陈艳华 王瑄
PHBV/PLA共混长丝性能及上浆工艺研究
陈艳华 王瑄
通过PHBV与PLA熔融共混纺丝制备PHBV/PLA长丝,并通过改变上浆方案对PHBV/PLA长丝进行上浆实验。通过对纯PLA长丝和未上浆的PHBV/PLA长丝以及上浆的PHBV/PLA长丝的强伸性能、吸湿性能、沸水收缩率和外观形态的测试分析,讨论了熔融共混纺丝制备PHBV/PLA长丝上浆方案。
PHBV;PLA;长丝;上浆工艺
PHBV(聚羟基丁酸戊酸共聚酯)在宁波有较好的生产条件,它是一种生物高分子聚酯,是以可再生资源——淀粉为主要原料,通过淀粉糖加丙酸发酵的生物工程生产PHBV,它具有良好的生物相容性、生物降解和生物可吸收性,在各种环境中都具备完全的生物降解能力,其分子降解或灰化后,形成二氧化碳气体,不对土壤和空气产生毒害。然而由于PHBV本身的缺点,如结晶速率慢、结晶度高、热稳定性差、断裂伸长率低以及成型加工困难等,极大地限制了PHBV的应用,因此,研究人员过物理改性(也称共混改性)和化学改性对其进行改性,试图提高PHBV的性能,拓展其应用。然而,对于PHBV与PLA共混改性研究的报道仍以制备复合材料或复合纤维膜为主[1-5]。本文采用PHBV与PLA共混熔融纺丝制备PHBV/PLA共混长丝来拓展PHBV的纺织应用,通过对上浆前后PHBV/PLA共混长丝的结构及物理性能的测试分析,掌握纤维的基本性能,为后续合理设计织造工艺、染整工艺,且开发出性能优异的新产品奠定基础。
1.1 试验原料
PHBV/PLA共混长丝,共混比为30/70,规格为109dtex/72f;PLA长丝,规格为109dtex/72f。以上两种长丝均由中国科学院宁波材料技术与工程研究所制备。
长丝专用浆料A,宁波新大昌织造有限公司提供;长丝专用浆料B,PS-320A型,立明集团提供。
1.2 试验设备
全电子式单纱上浆机,GA392型,江阴市通源纺机有限公司;电子单纱强力仪,YG0G1F型,莱州元茂仪器有限公司;电子恒温鼓风干燥箱,DHG-9053A型,上海精宏实验设备有限公司;电子天平,AB204-N型,梅特勒托利多仪器(上海)有限公司;通风式快速八篮恒温烘箱,YG747型,宁波纺织仪器厂;彩色闭路监控摄像机,WV-CP470/CH型,苏州松下系统科技有限公司;缕纱测长仪,YG086,宁波纺织仪器厂。
1.3 浆纱工艺
本研究选用两种浆料,一种是新宁波新大昌织造有限公司提供(长丝专用浆料A),另一种是立明集团提供(长丝专用浆料B)。通过对浆料含固量,浆纱工艺参数设置的改变进行浆纱实验。浆纱过程中未添加其他任何助剂。根据浆料和浆纱工艺不同,将浆纱方案分为3种,列于表1中。
表1 浆纱方案及工艺参数表
1.4 性能测试
1.4.1 强伸性能测试
用YG0G1F型电子单纱强力仪对长丝进行力学性能测试,拉伸性能主要包括强力和伸长两方面。参照GBT14344-2008《化学纤维长丝拉伸性能试验方法》[6]对样品进行测试。夹持距离500mm,拉伸速度500 mm/min,预加张力5cN,每一试样测试50次。将实测数据取平均值。
1.4.2 吸湿性能测试
参照GBT6503-2008《化学纤维回潮率试验方法》[7]对长丝进行测试。取试样约10g,放入称量盒一起称量,精确至0.001g;开启烘箱电源开关盒分源升温开关,并将烘箱的温度计调整到所需控制温度105±2°C;将已装试样的称量盒放入烘箱,打开称量盒盖,将试样烘干2h后,迅速盖上称量盒盖放入干燥器,冷却至室温后称量。称量前应瞬时打开盒盖在盖上。纤维与纺织材料的吸湿性用回潮率W和含水率M来表示。回潮率W和含水率M的计算公式为:
式中:G为未干燥样品的重量;G0为干燥样品的重量。将测试所得数据按照公式计算出样品的回潮率W和含水率M。
1.4.3 沸水收缩率测试
测量长丝经沸水处理前的长度和处理后的长度,可以计算沸水收缩率。参照GBT 6505-2008《化学纤维长丝热收缩率试验方法》[8]对长丝进行测试。采用小绞试验法。用周长为1m的纱框测长器,卷曲25m长的样丝,成为一小绞,进行煮前平衡,平衡时间为2h。然后挂在立式量尺上,并挂5cN预加张力重锤,30s后测量其煮前长度。把各丝绞扭成8字形,再对折使之形成四层圈状,按顺序用网袋包好,放在沸水中煮30min,取出水平放置,打开包装取出试样,用吸水纸吸干水份。在无张力和松弛状态下将试样置于烘箱中55±5°C烘干。将烘干后的试样松弛无张力地挂起,进行热处理后平衡,时间4h以上。再将平衡后的干燥试样挂在立式直尺上,挂上5cN预加张力重锤,30s后测量其煮后收缩长度。沸水收缩率的计算公式为:
式中:L0为煮前长度(cm);L1为煮后长度(cm)。将测试所得数据按照上述公式计算出样品的沸水收缩率。
1.4.4 形态结构分析
取一段长丝,整理平直,按在载玻片上,另一只手盖上盖玻片,使附在载玻片上的纤维平直;然后在盖玻片的两对顶角上各滴一滴甘油,使盖玻片粘着并增加视野的清晰度。通过改变放大倍数,得到清晰显微镜照片。
2.1 长丝强伸性能
按照GBT 14344-2008《化学纤维长丝拉伸性能试验方法》对未上浆PLA长丝和PHBV/PLA长丝以及不同上浆方案的PHBV/PLA长丝样品进行强伸性能测试,测试结果列于表2中。
表2 PLA长丝和PHBV/PLA长丝强伸性能测试结果
由表2可以看出,未上浆PHBV/PLA长丝的断裂强度约是纯PLA长丝的断裂强度1/2,但是,上浆后PHBV/PLA长丝的断裂强度有所变化,按方案3上浆的PHBV/PLA长丝的断裂强度较未上浆长丝提高了约33%,这表明方案3上浆后的PHBV/PLA长丝更有利于上机织造。纱线的断裂伸长率反映纱线的弹性大小,断裂伸长率大则纱线的弹性较大,对于上浆经纱,断裂伸长率还反映浆膜的坚韧性,断裂伸长率大则浆膜坚韧完整,在织造过程中不易落浆[9]。断裂伸长率测试结果可以看出,未上浆PHBV/PLA长丝的断裂伸长率大于纯PLA长丝的断裂伸长率,表明未上浆PHBV/PLA长丝的弹性大于纯PLA;因为方案2上浆后的PHBV/PLA长丝断裂伸长率大于方案1和方案3上浆后的PHBV/PLA长丝,所以方案2上浆后的PHBV/PLA长丝浆膜坚韧更为完整。
2.2 长丝吸湿性能
对未上浆PLA长丝和PHBV/PLA长丝每种样品选取5个试样进行吸湿性能测试。测试按照GBT 6503-2008《化学纤维回潮率试验方法》进行,测试结果列于表3中。
由表3可以看出,未上浆PHBV/PLA长丝的回潮率和含水率均大于PLA长丝。因材料吸湿性对其力学性能影响很大,绝大多数纤维随着回潮率的增加而强力下降[7]。结合表2中的测试结果可以看出,未上浆PHBV/PLA长丝的断裂强度比纯PLA长丝的断裂强度减小了一半。另外,所有纤维的断裂伸长率都随着回潮率的升高而增大,表2中的断裂伸长率值也体现了这一理论。
表3 未上浆长丝吸湿性能测试结果
2.3 长丝热收缩性能
按照GBT 6505-2008《化学纤维长丝热收缩率试验方法》对未上浆PLA和PHBV/PLA长丝做沸水收缩率测试,并按公式3求出两种长丝的沸水收缩率列于表4中。
化学纤维是线型或支链型的高分子聚合物,在加工过程中已经过了多次的拉伸和热定型,大分子间的取向和结晶已达到了一定的程度。但由于大分子间还有一定的内应力,当纤维遇干热和湿热时,会改变原来大分子间的取向度与结晶状态,松弛了有序排列的分子链段,发生了链折叠和重结晶现象,使纤维产生了不可逆的收缩[10],由表4可以看出,与纯PLA长丝相比,PHBV/PLA长丝的沸水收缩率明显减小,说明与纯PLA长丝相比,PHBV/PLA共混长丝分子间的取向度较好且结晶较为完整。因此,PHBV/ PLA长丝织物的尺寸稳定性也好于PLA长丝织物。
表4 未上浆PLA和PHBV/PLA长丝沸水收缩率测试结果
2.4 长丝外观形态
对未上浆和不同方案上浆的PHBV/PLA长丝在显微镜下观察,得到一组图片,如图1所示。
从图1 PHBV/PLA未上浆长丝和上浆长丝的显微镜照片(放大40倍)可以看出,方案1和方案3上浆后的PHBV/PLA长丝表面被覆完整,渗透较好,浆纱表面均匀、光滑,且上浆后长丝抱合较好。然而,用方案2上浆后的PHBV/PLA长丝表面被覆完整,但抱合差,单纤维处于完全分散状态,不能用于上机织造。
1)通过对未上浆PHBV/PLA长丝和纯PLA长丝的强伸性能、吸湿性能和沸水收缩率的测试分析表明,未上浆的PHBV/PLA长丝的断裂强度约低于纯PLA长丝的断裂强度,而断裂伸长率大于纯PLA长丝的断裂伸长率;未上浆PHBV/PLA长丝的回潮率和含水率均大于纯PLA长丝;与纯PLA长丝相比,未上浆PHBV/PLA长丝的沸水收缩率明显减小。
2)通过对不同方案上浆后的PHBV/PLA长丝的强伸性能测试分析表明,按方案3上浆的PHBV/PLA长丝的断裂强度提高,且断裂伸长率减小,更易于上机织造;方案2上浆后的PHBV/PLA长丝浆膜坚韧更为完整。
3)通过对未上浆和不同方案上浆的PHBV/PLA长丝外观形态观察结果表明,方案1和方案3上浆后的PHBV/PLA长丝上浆效果较好。
图1 PHBV/PLA未上浆长丝和上浆长丝显微镜照片(放大40倍)
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(责任编辑:田犇)
服饰行业进军银行领域“美邦版”银行注资缩减
服饰行业涉足银行领域的热潮依旧涌动,由均瑶集团和美邦服饰发起的,上海第一批民营银行“华瑞银行股份有限公司”如今又有了新动态。
日前,美邦服饰发布公告,董事会确定华瑞银行的注册资本为30亿元,美邦服饰持股比例仍为15%,拟出资额为4.5亿元。
此次公布有关华瑞银行的注册资本较11月公布的35亿元注册资本减少14.2%。美邦服饰持股比例仍为15%,拟出资额较之前公布的减少0.75亿元。据美邦服饰三季报显示,美邦服饰报告期内营业收入17亿元,上年同期减少16.02%,归属上市公司股东净利润0.47亿元,上年同期减少70.57%。业内人士指出,由于服装市场的不景气,此后该公司的经营业绩仍有下降压力。
据了解,服饰行业进军银行领域,美邦服饰并不是第一家。去年,百圆裤业发布公告,称拟参与山西省民营银行的设立事宜;主营品牌女装的朗姿股份也发布公告,称参与筹建设立民营银行已获预先核准。
雅戈尔因为其投资的宁波银行权益计入合并报表,投资净利润大幅增加。一季度,雅戈尔投资业务实现净利润8.7亿元,其中宁波银行贡献8亿元,占比92%。(摘自中国纺织经济信息网2014-12-16)
On the Performance and Sizing Process of PHBV/PLA Blend Filaments
CHEN Yan-hua WANG Xuan
PHBV/PLA blend filaments have been prepared by means of melt blending and sizing experiments of PHBV/PLA blend filamenthave been made by changing the sizing programs.Based on the testand analysis of the strength and elongation,the moisture absorption,the boiling water shrinkage and the appearance of the pure PLA filaments,and the unsized and sized PHBV/PLA filaments,the paper discusses the sizing program of PHBV/PLA filaments.
PHBV;PLA;filament;sizing process
TQ325.3 TS193.6
C
1674-2346(2014)04-0001-05
10.3969/j.issn.1674-2346.2014.04.001
2014-06-12
浙江纺织服装职业技术学院科研创新团队项目[编号:2012-T-002],浙江纺织服装职业技术学院重大项目
[编号:2012-2A-001],宁波市科研创新团队项目[编号:2012B82014]
陈艳华,女,浙江纺织服装职业技术学院,宁波市先进纺织技术与服装CAD重点实验室。研究方向:生物基纤维面料开发与应用(浙江 宁波 315211)