聚乳酸纖維性能研究及產(chǎn)品開發(fā)【開題報(bào)告】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</b></p><p><b>　　紡織工程</b></p><p>　　聚乳酸纖維性能研究及產(chǎn)品開發(fā)</p><p>　　一、選題的背景、意義</p><p>　　1.聚乳酸纖維的生產(chǎn)現(xiàn)狀</p><p>　　最早用玉米為原料

2、的纖維生產(chǎn)于1948年，產(chǎn)品名為“維卡拉”，為玉米蛋白質(zhì)纖維，由美國(guó)維吉尼亞——卡里羅來納化學(xué)公司于1948年至1957年批量生產(chǎn)。</p><p>　　聚乳酸的研究和開發(fā)歷史則可以追溯到20世紀(jì)30年代，當(dāng)時(shí)著名高分子化學(xué)家Carothers曾對(duì)聚乳酸的合成做過報(bào)道。1944年Fi lachiene在Hovey、Hodgins及Begji研究的基礎(chǔ)上，對(duì)聚乳酸的聚合方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。1954年DuPont公

3、司采用新的聚合方法制備出了高分子量的聚乳酸。1962年美國(guó)cyanamid公司用聚乳酸制成了性能優(yōu)異的可吸收縫合線。20世紀(jì)70年代聚乳酸在人體內(nèi)的易分解性和分解產(chǎn)物的高度安全性得到了確認(rèn)，作為少數(shù)被美國(guó)食品及藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)的生物降解醫(yī)用材料【1】。</p><p>　　而目前，只有美國(guó)、日本及德國(guó)幾家公司對(duì)聚乳酸的大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了研究和開發(fā)。1997年，化學(xué)公司Dowpolymers看好聚乳酸纖維

4、的后期發(fā)展，與美國(guó)知名谷物公司Cargll公司各出資50％合資組建CDP公司，1999年開始在美國(guó)內(nèi)布拉斯加州建造年產(chǎn)14萬噸PLA聚合物樹脂的新工廠，并于2002年初正式投產(chǎn)，目前總產(chǎn)量已達(dá)20萬噸，營(yíng)業(yè)額至少達(dá)3億美元，其中30％輸往日本。</p><p>　　1989年，日本鐘紡公司與島滓制作所合作開發(fā)玉米聚乳酸纖維，原料來源于島津制作所和CDP公司，并于1994年開發(fā)出商品名為L(zhǎng)actron的纖維，199

5、8年又開發(fā)出用此纖維制造的系列服飾產(chǎn)品，并于長(zhǎng)野冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)上進(jìn)行了展示。2000年1月，鐘紡公司與CDP合作，聯(lián)合生產(chǎn)聚乳酸纖維樹脂。此外，日本的尤尼吉卡和倉敷公司也相繼使用CDP公司的PLA聚合物紡制長(zhǎng)絲、短纖或用紡粘法生產(chǎn)非織造布產(chǎn)品。2002年4月在瑞士日內(nèi)瓦舉辦的非織造布貿(mào)易展覽會(huì)Index02上，日本大阪的纖維生產(chǎn)商Kanebo Gohsen有限公司作了有關(guān)PLA纖維的報(bào)告。該公司目前的生產(chǎn)能力為700 t／年，并可能

6、根據(jù)發(fā)展的需求擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。 </p><p>　　德國(guó)inventa fischerwc公司的年產(chǎn)3000噸聚乳酸中試實(shí)驗(yàn)裝置也已獲得成功，并著手進(jìn)行年產(chǎn)1萬噸的生產(chǎn)線的開發(fā)。</p><p>　　目前，聚乳酸纖維成本過高的問題亦因cDP公司聚乳酸樹脂工廠的投產(chǎn)而得到解決【2】?，F(xiàn)在，世界各工廠生產(chǎn)的聚乳酸纖維的原料絕大部分來自美國(guó)CDP公司，而杜邦公司等也有建廠計(jì)劃。迄今為止，全球已有

7、85個(gè)公司參與Cargill一Dow公司的PLA的開發(fā)和纖維生產(chǎn)銷售網(wǎng)，其中包括日本東麗、伊藤忠以及中國(guó)臺(tái)灣的遠(yuǎn)紡集團(tuán)和上海華源、世好公司等。華源公司的PLA纖維加彈絲、拉伸絲及布樣已在2003年3月的上海國(guó)際面料展亮相[3]。</p><p>　　2.聚乳酸紡織品的研究現(xiàn)狀</p><p>　　聚乳酸纖維屬于生物降解高分子產(chǎn)品。具備了環(huán)保型紡織品的特征，而且具有一些優(yōu)良的性能特點(diǎn)，在服裝

8、面料及產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域有良好的發(fā)展前景，將成為新世紀(jì)纖維生產(chǎn)與應(yīng)用中的主導(dǎo)型產(chǎn)品之一【4】。但由于該纖維目前只有美、日、德等國(guó)的少數(shù)公司生產(chǎn)，在面料生產(chǎn)尚未得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　國(guó)內(nèi)外對(duì)于聚乳酸紡織品的研究主要集中在以下幾方面【5】。</p><p>　　l、聚乳酸纖維性能的研究，包括與紡織加工與使用相關(guān)的纖維的物理、化學(xué)性能的研究、可降解性能的研究、及與其它各類纖維的性能

9、進(jìn)行比較。</p><p>　　2、聚乳酸纖維生產(chǎn)工藝的研究，主要研究該纖維的分子結(jié)構(gòu)、聚合方法、生產(chǎn)工藝等。</p><p>　　3、聚乳酸纖維染色工藝的研究，主要研究該纖維染色所用染料、染色工藝條件、染色對(duì)于纖維性能的影響等。</p><p><b>　　3.意義</b></p><p>　　在當(dāng)今的紡織行業(yè)中，新產(chǎn)

10、品層出不窮，新原料的織物也不斷涌現(xiàn)。雖然聚乳酸纖維具有良好的環(huán)保性，但要想在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中擁有一席之地，產(chǎn)品必須獨(dú)具特色，才能贏得市場(chǎng)的青睞。聚乳酸纖維由于具有優(yōu)良的性能特點(diǎn)，在服裝面料及產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域有良好的發(fā)展前景。但對(duì)于聚乳酸紡織品的研究，特別是對(duì)于其面料的服用性能特點(diǎn)，以及面料的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的研究還有待深入。正是在這種背景下，我們確立了“聚乳酸纖維性能研究及產(chǎn)品開發(fā)”這一課題，希望通過研究，來促進(jìn)聚乳酸纖維的開發(fā)與應(yīng)用【6】.

11、</p><p>　　二、相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài) </p><p>　　聚乳酸纖維可制成單絲、復(fù)絲、變形絲。由于聚乳酸纖維具有良好的強(qiáng)度與較高的斷裂伸長(zhǎng)率，纖維柔軟，并且有較大的表面粘性，抱合力強(qiáng)，因而具有良好的紡紗性能，可以制成短纖維，用于純紡各種紗支的短纖單紗或股線，也可與其它各類纖維混紡【7】。聚乳酸紗線還可以與各類纖維的紗線進(jìn)行交并、交織，獲得各種新穎獨(dú)特的織物風(fēng)格。聚乳酸紗線

12、可以制成機(jī)織物、針織物、非織造布等，在服裝、產(chǎn)業(yè)、裝飾等領(lǐng)域均有較好的應(yīng)用前景【8】。</p><p>　　服裝用織物 聚乳酸纖維可以通過改變長(zhǎng)度、細(xì)度與表面形態(tài)，或與其它纖維混紡或交織，鍘成棉型、毛型、麻型、長(zhǎng)絲型織物。而纖維之間的復(fù)合應(yīng)用，便各種纖維的性能相互融合，相互補(bǔ)充，提升織物的性能，正是當(dāng)前紡織產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的一種重要潮流【9】。如聚乳酸纖維有很好的導(dǎo)濕、透濕性能，懸垂性也很好，缺點(diǎn)是吸濕性較低，而

13、這方面正好與棉纖維存在互補(bǔ)性，因此可與棉混紡，改善棉的強(qiáng)度、手感與導(dǎo)濕透濕性能；又如與粘膠纖維混紡，使產(chǎn)品具有十分柔軟的質(zhì)地與手感，穿著舒適，具有絲綢的風(fēng)格；聚乳酸纖維不僅有較好的手感，而且抗皺性也較強(qiáng)，如果將其制成毛型纖維，可與羊毛混紡，使混紡產(chǎn)品手感活絡(luò)，光澤美觀，而且不易變型【10】。加上其可紡性也較好，與羊毛混紡可獲得較細(xì)的紗線，提高織物品質(zhì)與檔次；聚乳酸纖維還可與苧麻或亞麻混紡，使織物既有麻的挺爽，又有聚乳酸的柔軟，并且兩者都

14、是很好的導(dǎo)濕透濕材料，加上麻纖維改善了聚乳酸吸濕性不足的缺點(diǎn)，使面料十分適合夏季穿著。</p><p>　　對(duì)于服用織物而言，聚乳酸纖維模量較低，手感柔軟，懸垂性好，光澤較強(qiáng)，且具有較好的彈性回復(fù)能力與抗皺性，適用于制造各種類型的服裝面料[11]。聚乳酸纖維雖然吸濕性不高，但卻有很好的芯吸效果，導(dǎo)濕能力較強(qiáng)，而且透濕性、散濕性也較好，再加上具有較好的彈性變形能力與抗紫外光性能，十分適合用于制造運(yùn)動(dòng)服裝面料，也可用

15、于襯衫、外衣、女裙等服裝的面料[12-13]。此外，由于聚乳酸纖維表面具有較大粘性，使聚乳酸織物在相互摩擦?xí)r易產(chǎn)生絲鳴現(xiàn)象。纖維表面較大的粘性可以增加纖維之間的摩擦力，提高短纖紗的強(qiáng)力，并可以防止纖維之間的滑移，從而提高織物的抗變形能力和防紕裂的能力。</p><p>　　產(chǎn)業(yè)用織物 聚乳酸織物也有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。聚乳酸纖維具有較好的尺寸穩(wěn)定性和較好的耐光性，而且安全無毒，可以制成非織造產(chǎn)品，用于食品包裝、醫(yī)療衛(wèi)

16、生、農(nóng)業(yè)園藝、人造皮革等多個(gè)領(lǐng)域[14]。而且該纖維具有較好的環(huán)保性能，相信隨著價(jià)格成本的降低，該纖維在用即棄產(chǎn)品中也將具有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　裝飾用織物 聚乳酸屬于難燃纖維，但相對(duì)于其它可燃或易燃纖維，它在燃燒時(shí)只釋放出很少的可見煙霧，且煙霧的毒性較低，燃燒時(shí)釋放的熱量低，加上其良好的懸垂性、抗變形能力、耐紫外線性能，使其成為制造窗簾等家紡產(chǎn)品的合適材料，或與棉或粘膠纖維混紡，用于生產(chǎn)床

17、上用品的面料【15】。</p><p>　　三、課題的研究?jī)?nèi)容及擬采取的研究方法、技術(shù)路線及研究難點(diǎn)，預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)</p><p>　　3.1 本課題研究主要內(nèi)容如下：</p><p>　　1.根據(jù)聚乳酸的工藝特性，確定實(shí)驗(yàn)中捻度、預(yù)加張力和牽伸倍數(shù)等工藝條件。</p><p>　　2.利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)試.</p>

18、<p>　　3.對(duì)于測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。</p><p><b>　　3．2 研究方法</b></p><p>　　查閱中外文獻(xiàn)獲得相關(guān)的聚乳酸產(chǎn)品的市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。</p><p>　　測(cè)定聚乳酸的各項(xiàng)性能.</p><p>　　將測(cè)試后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.</p><p>

19、;　　3．3 研究技術(shù)路線</p><p>　　本課題開展技術(shù)路線大體上分為三個(gè)部分：課題準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理。</p><p>　　3．4 研究難點(diǎn)</p><p>　　本課題的研究難點(diǎn)是在于對(duì)大量單一變量的工藝參數(shù)進(jìn)行試生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，必須掌握各力學(xué)參數(shù)</p><p>　　四、論文詳細(xì)工作進(jìn)度和安排</p><p&g

20、t;　　2010年10月27日～2010年12月07日 調(diào)研、收集資料與撰寫開題報(bào)告。</p><p>　　2010年12月08日～2010年12月20日 熟悉相關(guān)資料，確定實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)備原材料。</p><p>　　2010年12月21日～2011年02月20日 完成實(shí)驗(yàn)、測(cè)試工作，并做好記錄。</p><p>　　2011年02月21日～2011年03月0

21、8日 撰寫畢業(yè)論文，完成論文初稿。</p><p>　　2011年03月09日～2011年05月11日 畢業(yè)論文修改和定稿上交</p><p>　　2011年05月12日～2011年05月18日 指導(dǎo)老師畢業(yè)論文評(píng)閱</p><p>　　2011年05月19日～2011年06月04日 畢業(yè)答辯及成績(jī)?cè)u(píng)定 </p><p><b

22、>　　五、主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]趙慶福.玉米纖維與 Modal纖維混紡紗的生產(chǎn)實(shí)踐［J］. 棉紡織技術(shù)，2004，（9）：40-41.</p><p>　　[2]李淑華．聚乳酸纖維的開發(fā)\染色及發(fā)展前景[J]．南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，(09)：29—32．</p><p>　　[3]張國(guó)揀，楊紀(jì)元，馮德新．《漿

23、乳酸的研究進(jìn)展》。2000，12(1)：89-91；</p><p>　　[4]周美華，徐靜波．乳酸和聚乳酸的研究進(jìn)展．中國(guó)紡織大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，26(5)：11I-114</p><p>　　[5]金立國(guó)，倪如青．聚乳酸及其纖維研究開發(fā)現(xiàn)狀．合成纖維．2003，2：26．</p><p>　　[6]劉森．玉米纖維性能與用途的探討．產(chǎn)業(yè)用紡織品．2002，4：39

24、—41</p><p>　　[7]王竹林．環(huán)保型聚乳酸纖維的開發(fā)和應(yīng)用．針織工業(yè)，2003，1 O：62—64</p><p>　　[8]寧寶蓮.玉米纖維在家紡中的應(yīng)用[A].2005年中國(guó)國(guó)際家用紡織品發(fā)展論壇會(huì)會(huì)議論文[C].2005.244-247.</p><p>　　[9]http：／／www．technica．net／NF／NFl／lactron．htm

25、</p><p>　　[10]A．w．亞當(dāng)森著，顧惕人譯，表面的物理化學(xué)(上)．北京：科學(xué)出版社。1984，1-14</p><p>　　[11]姚穆，等.紡織材料學(xué)[M].北京:中國(guó)紡織出版社,1980.</p><p>　　[12]李春友，常紅梅，任進(jìn)和．聚乳酸纖維練染性能探討[J]．印染，2004，(09)：9—13．</p><p>