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聚乳酸纤维的结构和结晶性分析

时间:2023-06-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:图1-21PLA纤维的横截面图1-22PLA纤维的纵截面聚乳酸纤维具有较高的结晶度和取向度,具有一定力学强度及耐热性。由淀粉发酵得到的乳酸有99.5%的是左旋乳酸,聚合得到的PLLA结晶度较高,适合于生产纤维等制品,因此,人们对聚乳酸纤维结构的研究主要集中于PLLA。研究发现,染色、热定型等热加工过程对聚乳酸纤维的结晶区有一定的影响,差热扫描分析研究表明,染色后聚乳酸纤维的结晶区有所增加,且变得规整,熔点升高。

聚乳酸纤维的结构和结晶性分析

乳酸纤维的分子式为(C3H4O2n,分子结构中的重复单元如图1-20所示。

图1-20 聚乳酸纤维的化学结构

聚乳酸纤维为全芯层结构,横截面近似圆形,纵向表面呈现无规律斑点和不连续的条纹,这些不连续的条纹和无规律的斑点形成的主要原因是聚乳酸存在着大量的较疏松的非结晶区域,纤维表面的非结晶区在氧气、水及细菌作用下部分分解而形成的。聚乳酸纤维横纵截面电镜照片如图1-21和图1-22所示。

图1-21 PLA纤维的横截面

图1-22 PLA纤维的纵截面(www.xing528.com)

聚乳酸纤维具有较高的结晶度和取向度,具有一定力学强度及耐热性。由于乳酸分子中存在手性碳原子,有D型和L型之分,使丙交酯、聚乳酸的种类因单体的立体结构不同而有多种,如聚右旋乳酸(PDLA)、聚左旋乳酸(PLLA)和聚外消旋乳酸(PDLLA)。由淀粉发酵得到的乳酸有99.5%的是左旋乳酸,聚合得到的PLLA结晶度较高,适合于生产纤维等制品,因此,人们对聚乳酸纤维结构的研究主要集中于PLLA。

PLA纤维的结晶结构随纺丝方法和工艺的不同而呈现出差异。其中拉伸温度、拉伸倍率等因素对其结晶度和结晶类型影响较大。研究发现,染色、热定型等热加工过程对聚乳酸纤维的结晶区有一定的影响,差热扫描分析研究表明,染色后聚乳酸纤维的结晶区有所增加,且变得规整,熔点升高。

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