捻度、毛羽、条干不匀率和强度测试确定:六组纱线均满足纺织服装的要求。其中一组为优等纱,三组一等纱,两组为二等纱,且当PHBV/PLA纤维的混纺比例超过50%后,通过调整纺纱工艺可正常纺出纱线,但纱线质量较差。同时还能得出最佳细纱工艺参数为PHBV/PLA与棉的混纺比为50/50,细纱机频率10HZ,环锭转速7214r/min,前罗线速9.017m/min,捻度800捻/m,牵伸比1为60,牵伸比2为62。
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