第四章 新型化学纤维
涤纶长丝 1.38 1.58 265 70 0.4 4.0-5.0 4.06-4.85 30-40 1200 50-60
锦纶长丝 1.14 1.57 215 40 4.5 4.5-5.3 3.97-5.29 40 300 35
沸水收缩率/%
染料种类 染色温度/℃
8—15
分散性染料 100
8—15
分散性染料 130
4.PLA的纤维特性
(1)比重 玉米纤维的比重为1.27,在纺织纤维中是较轻的,制 成的织物轻盈舒适。 (2)机械性质 玉米纤维的强度、伸长与涤纶和锦纶差不多,但初始 模量较低,在小负荷作用下容易变形,具有很好的手感 。玉米纤维的回弹性很好,延伸5%时,弹性恢复率为 93%,延伸10%时,弹性恢复率为64%,优于涤纶纤维。 (3)吸湿性 玉米纤维的吸湿性优于涤纶纤维,在标准状态下,回 潮率为0.4%—0.6%。 (4)染色性能 玉米纤维的染色以分散性染料为好,能染浅、中或深 的色泽,由于其折射率低,能染成深色。染品的耐洗牢 度和染料移染速率良好,色牢度高于3级。
8—15
酸性染料 100
(8)生物降解性
生物降解性:玉米纤维具有良好的生物降解性,在堆肥化或自 然环境下,最终降解成CO2和H2O。 降解机理:首先是在一定的温湿度和PH值条件下,遇水降解, 然后微生物加速降解。其机理为水解降解和生物降解。 生物降解方法: 降解(也称混合肥中分解):这种堆肥条件的温度为60℃,相对湿 度为90%,其降解的主要机理是水解,通过温度来催化,然后由细 菌对残留碎屑进行蚕食。 活性污泥中降解:主要是通过大量存在的细菌,使玉米纤维急 速分解,一般只需数月,制品强力即丧失。
表1: Lactron纤维与涤纶纤维、锦纶纤维的性能比较
性能 密度/g· cm-3 折射率/% 熔点/℃ tg/℃ 标准回潮率/% 拉伸强度/(cN· dtex-1) 强度/(cN· dtex-1) 伸长率/% 杨氏模量/(Kg· mm-2) 结晶度/%
Lactron纤维 1.27 1.4 175 57 0.5 4.0-5.0 3.97-4.85 25-35 400-600 >70
• 1948年至1957年,美国维吉尼亚——— 卡里罗来纳化学公司批量生产维卡拉纤 维。后来,美国知名谷物公司Cargll研 发成功玉米聚乳酸纤维,一度使产量由 3000吨扩充到6000吨。 • 1997年,化学公司Dowpolymers看好 聚乳酸纤维的后期发展,便与Cargll公 司合资组建GDP公司,1999年开始建造 年产14万吨的新工厂,现已正式运营。 2000年美玉米库存为4500吨,非常需要 寻求消化渠道。以玉米制作聚乳酸是最 好的途径。GDP公司预计2年后营业额至 少达3亿美元,其中30%输往日本。
纤维性能
①从根本上克服了粘胶纤维的缺点,秉承了该 系列纤维的所有优点,实现了其它高湿模量纤 维素纤维所不能突破的优良性能; ②具有较强的耐碱性,与棉混纺时,可做丝光 整理,使混纺织物更具有特色; ③具有很高的湿强度使生产与服用更理想; ④良好的干伸与湿伸性能,织物具有良好的尺 寸稳定性;
⑤光滑的圆形横截面和全芯结构使纤维光 泽好,极富弹性,悬垂性和滑爽感; ⑥高吸湿度和干燥度,使该纤维的织物具有 良好的舒适感和身体亲和性,是一种全新的 绿色亲肤纤维; ⑦可染性好,鲜艳度极佳,适合所有纤维素 纤维的染整工艺和染料应用; ⑧废弃物可自然降解,安全环保。
• 可持续性:PLA相对于其它的塑料而言更具可持 续性。与合成聚合物相比,PLA中的单体来自 于可重复使用资源,年复一年生长的农业资源。 • 可以生物降解:纤维类似于诸如丝、棉花、羊 毛、大麻以及黄麻等等,都属于天然纤维.是 可以生物降解的。特殊条件如较高的温度和湿 度、尤其是混合肥料环境时,PLA产品将会完全 地分解为二氧化碳和水。
a.强度很高,与涤纶相近, b.湿强度变化小
4.Tencel纤维的聚合度
纤维名称 普通粘胶 高湿模量粘胶 Tencel纤维 聚合度 250-300 350-450 500-550
5. Tencel纤维
30 44 50
7.Tencel纤维应用
处理前
2.5个月后
3个月后
土地埋入降解:将使用过的玉米纤维埋入地 下,经过2~3年,在土中微生物的作用下玉米 纤维的强力和其它性能基本上全部或大部分损 失。 海水浸渍降解:同土地埋入法相仿。
• 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GDP公司, • 1994年开发出商品名为Lactron的纤维, 1998年又开发出此纤维的系列产品,并 于长野冬季奥林匹克运动会上展示了由 Lactron纤维制成的各种服饰。 • 2000年1月,钟纺公司与GDP合作,联 合生产聚乳酸纤维树脂。目前,聚乳酸 纤维成本过高的问题亦因聚乳酸树脂工 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 原料均来自美国GDP公司,而杜邦公司 等也有建厂计划。相信,玉米纤维这种 生物降解高分子产品将在21世纪得到广 泛应用。
Lyocell纤维是人造纤维素纤维6大新 品(铜氨、粘胶、高强高湿模量、醋 酯、三醋酯纤维及Lyocell)成员之一。 奥地利兰精Lenzing公司注册商标 Lyocell;英国考陶尔兹Courtaulds公 司注册商标Tencel。(英、美等注册 商标Tencel,在我国及台湾地区则俗 称为天丝。)
可卷曲与不可卷曲Lyocell纤维纵、横向形态
• 原料丰富,全世界纤维素年产量1000亿吨/年,目前仅 200万吨用于纤维生产(0.002%)。 • 生产周期短,粘胶投料到纤维需72小时,Lyocell 纤 维仅需3小时。(将纤维素浆粕直接溶解在有机溶剂中, 纺丝、凝固,无化学反应)。 • 生产过程无污染,溶剂N—甲基氧化吗啉(NMMO)一H20 99.7%得到回收。 • 可生物降解。 • 纺织染整加工中可沿用现有设备 • 纤维制品强度高、服用性能好
2.Tencel 纤维的性能 (纤维素(C6H10O5)n )
特点: 1.圆截面,光滑,光泽强 2.湿强高, 干强高 3.吸湿透气好 4.染色好, 具生物降解性 5.柔软 ,悬垂好,弹性好 6.缩水小, 洗可穿性 缺点:易原纤化
3.Lyocell纤维的性质比较
———————————————————————— 物理性能 Tencel 粘胶 棉 涤纶 高模粘胶 ——————————————————————— 强度cN/tex 42 22-26 20-24 40-52 34-36 伸长率% 14-6 20-25 7-9 40-45 13-15 湿强度cN/tex 34-38 10-15 26-30 40-50 19-21 湿伸长% 16-18 25-30 12-14 44-45 13-15 回潮率% 11.5 13 8 0.5 12.5 ————————————————————————
丽赛、天丝和莫代尔并称为“高档纤维素纤 维三剑客”。
四.聚乳酸(PLA)纤维
1.玉米纤维的发展前景 聚乳酸(PLA)纤维是葡萄糖发酵转变而成 的乳酸单体经聚合成为高聚物聚乳酸(PLA), 再经成纤而得。 PLA最初用于纤维,因为PLA的性能恰好 介于合成纤维和天然纤维之间。其它的应用 还包括膜、纸、热成形及注射塑膜等方面。 在将来、它的应用还将扩展到泡沫注塑容器 以及乳液等方面。
第四章 新型化学纤维 一.Lyocell纤维
1.Lyocell概况 Lyocell纤维是以N—甲基氧化吗啉(NMMO) 一H20为溶剂、用干湿法纺制的再生纤维素纤 维,1980年由德国Akzo-Nobel公司首先取得工 艺和产品专利、1989年由国际人造纤维和合成 纤维委员会(BISFA)正式命名。 Tencel是英国Courtanlds公司生产的 Lyocell纤维的商品名称。目前工业化生产的 还有奥地利Lenzing公司生产的Lyocell纤维和 德国Akzo-Nobel 公司生产的Newcell纤维。
• 从环保的观点看来,玉米聚乳酸纤维以 其低原料能源取胜于合成纤维,并且在 生物降解方面获得极高评价。我国有极 其丰富的玉米原料,每年产量在12亿吨 以上,占世界总产量的四分之一左右, 而且由于世界市场玉米价格低迷,我国 不少玉米产区经常发生“卖粮难”的问 题。在急需为玉米找到良好消化渠道的 我国,生产玉米纤维可谓孕育着极大的 商机;尤其在减少污染加强环保方面, 生产玉米纤维无疑可造福万代。
(5)光学性质: 玉米纤维具有较低的光折射指数,光泽柔和,其织 物具有丝绸般的光泽,比涤纶服装更华丽美观。而 且耐紫外线,经日晒500小时后,仍保持90%的强 力,在氙弧光下不褪色,洗涤后基本上不变色。 (6)热学性质: 玉米纤维的熔点为175℃,明显低于涤纶纤维和锦 纶纤维。玻璃化转变温度适宜,为57℃,介于涤纶 和锦纶之间。沸水收缩率为8—15%。 (7)阻燃性 玉米纤维的极限氧指数是常用纤维中最高的(26 %~27%),和羊毛的极限氧指数(24%~25%)相 似,优于涤纶纤维(23%~24%),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(只有涤纶纤维的16%),只有轻微的烟 雾释出(只有涤纶纤维的57%),易自熄,火灾危险 性小。
三、Richcel(丽赛)纤维
Richcel(r)(丽赛(r))纤维是一种新型的高湿模量再生 纤维素纤维。原料源于日本进口的天然针叶树精制木浆,资 源可再生,废弃物可自然降解,安全环保。 Richcel纤维具有高强度、高湿模量、高聚合度和适当的 伸度,吸湿性好,在性能上与Tencel纤维接近;而市场价格 大大低于Tencel纤维,与Modal较为接近。Richcel织物尺寸 稳定性较好,收缩率较小,较耐洗、耐穿;色泽鲜艳,悬垂 性好;Richcel的耐碱性好,与棉混纺织物还可进行丝光处理, 改善织物手感与光泽。因此,Richcel既符合“可持续发展” 的要求,又满足人们日益追求自然、舒适、美观和卫生保健 的时尚需求,具有很好的市场前景。
• 直接聚合法主要是指由精制的乳酸直接 进行聚合(缩合)的方法。 这种方法是最早也是最简单的生产方 法。其主要特点是生产工艺流程短,成 本低,生产过程对环境友好,具有一定 的技术优势,但是得到的分子量较低, 难以满足制造高分子材料制品的加工要 求。