PLA天丝针织物结构及其吸湿快干性能分析【毕业设计】.doc

1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） PLA/天丝针织物结构及其吸湿快干性能分析 所在学院 专业班级 纺织工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要 ： 本课题研究的是天丝针织物的结构及其吸湿快干性能，目的是通过实验测试以及数据的逐步回归分析找出 它们之间的客观联系，以用来拓宽吸湿快干针织物的研究道路。随着各项纺织技术的进展和服用领域的拓展，吸湿快干针织面料在技术上有不少新的进展，服用性能日趋完善，给人们带来了穿着舒适性。一般来说，无论是天然纤维或是合成纤维都很难兼具这两种性能，所以开发出一种具有良好的舒适性的功能性纤维就是当务之急。 PLA 纤维和天丝均为自然环保型

2、纤维，而且它们融合了天然纤维和合成纤维的特点于一体。实验结果可得： /天丝针织物以配比生产的织物较其他几种织物综合性能更优，弹性好，手感柔软，导湿透气，具有良好的吸湿快干性能。 关键词： PLA天丝纤维 ; 吸湿 ; 快干 ; 逐步回归；测试分析 The Analysis of PLA/Tencel Knitted Fabrics Structure and II Performance of Absorption and Quick Dry Abstract： The research is the PLA /Tencel knitted fabric moisture management

3、 properties of the structure and purpose of experimental testing and data through stepwise regression analysis to identify the objective links between them to be used to expand the knitted fabric moisture management of the road. Because with the progress of the textile technology and the expansion o

4、f the field taking, knitted fabric in moisture management technology, many new developments, taking the performance of maturing, to bring the wearing comfort. However, in general, whether natural or synthetic fibers are difficult to both these two properties, it developed a comfort with good functio

5、nal fiber is the top priority. PLA fibers and environmentally friendly Tencel fibers are natural, and they blend the characteristics of natural fibers and synthetic fibers in one. The results can be obtained: PLA /Tencel 60/40 ratio to produce knitted fabric elastic fabric called several other good,

6、 soft, wet gas derivative, has good moisture management performance. Keywords： PLA /Tencel; Moisture; Quick-drying; Stepwise regression; Test analysis 目 录 III 1 绪 论 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 PLA 的发展及现状分析 . 2 1.2. 1 PLA 纤维的背景与开发现状 . 2 1.2.2 PLA 纤维结构分析 . 3 1.2.3 PLA 纤维性能分析 . 3 1.2.4 PLA 纤维的应用 . 4 1.3 天丝的发展及现

7、状分析 . 4 1.3.1 天丝的背景及发展 . 4 1.3.2 天丝的结构分析 . 4 1.3.3 天丝的性能分析 . 4 1.4 吸湿快干织物的现状分析 . 5 1.4.1 吸湿快干织物的产生 . 5 1.4.2 吸湿快干面料的应用现状 . 5 1.4.3 吸湿快干面料测试研究 . 6 2 实验方案设计 . 8 2.1 方案的研究内容 . 8 2.2 方案的技术路线 . 8 2.3 实验方案的选择 . 8 2.4 实验数据的分析 . 9 3 PLA 针织物结构测试 . 10 3.1 实验材料 . 10 3.2 厚度测试 . 10 3.2.1 实验原理 . 10 3.2.2 试样准备 . 1

8、0 3.2.3 测试方法 . 10 4 PLA 针织物透气性的测试 . 11 4.1 实验原理 . 11 4.2 试样准备 . 11 4.3 试验方法 . 11 4.4 厚度和透气性实验数据结果与分析 . 11 5 PLA 针织物保温性的测试 . 13 5.1 实验原理 . 13 5.2 试样准备 . 13 5.3 实验方法 . 14 5.4 保温性能测定结果及分析 . 14 6 PLA 针织物透湿性的实验 . 16 6.1 毛细效应测定 . 16 6.1.1 实验原理 . 16 6.1.2 试样准备 . 16 6.1.3 实验方法 . 16 6.1.4 毛细效应测定结果及分析 . 16 6.

9、2 透湿性测定 . 18 6.2.1 实验原理 . 18 IV 6.2.2 试样准备 . 19 6.2.3 吸湿法实验步骤 . 19 6.2.4 透湿性测定结果及分析 . 19 7 实验数据的整合与双重筛选逐步回归分析 . 21 7.1 计算用原始数据整合 . 21 7.2 双重筛选逐步回归模型的建立 . 21 7.3 双重筛选逐步回归模型拟合结果 . 22 8 实验分析和结语 . 24 参考文献 . 25 致 谢 . 错误 !未定义书签。 附 录 . 27 1 1 绪 论 1.1 概述 聚乳酸纤维（ Polylactic acid fiber， PLA 纤维） 是 从 美国著名的谷物公司 C

10、argill 公司研制成功的玉米聚乳树脂的基础上发展而来。 其 生产原料 -乳酸是从玉米淀粉中制得，所以 在国内 也将这种纤维称为玉米纤维。 PLA 是一种可生物降解的对环境友好的绿色环保型材料。采用天然糖的发酵产物作为单体原料合成聚合物的方法发展非常迅速以这些聚合物为原料制 成的纤维和织物所拥有的性能在天然纤维和合成纤维间搭起了一座独特的“桥梁” 1。 PLA 纤维 因其采用天然可再生的植物资源为原料而减少了对石油资源的依赖性，与普通的纤维材料相比， PLA 纤维还具有独特的优异性能。比如：它具有很高回弹性和尺寸稳定性，并且强度高、卷曲稳定性好，它还具有低燃性和低发烟性能，特别要提及的是 P

11、LA 织物的抗紫外线性比大多数合成纤维都好。同时，其 PLA 的亲水性比普通聚酯要好，杨氏模量也比 PET 要低，这就赋予 PLA 织物更好的悬垂性和更柔软的手感。 PLA 纤维所具有的这些优良性能，使得它的运用领 域遍及了整个纺织工业。它可制成复丝、单丝、短纤维、针织物、非织造布等，可作内衣、婴儿尿布、女性卫生用品、外套和袜子，以及医用纺织品如医生、护士、病人穿的手术衣、防护服、手术覆盖布和病床的床单等 2。随着人们对环境的日益重视和聚乳酸树脂的大规模工业化生产以及 PLA 纤维应用领域的不断开发， PLA 纤维必将成为 21 世纪最重要的纤维材料之一。 天丝（ Tencel）纤维是一种全新

12、的、具有特殊优良性能的新一代再生纤维素纤维，是由木桨通过溶液纺丝方法所形成的介于人造纤维与天然纤维之间的环保新纤维，是本世纪纤维制造科技的一 大突破，它的出现符合当今纺织业的需求，该纤维的物理性能首次达到和接近合成纤维，湿态强度高于棉纤维，且明显超过其他再生纤维素纤维。其生产流程短，纤维在成丝过程中不会对环境产生任何影响，是绿色纺织的一大进步，其产品具有天然纤维的柔软、舒适感觉，而且拥有Tencel 产品所独有的悬垂性好，触感优良滑爽，吸湿透气等优点，是近几年国际上最流行产品 3. 天丝 (Tence1)的特点是柔软、舒适， 天丝 织物手感挺爽、吸湿透气性好、具有丝绸的悬垂性、触感可由棉变到毛

13、、真丝以及各种感觉。用天丝 (Tence1)纤维制成的织物尺寸 稳定性好，收缩率低、防皱不变形等。天丝 (Tence1)作为一个新兴的绿色环保纤维的问世，为我们开辟绿色环保纺织品奠定了基础。 与此同时，随着人们生活水平的不断提高，服装的舒适性越来越受到广泛关注，而服装的吸湿快干性能是织物服用性能的子课题，吸湿排汗性能是任何织物于服装而言决定其舒适性水平的一个重要的方面 4。具有吸湿排汗功能的织物更加可以得到消费者的青睐，“吸湿快干面料”就因此诞生了。所谓的吸湿快干面料就是使非亲水的织物同时具有吸水性和快干性。无论是天然纤维2 或是合成纤维都很难兼具这两种性能。 PLA 纤维与天 丝皆为天然环保

14、型纤维，同时，它们融合了天然纤维和合成纤维的特点于一体。 PLA/天丝纤维生产的织物弹性好，手感柔软，导湿透气，挺括抗皱，保形性好，耐用性佳，穿着轻盈舒适，面料有丝绸般的质感，尺寸稳定性好，易洗快干，具有优良的免烫性。因此，在 PLA/天丝针织本身具有的优质特性上开发其吸湿快干性能将会是十分具有突破性意义的。 1.2 PLA 的发展及现状分析 1.2. 1 PLA 纤维的背景与开发现状 人类进入 21 世纪后，环境与可持续发展是各国面临的一项战略目标。聚乳酸产品的研究开发，对综合利用资源，减少环境 污染有着重要的意义。目前，只有美国、日本及德国多家公司对聚乳酸的制造和后加工进行了研究和开发。

15、1932 年，美国著名高分子化学家 Carotbers 就已经用乳酸以真空加热方式生产出一种低分子量的玉米聚乳酸，但是，因其未能进一步提高分子量而放弃了此项研究； 1948 年美国维吉尼亚卡罗来纳化学公司利用玉米残渣提取玉米醇熔蛋白质，生产出 Vicara 纤维，并于 1957 年投入生产；1962 年美国 Cyanamid 公司用聚乳酸制成了性能优异的可吸收缝合线； 20 世纪 70 年代聚乳酸在人体内的易分解性和分解产物的高度安全性得到确认 ，作为少数被美国食品及药物管理局 (FDA)批准的生物降解医用材料，聚乳酸有系列产品上市； 1989 年日本岛津制作所与钟纺公司合作进一步开发聚乳酸纤

16、维新品种，分别于 1994 年、 1998 年开发出商品名为 Lactorn 的纤维和由此种纤维开发的系列产品，并于 1999 年正式展示由 Lactorn 纤维制成的各种服饰； 1997 年美国化学公司Dowpolymers 与 Cargill 合作，组成 Cargill Dow LLC(CDP)公司，生产聚乳酸树脂和聚乳酸纤维，商品名为 Nature Works，其生产的聚乳酸现已成为钟纺、尤 尼吉卡、三菱树脂等大厂的纤维原料；2000 年钟纺公司与 CDP 公司合作生产聚乳酸树脂； 2000 年日本尤尼吉卡公司利用 CDP 公司的聚乳酸通过熔融纺丝技术纺制了聚乳酸纤维、薄膜和纺粘非织造布

17、，其商品名为 Terramac；不久，法国 Fiberweb 公司利用 Terramac 生产出商品名为 Deposa 的非织造布； 2002 年美国杜邦 (Dupont)公司和 Genencor 公司联合开发聚乳酸，并生产出一种新型纤维 Sorona；在国内， 2003 年上海华申公司所属的上棉十七总厂以纯棉纱作经、以玉米纤维长丝聚乳酸纤维作纬纱，在进口 片梭织机上开发试制成“玉米梭绢”等织物面料，已推向市场，上海华源股份有限公司的 PLA 纤维加弹丝和拉伸丝及布样已在 2003 年的上海国际面料展上亮相，上海第十化纤厂目前同 CDP 公司探讨共同开发 PLA 短纤维产品的可能性。迄今为止，

18、全球已有 85 个公司参与 Cargill Dow 公司的 PLA的开发和 PLA 纤维生产销售网，其中包括日本东丽、伊藤忠以及中国台湾省的远纺集团和上海世好公司等 5。 3 1.2.2 PLA 纤维结构分析 PLA 的主要原料是乳酸，乳酸有 D-乳酸（右旋）和 L-乳酸（左旋）两种旋光异构体。 PLA纤维是 脂肪族聚酯，大分子趋向于螺旋结构；侧基只有甲基，妨碍链段的旋转。以下是 PLA（聚乳酸）的化学结构式： 从分子结构可以看出，纤维不含芳香环，具有较高的结晶度和取向度，具有较高的强度和耐热性。 1.2.3 PLA 纤维性能分析 聚乳酸经挤压纺丝可以制成长丝，短丝、啦丝、扁平丝，行可进一步加

19、工成机织物、针织物、无纺布等产品。在这些用途中，聚乳酸纤维的性能成为台成纤维和天然纤维之间的“天然桥梁”。 聚乳酸的纺丝可以采用干纺和熔纺。从所得到的纤维性能来看，干纺纤维的机械性能优于熔纺。但熔纺不需要溶剂和溶剂回收处理装置，对环境无污染，成本低，所以目前各国的研究开发主要放在熔纺上。 PLA 纤维 具有很多优异的性能： 比 PET 芯吸性更好，亲水性好；悬垂性、手感和舒适性很好；回弹性好；较好的卷曲性和卷曲持久性；收缩率可以控制；强度高达 6.23cN dtex；常温下可用分散染料染色；成形加工性好；织物具有较好的穿着舒适性、很好的定形性和抗皱性，具有较好的光泽、优雅的真丝观感、丝绸般极佳

20、的手感、良好的吸湿性和快干效应，适合于动感装、军装、内衣及运动衫等 6。 具有抗紫外稳定性好，密度小，可燃性差、燃烧热低、发烟量小等特性；这些特性加上优异的弹性使聚乳酸纤维在家用装饰领域有广阔的市场空间，用于悬挂物、 室内装饰品、面罩、地毯、填充件等 7。 结晶熔融温度在 120 170范围内变化；热粘结温度可以控制；可成为双组分纤维的最佳选择之一。双组分纤维主要有皮芯型、并列型、分割型、海岛型等结构，可用于自卷曲、超细纤维和热粘结纤维领域。 聚乳酸纤维的湿度吸收及扩散能力、稍呈酸性的 pH 值，与人体皮肤相同，具有优良的生物相容性，同时，它还有生物降解性和安全性 (低毒性 )，在医疗、医学领

21、域具有广泛的应用前景，非织造布用于手术衣、手术覆盖布、口罩等，纤维用作手术缝合线、纱布、绷带等。 聚乳酸纤维具有较好透气性、芯吸性 及弹性，使其在非织造布领域也有发展潜力，可用纺粘或熔喷法直接制成非织造布，也可纺制成短纤维，经干法或湿法成网制得非织造布 8。 4 1.2.4 PLA 纤维的应用 PLA 纤维产品的主要市场方向是：服装、装饰织物、粘台用纤维、填充用纤维、抹布、保健织物、农用织物等。抹布主要供家庭用和工艺用，卫材织物主要用于尿布的吸水层和表层，妇女用保健织物，农用织物主要用于控制水土流失、植物育种材料等，还可以用于事外防紫外线织物，如帐篷布、地垫布等。 1.3 天丝的发展及现状分析

22、 1.3.1 天丝的背景及发展 英国考 陶尔兹公司 1989 年研制出第一个生产工艺无污染的人造天然纤维素纤维商标名 Tencel，是该公司独家正式注册的产品。 1989 年国际人造及合成纤维标准局将其定名为 Lyocell。在我国其商品名称为天丝，于 1993 年开始批量生产并向全世界销售。天丝可自行分解，它所用溶剂无毒且回收率高。目前日本是天丝纺织品的最大开发者。这类纤维寨纤维可称为第三代再生纤维素纤维。 1.3.2 天丝的结构分析 天丝分子结构基本属于纤维素分子结构。大分子的化学结构是由 13-D 葡萄糖剩基彼此以 1，4 苷键连接而成。聚合度较高 一般为 500 550，与原料浆粕的聚

23、合度接近 (普通浆粕 200 600，普通粘胶 250 300)。大分子的两个末端葡萄糖剩基带有不同基团一端有 4 个自由羟基另一端有 3 个自由羟基和 1、 5 个缩醛羟基。这样的结构使纤维大分子具有还原性。另外，由于纤维素浆粕结构基本无变化，其聚合度较高，纤维大分子中的羟基能把几个结晶区和无定形区连在一起形成紧密的整体。从而使纤维强度提高。对于超分子结构天丝纤维结晶度为 63.9，而普通粘胶纤维约为 40天丝纤维分子紧密规整，具有很高的分子问力，纤维强度也大。天丝纤维的双折射率为 0.05 0.07。远高于粘胶纤维的 0.029。 天丝 (Tenee1)纤维是一种性能优异的人造纤维素纤维，

24、具有棉纤维的舒适性、粘胶纤维的悬垂性、涤纶纤维的强伸性、真丝的手感与光泽等优异性能。 1.3.3 天丝的性能分析 采用溶剂纺丝工艺，在物理作用下生产完成，整个制造过程无毒、无污染，原料来自木材，属纤维素纤维，可不断自然再生，产品使用后的废品可生化降解，称 21 世纪绿色纤维。天丝纤维主要性能与特点是： (1)高的干湿强度； (2)高溶胀性能； (3)原纤化； (4)良好的可纺性：可以纯纺，可与棉、毛、丝、麻、 化纤、羊绒等纤维混纺或交织； (5)天丝纤维具有良好的吸水性和吸湿性 .吸湿透气，手感柔滑，垂坠飘逸。 (6)缩水率很低天丝纤维纱线缩水率仅为 0 44。干态及湿态5 的断裂伸长较小，其

25、织物水洗后变形较小； (7)普通型和 A100 型兼顾梭织、针织服装的特性，应用范围广阔； (8)天丝具有良好的可纺性和应用领域，它能纯纺并与任何纤维混纺，天丝产品蕴藏着显著的生命。 1.4 吸湿快干织物的现状分析 随着各项纺织技术的进展和服用领域的拓展，近年来，吸湿快干针织面料在技术上有不少新的进展，服用性能日趋完善，给人们带来了穿着舒 适性。吸湿排汗产品的兴起可追溯到上世纪 70年代，随着社会经济的发展，人们对服装面料的功能性和舒适性的要求越来越高，而吸湿排汗更是受到消费者的青睐。传统的合成纤维中，特别是聚酯纤维由于缺乏亲水性基团，吸湿性很差，在人们使用的过程中，人体散发的湿气很难通过聚酯

26、织物传递出去，容易产生闷热不舒适感。纯棉制品以其优良的吸湿透气性带给人们良好的舒适感，但抗皱保形性和导水性差，干燥慢，吸湿 (水 )过量会发生膨胀，产生闷热问题。该产品在市场上不断普及壮大的同时，也出现了良莠不齐的现象。若吸湿快干性能不好，会带来化纤贴身穿着的 不舒适感；若导湿层和吸湿层配置不当，会因透气性差而带来闷热感。为此，有必要对吸湿快干针织面料的合理开发作一些探讨。 1.4.1 吸湿快干织物的产生 自从 1982 年初，日本帝人公司开始研究吸水性聚酯纤维后，美国杜邦公司于 1986 年首次推出 CoolMax 的吸湿快干聚酯纤维，由于其具有很好的吸湿快干性能，夏季穿着仍能保持皮肤干爽，

27、此后在 1999 年美国杜邦公司结合研发的低药剂用量快干特性的专利技术，提出升级换代CoolMaXA1ta 系列布料；自从杜邦公司推出的吸湿快干功能的 CoolMax 后，台湾许多纤维生产商依 托自身的技术开发优势，相继研制、开发具有吸湿快干性能的纤维。现在吸湿快干纤维种类繁多。例如：美国杜邦公司的 CoolMax，远纺开发研制成功的 透湿排汗纤维（ TOPCOOL） ，中兴纺织出品的十字断面 C001plus，韩国晓星公司研制的 Aeroc001 等，最近日本东洋纺公司还开发了呼吸的聚酯织物 Ekslive，它具有“活跃释放”、“自干”的性能，在服装领域内创造出了一种舒适的微气象 10。 1.4.2 吸湿快干面料的应用现状 随着人们生活水平的不断提高，服装的舒适性越来越受到广泛关注，而服装的吸湿快干性能是 织物服用性能的子课题，是影响服装穿着舒适性的重要因素。水分传输主要通过纺织品以蒸汽和液体的形式对人体的舒适性产生很大的影响。这种衣服应该让汗水被转移到大气之中，以此来保持身体的热平衡 11。其包括两方面： 1）织物的吸湿。即被定义为控制水汽和液态水（汗）从皮肤表面通过织物到达空气中的一种运动。 2）织物的速干。是指织物可以将水分快速的蒸发到空气