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一步法制备聚乙醇酸纤维的工艺及其性能研究

2021-05-08卢丹萍王朝生王华平

合成纤维工业 2021年2期
关键词:工艺

卢丹萍,吉 鹏,王朝生,王华平

(1.东华大学 材料科学与工程学院 纤维材料改性国家重点实验室,上海 201620;2.东华大学 纺织产业关键技术协同创新中心,上海 201620)

以乙醇酸为主要原料合成的聚乙醇酸(PGA)是最简单的线性脂肪族聚酯,具有优异的气体阻隔性、生物兼容性和生物可降解性,被广泛应用于生物医用材料、生态农膜和阻隔包装材料等领域。PGA的玻璃化转变温度(Tg)为35~40 ℃,熔点(Tm)为220~230 ℃[1],是一种热塑性线性聚酯,具有一定的可加工性能,但其高度结晶,结晶度为45%~55%,不溶于大多数有机溶剂,因此通常采用熔融纺丝法制备PGA纤维[2]。

目前,在PGA熔融纺丝过程中主要存在的问题有以下3种:一是相对分子质量,市面上可用于纺丝的PGA均来自乙醇酸开环聚合制得,当PGA平均相对分子质量达到20 000~145 000时,聚合物可以拉成纤维状[3];二是通过共聚方法对PGA进行改性,未拉伸的PGA纤维会发生胶合,而通过共聚较高相对分子质量的PLA能抑制胶合;三是纺丝工艺的选择,纺丝工艺对PGA纤维的结构和性能也有着巨大的影响。YANG Q等[4]通过400 m/min的纺速低倍拉伸制备的PGA纤维结晶状态较差,黏结严重;而通过30 m/min的纺速高倍拉伸制备的PGA纤维结晶结构较完善。徐纪刚等[5]采用熔融纺丝-拉伸一步法工艺成功制备出力学性能较好的PGA纤维,工艺参数为纺丝温度240 ℃、纺丝速度250 m/min、拉伸倍数5.5。通常,PGA在纺丝成形过程中无取向的PGA纤维由于结构尚处于非稳态状态已发生纤维之间的黏结,导致无法进行后道热拉伸。作者采用熔融纺丝挤出-拉伸-卷绕一步法制得PGA纤维,研究了纺丝工艺路线对PGA纤维结构和性能的影响,重点研究拉伸倍数对纤维结构、回弹性能、亲水抗静电性能以及力学性能的影响。……

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