PLLA-PDLA共混熔融紡絲及后處理的研究.pdf

1、聚乳酸作為一種可再生的高分子材料，具有良好的生物相容性和可降解性，被廣泛應用于醫(yī)學、紡織服裝材料、農(nóng)業(yè)等領域。盡管如此，聚乳酸的熔點低、熱穩(wěn)定性差，其織物不能采用常規(guī)染色方法進行染色且不能熨燙，從而提高了聚乳酸纖維織物的后整理成本、限制了聚乳酸纖維的應用。國外采用聚L-乳酸(PLLA)與聚D-乳酸(PDLA)進行熔融共混紡絲、拉伸，并在高溫下進行熱處理得到了高含量立構復合型結構的聚乳酸纖維，該方法使聚乳酸纖維的熔點獲得了大幅度提高，但由

2、于高溫熱處理使纖維的取向降低甚至發(fā)生降解，導致分子量降低，所得聚乳酸纖維的力學性能較差。
　　 本論文將取代芳基磷酸酯鹽類化合物（TMP-5）、多酰胺類化合物(TMC-328)、水滑石(HT)等不同類型的成核劑添加到PLLA與PDLA中共混熔融紡絲，通過研究成核劑對共混纖維結構和性能的影響發(fā)現(xiàn)，PLLA與PDLA共混熔融紡絲可以形成立構復合型PLA(sc-PLA)晶體，其熔點可以達到205℃以上，使得聚乳酸共混纖維的耐熱性能大大

3、提高。上述成核劑的加入，可以不同程度地促進聚乳酸纖維中sc-PLA晶體的形成，但也不同程度地降低了共混纖維的力學性能，其中成核劑TMP-5的加入，既可以較好地改善共混纖維的耐熱性能，又能使共混纖維保持相對較好的力學性能，綜合效果最好。
　　 研究聚乳酸熔體的流動特性對于選擇合適的紡絲加工工藝與材料改性具有指導意義，因此，本論文進一步利用高級旋轉流變儀研究PLLA/PDLA共混熔體的流變性能。結果表明，聚乳酸共混熔體屬于典型的切力

4、變稀非牛頓流體，其粘流活化能較大，表觀粘度對溫度變化敏感度高，因此在紡絲過程中必須嚴格控制溫度。不同含量成核劑TMP-5的加入，均使得共混熔體的可紡性下降，成核劑含量為0.5％時共混熔體的可紡性相對較好。
　　 根據(jù)PLA共混熔體的流變性能分析，選擇適當?shù)募徑z工藝參數(shù)，將不同含量的成核劑TMP-5添加到PLLA/PDLA共混體系中進行熔融紡絲，并且對共混纖維的結構與性能進行研究。結果表明，隨著成核劑TMP-5含量的增大，sc-P

5、LA晶體的含量增加，共混纖維耐熱性增強。通過SEM照片比較發(fā)現(xiàn)，當成核劑含量為0.7％時，成核劑出現(xiàn)明顯的團聚，導致成核效率降低。在相同拉伸條件下，共混纖維的取向無明顯變化，成核劑含量為0.5％的共混纖維斷裂強度最大。
　　 論文最后對成核劑TMP-5含量為0.5％的共混纖維進行不同方式的拉伸與熱處理，并且對后處理過的共混纖維進行熱性能、力學性能與結構分析。結果表明，單道拉伸和兩道拉伸方式都對共混纖維的耐熱性能影響不大。隨著單道

6、拉伸倍數(shù)的增大，共混纖維力學性能提高;在兩道拉伸過程中，當總拉伸倍數(shù)相同時，隨著第一道拉伸倍數(shù)的增加，共混纖維力學性能略有提高，并且與單道拉伸相比，經(jīng)過兩道拉伸的共混纖維具有更好的力學性能。隨后對拉伸過的共混纖維在不同溫度下進行定長熱處理，發(fā)現(xiàn)熱處理后的共混纖維總結晶度增大;隨著熱處理溫度的升高，共混纖維中sc-PLA晶體含量逐步增大，當熱處理溫度大于180℃時，共混纖維中全部形成sc-PLA晶體，因此熱處理溫度對共混纖維耐熱性能的影響