孟 猛 嚴小慶 錢 程 蔣繼紅 沈 杰

(1.嘉興學院材料與紡織工程學院，嘉興，314001;2.杭州可靠護理用品股份有限公司，杭州，311300)

聚乳酸(PLA)是一種環(huán)保型生物質材料，它以玉米淀粉為原料，經(jīng)過發(fā)酵、縮合和聚合等一系列反應制成［1-2］。PLA制品的廢棄物在土壤或海水中經(jīng)微生物作用可降解為二氧化碳和水，經(jīng)植物光合作用可再次生成淀粉，達到完全循環(huán)再利用的目的，是一種可完全生物降解的材料［3］。

PLA纖維可以采用溶液和熔融兩種紡絲方法加工，由于熔融紡絲法流程短、無溶劑污染問題，因而目前商業(yè)化的PLA纖維均為熔融紡絲方法所獲得［4］。PLA紡黏非織造布是將PLA切片首先經(jīng)過干燥工序，然后經(jīng)過熔融擠壓、冷卻、牽伸、分絲成網(wǎng)和熱軋加固過程而制成的PLA長絲纖維網(wǎng)。由于PLA的熔點為160～170℃，其組成單元L-乳酸在高溫熔融狀態(tài)下極易分解，因而除紡絲前的干燥脫水外，還需要對紡絲溫度進行嚴格控制［5-6］。國內(nèi)外對PLA紡黏非織造布的制備進行了較多的研究［7-9］，但對其應用性能的研究未見報道。本文將PLA與普通聚丙烯(PP)和聚酯(PET)紡黏非織造布的性能進行了測試和對比分析，以期為PLA非織造布的加工和應用提供指導。為了使測試結果更準確，選用了布面均勻度較好的60和90 g/m2兩種PLA紡黏非織造布作為測試樣品。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

PLA紡黏非織造布：60和90 g/m2兩種;PET紡黏非織造布：60和90 g/m2兩種;PP紡黏非織造布：60 g/m2(100%新料)、90 g/m2(100%新料)、62 g/m2(65%新料)和90 g/m2(65%新料)四種。

1.2 儀器設備和試驗方法

采用YG(B)141N型數(shù)字式織物厚度儀測試厚度;斷裂強力采用YG(B)026H型電子織物強力機，按照標準GB/T3923.1—1997進行測試;透氣性采用YG461E型織物透氣性試驗儀，按照標準GB/T5453—1997測試;透濕性采用Lck-131型透濕量測定儀，按照標準GB/T12704.2—2009測試;表面接觸角采用JC2000C1型接觸角測量儀，按照標準ASTM D724進行測試;耐熱性采用YG605型熨燙/升華色牢度儀進行測試，將樣品裁剪成尺寸為10 cm×5 cm的規(guī)格，放入儀器的兩夾板中加熱，兩個夾板溫度可以獨立控制，30 s后取出樣品，觀察并測量尺寸;采用MP511型pH計按照標準GB/T7573—2009測試pH值。

2 結果與討論

2.1 強伸性能

PLA、PET和PP紡黏非織造布的力學性能測試結果見表1。

表1 PLA、PET和PP紡黏非織造布的強伸性能

由表1可知，對于60和90 g/㎡兩種不同的面密度，四種紡黏非織造布的斷裂強力從大到小排列的順序為：PET＞PP(100%新料)＞PLA＞PP(65%新料)。由于強力是表示非織造布堅牢耐用程度的重要指標，表明 PLA相對于 PET和 PP(100%新料)紡黏非織造布來說，其承受外界機械力作用的能力相對弱一些，但要好于添加回料的PP紡黏非織造布。表1還顯示，無論是100%新料還是添加了部分回料的PP紡黏布，都具有較高的斷裂伸長率，而PLA和PET紡黏布的斷裂伸長率相對較低。由于斷裂伸長率反映了非織造布的柔韌性，在合理范圍內(nèi)其值越大，所制成的非織造布的手感越柔韌，說明PP紡黏布具有較好的柔韌性。另外，斷裂功也是衡量非織造布韌性的指標，斷裂功大的非織造布承受沖擊破壞的能力強。表1中顯示出四種紡黏非織造布的斷裂功從大到小排列的順序為：PP(100%新料)＞PP(65%新料)＞PET＞PLA，表明PLA紡黏非織造布承受沖擊破壞的能力要差一些。

2.2 透氣和透濕性能

表2為PLA、PET和PP紡黏非織造布的透氣和透濕性能測試結果。

表2 PLA、PET和PP紡黏非織造布的透氣和透濕性能

由表2可知，四種紡黏非織造布的透氣性從大到小的排列順序為：PP(100%新料)＞PP(65%新料)＞PLA＞PET。透氣性表示單位時間內(nèi)通過單位面積的空氣量，其大小取決于非織造布中纖網(wǎng)孔隙的大小和多少，這取決于纖維性狀、生產(chǎn)方法、厚度等因素［10］。相同面密度條件下，布的厚度越小，集合體中纖維間的孔隙越少，密度越大，產(chǎn)生的氣阻大，從而透氣性差。PLA紡黏非織造布的透氣性介于PET和PP之間，這與表2中的厚度數(shù)據(jù)相吻合。

由表2可知，四種紡黏非織造布的透濕性從大到小的排列順序為：PLA＞PP(100%新料)＞PP(65%新料)＞PET。透濕是指在一定的相對濕度梯度下，濕氣通過纖維間孔隙轉移到非織造布的外層并蒸發(fā)、散逸的過程，透濕性主要與纖維自身的吸濕和導濕能力、非織造布結構、后整理加工等因素有關［11］。由于四種材料均為紡黏長絲的熱軋結構，沒有經(jīng)過任何后整理加工，且PLA、PET和PP均屬于不吸水類纖維，驗證了PLA纖維具有非常好的導濕性［12］，表明PLA紡黏非織造布具有極好的導濕性。

2.3 表面接觸角、熱穩(wěn)定性、pH值和硬挺性

對面密度為60 g/m2的PLA、PET和PP紡黏非織造布的表面接觸角、熱穩(wěn)定性、pH值和硬挺性分別進行測試，結果見表3。

2.3.1 表面接觸角

從表3可以看出，四種紡黏非織造布的表面接觸角均大于90°。表面接觸角是表征水對非織造布的相對浸潤性能指標，當接觸角θ=0°時，液體完全浸潤到布的表面;當接觸角0°＜θ＜90°時，液體可浸潤到布的表面;當接觸角90°＜θ＜180°時，液體不可浸潤到布的表面。測試表明，PLA、PET和PP紡黏非織造布具有疏水效應，其中PLA紡黏非織造布的接觸角為96.8°，數(shù)值最小，疏水效應最差。

表3 四種紡黏非織造布的表面接觸角、熱穩(wěn)定性、pH值和硬挺性能

2.3.2 熱穩(wěn)定性

由表3可知，初始產(chǎn)生熱變形的溫度和完全熔融時的溫度從大到小的順序均為：PET＞PP(100%新料)＞PLA＞PP(65%新料)。其中PLA紡黏非織造布的初始變形溫度為135℃，完全產(chǎn)生熔融時的溫度為163℃，與PP紡黏非織造布的熱變形溫度最為接近，表明作為一種新型材料，PLA非織造布可以參照PP非織造布的熱加工溫度進行操作。

2.3.3 pH 值和硬挺性

從表3中的pH值測試結果來看，PET和PP紡黏非織造布的pH值均為7左右，呈中性;而PLA紡黏非織造布的pH值為6.086，呈弱酸性，可能的原因為PLA是由乳酸縮聚并經(jīng)過紡絲而制成的，纖維表面偶有殘留的PLA小分子，導致了布面成弱酸性。此外，表3中的挺度測試結果表明，PLA紡黏非織造布的硬挺性與PET相似，但小于PP紡黏非織造布。

3 結語

(1)PLA紡黏非織造布的斷裂強力較低，四種紡黏非織造布的強力從大到小排列的順序為：PET＞PP(100%新料)＞PLA＞PP(65%新料);斷裂功從大到小排列的順序為：PP(100%新料)＞PP(65%新料)＞PET＞PLA。PLA紡黏非織造布的斷裂伸長率相對較低，表明PLA紡黏非織造布承受沖擊破壞的能力要差一些。

(2)四種紡黏非織造布的透氣性從大到小排列的順序為：PP(100%新料)＞PP(65%新料)＞PLA＞PET，PLA紡黏非織造布的透氣性介于PET和PP紡黏非織造布之間。

(3)四種紡黏非織造布的透濕性從大到小排列的順序為：PLA＞PP(100%新料)＞PP(65%新料)＞PET，PLA紡黏非織造布具有很好的透濕性。

(4)四種紡黏非織造布均具有疏水效應，其中PLA紡黏非織造布的疏水效應最差。

(5)PLA紡黏非織造布的pH值為6.086，呈弱酸性。

(6)PLA紡黏非織造布的耐熱穩(wěn)定性與PP紡黏非織造布相近。

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