纖維強伸性能的測定采用GB/T14337―93標準測定纖維的強伸性能。測試儀器為XQ21纖維強伸度儀(東華大學生產),試樣夾持長度10mm,拉伸速度10mm/min,預加張不同pH處理條件下纖維的機械性能處理浴的pH值對纖維機械性能的影響不同pH條件下,兩種纖維的機械性能變化情況。
在選用的pH值范圍內,PET纖維基本能夠保持原有的斷裂強度和斷裂伸長率。在pH=11.8時,PET纖維的強度雖然有下降的趨勢,但并不明顯。對于PLA纖維,在pH3.85~7.2的范圍內,雖然強度保持基本穩定在75%左右,但仍表明,即使在微酸性的條件下,濕處理仍然對PLA纖維造成了明顯的損傷。在堿性條件下(pH>7),纖維的強度保持隨著pH值的增加而急劇下降。可見堿性條件對PLA纖維非常敏感,如pH為11.8時處理60min后,強度保持已經下降到28.4%.
處理時間對纖維機械1能的影響選用pH=11.8的處理浴,來研究兩種纖維隨處理時間的改變其機械性能的變化,其結果。從可見,在處理溫度為30℃的情況下,PET纖維隨處理時間的延長,強度和伸長率基本沒有變化。處理90min后,PET纖維的斷裂強度和伸長保持分別為99.5%和95.7%.而PLA纖維,在處理15min時,斷裂強度和伸長保持就已分別下降到68.4%和74.4%,隨后隨著時間的延長,斷裂強度和伸長保持繼續下降。到處理90min后,PLA纖維的強度和伸長保持分別只有44.4%和39.3%.在處理溫度為50℃時,由的A、B、C、D曲線可見,隨著處理時間的延長,PET纖維的機械性能損失仍然不明顯,而PLA纖維的機械性能損失與相比已經明顯增加。在處理15min時,PLA纖維的強度和伸長保持分別下降到47.1%和46.7%,已經基本接近于30℃處理90min的水平。處理90min后PLA的強度和伸長保持已經分別下降到18.0%和8.9%.
溫度對PLA纖維強度的劇烈影響,可以從的E、F、G、H曲線進一步看出。在90℃條件下,處理15min,PLA的強度和伸長保持已分別下降到11.7%和6.5%.隨著處理時間的進一步延長,45min時纖維基本被水解破壞,殘留物干燥后已呈粉末狀,如(a)的電鏡照片所示,60min后全部水解。而PET纖維890℃、pH11.8下兩種纖維的電鏡照片在此條件下,即使處理90min后,如(b)所示,其形態仍保持,斷裂強度和伸長的保持仍然有91.6%和96.5%,機械性能損失仍然較小。
討論PLA和PET均屬聚酯纖維,從化學結構看將比較容易被堿催化水解,但兩者的耐堿性差異非常大。PLA在濕處理條件下的機械性能保持根本無法與PET相比。對于PET纖維,即使在pH11.8條件下,處理溫度為90℃,機械性能的損傷也并不明顯。而PLA即使在微酸性的條件下,也會造成明顯的強度和伸長的下降。PLA纖維對pH值、處理溫度和處理時間都非常敏感,任何一個因素的增加,均將導致纖維的明顯損傷。
這種懸殊的差異,除了兩種高聚物各自酯健的耐水解性能不同外,還與PET和PLA纖維各自的微細結構有很大的關系。PET大分子基本成線性結構,而PLA大分子是呈螺旋型的,這就使PET纖維的微細結構比較致密,結晶度可以達到50%~60%<1>。而PLA的結晶度只有10%~40%<1>。這就使PET纖維的水解基本發生在纖維的表面,這是滌綸纖維能夠采用堿減量加工的基礎。而由于PLA纖維較為疏松的結構,水解在纖維內外均會發生,這也是PLA纖維比PET強度損傷大得多的原因之一。
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