新型纤维材料环保纤维

1、一、 Tencel纤维 Tencel是纤维商品名，学名叫Lyocell，我国俗称天丝棉，它与粘胶纤维同属再生纤维素纤维，但粘胶纤维制造工艺严重污染环境，而Tencel纤维是一个绿色纤维。新型纤维材料环保纤维第1页1. Tencel纤维制备1.1 制备工艺新型纤维材料环保纤维第2页 Tencel纤维是以针叶树为主木质浆粕为原料进行再生新纤维素纤维，用“溶剂纺丝法”进行生产，采取是干湿法纺丝工艺。 生产工艺过程： 把木浆粕溶解于N 甲基吗啉N 氧化物(NMMO)溶剂中，经除杂直接仿丝。 （1）工艺流程短，从投人浆粕到纤维卷曲，切断整个工艺 流程约需3小时左右，而粘胶纤维或铜氨纤维生产约需二十四小时

2、，与此相比，Tencel纤维产量可提升6倍左右。 （2）更为主要是在Tencel生产中所使用NMMO溶剂对人体完全无害，并可完全回收（99.5以上）、重复使用 （3）生产中原料浆粕所含纤维素分子不起化学改变，无副产物，无废弃物排出厂外，不污染环境，属于绿色生产工艺。 新型纤维材料环保纤维第3页1.2 工艺特征（1）生产原料和过程无污染，NMMO是一个氨基氧化物，对人体、生物、环境无毒性。（2）溶解在完善密闭和循环形同中进行，可回收。含NMMO凝固浴经过纯化，蒸发除去过量水，剩下经过浓缩NMMO 可再循环使用到工艺流程中去，回收率高达99.5%。（3）生产工艺简单，整个工艺流程不发生化学反应，降

3、低了化学试剂使用量，除了NMMO外，只有少许抗氧剂，工艺步骤简单，生产时间只需几个小时。（4）纤维性能优良，强度尤其是湿强大大优于粘胶纤维，柔软舒适，吸湿性，染色性和悬垂性好，兼备天然和合成纤维优点。新型纤维材料环保纤维第4页1.3 纤维规格Tencel纤维规格有0.11特克斯38毫米、0.11特克斯51毫米、0.17特克斯51毫米用于棉型纱；0.24特克斯70毫米用于精梳毛纺纱。新型纤维材料环保纤维第5页2. Tencel 结构与形态2.1 分子结构Lyocell 纤维生产过程属于物理过程，纤维素浆粕结构基本无改变，故大分子化学结构是由- d - 葡萄糖剩基彼此以1 ，4 甙键联接而成。这么

4、结构使纤维大分子含有还原性。另外，因为纤维素浆粕结构基本无改变，其聚合度较高，同一个大分子链能够同时经过几个结晶区和无定形区，纤维大分子中羟基能把几个结晶区和无定形区连在一起，形成紧密整体，从而使纤维强度提升。新型纤维材料环保纤维第6页4. Tencel纤维性能（1）含有纤维素纤维全部天然性能，包含吸湿性好，穿着舒适，光泽好，极好染色性能和可生物降解性能，可在较短时间内完全生物降解，不会造成环境污染；（2）含有较高干强和湿强；（3）可与其它纤维进行混纺，从而提升粘胶、棉等混纺纱线强度，并改进纱线条干均匀度；（4）Tencel纤维织物缩水率很低，由它制成服装尺寸稳定性很好，含有洗可穿性；（5）纤

5、维截面呈圆形，表面光滑，其织物含有丝绸般光泽；（6）Tencel纤维织物后处理方法比粘胶纤维更广，能够得到各种不一样格调和手感。但Tencel纤维也存在一定缺点，即易原纤化、摩擦后起毛，展现出桃皮绒感，当前正在深入研究改进中。 新型纤维材料环保纤维第7页2.2 聚集态结构纤维素有四种主要结晶变体， 即纤维素、纤维素、纤维素和纤维素。天然纤维素均为纤维素， 而经过碱处理、溶解和纤维素皂化等加工伎俩处理后纤维素则转化为纤维素 纤维素浆粕(纤维素) 经NMMOH2O 溶解， 然后在水浴中固化成形， 重新生成纤维素结晶变体为纤维素， 不能生成纤维素。 溶解后纤维素结晶指数和结晶度都有不一样程度降低，

6、晶粒尺寸大幅度减小。 但纤维在成形过程中，要受到沿纤维轴向外力拉伸作用， 拉伸诱导结晶，使晶粒得到了较为充分生长。 注：纺丝成形后Lyocell 纤维结晶度并不低， 结晶度和晶粒尺寸比粘胶纤维结晶度要大得多。推算出其结晶度为50-63.19 % ，而普通粘胶纤维约为30-40%。这说明Lyocell 纤维分子紧密规整，含有很高分子间力，纤维强度也大。新型纤维材料环保纤维第8页分子取向度比普通粘胶高 新型纤维材料环保纤维第9页Lyocell 纤维成形时， Lyocell 纤维纺丝方法属于干湿法。而普通粘胶纤维是在凝固浴中纺丝， 属于全湿法。因为Lyocell 纤维牵伸主要是在干态(空气或甲醇中)

7、 条件下进行， 所以分子取向度比普通粘胶高。新型纤维材料环保纤维第10页 Tencel纤维密度 Tencel纤维取向度 新型纤维材料环保纤维第11页2.3 形态结构Tencel纤维横截面为圆形，表面非常光洁，无裂纹，为全芯层结构，表皮很薄，其截面形状为圆形；而国产粘胶纤维有显著表面缺点，如沟槽和裂缝(纹)，为皮芯结构，截面为腰果形。新型纤维材料环保纤维第12页2.4 Tencel纤维原纤化原纤化是纤维素纤维共同特点。Lyocell 纤维在这方面表现尤其显著。纤维在湿热状态下，因为纤维膨胀和机械张力作用，单个原纤会沿纤维轴向分裂，在纤维主干上形成绒毛。新型纤维材料环保纤维第13页Tencel纤维

8、和粘胶纤维横截面和纵向表面形貌 新型纤维材料环保纤维第14页3. Lyocell 纤维原纤化原因纤维素纤维结构是产生原纤化主要原因。（1）Lyocell 纤维采取溶剂法生产。在生产过程中，大量结晶化原纤维沿纤维轴向定向排列，其相邻非晶态或无定形态纤维素将这些结晶部分联接起来，形成整根纤维。（2）Lyocell纤维高吸湿性，与普通粘胶纤维不一样。纤维素吸湿膨胀，分子间结协力减弱。受机械外力作用，原纤沿纤维主体剥离成为直径小于14m 巨原纤，产生原纤化现象。（3）Lyocell 纤维高取向度使原纤沿纤维轴排列整齐，原纤间交缠络合降低，有利于原纤剥离。（4）Lyocell 纤维纺丝属于溶剂纺干喷湿法

9、工艺，使纤维极易形成皮芯层结构。皮层结构致密且薄，为纤维原纤化提供了条件。新型纤维材料环保纤维第15页二、聚乳酸纤维1. 乳酸结构与性质1780瑞典化学家首次发觉了乳酸（Lactic acid， LA），即2-羟基丙酸，其存在L-乳酸（LLA）和D-乳酸（DLA）， 新型纤维材料环保纤维第16页LLA 和DLA熔点均为53。易溶于水，乙醇、乙醚、丙酮，不溶于氯仿、苯及二硫化碳等有机溶剂。新型纤维材料环保纤维第17页乳酸生产有两种方法：发酵法和化学合成法。化学合成法：以乙醛和氢腈酸为原料，生产得到是无旋光性DL-乳酸（DLLA。此法生产过程中，试剂毒性大，对环境造成污染，发酵法：普通采取玉米、小

10、麦等淀粉或牛乳为原料，由微生物将其转化为LLA。发酵法所得乳酸几乎全部是左旋，含有光学活性。因为人体只含有分解LLA酶，所以LLA 比DLA或DLLA在生物可降解材料应用上有独到之处。新型纤维材料环保纤维第18页2. 丙交酯结构和性质丙交酯是有LA制得环状二聚体。因为LA有两种L-、D-两种旋光异构体，对应，从旋光性上讲存在四种丙交酯：(1)两分子LLA形成L，L-丙交酯（简称L-丙交酯）(2)两分子DLA形成锇D，D-丙交酯（简称D-丙交酯）(3)一分子LLA和一分子DLA形成D，L-丙交酯(内消旋丙交酯)(4)L-丙交酯和D-丙交酯形成外消旋丙交酯。 新型纤维材料环保纤维第19页四种丙交酯

11、性质新型纤维材料环保纤维第20页3. PLA化学结构因为乳酸存在两种立体异构体，所以聚乳酸（PLA）一样存在不一样立体构型，即聚L-乳酸（PLLA）、聚D-乳酸（PDLA）聚D，L-乳酸（PDLLA)新型纤维材料环保纤维第21页4. PLA合成19，法国人首先用缩聚法合成了PLA。1966年Kulkarni首先提出可由LA合成丙交酯，再深入生成PLA制备方法。20世纪90年代以来，经过改进聚合工艺和大量研究共聚改性技术，产生了包含扩链法和共聚法在内新聚正当.到当前为止，PLA制备方法仍主要为LA直接聚正当以及间接聚正当（丙交酯开环聚正当）两种。 新型纤维材料环保纤维第22页4.1 直接聚正当直

12、接聚正当基本路线是LA单体经过共沸蒸馏、脱水缩聚得到PLA高聚体，其基本原理是LA脱水缩聚，反应过程中生成水是一步步地除去，整个反应是逐步缩合过程，在反应后期因为产物分子量变大，造成体系粘度增大，使得体系中水难以除去，所以缩聚反应困难，PLA分子量不再增加。LA直接聚正当主要包含在溶剂中进行溶液聚正当和不使用溶剂熔融聚正当。新型纤维材料环保纤维第23页4.2 间接聚正当（丙交酯开环聚正当）丙交酯开环聚正当普通过程为LA单表达经过脱水缩聚形成PLA齐聚物，然后在催化剂、真空、加热条件下，使齐聚物裂解呈LA环状二聚体，即丙交酯，最终丙交酯在催化剂作用下开环聚合生成PLA高聚物。 新型纤维材料环保纤

13、维第24页5. PLA纺丝PLA纤维含有与聚酯相同结晶性和透明性，含有高结晶度、取向度。其纺丝有干法和熔融法两种。新型纤维材料环保纤维第25页5.1 干法纺丝许多纺丝学者对PLA干法纺丝进行了研究，发觉纺丝液浓度、溶剂组成、拉伸温度、拉伸速度、分子质量、分子质量分布、纺丝环境温度和纤维直径等均影响成品纤维性能。采取分子量为375 000 PLA进行干法纺丝，所纺制PLA纤维到达8.3cN/dtex。新型纤维材料环保纤维第26页5.2 熔融纺丝采取分子量为330 000、熔点为1860C、结晶度约为75%PLA，用二步法生产PLLA纤维。即先熔融挤出，以不一样卷绕速度制成初生纤维。然后进行后拉伸

14、。所纺制PLA纤维强力只到达6.9cN/dtex 。 新型纤维材料环保纤维第27页从纺制纤维机械性能看，干法纺丝优于熔融纺丝。其原因有两个方面：（1）干法纺丝纺丝液中大分子链缠结比熔融纺丝熔体中少得多。在纺丝过程中，若能将这种缠结少网络结构有效地转移到初生纤维中，则初生纤维表现出很高拉伸性能。（2）同熔融纺丝相比，干法纺丝通常在较低温度下进行，热降解少。即使熔法纺丝所得纤维机械性能略低，但其不需要使用溶剂及溶剂回收处理装置，成本低，环境污染少，所以聚乳酸熔纺领域研究十分活跃。新型纤维材料环保纤维第28页6. 结晶性能聚乳酸是一个半结晶聚合物，链构象在非晶区呈无规卷曲，在晶区展现出螺旋状结构。P

15、LLA螺旋状结构包含形态和形态两种，螺旋形态取决于聚合物制备和处理过程。在高温高倍下进行热拉伸，形态能够转化为形态，但即使熔融试验也未发觉形态转化为形态。新型纤维材料环保纤维第29页7. PLA纤维性能7.1 基本性能新型纤维材料环保纤维第30页7.2 力学性能7.2.1 拉伸性能 （1）聚乳酸纤维强度略低于涤纶和锦纶纤维，不过其断裂伸长率较大。因为聚乳酸纤维细度不匀率较大，所以其断裂伸长率较大。 （2）PLA纤维模量为涤纶纤维1/2，比涤纶柔软，密度介于涤纶纤维和锦纶纤维之间。7.2.2 回弹性能PLA纤维弹性回复性优良，尤其在大变形下（10%）弹性回复率除了比锦纶纤维略低外，比棉、涤纶、粘胶、羊毛、腈纶都要好。新型纤维材料环保纤维第31页7.3 吸湿性能因为不含有亲水基团，聚乳酸纤维回潮率较低，略高于涤纶，比锦纶要小得多。也低于常规天然纤维。 新型纤维材料环保纤维第32页7.4 导电性能和其它常规合成纤维一样，聚乳酸纤维质量比电阻在107，比其它两种常见合成纤维如涤纶、锦纶要小，但比天然纤维要大得多，因而会影响到其可纺性。新型纤维材料环保纤维第33页7.5 热学性能聚乳酸纤维熔点较低，而聚酯纤维熔点要比聚乳酸纤维高1.5倍，因而聚乳酸纤维在燃烧时熔融速度极快，溶液能连续滴下，残渣凝固时间较长，包含火焰颜色、气味等这些特点和聚酯纤维等合成纤维相比，差异极为显著，所以聚乳酸纤