聚乳酸纤维与棉纤维不同混纺比对纱线力学性能的影响

赵 凯，潘福奎，王 春

(青岛大学，山东 青岛 266071)

纺织原料在近十年期间，随着科技进步，己被大量开发及应用。其中绿色环保纤维特别受市场欢迎。早在20世纪就有人在开拓玉米食用之外的功能，时至今日诞生的玉米纤维，使纺织业增添了一种新的绿色环保纤维[1-3]，同时也为玉米的开发生产提供了新的途径。

玉米聚乳酸纤维是将玉米发酵制得乳酸，经由缩合聚合反应制成聚乳酸，利用耦合制成具有良好机械物理性能的较高分子量聚乳酸[4-6]，再经过关键的化学改质，将其强度、保水性提升，并将其纤维化。利用玉米淀粉加上独特技术，经不断研制后生产出Nature Works PAL聚乳酸，现已成为一些大公司生产聚乳酸纤维的生产原料。

1 玉米聚乳酸纤维自身性能与发展应用

1.1 玉米聚乳酸纤维的性能

玉米纤维具有高结晶性与高配向性，所以它既耐热又耐拉，利用一般熔融纺丝法，即可制成各种长丝及短纤，但因其耐酸不耐碱，无法进行碱减量加工，纤维外观透明度好，主要特性包括：单纤强力为0.0407 cN/dtex，伸长率为47%，缩率为0.3%，T/C为600C，TM熔点为166℃，耐温度在1300℃以内。

1.2 玉米聚乳酸纤维在当前工业中的的应用

1.2.1优良的服用性在服装工业中的应用

该纤维具有较高的强力，织物光泽柔和亮丽，抗绉防缩性能好，有芯吸排汗和抗紫外线功能。用其制成的面料柔软，可与丝绸媲美，有丝绸般的光泽和舒适的手感，皮肤接触感觉良好，具有抗菌性和防霉性。用其制成的服装具有很好的水扩散性，经过染色处理后，表面会析出很多侧细孔，与羊毛的鳞片状有异曲同工之效果，能很快吸汗并迅速干燥，快速将汗排出。用其制成的织物具有很好的悬透性、滑爽性、光泽及免烫效果[7-9]。用其制成的织物外观透明度好，具有良好的回弹性，对许多溶剂包括干洗剂，有很好的稳定性，能防污、耐日照、耐气候，是新一代的绿色纤维。

1.2.2生态环保应用领域

该纤维采用分散染料常压染色，染色性好，所需原料全部来自玉米，是一种新型的完全生物降解的合成纤维。其制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用，可分解为二氧化碳和水，燃烧时不会散发毒气，不会造成污染，因而它是一种可再生的绿色纤维，是一种极具发展潜力的生态性纺织原料[10-12]。

1.2.3广泛的应用领域

该纤维可以代替各种纺织原料，可制作成纱、织物、编织物、非织造布，可以加工成短纤维、复丝和单丝[13-16]，可以与棉、羊毛或粘胶等可分解性纤维混纺。

2 实验条件的设定及实验材料

本次实验应用的是玉米聚乳酸纤维同棉纤维按照不同的混纺比进行纺纱，实验条件是在室温22℃，湿度为60%;拉伸速度500 mm/min；拉伸距离500 mm；测试次数30次；修正系数为1。

所用混纺纱线，玉米聚乳酸纤维含量依次是：30%、 40%、60%、70%、 90%、 100%。实验测量混纺纱线所用的实验仪器为YG061型电子单纱强力仪。用该仪器依次测得50次数据然后剔除异常数据，最终选取30组数据，取得平均值得到实验数据表格，并绘出力学性能与不同混纺比的关系曲线。

3 拉伸实验结果

3.1混纺比与断裂强度的关系(见图1)

图1 不同混纺比与断裂强度之间的关系曲线

3.2混纺比与断裂功的关系曲线(见图2)

图2 混纺纱线断裂功与不同混纺比间的关系曲线

3.3混纺比与初始模量的关系(见图3)

图3 混纺纱线初始模量与不同混纺比间的关系曲线

3.4断裂伸长率与混纺比关系曲线(见图4)

图4 混纺纱线断裂伸长率与不同混纺比间的关系曲线

4 实验分析及结论

4.1聚乳酸玉米纤维/棉纤维混纺纱的断裂强度随着聚乳酸纤维含量的提高，呈现先降低后增高的变化现象。在聚乳酸纤维与棉混纺时，聚乳酸纤维的含量在40%时其混纺纱的断裂强度最低。其原因是当聚乳酸纤维含量低时，由于棉纤维的伸长取向度比较高起到主要抗拉伸作用，而随着聚乳酸纤维的提高，由于两种纤维在结晶度、取向度等方面有所不同，在聚乳酸纤维含量为40%左右时会出现明显的弱环现象，而后随着聚乳酸纤维的提高，这种弱环现象就会不断地减弱，从而使混纺纱线的断裂强力又不断提高。

4.2聚乳酸纤维/棉纤维混纺纱的断裂比功随着聚乳酸纤维含量的提高，呈现先升高后降低的变化现象。在聚乳酸纤维与棉混纺时，聚乳酸纤维的含量为90%时其混纺纱的断裂比功最高。

4.3随着聚乳酸纤维在混纺纱线中所占比例的提高，聚乳酸纤维/棉纤维混纺纱的初始模量呈现先降低再增大的趋势。在聚乳酸纤维/棉纤维混纺时的初始模量在聚乳酸纤维的比例为90%时达到最小值。

4.4随着聚乳酸纤维在混纺纱线中所占比例的提高，聚乳酸纤维/棉纤维混纺纱的断裂伸长率呈现先升高再降低的趋势，当聚乳酸纤维在聚乳酸纤维/棉纤维混纺纱线所占比例为90%时，聚乳酸纤维/棉纤维混纺纱的断裂伸长率最高。

综合上述，我们可以根据生产用途或穿着需要在聚乳酸纤维/棉纤维混纺纱线的比例上找到最佳优化方案，以便于更好地发挥两种纤维彼此优势的同时减轻纤维自身缺点所带来的不足[17-18]。相信聚乳酸纤维/棉纤维混纺纱的使用前景会越来越被人们看好。

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